專利名稱：一種應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子鎮(zhèn)流器，特別涉及一種應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的高可靠性 電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
隨著壓電陶瓷變壓器的工藝逐步成熟、成本逐漸下降，壓電陶瓷變壓器將更 加廣泛的應(yīng)用于許多適合的領(lǐng)域。壓電陶瓷變壓器有著許多傳統(tǒng)變壓器所不具備 的優(yōu)點(diǎn)。在熒光燈電子鎮(zhèn)流器這一領(lǐng)域，無(wú)疑是十分適合壓電陶瓷變壓器應(yīng)用的 場(chǎng)合。因此全面深入的研究壓電陶瓷變壓器在電子鎮(zhèn)流器這一領(lǐng)域的應(yīng)用是十分 必要的。
將壓電陶瓷變壓器應(yīng)用到傳統(tǒng)的LC諧振電路中如附圖1所示。主要包括驅(qū) 動(dòng)芯片、M0S管Q1、 Q2、電感LO和壓電陶瓷變壓器，驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)MOS管 Ql、 Q2輪流導(dǎo)通，輸入電壓經(jīng)M0S管Q1、 Q2輸出穩(wěn)定的方波脈沖電壓，供 給壓電陶瓷變壓器，壓電陶瓷變壓器的作用是將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，輸出 端再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，產(chǎn)生一定頻率的高壓，從而實(shí)現(xiàn)升壓過(guò)程，點(diǎn)亮熒光 燈。
這種方式可以實(shí)現(xiàn)壓電變壓器在電子鎮(zhèn)流器領(lǐng)域的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、成本較低。但是這種應(yīng)用也有其顯著的缺點(diǎn)
1. 熒光燈管是一個(gè)負(fù)阻抗特性的負(fù)載，熒光燈在預(yù)熱的時(shí)候呈現(xiàn)高阻抗，點(diǎn) 亮之后阻抗逐漸變小。在預(yù)熱和點(diǎn)亮以后阻抗變化很大，應(yīng)用傳統(tǒng)電路很難保證 電路在熒光燈負(fù)載阻抗變化的情況下都工作在感性狀態(tài)，而一旦電路工作在電容 狀態(tài)，諧振電路就會(huì)失去穩(wěn)定甚至遭到破壞。
2. 即使能夠找到合適的電路參數(shù)使得某一顆壓電陶瓷變壓器能工作在電感 狀態(tài)，但是壓電陶瓷變壓器的工藝和方法決定了其不同批次的產(chǎn)品寄生參數(shù)會(huì)有 些許偏差，傳統(tǒng)電路很難保證電子鎮(zhèn)流器在批量生產(chǎn)以后每一批都能達(dá)到實(shí)驗(yàn)樣 機(jī)的效果。
針對(duì)以上應(yīng)用的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的電子鎮(zhèn)流器方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出一種應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的電子鎮(zhèn)流器，可以大大拓寬 了壓電陶瓷變壓器工作在感性狀態(tài)的頻率范圍，使得整個(gè)電路在熒光燈負(fù)載阻抗 變化的情況下都工作在感性狀態(tài)，從而有效保護(hù)諧振電路不會(huì)失去穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的電子鎮(zhèn)流 器，包括方波脈沖電壓產(chǎn)生電路和壓電陶瓷變壓器，其特征在于還包括調(diào)節(jié)變壓 器，調(diào)節(jié)變壓器連接于方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端和壓電陶瓷變壓器輸入端之 間，通過(guò)調(diào)節(jié)變壓器改變后級(jí)電壓幅值和相位，調(diào)節(jié)壓電陶瓷變壓器的工作壓點(diǎn)， 使整個(gè)電路工作在感性狀態(tài)。
所述調(diào)節(jié)變壓器的初級(jí)繞組一端連接方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端，初級(jí)繞 組的另一端連接壓電陶瓷變壓器輸入端，次級(jí)繞組一端也連接壓電陶瓷變壓器輸 入端，次級(jí)繞組另一端與方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端和壓電陶瓷變壓器共地。
本發(fā)明為了隔離變換器工作時(shí)的直流電流分量，保證調(diào)節(jié)變壓器不會(huì)飽和， 在方波脈沖電壓產(chǎn)生電路于調(diào)節(jié)變壓器之間連接隔直流電容Cl。該隔直流電容 連接于方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端與調(diào)節(jié)變壓器初級(jí)繞組之間；或者該隔直流
電容連接于次級(jí)繞組于地之間。
本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的電子鎮(zhèn) 流器，包括方波脈沖電壓產(chǎn)生電路、第一電感L0、壓電陶瓷變壓器，其特征在 于還包括調(diào)節(jié)電感L3和隔直流電容C1，方波脈沖電壓產(chǎn)生電路的輸出端依次經(jīng) 隔直流電容C1、第一電感LO連接壓電陶瓷變壓器輸入端；調(diào)節(jié)電感L3—端連 接壓電陶瓷變壓器輸入端，調(diào)節(jié)電感L3另一端與方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端 和壓電陶瓷變壓器共地，通過(guò)調(diào)節(jié)電感改變后級(jí)電壓幅值和相位，調(diào)節(jié)壓電陶瓷 變壓器的工作壓點(diǎn)，使整個(gè)電路工作在感性狀態(tài)。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于增加了隔直流電容C1、調(diào)節(jié)變壓器T
或調(diào)節(jié)電感L3，通過(guò)改變壓電陶瓷變壓器兩端的電壓，拓寬了壓電陶瓷變壓器 工作在感性狀態(tài)的頻率范圍。另外使得現(xiàn)有電路對(duì)壓電陶瓷變壓器批量生產(chǎn)產(chǎn)生 的寄生參數(shù)偏差要求不那么嚴(yán)格，消除了傳統(tǒng)電路很難保證壓電陶瓷變壓器批量 生產(chǎn)都能達(dá)到實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的顧慮。


圖1為應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的傳統(tǒng)LC諧振電路的電子鎮(zhèn)流器框圖； 圖2為本發(fā)明的原理框圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施方式一的電路原理圖； 圖4為實(shí)施方式一的等效電路圖； 圖5為應(yīng)用本發(fā)明拓寬感性區(qū)域的波特圖證明； 圖6為本發(fā)明實(shí)施方式二的電路原理圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施方式三的電路原理圖；
具體實(shí)施例方式
如圖3所示實(shí)施方式一，本發(fā)明的提出是在原有電路的基礎(chǔ)上增變壓器T1。 變壓器T1的作用是改變后級(jí)電壓的幅值和相位，來(lái)調(diào)節(jié)壓電陶瓷變壓器的工作 壓點(diǎn)，通過(guò)變壓器T1合適的兩個(gè)繞組的匝數(shù)比以及繞組的耦合程度使整個(gè)電路 工作在感性狀態(tài)。
驅(qū)動(dòng)芯片、M0S管Q1、 Q2連接成方波脈沖電壓產(chǎn)生電路，該電路也可以 采用現(xiàn)有技術(shù)中其他方波脈沖電壓產(chǎn)生電路；驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)M0S管Q1、 Q2輪 流導(dǎo)通，輸入電壓Vin經(jīng)MOS管Ql、 Q2輸出穩(wěn)定的方波脈沖電壓，調(diào)節(jié)變壓 器T1的初級(jí)繞組一端連接方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端，初級(jí)繞組的另一端連 接壓電陶瓷變壓器輸入端，次級(jí)繞組一端也連接壓電陶瓷變壓器輸入端，次級(jí)繞 組另一端與方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端和壓電陶瓷變壓器共地。壓電陶瓷變壓 器是利用壓電陶瓷的機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)理，將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，輸出端再將機(jī) 械能轉(zhuǎn)換成電能，產(chǎn)生一定頻率的高壓，從而實(shí)現(xiàn)升壓過(guò)程，點(diǎn)亮熒光燈。
變壓器T1可以等效為圖4所示的電感L1、 L2和一對(duì)耦合電感LM1、 LM2。 Ll、 L2、 LM1、 LM2分別串聯(lián)在電路中。壓電陶瓷變壓器兩端的電壓就等于L2 和LM2串聯(lián)起來(lái)兩端的電壓。圖中壓電陶瓷變壓器的等效電路由以下元器件組 成電容Cdl、電阻R、電感L、電容C、線圈及電容Cd2。壓電陶瓷變壓器輸 入端把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，輸出端再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，并產(chǎn)生一定頻率的 高壓，點(diǎn)亮熒光燈。由于L1、 L2、 LM1、 LM2的分壓作用，可以選擇適合的變 壓器原副邊線圈，使T1和壓電陶瓷變壓器組成了一個(gè)感性匹配網(wǎng)絡(luò)，使電路工 作在感性狀態(tài)。圖中的LM1和LM2的同名端是反相的，即變壓器原副邊繞組是反相的，應(yīng)用同相同名端的變壓器也是可以適合本發(fā)明電路，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā) 明目的。
另外，為了隔離工作時(shí)的直流電流分量，保證調(diào)節(jié)變壓器T1不會(huì)飽和，在 本實(shí)施了中還可增加隔直電容C1;隔直流電容C1連接于方波脈沖電壓產(chǎn)生電路 輸出端與調(diào)節(jié)變壓器T1初級(jí)繞組之間。電流經(jīng)過(guò)C1，濾除了直流電流分量。
圖5為應(yīng)用本發(fā)明拓寬感性區(qū)域的波特圖證明。圖中橫軸是頻率，縱軸是相 位。只有相位為正時(shí)，電路才能工作在感性狀態(tài)。圖中分別有三條曲線，其中曲 線l是壓電陶瓷變壓器本身的工作特性曲線，從圖中可以看出，相位為正的頻率 段其實(shí)是很窄的。曲線2是加了一個(gè)電感后(即圖l中)工作電路的特性曲線， 也就是傳統(tǒng)電路的工作特性曲線。傳統(tǒng)的工作電路在一定程度上拓寬了壓電陶瓷 變壓器工作在感性狀態(tài)的頻率范圍。但是壓電陶瓷變壓器本身在批量生產(chǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn) 生一些寄生參數(shù)，傳統(tǒng)電路很難保證電子鎮(zhèn)流器在批量生產(chǎn)以后每一批都能達(dá)到
實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的效果。曲線3就是應(yīng)用了本發(fā)明的電路工作特性曲線，應(yīng)用了本發(fā)明 后，所有工作頻率內(nèi)，相位都是正的。從而保證了電路在工作時(shí)都是處于感性狀 態(tài)，也可以容許壓電陶瓷變壓器批量生產(chǎn)所產(chǎn)生的寄生參數(shù)偏差。
如圖6所示實(shí)施方式二，與實(shí)施方式一不同的是，電流先經(jīng)過(guò)變壓器T1改 變后級(jí)電壓的幅值和相位，再經(jīng)過(guò)電容C1進(jìn)行濾除直流分量。電壓經(jīng)過(guò)壓電陶 瓷變壓器后產(chǎn)生高壓，點(diǎn)亮熒光燈。壓電陶瓷變壓器用框圖表示。圖中變壓器 Tl原副邊繞組是反相的，應(yīng)用同相同名端的變壓器也是可以適合本發(fā)明電路， 同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。
如圖7所示實(shí)施方式三，與實(shí)施方式一不同的是變壓器Tl用電感L0、 L3 代替。這種實(shí)施方式用兩個(gè)元件(L0和L3)代替一個(gè)元件(Tl)，整機(jī)的體積 會(huì)有所增大，但簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。方波脈沖電壓產(chǎn)生電路的輸出端依次經(jīng)隔直流 電容C1、第一電感LO連接壓電陶瓷變壓器輸入端；調(diào)節(jié)電感L3—端連接壓電 陶瓷變壓器輸入端，調(diào)節(jié)電感L3另一端與方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端和壓電 陶瓷變壓器共地，通過(guò)調(diào)節(jié)電感改變后級(jí)電壓幅值和相位，調(diào)節(jié)壓電陶瓷變壓器 的工作壓點(diǎn)，使整個(gè)電路工作在感性狀態(tài)。
電流先經(jīng)過(guò)Cl，濾除了直流電流分量。L0與L3串聯(lián)，電壓經(jīng)過(guò)L0、 L3 后分壓，部分電壓經(jīng)過(guò)L3， L3兩端的電壓就是壓電陶瓷變壓器的電壓。圖中壓電陶瓷變壓器的等效電路由以下元器件組成電容Cdl、電阻R、電感L、電容 C、線圈及電容Cd2。壓電陶瓷變壓器輸入端把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，輸出端再 把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，并產(chǎn)生一定頻率的高壓，點(diǎn)亮熒光燈。由于L0和L3的 分壓作用，使L3和壓電陶瓷變壓器組成了一個(gè)感性匹配網(wǎng)絡(luò)，使電路工作在感 性狀態(tài)。圖中電流先分壓再濾直流也是可以適合本發(fā)明電路。
除此之外，本發(fā)明還可以容許批次壓電陶瓷變壓器寄生參數(shù)的些許偏差，消 除了傳統(tǒng)電路很難保證壓電陶瓷變壓器批量生產(chǎn)都能達(dá)到實(shí)驗(yàn)樣機(jī)效果的顧慮。
除上述

的幾種實(shí)施電路外，凡屬本行業(yè)技術(shù)人員通過(guò)以上描述與附 圖舉例所能自然聯(lián)想到的等同替換電路，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，都屬于本專利的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的電子鎮(zhèn)流器，包括方波脈沖電壓產(chǎn)生電路和壓電陶瓷變壓器，其特征在于還包括調(diào)節(jié)變壓器，調(diào)節(jié)變壓器連接于方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端和壓電陶瓷變壓器輸入端之間，通過(guò)調(diào)節(jié)變壓器改變后級(jí)電壓幅值和相位，調(diào)節(jié)壓電陶瓷變壓器的工作壓點(diǎn)，使整個(gè)電路工作在感性狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述調(diào)節(jié)變壓器的初級(jí)繞組一端連接方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端，初級(jí)繞組的另一端連接壓電陶瓷變壓器輸入端，次級(jí)繞組一端也連接壓電陶瓷變壓器輸入端，次級(jí)繞組另一端與方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端和壓電陶瓷變壓器共地。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于在方波脈沖電壓產(chǎn)生電路于調(diào)節(jié)變壓器之間連接隔直流電容C1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該隔直流電容連接于方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端與調(diào)節(jié)變壓器初級(jí)繞組之間；或者該隔直流電容連接于次級(jí)繞組于地之間。
5、 一種應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的電子鎮(zhèn)流器，包括方波脈沖電壓產(chǎn)生電路、第一電感L0、壓電陶瓷變壓器，其特征在于還包括調(diào)節(jié)電感L3和隔直流電容Cl，方波脈沖電壓產(chǎn)生電路的輸出端依次經(jīng)隔直流電容Cl、第一電感L0連接壓電陶瓷變壓器輸入端；調(diào)節(jié)電感L3—端連接壓電陶瓷變壓器輸入端，調(diào)節(jié)電感L3另一端與方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端和壓電陶瓷變壓器共地，通過(guò)調(diào)節(jié)電感改變后級(jí)電壓幅值和相位，調(diào)節(jié)壓電陶瓷變壓器的工作壓點(diǎn)，使整個(gè)電路工作在感性狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用壓電陶瓷變壓器的電子鎮(zhèn)流器，包括方波脈沖電壓產(chǎn)生電路、壓電陶瓷變壓器和調(diào)節(jié)變壓器，調(diào)節(jié)變壓器連接于方波脈沖電壓產(chǎn)生電路輸出端和壓電陶瓷變壓器輸入端之間，通過(guò)調(diào)節(jié)變壓器改變后級(jí)電壓幅值和相位，調(diào)節(jié)壓電陶瓷變壓器的工作壓點(diǎn)，使整個(gè)電路工作在感性狀態(tài)。本發(fā)明可以大大拓寬了壓電陶瓷變壓器工作在感性狀態(tài)的頻率范圍，使得整個(gè)電路在熒光燈負(fù)載阻抗變化的情況下都工作在感性狀態(tài)，從而有效保護(hù)諧振電路不會(huì)失去穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H05B41/24GK101640964SQ20091004238
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者張紅軍, 黃江劍, 晟 龔 申請(qǐng)人:廣州金升陽(yáng)科技有限公司