永久使用的大功率电子镇流器制造技术

当荧光灯老化或启辉困难时，本发明专利技术公开的电子镇流器不会因此损坏，是与可拆换的荧光灯配套使用的电子镇流器；本发明专利技术又是高压钠灯等大功率气体放电灯的能永久使用的电子镇流器；其中，反馈负载相位和电压的半桥逆变电路、谐振倍压功率因数补偿电路、开关管反向击穿电压的限定电路以及持续限定LC串联谐振电流峰值的电路具新颖性。应用本发明专利技术制作40W荧光灯用的电子镇流器，开关管不装散热片温升也不高。应用本发明专利技术制作250W高压钠灯用的电子镇流器，经测试证明是耐用和节能的。本发明专利技术公开的电路结构和技术，适用于电子节能灯、日光灯、高压钠灯、金卤灯等大功率气体放电灯以及把直流电变换为交流电的领域产品中。

【技术实现步骤摘要】
永久使用的大功率电子镇流器
本专利技术涉及到荧光灯、气体放电灯的电子镇流器或电源电路。当荧光灯老化了或启辉困难时，本专利技术的电子镇流器不会因此损坏，是能永久使用的电子镇流器。本专利技术公开40W日光灯用的电子镇流器和250W高压钠灯用的电子镇流器两个实例。其中，反馈谐振相位和电压的半桥逆变电路、谐振倍压功率因数校正电路、开关管反向击穿电压的限定电路、持续限定LC串联谐振电流峰值的电路具有新颖性。内含谐振倍压功率因数校正电路等新颖电路，因此，本专利技术属于高功率因数电子镇流器。本专利技术不仅是电子节能灯、20W以上荧光灯以及高压钠灯、金卤灯等大功率气体放电灯的电子镇流器，还能应用在DC-DC转换器以及将直流电转换为交流电的
中。
技术介绍
目前市场上电子节能灯里的电子镇流器电路结构较为简单，大多数电路是个变压器驱动自振荡的LLC型半桥串联谐振逆变电路，如说明书附图3所示，其中已有的主要改进包括以下两种:(一)双极型开关管基极-发射极(或者MOS开关管的栅极-源电极)反向电压的限压电路(图3中Z1，D7，R5等元件组成)。(二)灯管灯丝与PTC元件(图3中RT元件)串联，用于灯管启辉时灯丝预热。电路作了这些改进后仍有一个缺点:荧光灯部件老化了等原因导致荧光灯未能正常发光时，必导致其中的开关管损坏。灯管启辉时，谐振电流经PTC元件对灯丝预热，同时谐振电流使PTC元件温升，PTC元件温度到达居里点之后，阻值随温度升高而迅即增大，近似开路。这时LC串联谐振电路中只有灯管两端灯丝的小电阻，LC串联谐振电路中等效负载电阻R较小，LC串联谐振电路的品质因数Q值变大，电容器C两端电压峰值Vc =电源输入电压的Q倍，C两端高电压用于灯管启辉；串联谐振电流峰值I =电源输入电压/R，其中R较小，串联谐振电流必较大，这个较大的串联谐振电流通过开关管，如果荧光灯部件发光困难，即LC串联谐振回路中的电磁能无即时转换为光和热的话，持续时间超过几秒后，谐振电流越来越大，导致开关管损坏。所以现在的电子节能灯寿命终止时，不仅它的荧光灯部件老化了，而且它的电子镇流器的开关管也因此同时损坏。本专利技术公开的电路结构和技术方案，彻底解决了因荧光灯部件发光不正常而导致电子镇流器损坏的问题。世界上主要生产、开发电子镇流器用的半桥驱动器IC主要厂商有:美国国际整流器公司(IR)、摩托罗拉公司(MC)、美国微线公司(ML)、韩国三星公司、意法半导体(ST)公司和国内的上海贝岭等。可参考生产厂商提供的技术资料以及人民邮电出版社出版，毛兴武、祝大卫编著的《电子镇流器原理与制作》，《光源与照明》2008年第3期《采用专用驱动芯片的36W荧光灯电子镇流器》，2011年4月《电源技术应用》第14卷第4期《基于L658OTE的2X58W/T8荧光灯电子镇流器电路》。这些电子镇流器用的半桥驱动器IC的共同特点是:IC的振荡频率可编程或自动调整，IC输出电压驱动半桥电路，在电路设计阶段设定电路参数，设定了灯管预热时间(少于1.5秒)，设定了灯管正常启辉时限(例如0.15秒)，具有固定的死区控制时间以及灯管寿命终止检测、过流过压保护等功能。这些具有多功能的半桥驱动器IC的不足之处是:新荧光灯管与它经长时间使用后老化了时所需灯丝预热时间不同，以及因使用环境温度变化所需灯丝预热时间也不同；但是，现有IC电路不会因随着荧光灯使用时间、使用环境温度等因素的变化而作自动调整，只是按固定程序分三步走:先灯丝预热1.5秒，接着启辉0.15秒，最后检测能否正常启辉，异常的由灯管寿命终止检测、过流过压保护电路输出信号，半桥电路停止工作。与应用半桥驱动器IC的电子镇流器相比较，本专利技术公开的电路功能简单、工作更可靠。本专利技术公开的电路只有两种工作状态:(一)荧光灯还没有进入正常发光的状态，这包括启辉状态；(二)荧光灯正常发光状态。对于荧光灯老化、或灯管寿命终止时、或使用环境温度低等因素导致荧光灯没有进入正常发光的状态，即荧光灯在使用过程中有可能长时间处于第一种工作状态。本专利技术公开的电路能持续提供高频、电流峰值受限的交流电，用于灯丝加热和荧光灯启辉，直到荧光灯正常发光。应用本专利技术公开的电路制作40W日光管电子镇流器，使用常用的2SC3150等双极型开关管，开关管不装散热片，用已老化的40W直管荧光灯做测试，长时间(远长于1.5秒，8小时也可以)处于第一种工作状态时，开关管温升不高，电子镇流器不损坏。当荧光灯还没有达到它的寿命极限时，荧光灯经过一段时间预热和启辉，会进入正常发光状态，即第二种工作状态。本专利技术自适应地持续提供荧光灯所需的交流电，遇到荧光灯启辉困难时而不关停半桥电路的串联谐振输出，这特征区别于使用集成电路L6585或者IR215X等的电子镇流器；他们针对荧光灯预点火状态由电路设定约1.5秒的灯丝预热时间，荧光灯没能在1.5秒内正常启辉的，其保护电路关停半桥电路输出交流电。本专利技术又是高压钠灯等大功率气体放电灯的电子镇流器。高压钠灯接通电源后，需经过3分钟甚至更长的启辉时间才能达到正常发光状态。本专利技术自适应地持续提供高压钠灯所需的高频交流电这一特征，尤其能满足高压钠灯启辉时间较长的要求。已有的电子镇流器技术，在高压钠灯启辉阶段大概率地引起保护电路关停动作而无法发光，或者因为没有内置保护电路而容易引起电子镇流器本身出故障损坏。经测试证实:当高压钠灯老化出现启辉困难时，本专利技术的高压钠灯电子镇流器不会损坏，是永久使用的电子镇流器。内含新颖的功率因数校正电路，本专利技术又是高功率因数电子镇流器。为把工频交流电变换成直流电源，全桥整流电路后并接大容量滤波电容器，必然导致电源输入端的电流波形畸变，这产生了功率因数校正问题。功率因数校正电路的基本功能是增大整流二极管的导通角，抵制电源电流的波形畸变，提高线路功率因数。本专利技术包含的谐振倍压功率因数校正电路，属于高频能量反馈式PPFC电路。相关的
技术介绍
有:带再生电流充电式滤波网络的双管荧光灯电子镇流器(美国专利号5032767)，已有的功率因数校正电路技术在人民邮电出版社出版毛兴武、祝大卫编著的《电子镇流器原理与制作》第7、8章有详细说明，它们共同的不足之处是:普遍使用铝电解电容器作为高频整流电路后并接的大容量滤波电容器，而铝电解电容器存在高频充放电时发热、致使铝电解电容器使用寿命缩短的缺点。本专利技术公开的谐振倍压功率因数校正电路，它的电路结构区别于已有的功率因数校正电路，这部分电路不使用场效应管和升压电感器、不使用大容量高压电容，这部分电路由小容量高压电容器和二极管组成，对高频谐振波形进行倍压整流，结构简单、工作可靠、耐用、制造成本低，适应供电电源电压波动幅度大。
技术实现思路
针对原有的电子镇流器当荧光灯老化或启动困难时易损坏的缺点，本专利技术对电子镇流器的电路结构作改进，达到电子镇流器永久使用的目标。当用户没有及时更换老化了的荧光灯时，本专利技术的电子镇流器不会因此损坏，并且在接通电源时，产生下列现象提示用户荧光灯老化了需要更换:(一)荧光灯两端灯丝因持续加热而发出弱的红光。(二)反复尝试启辉荧光灯，闪烁、预热一段时间后，老化的荧光灯也会继续正常发光。荧光灯部件寿命终止后，用户不必及时立即更换，本专利技术的电子镇流器不会受到坏影响，换上新的荧光灯后，仍本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术是一种能永久使用的电子镇流器，它的特征是：对于日光灯、高压钠灯等气体放电灯老化或因环境温度低等因数引起启辉困难时，本专利技术公开的电子镇流器不会因此损坏，向气体放电灯持续提供高频交流电，用于气体放电灯持续预热和反复启辉直至正常发光；当与其连接的气体放电灯接近寿命终止时，通过反复启辉(闪光)来提示用户需更换气体放电灯，用户也不必立即换上新气体放电灯，因为这不会引起电子镇流器损坏。

【技术特征摘要】
1.本发明是一种能永久使用的电子镇流器，它的特征是:对于日光灯、高压钠灯等气体放电灯老化或因环境温度低等因数引起启辉困难时，本发明公开的电子镇流器不会因此损坏，向气体放电灯持续提供高频交流电，用于气体放电灯持续预热和反复启辉直至正常发光；当与其连接的气体放电灯接近寿命终止时，通过反复启辉(闪光)来提示用户需更换气体放电灯，用户也不必立即换上新气体放电灯，因为这不会引起电子镇流器损坏。2.本发明在说明书附图1、图2公开的电路结构和技术方案，不仅是高压钠灯、日光灯等用户可拆换的气体放电灯用的电子镇流器，还适用于电子节能灯，有利于提高电子节能灯可靠性，能将电子节能灯的使用寿命延长到它的荧光灯部件的寿命极限，其中的电子镇流器部件有回收循环再利用价值，利于环保。3.本发明所包括的反馈谐振相位和电压的半桥逆变电路，这部分电路的结构和工作机制是它的特征；在说明书附图1、图2的电路中，由Q1、Q2、Q215、Q211、Q111等元件组成，这是解决半桥逆变电路两开关管(Ql和Q2)共态导通问题以及稳定LC谐振幅度的新颖技术方案:LC谐振电路作为半桥逆变电路负载，其中L的相位信号经R215直接耦合到Q215基极，Q215同步控制开关管的开关状态切换；Q1与Q2饱和导通和截止状态之间的交替切换，要等Q215这个第三方完成从导通放大到截止，或者从截止到导通放大状态的转变完成后才能进行；反馈L相位回半桥逆变电路这项措施，使Ql与Q2不再存在共态导通问题，并且提高了电路抗电磁干扰性能和工作可靠性；C302、C303两端电压是对C304、C305经D301、D302倍压整流所得，这反映LC谐振幅度，C302、C303两端电压在Ql饱和、Q2截止时，经R217、D216、Q211、C211反馈，进而决定上开关管Q2的基极负偏压；C302、C303两端电压在Ql截止、Q2饱和时，经Rl 17、Dl 16、Qlll、Clll反馈，进而决定下开关管Ql的基极负偏压，把谐振电压反馈回半桥逆变电路，自动调整开关管每次饱和导通时间，从而稳定LC谐振幅度。4.本发明所包括的谐振倍压功率因数校正电路，在说明书附图图1、图2里，由C302、C303、C304、C305和D301、D302组成，呈日字形结构，电路结构是区别于已有的功率因数校正电路技术的特征；它们同时是 LC谐振电路的组成元件，C302、C303两端电压是对C304、C305经D30...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭振棠，郭淑仪，
申请(专利权)人：郭振棠，郭淑仪，
类型：发明
国别省市：