高度节约能源的电子调控设备制造技术

一种电子调控设备，特别是用于荧光灯或荧光灯管（ＴＦ）能够调节和控制发光亮度的镇流器或电子电抗器，特征在于包括级联和下游的电源信号输入（Ｒ）的整流装置（Ｐ）、功率因数控制电路（ＦＣ）、半桥调控电路或“驱动器”（Ｑ）以及与负载（Ｌ）串联连接的Ｃ－Ｌ线（Ｎ），所述负载调控（Ｌ）通过由用于提供确定的方波信号的所述半桥电路（Ｑ）供电的所述Ｃ－Ｌ线（Ｎ）进行。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高度节约能源的电子调控设备。由电源线电压供电的电子设备，特别是电子镇流器或电抗器，必须从电源线吸收如本领域中现行国内和国际标准所要求的具有有限的谐波含量的电流。该要求的目的是强制要求制造商生产具有高功率因数的设备，从而优化电能的使用，同时防止无功电流的过载。任何可能的高频谐波电流也会利用电源线作为发射天线产生不希望的电磁场。迄今为止，为了克服这些问题，已经制造出的电子电路或一般电子供电式设备通过整流器处理从电源线上吸收的交变电流。但是，简单的整流器不能满足关于节省能源的新规定所提出的非常严格的标准。由按上述工作的由整流器组成的常规电路的典型功能和配置清楚地显示在附图说明图1和2中。实际上，图1示出了包括整流器桥P的电路在图中标示为2和3的节点分别连接到电源线R；电源线R分配电流I1，同时在节点2和3测量电压V1。整流器桥P的节点1和4也以并联的方式连接到电解电容器CE和负载L；在电容器CE和负载L的两端测量电压V2，而进入负载L的电流用I2表示。附图2示出了电压V1和由电源线R吸收的电流I1品质变化的笛卡尔曲线；在图中可以清楚地看出，吸收的电流I1仅集中在对应于电压V1的波形的完整周期内的小时间段中，因此这不可避免地产生了强谐波分量，为了遵守以上提到的标准应该减少这些分量。为了解决这些问题，还使用了专用功率因数校正电路，称做“PFC”(“功率因数控制”)；这些装置使用升压转换器加载电解电容器CE，从图3中的简化电路图中可以清楚看出，包括连接到变压器L的CC控制电路，分流电阻器RS以及开关I，用于闭合元件CE和L并联形成的输出电路，并联的元件CE和L与二极管块D串联连接。以此方式，由电源线R吸收的电流I1得到完美的正弦曲线并与电源线电压V1同相位，如图4中的曲线清楚示出。然而，与该方案有关的一个重要问题是电路的复杂性；实际上，首先，为了产生转换器，需要两级，导致成本显著增加，此外，复杂性增加也不可避免地对设备的整体可靠性产生一定程度的影响。因此本专利技术的一个目的是提供一种高度节约能源的电子调控设备，能吸收来自电源线的谐波含量减少的电流。本专利技术的另一目的是提供一种特别可靠和有效的高度节约能源的电子调控设备，也保证符合与线电压电流吸收有关的现行标准。本专利技术的再一目的是提供一种高度节约能源的电子调控设备，特别用于镇流器或“ECO”型电子电抗器，但也适用于普通电子设备领域中的其它应用。本专利技术的最后一个但不是最不重要的另一目的是提供一种高度节约能源的电子调控设备，使用了相对简单的电路方案，因此将成本保持在合理水平，同时提供完全可靠性。为简单起见，参考权利要求1，其中所述的高度节约能源的电子调控设备可以达到这些和其它目的。进一步具体的特征在下面的权利要求中描述。有利地，本专利技术提供一种用于镇流器或电抗器或普通的电子供电式设备的控制电路，由此通过控制由提供必需的方波信号的半桥电路提供的频率，可以确定负载调控C-L线(由半桥电路提供)的特性，从而确定由负载提供的电流特性。因此，所述方案基于振荡频率容易控制的半桥电路；通过使用新式集成电路可以特别容易制成“驱动器”，这些“驱动器”能够接收逻辑电平的输入或者甚至配有内部VCO振荡器，能够通过改变施加在相对输入处的电位来改变频率。从下面专用于非限定性解释而提供的说明和附图中，本专利技术的其它目的和优点将变得很显然，其中图1表示根据公知的方法形成的用于普通设备的电子调控设备的第一种电路方案；图2表示图1所示控制电路的两个重要参数随时间的变化曲线；图3示出了也根据常规方法形成的用于普通设备的电子调控设备的第二种电路方案；图4表示图3所示控制电路的两个重要参数随时间的变化曲线；图5表示根据本专利技术的高度节约能源的电子调控设备的电路图6和7表示图5所示电路的三个重要参数随时间的变化曲线；图8表示针对图5所示电路的操作的特定谐振电路的响应随时间变化的示意性笛卡儿曲线；图9示出了可以在图5所示电路中测量的三种典型的笛卡儿信号随时间的变化曲线；图10示出了根据本专利技术的电子调控设备连接到电抗器时灯电压随时间的变化曲线；图11示出了由图10所示电抗器吸收的电流以及输入电压随时间的变化曲线；图12示出了与高度节约能源的电子调控设备有关的电路图，特别用于“调光器”系统或荧光灯或管。具体参考图5，用于本申请专利技术目的的电路方案设置为级联，二极管P桥的下游用做从电源线R获取的线电压V1的转换器，功率因数控制电路用字母表示为FC，用Q表示由半桥电路形成的“驱动器”，用N表示线C-L，它再与负载串联连接，在所示的实施例中，该负载由荧光灯管TF组成。二极管桥P首先整流交流线电压V1’由此得到脉动波形V11，通过半桥电路Q转换为方波，其中方波频率由VCO振荡器产生。由反相放大器结构中的简单运算电路得到振荡器VCO的电压控制VC，同时通过在整流的线电压V11上进行的电阻分压器R1-R2-R3得到反相输入。实际上，两个电阻R1，R2提供了信号V11和V21的代数和；由于电流的流通方向，信号V21为负，可以计算差值，然后通过放大倍数为R5/R4的反相级AO放大并施加到振荡器VCO。以此方式，在电流电压相移和频率之间建立联系，通过电路FC产生功率因数的控制函数；实际上，通过使用振荡器VCO调节信号的频率，可以调节电流吸收，这提供了得到功率因数接近1的方式，以便同时完全符合节约能源的现行规定。图6中的曲线显示出典型信号V11和V21的变化，而图7显示出错误信号V3的变化。在以上提到的曲线中，为清楚起见，信号幅值被归一化，而由于电流流通方向，电压V21为负，阶跃(step)V21反相。如上所述，电阻R1和R2计算两个信号的代数和，所得信号V＝(V11)+(-V21)施加到运算反相放大器输入AO，从图5中可以清楚看出；在提出的理论电路中可以看出，由于使用了单个电源的电路，由此仅放大了负信号，由于反相提供了正输出。因此实际上，由于存在存储电容器C1，与电压V1相比，电流I1超前，但系统于预增加了半桥电路Q的振荡频率，由此减少了吸收。以此方式，系统呈现正弦参考信号V11，而误差信号V3趋向于返回到V21和V11之间的平衡状态(V21＝V11)，由此I1与V1同相。特别是图5中所示，系统作用于特定的谐振电路，它的频率响应显示在图8中的笛卡儿曲线中；通过作用于频率F，如何改变电流吸收I1是显而易见的，考虑图5中的控制电路FC通过半桥“驱动器”Q启动了谐振电路的调控，构成“功率MOS”。此外，为确保系统的可靠性，谐振电路的工作频率必须总是高于谐振频率F0。显示在图5中的控制系统只有与输出电路N(C-L线)结合时才有效。无论是功率部分还是信号处理，在方框FC内进行功率因数校正CR需要的电子电路显然比常规方法中使用的简单，这使得该方法更经济并且通常更可靠。更具体地，省略了容量为几十礔的常规电解存储电容器，并用容量为小于1礔的薄膜电容器C1代替，这省略了由于特定的构造技术所造成的其寿命期代表电路寿命的实际极限的部件。图9示出了用于本专利技术目的的在图5所示的实验电路上得到的最重要信号的变化。电压信号V11表示经过整流的线电压V1(230Vrms)，而电压V21为电流分流电阻R3两端的电压，如图5所示。图9中的曲线清楚地显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉安·P·贝赫利，
申请(专利权)人：贝格利股份公司，
类型：发明
国别省市：