一种用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，包括连接到电源的一个高功率因素的预调节器，其中所说的高功率因素预调节器装有一个升压变换器，它包括一个电感器、一个第一ＭＯＳＦＥＴ、一个整流器和一个输出电容器，以及设有分离电流的控制单元，其中所说的分流电阻是连接在上述第一ＭＯＳＦＥＴ的源极和上述的输出电容器上，而上述的电感器和上述的整流器则连接到上述的第一ＭＯＳＦＥＴ，并且还包括连接到上述第一ＭＯＳＦＥＴ的一对互补型ＭＯＳＦＥＴ和一个驱动ＭＯＳＦＥＴ，第一和第二双输入与非门，它们的每一个输出端接到上述互补型ＭＯＳＦＥＴ对的栅极以实现上述的驱动ＭＯＳＦＥＴ，其中上述互补型ＭＯＳＦＥＴ对的每一个ＭＯＳＦＥＴ都可以被独立地控制。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
Low frequency square wave electronic ballast for gas discharge device
A gas discharge device for low frequency square wave electronic ballast, including connected to a power supply with high power factor pre regulator, high power factor pre regulator which is provided with a boost converter, which comprises an inductor, a first MOSFET, a rectifier and a the output capacitor, and a control unit is provided with a separation current, the shunt resistance that is connected to the first MOSFET of the source and the output capacitor, the inductor and the rectifier is connected to the first MOSFET, and is connected to the first and also includes a pair of complementary MOSFET MOSFET and a driver MOSFET, the first and second double input NAND gate, each of their outputs received the mutual The gate of the MOSFET pair is adapted to achieve the aforementioned driving MOSFET, wherein each MOSFET of the aforementioned complementary MOSFET pairs can be independently controlled.
【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及一种低频电源变换器，具体地说，涉及用于气体放电器件的低频电子镇流器。更加具体地说，本专利技术涉及一种用于高压钠灯的低频方波电子镇流器。2.现有技术高频开关方式电源变换器的一个重要应用是向气体放电器件、特别是高压钠(HPS)灯供电。在向气体放电灯以高频供电的情况下，高频镇流器和气体放电灯的相互作用比起传统的低频镇流器和气体放电灯之间存在的相互作用具有更高的程度。高频镇流器具有声共振的缺点，它会引起各种问题，例如不稳定性、输出的高波动、或者在最恶劣的情况下使放电管破裂。因此，对这个问题的一个最佳解决办法是使用高频的、以直流变直流的开关方式作为可控电流源连接到一个低频直流变交流的方波逆变器(inverter)以向气体放电灯供电。由于它的较轻的重量、更高的效率和不存在声共振，这种新型的具有低频输出的高频镇流器和传统的低频镇流器或通常的高频电子镇流器相比时具有明显的优点。此外，新一代高度完善的电子镇流器可以被用来提供若干专门的特点，举例来说，诸如自动的或可控的调光。因此，对于一个高度完善的、高效的、向气体放电灯供电的低频电子镇流器的主要设计目标应该是如下几点(a)极高效(≈95％)、节能及关键部件的低温升；(b)低频方波形的灯电流(波峰因素为1)，由于瞬时的灯功率为常数(无闪烁)所以不会发生声共振；(c)高可靠性和长寿命(较低的功率损耗，无电解电容器)；(d)全可控的灯功率，消除电路电压波动和灯的老化的影响；(e)可编程和/或可控的调光以提供实质性的节能；(f)当灯管达到它的寿命的终止时自动地切断电源(事先编程)；(g)按光照自动开关和高温保护；和(h)功率因素校正(PF≥95％)和EMI(电磁干扰)滤除。现有技术在许多已知的对气体放电灯提供高频镇流器的电路中都有体现。例如，可以用于HPS(HID)灯上的高效电子镇流器在下列文献中作了讨论一是美国专利5,097,183号，题为“主从半桥式直流-交流开关方式电源变换器”，另一是转让给本专利技术的受让人的、1992年5月15日提交的美国专利申请序列号883,762，题目为“自对称和自振荡半桥式电源逆变器”。专利技术概要本专利技术的一个目的是提供一种功率受控且电流受限的电流源以实现用于HPS(HID)灯的理想的镇流器曲线。本专利技术的第二个目的是提供一种功率受控的电流源，其中功率是可选的和/或连续可变的。本专利技术的另外一个目的是提供一种高频的直流到直流变换器作为功率受控的电流源，其中不用电解电容器。本专利技术的还有一个目的是提供一种具有明显地改进的效率的高频降压变换器(buck converter)结构，其中的控制电路是和主开关晶体管一起浮动的。本专利技术的进一步的目的是提供一种电路，特别是为降压变换器结构提供一种电路，以实现输出电压的逆变和零电流检测。本专利技术的另一个目的是提供一种高效方波全桥式逆变器；它能在包括直流在内的非常宽的频率范围内运行。本专利技术还有一个目的是提供一个控制方波全桥逆变器的逻辑控制电路以实现在高(或零)和低频运行之间的可编程的切换。本专利技术的另一个目的是提供一个与主电压相连接的低功率稳定逻辑供电电压源，其中不使用电解电容器。本专利技术的还有一个目的是提供一个与主电压相连接的低功率稳定逻辑供电电压源，其中不使用电解电容器。附图简介附图说明图1表示用于气体放电器件的包括6个基本单元的优选电子镇流器的原理图；图2A、2B和2C表示对应于图1的原理图的电压和电流波形；图3A表明由本专利技术的优选电子镇流器实现的以灯管功率对灯管电压的曲线表示的镇流器曲线图；图3B表示灯管电流对灯管电压的曲线；图4表示在图1中指明为单元1的高功率因素预调节器的电路图；图5A表示在图1中指明为单元2的功率控制变换器的电路图；图5B说明对应于单元2的电感器电流曲线；图5C表明输出和控制电压之间的功能关系图；图6A表示在图1中指明为单元3和单元4的可控全桥逆变器和点燃电路的电路图；图6B表明在图1中指明为LD3的一个逻辑驱动单元的4个输出控制信号；图6C表示关于单元3在无载情况下的时序图；图6D表明关于单元3在有载时的时序图；和图7表示在图1中指明为单元5和单元6的逻辑电源和监测单元的电路图。本专利技术的详细说明图1表明用于气体放电器件的优选电子镇流器的原理图，它包括一个指明为单元1的高功率因素预调节器，它包括一个升压变换器(PU-1)、一个MOSFET(金属氧化物场效应管)驱动器(MD-1)和一个控制单元(CU-1)；一个指明为单元2的电源控制的直流电流源，它包括一个降压变换器(PU-2)、一个MOSFET动器(MD-2)和一个控制单元(CU-2)；一个指明为单元3的低频方波直流到交流的变换器，它包括全桥方波逆变器(PU-3)、4个MOSFET驱动器(MD-3)、一个逻辑驱动器(LD-3)和一个频率控制单元(CU-3)；一个指明为单元4的高电压点燃电路；一个指明为单元5的稳定的逻辑供电电压源，它包括一个低功率半桥方波逆变器(HB)和5个线性调节器(LR-1、LR-2、LR-3、LR-4和LR-5)；一个指明为单元6的监测单元，它包括一个输入电压、温度和光检测电路；和一个气体放电器件，特别是指明为HID灯的高压钠灯。图2A、2B和2C表示和图1的原理图相关的优选电子镇流器的几个特征电压和电流波形。具体而言，图2A表示高功率因数预调节器的近似于正弦的输入电流(Ii)。此外，图2B表示功率控制的直流电流源的输入(Vi)和输出(Vo)电压，图2C表示在正常的低频方式下灯电压(VL＝±Vo)和灯电流(IL)的波形。这个图说明可以得到的灯的瞬时功率。图3A表明作为灯功率(PL)和灯电压(VL)之间的功能关系的图解的镇流器曲线。此外，图3B表明灯电流(IL)和灯电压(VL)之间的关系曲线。根据图3A和3B所示的灯电压的不同，可以区分成三个范围，即在预热期间恒定的灯电流的范围(0≤VL≤VL(min))；在一定的灯电压范围内(VL(min)≤VL≤VL(max))的恒定的灯功率的范围；和一个禁止范围(VL＞VL(max))，如果灯电压达到VL(max)，镇流器将自动切断。通过优选镇流器可以选择两种不同的标准灯管功率级别，例如200瓦或250瓦。此外，灯功率可以连续改变以提供调光能力，这从节能的观点而言是很有意义的。下面将解释本专利技术的6个基本单元。单元1包括一个输入滤波器F10，它示于图4中。这个电路是以标准的升压变换器结构为基础的，它包括一个桥式整流器B10，一个电感器L10，一个功率MOSFET M10，一个快速整流器D10，和一个输出电容器C10。采用了可控的导通时间和零电流接通技术。因此，峰值的和平均的电感器电流和输入电压一样是正弦的。在图1中指明为MD-1的MOSFET驱动器是由MOSFET M11和M12来实现的，它们的输入分别连接到双输入与非(NAND)施密特触发电路IC10和IC11的输出端。在图1中指明为CU-1的控制单元包括一个误差放大器IC15；由电阻R11，电容器C11，MOSFET M3和与非施密特触发电路IC13来实现的一个锯齿波发生器；一个脉宽调制(PWM)比较器IC14；和连接到分流电阻R10上的一个零电流检测比较器IC12。本专利技术优选的高功率因数预调节器和标准的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：O·维拉马索特，J·梅利斯，
申请(专利权)人：里德有限公司，
类型：发明
国别省市：
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