專利名稱：高頻式電子安定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種安定裝置，特別是涉及一種應用諧振原理，并以一頻率100KHz以上的電源提供一高照度放電燈使用的高頻式電子安定裝置。
背景技術(shù)：
如

圖1所示，是一般的電子安定裝置1用于一照明系統(tǒng)所使用的點燈方式，為了點亮一高照度放電燈11，該電子安定裝置1包含一鄰近該高照度放電燈11的輸出電容C9、一雙向觸發(fā)二極管D8，及一激勵線圈L3，該激勵線圈L3具有一初級線圈N1及一比該初級線圈N1的線圈數(shù)還多的次級線圈N2。
其點燈的原理，為該輸出電容C9將所儲存的電荷量通過該雙向觸發(fā)二極管D8放電至該激勵線圈L3的初級線圈N1上，此時因為該次級線圈N2的線圈數(shù)比該初級線圈N1還多，所以該次級線圈N2可感應到一更高的電壓而使得該高照度放電燈11被點亮。
然而，隨著使用時間的增加，該高照度放電燈11會逐漸老化或者接觸不良時，該輸出電容C9、雙向觸發(fā)二極管D8，及激勵線圈L3勢必要一直維持在高電壓的狀態(tài)下，才更有機會讓該高照度放電燈11被點亮，而在高電壓的狀態(tài)下，不但會造成高溫而使得該輸出電容C9、雙向觸發(fā)二極管D8，及激勵線圈L3損壞，更容易產(chǎn)生高壓放電的危險。
除此之外，該電子安定裝置1是借由該激勵線圈L3的該初級線圈N1與次級線圈N2的感應原理來得到更高的電壓，才能使得該高照度放電燈11被點亮，這種方式不但需要龐大的線圈纏繞而造成成本高昂，另外，當該輸出電容C9、雙向觸發(fā)二極管D8，及激勵線圈L3在承受高電壓的同時，還會因為和其它外圍組件之間并沒有完善的隔離保護，以致于當施工在現(xiàn)場進行時，常常會發(fā)生誤觸該電子安定裝置1而造成電擊傷害的危險。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的，是在提供一種成本低且效率高的高頻式電子安定裝置，該高頻式電子安定裝置是利用諧振原理以頻率100KHz以上的諧振電壓點亮該高照度放電燈后，仍能以頻率100KHz以上的穩(wěn)定供電頻率供應該高照度放電燈的安定裝置，并且提供激活控制及隔離保護的功能。
于是，本實用新型的高頻式電子安定裝置被電連接于一交流電源與一高照度放電燈之間，它包含一供電單元、一控制單元、一振蕩單元、一半橋式驅(qū)動單元、一諧振單元，及一檢測單元。
該供電單元電連接至該交流電源，用以提供本實用新型所需的用電，該控制單元具有一與該供電單元電連接的電子開關(guān)，當該電子開關(guān)開啟時，可供電使得該振蕩單元產(chǎn)生一頻率100KHz以上的振蕩信號。
該半橋式驅(qū)動單元具有一與該振蕩單元電連接的輸入端、一提供檢測信號的檢測端、一與該供電單元電連接的電源端，及一將所接收到的信號放大輸出的輸出端，當該振蕩單元產(chǎn)生一振蕩信號送至該半橋式驅(qū)動單元的輸入端后，被放大的該振蕩信號會由該半橋式驅(qū)動單元的輸出端送至該諧振單元，使得該諧振單元產(chǎn)生一諧振電壓，而讓跨越在該諧振電壓上的該高照度放電燈被點亮。而當該高照度放電燈無法被點亮時，該檢測單元可借由該半橋式驅(qū)動單元的檢測端拾取一檢測信號送回到該控制單元，并由該控制單元經(jīng)一時間延遲后再導通該電子開關(guān)，使得該供電單元繼續(xù)供電，就可以持續(xù)進行點亮該高照度放電燈的動作。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型高頻式電子安定裝置進行詳細說明。
圖1是一電路圖，說明現(xiàn)有技術(shù)中的通常的電子安定裝置。
圖2是一方塊流程圖，說明根據(jù)本實用新型的一較佳實施例應用于一照明系統(tǒng)中的流程。
圖3是一電路圖，說明根據(jù)本實用新型的該較佳實施例的電子安定裝置。
圖4是一波形圖，說明根據(jù)本實用新型的該較佳實施例的A-G兩端的電壓波形。
圖5是一波形圖，說明根據(jù)本實用新型的該較佳實施例的B-G兩端的電壓波形。
圖6是一波形圖，說明根據(jù)本實用新型的該較佳實施例的C-G兩端的電壓波形。
圖7是一波形圖，說明根據(jù)本實用新型的該較佳實施例的D-G兩端的電壓波形。
圖8是一波形圖，說明根據(jù)本實用新型的該較佳實施例的D-G兩端的電壓波形。
圖9是一波形圖，說明根據(jù)本實用新型的該較佳實施例的D-G兩端的電壓波形。
圖10是一波形圖，說明根據(jù)本實用新型的該較佳實施例的D-G兩端的電壓波形。
具體實施方式本實用新型以下的較佳實施例是以40W的高照度放電燈作為說明，并可以具體實施，而非限制本案只可應用于本實用新型的較佳實施例。
如圖2、3所示，本實用新型高頻式電子安定裝置的較佳實施例是適用于一照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)具有一交流電源2，及一高照度放電燈3，該高頻式電子安定裝置包含一供電單元4、一控制單元5、一振蕩單元6、一半橋式驅(qū)動單元7、一諧振單元8，及一檢測單元9。
該交流電源2為得自于一般商用電源，其電壓為AC110V或220V，頻率為50Hz或60Hz。該高照度放電燈(High Intensity Discharge，HID)3是指水銀燈、氙燈、復金屬燈、霓虹燈，及高壓鈉燈等所屬的照明組件。
該供電單元4具有一濾波模塊41、一高電壓模塊42，及一低電壓模塊43，該高、低電壓模塊用以提供本實用新型中各單元的電源需求，另該濾波模塊41是用于濾除電源的干擾噪聲。
該交流電源2經(jīng)由一保險絲F1及一負性溫度系數(shù)電阻NTC，再經(jīng)由一電涌吸收器V1及一抗流圈T1與一高頻旁路電容器C1所組成的一濾波模塊41到該高電壓模塊42及該低電壓模塊43。
該交流電源2分別供應于該高電壓模塊42及該低電壓模塊43，該高電壓模塊42提供一高壓約270V的直流電源供應于該半橋式驅(qū)動單元7，而該低電壓模塊43供應一直流電壓約5V至15V于該控制單元5及該振蕩單元6，該振蕩單元6具有一振蕩電路，其振蕩頻率受控于一時間常數(shù)電阻R9與具并聯(lián)效果的一電阻VR1，及一時間常數(shù)電容器C7，該振蕩單元6的輸出通過一高頻變壓器T3耦合到該半橋式驅(qū)動單元7，該半橋式驅(qū)動單元7的輸出端接至該諧振單元8，而高照度放電燈3的兩端接在該諧振單元8的二諧振電容器C11與C12串聯(lián)的兩端，該檢測單元9的檢測信號取自一感測電阻R15，該檢測單元9控制該低電壓模塊43的輸出及該控制單元5。
該高電壓模塊42與該交流電源2間的連接設(shè)有三組跳線JP1、JP2、JP3，當該交流電源2的電壓為AC220V時，該跳線JP2與跳線JP3分別接到一橋式整流器的AC端，該橋式整流器是由四只二極管D1、D2、D3及D4所構(gòu)成的二極管電路，其直流正電壓的輸出端為該二極管D1與D3的N型端，而直流負電壓的輸出端為該二極管D2與D4的P型端，該高電壓模塊42的濾波電容器是由一濾波電容器C2與一濾波電容器C3串聯(lián)所組成，其目的為執(zhí)行整流作用后的濾波功能，以保證本模塊能提供直流電源于該半橋式驅(qū)動單元7，而其負載電阻是由電阻R1與R2串聯(lián)所組成；當該交流電源2的交流電壓為AC110V、60Hz時，為了得到與AC220V、60Hz同等的直流電壓，此時該跳線JP1與跳線JP2成ON(通)狀態(tài)，或該跳線JP1與跳線JP3成ON狀態(tài)，而構(gòu)成一倍壓整流電路，以得到與AC220V，60HZ相同的直流電壓輸出，其波形配合圖4所示，為圖3中A點與G點間的波形。
該低電壓模塊43是接于該交流電源2的該濾波模塊41的輸出側(cè)，并借由一低頻變壓器T2的初級線圈將電能傳導到次級線圈，其采電磁耦合方式，而該低頻變壓器T2采AC220V與AC110V共享的原線圈，因此不必考慮該交流電源2的輸入電壓值，該低頻變壓器T2的次級線圈兩端接于一橋式整流器的AC側(cè)，而該橋式整流器是由四只二極管D5、D6、D7及D8所組成，其低壓正電源得自該二極管D5及D6的N型端，而低壓負電源得自該二極管D7與D8的P型端，其低壓正電源分為三路供電，第一路是經(jīng)由一限流電阻R10供應一高頻變壓器T3的初級線圈的中點端，第二路是經(jīng)由一晶體管Q3的集電極至射極供應該諧振單元8的一集成電路IC1，第三路是經(jīng)由一PNP型的晶體管Q1的射極至集電極后經(jīng)一限流電阻R4使該晶體管Q3的集電、射極兩端導通，當該晶體管Q3的基極電壓高于一穩(wěn)壓二極管ZD1的崩潰電壓時，其電流經(jīng)一限流電阻R5及該穩(wěn)壓二極管ZD1后，再經(jīng)由一晶體管Q2的基極與射極而到該低電壓模塊43的負電端，此時經(jīng)一時間常數(shù)電容器C5放電，該晶體管Q1亦呈導通狀態(tài)，且因為有該低頻變壓器T2的隔離作用，該交流電源2與該低電壓模塊43呈隔離狀態(tài)。
該諧振單元8為由該集成電路IC1、控制頻率高低的該時間常數(shù)電阻R9，及該時間常數(shù)電容器C7所組成，當本實用新型開機時，就是該晶體管Q3的射極有正電壓輸出時，一晶體管Q6的集電極端與射極端呈OFF(斷)狀態(tài)，該集成電路IC1的振蕩頻率由該時間常數(shù)電容C7、該時間常數(shù)電阻R9，及該集成電路IC1的常數(shù)值而定，該時間常數(shù)電阻R9越小則頻率越高，因此本實用新型的頻率是由一低頻段往一高頻段上升的激活方式，在該低頻段到該高頻段的過程中，有一頻率會與該諧振單元8產(chǎn)生串聯(lián)諧振，而當該低電壓模塊43經(jīng)一時間常數(shù)電阻R8向一時間常數(shù)電容C6充電時，該時間常數(shù)電容C6的兩端電壓會大于一穩(wěn)壓二極管ZD2的崩潰電壓，使該晶體管Q6的集極端與射極端呈ON狀態(tài)，此時該集成電路IC1的第6腳端的電阻值因為該時間常數(shù)電阻R9與該電阻VR1，及該晶體管Q6的集極端與射極端的等效電阻Rce兩者并聯(lián)而變小，使得該集成電路IC1的振蕩頻率上升，而到原設(shè)定的供電頻率，由此可知本實用新型開機時的頻率自該低頻段往該高頻段，期間經(jīng)過一諧振頻率用來讓該高照度放電燈3點火，而后到達原設(shè)定的100KHz以上的高頻電源供電于該高照度放電燈3。該諧振單元8的兩輸出端接于該高頻變壓器T3的初級線圈，并借由電磁耦合作用，將100KHz以上的高頻電源傳送到該高頻變壓器T3的次級線圈，其次級線圈有二組線圈分別供電于該半橋式驅(qū)動單元7的二輸入端，因為有該高頻變壓器T3的隔離，而使得本實用新型的該高電壓模塊42與該低電壓模塊43呈隔離狀態(tài)。
該半橋式驅(qū)動單元7是由一power MOSFET Q7、一power MOSFETQ8，與門極電路所組成。該power MOSFET Q7與該power MOSFET Q8的柵極分別接有一閘極電阻R12、R13及一柵極電荷快速放電二極管D10、D11，同時該power MOSFET Q7與該power MOSFET Q8的柵極均接于該高頻變壓器T3的二組次級線圈，該power MOSFET Q7的漏極為一電源端，并接至該高電壓模塊42的直流端(A點)，該powerMOSFET Q7的源極與該power MOSFET Q8的漏極連接形成一輸出端(B點)，而該power MOSFET Q8的源極再連接至一跳線JP4后形成一檢測端，并與該控制單元5的一感測電阻R15的一端連接，該跳線JP4是為了方便檢視該power MOSFET Q7與該power MOSFETQ8柵極的波形及電壓特性，當本實用新型開機后，若一切正常，在B點與G點間所得的波形特性如圖5所示，此B點的輸出經(jīng)一耦合電容C10至C點，其波形如圖6所示，再傳送至該諧振單元8。
該諧振單元8是由一諧振電感器T4與二諧振電容器C11、C12所組成，這些諧振電容器(C11、C12)能承受Q倍的諧振電壓于這些諧振電容器的兩端，若設(shè)Fr為C點的頻率，Vr為C點的電壓，VL為該諧振電感器T4兩端的電壓，Vc為這些諧振電容器兩端的電壓，當VL＝Vc時，該諧振單元8處于諧振狀態(tài)，此時這些諧振電容器兩端的電壓Vc＝QVr，式中R為電路電阻，L為該諧振電感器T4的電感量，C為這些諧振電容器的電容量，本實用新型在開機后，該振蕩頻率由該低頻段往該高頻段上升期間，當該諧振單元8發(fā)生諧振狀態(tài)時，應用這些諧振電容器兩端的電壓Vc＝QVr所產(chǎn)生的高壓來執(zhí)行該高照度放電燈3的點火動作，而該高頻段上升最后的頻率為該高照度放電燈3的照明頻率；根據(jù)此理，本實用新型也可自該高頻段往低頻段下降，其經(jīng)諧振頻率點火動作后，而至設(shè)定的該低頻段，該低頻段的頻率為該高照度放電燈3的照明頻率，其點火后該高照度放電燈3兩端的電壓波形為D點的波形，如圖7所示，而如圖8所示的為D點所測得的點火電壓波形。
該控制單元5具有一延遲電路，及作為電子開關(guān)的該晶體管Q3，該延遲電路是在當該諧振單元8執(zhí)行點火動作于該高照度放電燈3不成功時，其設(shè)計約在3秒左右時間，本實用新型應立即關(guān)機以保護本實用新型的安全，其執(zhí)行3秒左右的點火電壓波形如圖9所示，其動作原理為是如圖9的連續(xù)點火高壓產(chǎn)生時，該感測電阻R15兩端的電壓持續(xù)上升，并經(jīng)由一整流二極管D12整流后，繼續(xù)經(jīng)由一電容器C8、一電容器C9、一電阻R16，及一放電電阻R14所組成的一π型濾波電路，當該電容器C8的電壓上升最后高于一穩(wěn)壓二極管ZD3的崩潰電壓時，一晶體管Q5的基極因受到偏壓而導通，直流電壓經(jīng)一限流電阻R6、該晶體管Q5的射極而到一硅控整流器Q4的柵極，使該硅控整流器Q4呈Turn-ON(啟通)的狀態(tài)，此時該晶體管Q3的基極因該硅控整流器Q4導通的關(guān)系，而使該集成電路IC1停止動作，此動作發(fā)生的時間約3秒左右，但是可就各種該高照度放電燈3的特性而定其點火時間，而不限于本實用新型的實施例。
該延遲電路是當該控制單元5的該硅控整流器Q4呈Turn-ON的狀態(tài)時，該低電壓模塊43的低壓電源經(jīng)PNP型的該晶體管Q1的射極、基極，及一時間常數(shù)電阻R3向該時間常數(shù)電容器C5充電，約經(jīng)80秒后，該時間常數(shù)電容器C5充電飽和，此時PNP型的該晶體管Q1的集電極電流下降，該硅控整流器Q4因維持電流不足而使該硅控整流器Q4成為Turn-OFF(關(guān)斷)的狀態(tài)，而該晶體管Q3的基極因受到偏壓而導通，則將來自于該低電壓模塊43的低壓電源供應給該振蕩單元6，于是再重新執(zhí)行該高照度放電燈3的點火動作，若點火再失敗，則再經(jīng)80秒后再執(zhí)行點火動作，直到對該高照度放電燈3點火成功為止，其動作的點火電壓波形如圖10所示，在正常動作下，該硅控整流器Q4呈Turn-OFF的狀態(tài)，該晶體管Q3的基極電壓大于該穩(wěn)壓二極管ZD1的崩潰電壓值，而使得該晶體管Q2呈現(xiàn)導通，讓該時間常數(shù)電容器C5呈放電狀態(tài)，該限流電阻R4、R5皆為了限制電流而設(shè)。
歸納上述，本實用新型的高頻式電子安定裝置，主要是應用該諧振單元8的串聯(lián)諧振原理，在開機時從設(shè)定的該低頻段上升到該高頻段其間的振蕩頻率，與該諧振單元8的該諧振電感器T4及這些諧振電容器(C11、C12)發(fā)生串連諧振時，應用這些諧振電容器(C11、C12)兩端所產(chǎn)生的諧振電壓執(zhí)行該高照度放電燈3的點火動作，點火動作完成后，其設(shè)定的該高頻段或該低頻段的設(shè)定點為該高照度放電燈3的照明電壓與所需的100KHz以上的電源頻率，本實用新型并設(shè)有可檢測點火狀況的該檢測單元9，及位于該控制單元5中的該延遲電路，以保證本實用新型在點火失敗時，可以經(jīng)一段時間的延遲再執(zhí)行點火動作直到點火成功為止，如此就不會因為持續(xù)點火所產(chǎn)生的高溫而讓本實用新型有燒毀的顧慮，以達成本實用新型高頻式電子安定裝置應有的品質(zhì)要求及保護功能，所以確實能達到本實用新型的目的。
權(quán)利要求1.一種電子安定裝置，適用于一照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)具有一交流電源，及一高照度放電燈，該電子安定裝置包含一連接至該交流電源的供電單元、一控制單元、一振蕩單元、一半橋式驅(qū)動單元、一諧振單元，及一檢測單元，其特征在于該控制單元，具有一與該供電單元電連接的電子開關(guān)；該振蕩單元與該控制單元電連接，輸出一由低頻起始至高頻100KHz以上的振蕩信號；該半橋式驅(qū)動單元具有一與該振蕩單元電連接的輸入端、一輸出檢測信號的檢測端、一與該供電單元電連接的電源端，及一將該輸入端的該振蕩信號放大輸出的輸出端；該諧振單元電連接于該半橋式驅(qū)動單元的輸出端，該振蕩信號經(jīng)由該半橋式驅(qū)動單元放大輸出至該諧振單元，產(chǎn)生一諧振電壓使跨越在該諧振電壓上的該高照度放電燈點亮；及該檢測單元電連接于該半橋式驅(qū)動單元的檢測端及該控制單元兩者之間，該高照度放電燈無法被點亮時，該檢測單元經(jīng)由該半橋式驅(qū)動單元的檢測端拾取一檢測信號送至該控制單元，讓該控制單元的電子開關(guān)繼續(xù)導通，使得該振蕩單元持續(xù)得到供電而繼續(xù)點亮該高照度放電燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子安定裝置，其特征在于該供電單元還具有一連接至該半橋式驅(qū)動單元的高電壓模塊，及一低電壓模塊，該高電壓模塊包括一個二極管電路，及三組跳線，該交流電源的供電電壓不足以提供該高照度放電燈時，就借由這些跳線的切換使得該二極管電路形成一倍壓整流電路，而該供電電壓會經(jīng)由該倍壓整流電路后提升以提供該高照度放電燈，該交流電源的供電電壓能滿足該高照度放電燈時，就借由這些跳線的切換使得該二極管電路形成一高壓整流電路，使該供電電壓經(jīng)過該高壓整流電路后輸出至該半橋式驅(qū)動單元的電源端；及該低電壓模塊連接至該控制單元，該控制單元發(fā)出一信號使其電子開關(guān)開啟時，該低電壓模塊提供該振蕩單元所需的電源而產(chǎn)生該振蕩信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子安定裝置，其特征在于該供電單元還具有一電連接于該交流電源的濾波模塊，該高電壓模塊及低電壓模塊均電連接該濾波模塊后得到交流電源供應。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子安定裝置，其特征在于該振蕩單元具有一振蕩電路，及一與該振蕩電路相配合的調(diào)頻電路，該電子開關(guān)導通時，該振蕩電路產(chǎn)生一頻率與該調(diào)頻電路設(shè)定值相配合的振蕩信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子安定裝置，其特征在于該控制單元還具有一電連接于該電子開關(guān)的延遲電路，該控制單元由該檢測信號得知需導通該電子開關(guān)時，會經(jīng)該延遲電路延遲一段時間。
專利摘要一種高頻式電子安定裝置，適用于一照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)具有一交流電源，及一高照度放電燈，該高頻式電子安定裝置電連接于該交流電源與該高照度放電燈之間，包含一供電單元、一控制單元、一振蕩單元、一半橋式驅(qū)動單元、一諧振單元，及一檢測單元，該振蕩單元可產(chǎn)生一頻率100KHz以上的振蕩信號，并由該半橋式驅(qū)動單元放大輸出至該諧振單元，當該諧振單元產(chǎn)生一諧振電壓時，跨越在該諧振電壓上的該高照度放電燈被點亮，若無法點亮時，該控制單元會由該檢測單元的反饋信號得知無法點亮的情形，而繼續(xù)進行點亮該高照度放電燈的動作。
文檔編號H05B41/28GK2682769SQ20032013041
公開日2005年3月2日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者陳宏飛, 盧俊杰, 余洪烈, 洪棕堡 申請人:中詮光電股份有限公司