专利名称：高强度气体放电灯用电子镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电照明装置，更确切地说是涉及一种适于与高强度气体放电灯配套使用的电子镇流器。
高强度气体放电(HID)灯，包括有卤化物灯、汞灯、钠灯等，与白炽灯、荧光灯、碘钨灯相比较，有节能、体积小、发光效率高、光谱好、寿命长等特点，因而逐渐成为商店、公路、广场、体育场馆甚至家庭的优选光源。与HID灯配套使用的高频化、电子化、小型化的电子镇流器也成为各光源生产单位研究的课题。
目前，国外一些经济发达国家已研制出用20-50KHz高频方波点燃的小型全电子化的HID灯用电子镇流器，但只有中小功率如70W的产品问世，且价格昂贵。而国内目前则基本还沿用大而笨重且功率因数低、噪声大的工频电感式镇流器。
HID灯电子镇流器的关键技术大致包括三个方面一是功率因素，为了解决功率因素问题必须在电子镇流器内部实现稳压，这样当供电系统的电压产生波动时才不会发生发光不稳甚至熄灭的问题，在多个电子镇流器集中点燃时也不会出现互相干扰的问题；二是镇流器自身的寿命，由于镇流器自身的寿命关系到产品的生存能力，而影响电子镇流器寿命的主要因素是功率输出管的高频开关损耗，这是因为管子工作在20KHz以上的高频电流下温升过高所致；三是功率管的损坏，由于启辉点燃HID灯需要4KV以上的高压脉冲，该高压脉冲会通过电路回路加至功率管两端极易击穿功率管。
为了解决上述三方面的问题，许多电子镇流器产品不得不作相当复杂的电路设计，但效果却并不理想，相反因电路复杂而导致产品成本上升，更不利于产品的实用化。
另一方面，现有的气体放电灯用电子镇流器大多选择在20KHz-50KHz的高频下启动，存在有较严重的声振问题，且不同规格的气体放电灯有不同的声振点，严重时还会造成熄弧。若采用低频(50Hz-100Hz)方式工作，虽可解决声振噪音问题，但输出功率变压器的体积特大，造成电子镇流器体大质重。上述问题长期来一直困扰着气体放电灯用电子镇流器领域的技术人员。
本实用新型的目的是设计一种高强度气体放电灯用电子镇流器，是针对上述现实问题而作出的改进设计，使与高强度气体放电灯配套使用的电子镇流器，在低频下启动、转切，同时输出功率变压器的体积也不大，并具有功率因数高、电路结构简单、成本低及工作寿命长的特点。
本实用新型的目的是这样实现的，一种高强度气体放电灯用电子镇流器，包括与气体放电灯连接的气体放电灯主回路和与气体放电灯主回路连接的主回路的谐振起辉、镇流控制电路，其特征在于所述的气体放电灯主回路是由低通滤波整流电路、功率因数校正电路、恒流源电路、脉宽调制电路、恒流源驱动电路、全桥式功率输出电路与高压启辉镇流电路连接组成的；所述主回路的谐振起辉、镇流控制电路是由低频振荡电路、隔离驱动电路连接组成的；所述的低通滤波整流电路、功率因数校正电路、恒流源电路及全桥式功率输出电路顺序连接，所述的脉宽调制电路连接恒流源驱动电路，恒流源驱动电路输出连接恒流源电路，所述的低频振荡电路连接隔离驱动电路，隔离驱动电路输出连接所述的全桥式功率输出电路，所述的高压启辉镇流电路连接所述的全桥式功率输出电路，所述恒流源电路与全桥式功率输出电路连接线路中的电压采样点连接所述的脉宽调制电路。
还包括有自供电电路，自供电电路与所述的功率因数校正电路连接，自供电电路的电源输出端连接所述的脉宽调制电路、低频振荡电路及隔离驱动电路。
所述的恒流源电路由MOS晶体管、电感器、二极管、电阻器R24、R12和电容器连接构成，电阻器R24一端连接所述的恒流驱动电路，电阻器R24另一端连接MOS晶体管的栅极，MOS晶体管的源极连接所述的功率因数校正电路，MOS晶体管的漏极连接电感器一端、二极管负极及所述的恒流驱动电路，电感器另一端连接电容一端并连接所述的全桥式功率输出电路，电容器另一端及二极管正极连接电阻器R12一端及低通滤波整流电路与功率因数校正电路的接地端，电阻器R12另一端连接全桥式功率输出电路及所述脉宽调制电路的控制信号端。
所述的隔离驱动电路由两个集成隔离驱动器组成，所述低频振荡器的正负脉冲输出端分别连接两个集成隔离驱动器的输入端，两个集成隔离驱动器的输出端分别连接组成全桥式功率输出电路的的四个功率管的输入端。
所述的恒流驱动电路由脉冲变压器、二极管全桥电路、二极管半波整流电路和晶体管二次拉出电路顺序连接组成。
本实用新型的高强度气体放电灯用电子镇流器，以低频振荡器输出的正负方波脉冲经隔离驱动后作为全桥式功率输出电路的工作主频，以顺序连接的脉宽调制器、脉冲变压器、二极管全桥电路、二极管半波整流电路和晶体管二次拉出电路为恒流源电路提供恒流驱动，并通过对全桥式功率输出电路与恒流源电路连接回路中的电流采样形成对输出功率的控制，全桥式功率输出电路的输出功率变压器的初、次级线圈分别为数匝、数十匝，体小质轻。
下面结合一个用低频200Hz点燃的全电子化的HID灯电子镇流器的实施例及附图进一步说明本实用新型的技术。
图1是高强度气体放电灯用电子镇流器原理框图图2是图1所示原理框图的实施电路图参见图1，电子镇流器1用于点燃气体放电灯2。电子镇流器1包括有由低通滤波整流电路10、功率因数校正电路11、恒流源电路12、全桥式功率输出电路13、高压启辉镇流电路14、脉宽调制电路15、恒流源驱动电路16连接组成的气体放电灯主回路和由低频振荡电路17、隔离驱动电路18连接组成的主回路的谐振起辉、镇流控制电路。图中19是自供电电路。在恒流源电路12与全桥式功率输出电路13的连接线路中，通过取样电阻采样回路电流并控制脉宽调制电路15，再经过恒流驱动电路16维持恒流源电路12的恒流输出，从而控制全桥式功率输出电路13的输出功率。
结合图1参见图2，由热敏电阻VR1、电容C1、C2-C5、二极管D1-D4及变压器L1等连接构成低通滤波整流电路10。
由集成功率因数校正片IC1(MC33262)及其外围元件BG1等连接构成功率因数校正电路11，图中所示是典型的COSΦ电路，由串联式开关稳压电源组成P.F.C功率因数校正电路，其中的IC1、BG1采用PFC式零电流开关技术，L2、D5、E2等组成单端反激升压式稳压电路(LDC)，使D5输出端电压稳定在直流400V，电阻R11、R10与R4的分压连接IC1的1脚，作为功率因数校正片IC1的电压采样控制。
由集成脉宽调制片IC2(SG3524N)及其外围元件连接构成脉宽调制电路15，调制交流，外接的电阻R28及电容C13用于调节其自激振荡频率，由隔离变压器T2、二极管D14、D15、D16、晶体三极管P1等连接构成恒流源驱动电路16，将IC2输出的双端脉宽调制信号变换为单端信号输出给恒流源电路12，从恒流源电路12中取样电阻R12采集的回路电流送脉宽调制电路IC2的4、5脚(5脚接地)，作为控制信号，晶体管P1有快速泄放电荷的作用，以提高工作速度。
MOS管BG2、电感器L3、二极管D8、电阻R24、R12及电容C9等连接构成恒流源电路12，形成全桥式功率输出电路的主回路恒流，在C9两端获得恒流驱动电压，为全桥式功率输出电路13供电。
运算放大器IC5(LM358)及其外围元件接成反相积分器，连接构成低频振荡电路17，其输出方波信号的一路直接送隔离驱动片IC4(IR2111)的输入端，其输出方波信号的另一路经反相器反相(180度)后送隔离驱动片IC3(IR2111)的输入端。由两隔离驱动片IC3、IC4及其外围元件连接构成的隔离驱动电路14，驱动全桥式功率驱动电路13，使组成全桥式功率驱动电路13的MOS管，BG3、BG4与BG5、BG6交替导通、截止，IC3或IC4两输出端的中间电压输出端则连接电容E3、E4及二极管D11、D12等。
电阻R21、R22、双向二极管D9、D10、电容C11、C12、电感L4、变压器T1等接成串联谐振电路而构成高压起辉镇流电路14，变压器T1两次级线圈一端连接气体放电灯2。实施例中变压器T1的电压比为1∶10，初级线圈可为2-3圈，次级线圈则为20圈左右。
电子镇流器在开机时，脉宽调制电路IC2根据取样电阻R12上的压降，输出脉冲信号的占空比最大(全脉宽输出)，恒流源电路12相当于400V直通电路，为全桥式功率输出电路13供电；在气体放电灯谐振起辉时，启动电压瞬间可达4000V，而气体放电灯一旦起辉后，由于脉宽调制电路IC2的控制端4脚连接取样电阻R12一端，取样电压因回路电流的升高而升高，脉宽调制电路IC2输出信号的脉宽随之减小，并进而调整恒流源电路中BG2输入信号脉冲的占空比，即减小BG2的导通时间，方可维持其恒流输出，使此时BG2的输出电压仍可保持在400V，经L3降压后，维持气体放电灯(小于200V)的正常点燃。
变压器L2、二极管D6、D7及三端集成稳压器V1等连接构成自供电电路10，输出12V直流，为脉宽调制电路IC2、低频振荡电路IC5及隔离驱动电路IC3、IC4供电。
本实用新型的电子镇流器采用简单但新颖的电路设计，仅使用常规的集成片及通用的元器件，同时解决了高强度气体放电灯电子镇流器三方面的技术问题，以低频启动基本无声振噪音，且输出功率变压器的体积很小，其实施例样品经国家电光源检测中心的测试，功率因数可达0.998，其它各项指标也均超过电感式镇流器，与70W的金属卤化物灯配合使用，收到了令人满意的效果，当供电电压在220V±20％V间变化时，放电灯可稳定工作，无熄弧现象。
权利要求1.一种高强度气体放电灯用电子镇流器，包括与气体放电灯连接的气体放电灯主回路和与气体放电灯主回路连接的主回路的谐振起辉、镇流控制电路，其特征在于所述的气体放电灯主回路是由低通滤波整流电路、功率因数校正电路、恒流源电路、脉宽调制电路、恒流驱动电路、全桥式功率输出电路与高压启辉镇流电路连接组成的；所述主回路的谐振起辉、镇流控制电路是由低频振荡电路、隔离驱动电路连接组成的；所述的低通滤波整流电路、功率因数校正电路、恒流源电路及全桥式功率输出电路顺序连接，所述的脉宽调制电路连接恒流源驱动电路，恒流源驱动电路输出连接恒流源电路，所述的低频振荡电路连接隔离驱动电路，隔离驱动电路输出连接所述的全桥式功率输出电路，所述的高压启辉镇流电路连接所述的全桥式功率输出电路，所述恒流源电路与全桥式功率输出电路连接线路中的电压采样点连接所述的脉宽调制电路。
2.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯用电子镇流器，其特征在于还包括有自供电电路，自供电电路与所述的功率因数校正电路连接，自供电电路的电源输出端连接所述的脉宽调制电路、低频振荡电路及隔离驱动电路。
3.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯用电子镇流器，其特征在于所述的恒流源电路由MOS晶体管、电感器、二极管、电阻器R24、R12和电容器连接构成，电阻器R24一端连接所述的恒流驱动电路，电阻器R24另一端连接MOS晶体管的栅极，MOS晶体管的源极连接所述的功率因数校正电路，MOS晶体管的漏极连接电感器一端、二极管负极及所述的恒流驱动电路，电感器另一端连接电容一端并连接所述的全桥式功率输出电路，电容器另一端及二极管正极连接电阻器R12一端及低通滤波整流电路与功率因数校正电路的接地端，电阻器R12另一端连接全桥式功率输出电路及所述脉宽调制电路的控制信号端。
4.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯用电子镇流器，其特征在于所述的隔离驱动电路由两个集成隔离驱动器组成，所述低频振荡器的正负脉冲输出端分别连接两个集成隔离驱动器的输入端，两个集成隔离驱动器的输出端分别连接组成全桥式功率输出电路的的四个功率管的输入端。
5.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯用电子镇流器，其特征在于所述的恒流驱动电路由脉冲变压器、二极管全桥电路、二极管半波整流电路和晶体管二次拉出电路顺序连接组成。
专利摘要本实用新型涉及一种适于高强度气体放电灯用的电子镇流器,包括由低通滤波整流电路、功率因数校正电路、恒流源电路、脉宽调制电路、恒流驱动电路、全桥式功率输出电路与高压启辉镇流电路连接组成的气体放电灯主回路,和由低频振荡电路、隔离驱动电路连接组成的主回路的谐振起辉、镇流控制电路。采用恒流源为全桥式功率输出电路供电,使镇流器具有功率因数高、结构简单、成本低、寿命长的特点。
文档编号H05B41/14GK2364654SQ99200370
公开日2000年2月16日 申请日期1999年1月18日 优先权日1999年1月18日
发明者李名酉, 李斌, 郑宝瑜 申请人:李名酉