專利名稱：高壓鈉(汞)燈用電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鎮(zhèn)流器，具體地說是一種高壓鈉(汞)燈用電子鎮(zhèn)流器。
現(xiàn)有與高壓鈉(汞)燈配套使用的鎮(zhèn)流器都是傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器，其實質(zhì)是用一個大的電感線圈產(chǎn)生的啟動高壓，使氙氣電離放電，將高壓鈉(汞)燈點亮。由于電感式鎮(zhèn)流器是與高壓鈉(汞)燈串聯(lián)工作的，因此造成電路的功率因數(shù)很低，約為0.4左右，所以損耗較大，而供電設(shè)備的利用率也僅有40％左右。
本實用新型的目的就是提供一種克服傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器固有缺陷的高壓鈉(汞)燈用電子鎮(zhèn)流器，使之與高壓鈉(汞)燈配合，對電網(wǎng)呈現(xiàn)出阻性負(fù)載特征，以改善電路功率因數(shù)，節(jié)能降耗，提高設(shè)備利用率。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的該電子鎮(zhèn)流器由濾波整流電路、具有功率因數(shù)校正的預(yù)轉(zhuǎn)換電路和進(jìn)行直一交變換的變換電路依次串接組成。本裝置采用交一直一交變換的工作模式和有源功率因數(shù)校正電路，將電網(wǎng)與負(fù)載進(jìn)行了有效的隔離，使高壓鈉(汞)燈工作時對電網(wǎng)呈現(xiàn)純阻性特性，功率因數(shù)由此得以大幅度提高。
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳述。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實用新型的一種具體實現(xiàn)方式的電原理圖。
如圖1所示，本電子鎮(zhèn)流器由濾波整流電路1、預(yù)變換電路2和變換電路3三部分依次串接組成。
圖2中，濾波整流電路1是由電抗器B1和在其兩端并接的電容C1、C2組成低通濾波器，低通濾波器的輸出接橋式整流器D1-D4。低通濾波電路用以將220V交流電源中的高次諧波濾除，再經(jīng)全橋整流器輸出脈動直流送預(yù)轉(zhuǎn)換電路2。在低通濾波器的輸入端最好并接一個壓敏電阻R1，其作用是用以抑制因雷電或其他外界干擾，在電源中產(chǎn)生的高壓尖峰，從而改善供電品質(zhì)，并還可對本裝置和燈泡起到保護(hù)作用。
預(yù)轉(zhuǎn)換電路2包括有功率因數(shù)調(diào)整集成電路IC1和電抗器B2，功率因數(shù)調(diào)整集成電路IC1可選用34262P芯片，其中的四路輸入端，第一路是通過由電阻R2和R4組成的分壓電路接濾波整流電路1的輸出端，第二路是通過由電阻R5和二極管D5組成的零電流檢測電路接電抗器B2，電抗器B2的輸入端接濾波整流電路1的輸出端，第三路是通過由電阻R8和R9組成的分壓電路接變換電路3的輸入端，分壓電路中電阻R8的一端經(jīng)二極管D6接電抗器B2的輸出端，第四路是通過由電阻R6和R7串接組成的電流采樣電路接地線；功率因數(shù)調(diào)整集成電路IC1的輸出控制端接場效應(yīng)管G1的柵極，G1的漏極接電抗器B2的輸出端，G1的源極接于電流采樣電路R6和R7之間。
本預(yù)轉(zhuǎn)換電路2是根據(jù)輸入電壓和負(fù)載電流對輸入電流進(jìn)行調(diào)控，使輸入電流的波形基本為正弦波，且保證電流與電壓同相位，實現(xiàn)功率因數(shù)的調(diào)整。其工作過程是在全波整流的半個周期內(nèi)，首先由電阻R2和R4組成的分壓電路對電網(wǎng)的輸入電壓信號進(jìn)行采樣，采樣結(jié)果送功率因數(shù)調(diào)整集成電路IC1。當(dāng)輸入電壓過零點時，IC1立即控制場效應(yīng)管G1導(dǎo)通，則電抗器B2的電流上升。其次由電阻R8和R9組成的分壓電路對預(yù)變換電路2的直流輸出電壓(即變換電路3的輸入電壓)進(jìn)行采樣。其采樣結(jié)果與電網(wǎng)輸入電壓的采樣值在IC1的內(nèi)部相乘后，與電抗器B2中的電流相比較(由電阻R6和R7組成的電流采樣電路對B2進(jìn)行電流采樣)。當(dāng)數(shù)值相等時，IC1立即關(guān)斷場效應(yīng)管G1，此時電抗器B2中的電流通過二極管D6向電容C6充電。在充電過程中，由電阻R5和二極管D5組成的零電流檢測電路對電抗器B2中的電流進(jìn)行實時監(jiān)測。當(dāng)B2中的電流上升到上述電壓采樣乘積值時，IC1控制G1再關(guān)斷、再充電。如此不斷往復(fù)，使B2中的電流均值在此整流的半個周期內(nèi)的波形基本達(dá)到正弦波形。
當(dāng)輸入電壓采樣檢測到過零點之際，不論場效應(yīng)管G1的現(xiàn)狀如何，都強迫其導(dǎo)通而進(jìn)入到下一個半波控制。由此保證了輸入電流與電源電壓的同相位。
這種工作模式能有效地將電網(wǎng)與實際負(fù)載隔離開來，并且由于該電路從電網(wǎng)上吸收的電流始終保持與電網(wǎng)電壓的同相位，故不論負(fù)載性質(zhì)如何，其對電網(wǎng)總是呈現(xiàn)出純阻性負(fù)載的特性，所以功率因數(shù)的理論值為1。同時，因為從電網(wǎng)所吸收電流的波形基本上是正弦波，由此使得電流中的諧波含量幾乎為零。
變換電路3是以高壓半橋輸出控制集成電路IC2為核心，IC2可選用2155集成芯片，其直流電源由二極管D8和電抗器B3組成的半波整流電路提供，二極管D8的負(fù)極接預(yù)轉(zhuǎn)換電路2中的電抗器B2，二極管D8的正極一路接地線，一路經(jīng)電容C9二極管D11接IC2，在IC2的輸入端接有由電阻R19和電容C11組成的諧振電路，IC2的兩路輸出分接場效應(yīng)管G2和G3的柵極，G2的源極與G3的漏極相接，G2的漏極一路經(jīng)電阻R15接電抗器B2，一路接二極管D6的負(fù)極，一路經(jīng)電阻R10接負(fù)載(燈泡L)的一端，C3的源極經(jīng)電抗器B3接負(fù)載的另一端，在變換電路的輸入端并接有濾波電容C6。
在該變換電路3中，電阻R19和電容C11與高壓半橋輸出控制集成電路IC2的內(nèi)部元件共同構(gòu)成諧振回路，使IC2產(chǎn)生互補推挽信號，推動兩個場效應(yīng)管G2和G3交替導(dǎo)通和關(guān)斷，從而產(chǎn)生高頻率的交變電流，實現(xiàn)直一交變換，供給負(fù)載工作。
高壓半橋輸出控制集成電路IC2所產(chǎn)生互補推挽控制信號是由諧波電路的R19與C11的參數(shù)決定的，因此通過改變其參數(shù)，就能改變負(fù)載工作電流的頻率。由此可改變負(fù)載的阻抗，也就相應(yīng)地改變了負(fù)載中的功率。因此本實用新型對輸出功率可以靈活調(diào)整。
為提高本電子鎮(zhèn)流器的工作可靠性，如圖2所示，在變換電路3中還接有由電容C8、C10和電阻R14、二極管D10組成的穩(wěn)壓濾波電路，其輸出端接電阻R15的一端；高壓半波輸出控制集成電路IC2的一端經(jīng)電阻R17接保護(hù)開關(guān)場效應(yīng)管G5的源極，再經(jīng)電阻R18接地線，G5的漏極接穩(wěn)壓濾波電路中R14的一端，G5的柵極接三極管G4的發(fā)射極，G4的基極一路經(jīng)穩(wěn)壓管D9、電阻R13和二極管D7接節(jié)點A，另一路經(jīng)電阻R16接地線，節(jié)點A在負(fù)載一端與地線之間串接的分壓電路中電阻R11和R12之間。
由二極管D8和電抗器B3組成的半波整流電路，其輸出經(jīng)穩(wěn)壓濾波電路(C8、C10、R14、D10)后送IC2，為IC2提供穩(wěn)定的直流電源。場效應(yīng)管G5是IC2的保護(hù)開關(guān)，并受三極管G4控制。當(dāng)輸出端出現(xiàn)短路時，負(fù)載(燈泡L)一端的M點電位幾乎為零，并導(dǎo)致節(jié)點A的電位降低，三極管G4截止，場效應(yīng)管G5被關(guān)斷，IC2因失去電源而停止工作，使電子鎮(zhèn)流器本身及負(fù)載燈泡L自動得到保護(hù)。當(dāng)輸出端出現(xiàn)開路時，電抗器B2中的電流幾乎為零，導(dǎo)致三極管G4的集電極(節(jié)點E)處的電位顯著降低。G4截止，G5被關(guān)斷，IC2失去電源而停止工作，實現(xiàn)自動保護(hù)。如果輸入端短路或斷路，輸入電壓為零，IC2自然會失去電源而停止工作。如果輸入端過壓，由電阻R2和R4構(gòu)成的分壓電路將電網(wǎng)的輸入電壓采樣結(jié)果送給功率因數(shù)調(diào)整集成電路IC1，則場效應(yīng)管G1被立刻關(guān)斷，IC1和IC2都停止工作。一旦這些故障排除，則IC2自動恢復(fù)正常工作。
本電子鎮(zhèn)流器經(jīng)測試，功率因數(shù)達(dá)到0.98以上，且啟動電流和工作電流與電感式鎮(zhèn)流器相比有大幅度減小，供電系統(tǒng)的設(shè)備利用率提高一倍以上。與電感式鎮(zhèn)流器相比，本裝置體積小，重量輕，并可提高燈泡的發(fā)光率和使用壽命，還可減少噪聲和電磁污染。本實用新型對開路、短路和過壓均能進(jìn)行自我保護(hù)，故障排除后能自動恢復(fù)正常工作，提高了照明系統(tǒng)的工作可靠性。本電子鎮(zhèn)流器對輸出功率連續(xù)可調(diào)，以適應(yīng)用戶在不同時段和區(qū)段對照明調(diào)整的需要。
權(quán)利要求1.一種高壓鈉(汞)燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該電子鎮(zhèn)流器由濾波整流電路(1)、具有功率因數(shù)校正的預(yù)轉(zhuǎn)換電路(2)和進(jìn)行直一交變換的變換電路(3)依次串接組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓鈉(汞)燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于濾波整流電路(1)是由電抗器B1和在其兩端并接的電容C1、C2組成低通濾波器，低通濾波器的輸出接橋式整流器D1-D4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓鈉(汞)燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于在低通濾波器的輸入端并接一壓敏電阻R1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓鈉(汞)燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于預(yù)轉(zhuǎn)換電路(2)包括有功率因數(shù)調(diào)整集成電路IC1和電抗器B2，功率因數(shù)調(diào)整集成電路IC1的四路輸入端，第一路是通過由電阻R2和R4組成的分壓電路接濾波整流電路(1)的輸出端，第二路是通過由電阻R5和二極管D5組成的零電流檢測電路接電抗器B2，電抗器B2的輸入端接濾波整流電路(1)的輸出端，第三路是通過由電阻R8和R9組成的分壓電路接變換電路(3)的輸入端，分壓電路中電阻R8的一端經(jīng)二極管D6接電抗器B2的輸出端，第四路是通過由電阻R6和R7串接組成的電流采樣電路接地線；功率因數(shù)調(diào)整集成電路IC1的輸出控制端接場效應(yīng)管G1的柵極，G1的漏極接電抗器B2的輸出端，G1的源極接于電流采樣電路R6和R7之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓鈉(汞)燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于變換電路(3)以高壓半橋輸出控制集成電路IC2為核心，IC2的直流電源由二極管D8和電抗器B3組成的半波整流電路提供，二極管D8的負(fù)極接預(yù)轉(zhuǎn)換電路(2)中的電抗器B2，二極管D8的正極一路接地線，一路經(jīng)電容C9和二極管D11接IC2，在IC2的輸入端接有由電阻R19和電容C11組成的諧振電路，IC2的兩路輸出分接場效應(yīng)管G2和G3的柵極，G2的源極與G3的漏極相接，G2的漏極一路經(jīng)電阻R15接電抗器B2，一路接二極管D6的負(fù)極，一路經(jīng)電阻R10接負(fù)載(燈泡L)的一端，G3的源極經(jīng)電抗器B3接負(fù)載的另一端，在變換電路的輸入端并接有濾波電容C6。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓鈉(汞)燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于在變換電路(3)中接有由電容C8、C10和電阻R14、二極管D10組成的穩(wěn)壓濾波電路，其輸出端接電阻R15的一端；高壓半波輸出控制集成電路IC2的一端經(jīng)電阻R17接保護(hù)開關(guān)場效應(yīng)管G5的源極，再經(jīng)電阻R18接地線，G5的漏極接穩(wěn)壓濾波電路中R14的一端，G5的柵極接三極管G4的發(fā)射極，G4的基極一路經(jīng)穩(wěn)壓管D9、電阻R13和二極管D7接節(jié)點A，另一路經(jīng)電阻R16接地線，節(jié)點A在負(fù)載一端與地線之間串接的分壓電路中電阻R11和R12之間。
專利摘要本實用新型是一種在高壓鈉(汞)燈上使用的專用電子鎮(zhèn)流器，為解決照明電路的功率因數(shù)低、損耗大、供電設(shè)備利用率低的問題而設(shè)計，其結(jié)構(gòu)是由濾波整流電路、具有功率因數(shù)校正的預(yù)轉(zhuǎn)換電路和進(jìn)行直—交變換的變換電路依次串接組成。本裝置采用交—直—交變換的工作模式和有源功率因數(shù)校正電路，將電網(wǎng)與負(fù)載進(jìn)行了有效的隔離，使高壓鈉(汞)燈工作時對電網(wǎng)呈現(xiàn)純阻性特性，功率因數(shù)由此得以大幅度提高。
文檔編號H05B41/14GK2582324SQ0228604
公開日2003年10月22日 申請日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者陸平, 辛濤, 辛英俊, 胡玫榮, 李文釗, 溫晉華, 任鋒, 孟慶峰 申請人:辛英俊, 中國人民解放軍軍械工程學(xué)院