專利名稱：電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種熒光燈使用的電子鎮(zhèn)流器。當(dāng)然也可用于其它氣體放電燈。
目前，世界各國(guó)生產(chǎn)的熒光燈用電子鎮(zhèn)流器可歸納成二類。我們暫把一類稱為高級(jí)型，一類稱為普通型。高級(jí)型雖然性能較好，但電路復(fù)雜，價(jià)格昂貴。普通型電路簡(jiǎn)單，成本低，但由于脈沖電流大，三次諧波高，不宜在當(dāng)今的電網(wǎng)中使用。因此使現(xiàn)有電子鎮(zhèn)流器的推廣遇到了實(shí)質(zhì)性困難。本發(fā)明的目的就在于克服上述兩類電子鎮(zhèn)流器的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種性優(yōu)價(jià)廉的新型電子鎮(zhèn)流器。該發(fā)明的電子鎮(zhèn)流器的主要性能是，輸入電流近似于正弦波，與電壓正弦波的相角差∮＜arccos0.95，電流的三次諧波＜7%(基波為100%)。而其成本只有高級(jí)型電子鎮(zhèn)流器的1/3～1/5，與普通型的成本相近，詳見表1。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，它由外殼及裝在其內(nèi)的電源整流濾波部分、振蕩輸出部分和保護(hù)部分(包括低壓?jiǎn)?dòng))組成。對(duì)緊湊型熒光燈，其外殼的下面直接裝有熒光燈管的標(biāo)準(zhǔn)插座，上面裝有標(biāo)準(zhǔn)燈頭。對(duì)直管熒光燈，其外殼為薄鐵皮，兩端分別有兩端子、四端子的標(biāo)準(zhǔn)接線柱。
電源濾波部分市電火線經(jīng)電感L0、L1，地線經(jīng)電阻R14(與可控硅V17并聯(lián))、L2接入由二極管V1、V2、V3、V4組成的整流橋1和由二極管V1、V2、V10、V11組成的整流橋2的輸入端。C0跨接在電感L1、L2的輸入端，C1跨接在整流橋的輸入端，C2、C3分別跨接在整流橋1、2的輸出端。
振蕩輸出部分電容C10與熱敏電阻R10并聯(lián)后與電容C5串聯(lián)，然后再與燈管兩端燈絲引線之一端相連。燈管兩端燈絲引線的另一端，一與電感L3、變壓器T的n3繞組串聯(lián)后接在V14的發(fā)射極串聯(lián)電阻R13與V15集電極的連接處;一與電容C4串聯(lián)后接V15的發(fā)射極串聯(lián)電阻R14。變壓器T的繞組n1一端與電容C6串聯(lián)后接V14發(fā)射極串聯(lián)電阻R13，另一端接V14基極。繞組n2一端與C7串聯(lián)后接V15發(fā)射極串聯(lián)電阻R14，另一端接V15基極。R1、R3分別并接在V14、V15集電極與基極之間。V5與R2串聯(lián)、V6與R4串聯(lián)后分別并接在V14、V15基極與發(fā)射極串聯(lián)電阻R13、R14之間。R5與C8并聯(lián)后并接在V14的集電極與發(fā)射極串聯(lián)電阻R13之間。V7跨接在V14的集電極與發(fā)射極串聯(lián)電阻R13之間，V8跨接在V15的集電極與發(fā)射極串聯(lián)電阻R14之間。
保護(hù)部分R9串聯(lián)在V15發(fā)射極串聯(lián)電阻R14與整流橋1V3、V4的正極之間。R6與C9串聯(lián)后與R9并聯(lián)，R6與C9連接點(diǎn)接二極管V9的正極，其負(fù)極接V16的觸發(fā)極。R7與C12并聯(lián)后跨接在V16的觸發(fā)極和陰極之間。R8一端與V12負(fù)極串聯(lián)，V12的正極接V14的基極，R8另一端接整流橋2的V10、V11負(fù)極。V12的負(fù)極接可控硅V16的陽極。
低壓?jiǎn)?dòng)部分R11與V13正極串聯(lián)，V13負(fù)極接雙向可控硅V17的觸發(fā)極，電阻R11的另一端接二極管V10的負(fù)極，V10的負(fù)極與電容C15串聯(lián)，V10的正極接L1與整流橋的連接點(diǎn)，C15的另一端接L2與整流橋的連接點(diǎn)。R12與C13并聯(lián)后跨接V17陰極與V13正極之間。R13與C14并聯(lián)后，一端接可控硅V17的陰極，另一端接V17的觸發(fā)極。V17與電阻R14并聯(lián)后，陽極接電源地線，陰極接L2的一端。
圖(1)是該發(fā)明的全部部件的連接圖。
本發(fā)明的原理1、電路設(shè)計(jì)原理電感L0、L1、L2(L1、L2是并繞在同一磁芯上的兩個(gè)繞組)電容C0、C1、C2及整流橋1組成了整流濾波部分，既抑制了外電網(wǎng)來的干擾，又阻止了電子鎮(zhèn)流器對(duì)電網(wǎng)的干擾。這一點(diǎn)無須多說。我的發(fā)明是利用儲(chǔ)能器件電感L0與電容C2、C4通過整流橋1、開關(guān)管V14、V15，將50HZ交流電能轉(zhuǎn)換成30～40KHZ交流電能，供給輸出負(fù)載Rp。在這一轉(zhuǎn)換過程中，打破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，即交流濾波、整流、直流濾波，而后由各種振蕩器把直流電能轉(zhuǎn)換成高頻交流電能供給負(fù)載。每一器件只起單一作用，沒有充分發(fā)揮各器件的內(nèi)在能力。比如一個(gè)40瓦的電子鎮(zhèn)流器，L0一般為10mH×2，只起交流濾波作用，電容C2一般為47～100μf/450V的大電解電容，只起直流濾波作用，電容C4一般為0.047～0.22μf/600V的非電解電容，只起隔直作用。本發(fā)明L0、C4在完成上述作用的同時(shí)，還發(fā)揮了儲(chǔ)能、相移等作用，因此C4用1～4μf/400V。L0用10-50mH，不僅是濾波、隔直，也起儲(chǔ)能、相移的作用。正是這一點(diǎn)，使原直流濾波電容C2由原47～100μf/450V的大電解質(zhì)電容改為2200-6800Pf/400V非電解質(zhì)電容，并將原脈沖電流變?yōu)榻普也娏?，功率因?shù)也由原0.6左右提高到0.95以上。這一設(shè)計(jì)思想是基于下面的f1與E0無關(guān)，或E0的變化對(duì)f1影響不大的原理。
本電路是一種自偏壓自激式振蕩器。振蕩頻率為f1= 1/(tn) ，tn為脈沖寬度。且tn=Ln1R14·Ec-Vces-VbesnEc-Vces+Vbes·β-nβ+1-Ln3RP]]>……(1)
其中n= (Ln1)/(Ln3) = (Ln2)/(Ln3)E0為直流電源電壓，Vces、Vbes、β分別為V14和V15的集電極、基極飽和壓降、電流放大倍數(shù)，Rp為熒光燈管的等效阻抗。
對(duì)一個(gè)確定了的實(shí)際電路，n、R14、Rp、β、Vces、Vbes等參數(shù)是一個(gè)定值。因此tn=A· (Ec-B)/(Ec-C) -D……(2)其中A= (Lm1)/(R14) · (β-n)/(β+1)B=Vces+Vbesn]]>C=Vces-Vbes]]>D=Ln3RP]]>由于晶體三極管Vces、Vbes的量值很小，所以tn＝A-D＝E(常數(shù))……(3)
這就是說振蕩頻率與直流電壓無關(guān)，這樣電源濾波電容C2可取得很小。當(dāng)f1為30～40KHZ時(shí)，一般取2200Pf～6800Pf/400V非電解質(zhì)電容就可維持5～40瓦電子鎮(zhèn)流器中振蕩器的正常工作。其振蕩波形如圖(2)所示。因?yàn)镃4取值較大，其電壓包絡(luò)線均在0伏以上(或說成是正的)。由于整流橋1的作用，使其不能進(jìn)入電源，抑制了對(duì)電網(wǎng)的干擾。
在完成原理性分析之后，就電流波形的進(jìn)一步改善問題著重說明幾個(gè)重要元器件的作用。電容C2當(dāng)它由小變大時(shí)，電流波形的上升沿逐漸陡突，其峰的幅值越來越大。對(duì)5-40W×2熒光燈來說，C2取值2200～6800Pf為宜。電感L0既是電源濾波電感，又是供電的重要器件，通過它又實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)的補(bǔ)償。當(dāng)L0由小變大時(shí)，電流波形后沿變得越來越陡突。對(duì)5-40W×2熒光燈來說，L0取值10～50mH為宜。10mH時(shí)，電流波形較好，(三次諧波＜7%)，但功率因數(shù)偏低(0.85以上)。50mH時(shí)功率因數(shù)近于1，但電流波形后沿變得陡突一點(diǎn)(三次諧波＜10%)，如圖(3)。電容C4本是電路的隔直電容，但在該電子鎮(zhèn)流器中它又是供給電能的一部分。特別是當(dāng)電源電壓低于正常電壓時(shí)，電容C4的量值要大到使振蕩器不反復(fù)啟動(dòng)或停振。對(duì)5～40W×2熒光燈，C4取值0.68～4μf為宜。
C10與Rp并聯(lián)后與L3串聯(lián)的等效阻抗是振蕩器的輸出負(fù)載，要使振蕩器易于啟振或不停振，輸出回路的諧振頻率f2＜f1。由于L3已由輸出功率決定，C10的量值必須＞1/2(πf1)2L3。
對(duì)于5～40瓦熒光燈，除L3、C10和C4根據(jù)功率改變之外，其它器件完全一樣。從而使電子鎮(zhèn)流器的生產(chǎn)極為方便。除L3、C10和C4之外組成一個(gè)基礎(chǔ)件，將L3、C10和C4組成一個(gè)功率件?；A(chǔ)件與某一功率件接插起來，就成某一功率熒光燈的電子鎮(zhèn)流器。
2、電子鎮(zhèn)流器可靠性的保證。
電子鎮(zhèn)流器的可靠性也是電子鎮(zhèn)流器推廣使用中的一大難題?？煽啃圆钤蛴幸皇请娊赓|(zhì)電容的老化干涸和熱暴;二是晶體管的二次擊穿(熱暴);三是異常狀態(tài)下的損壞。由于本發(fā)明中振蕩器自給偏壓電路中的電容C6、C7采取0.68～1.5μf的非電解質(zhì)電容。整個(gè)電子鎮(zhèn)流器中就無電解質(zhì)電容，從根本上消除可靠性中的第一個(gè)因素。晶體管二次擊穿可通過如“90225634.3-6”號(hào)專利(是本發(fā)明人的專利)的方法解決，即使電子鎮(zhèn)流器在低壓下啟動(dòng)。本發(fā)明將這一保護(hù)電路由直流輸出端移至交流輸入端，并通過0.4秒的延時(shí)產(chǎn)生一正電壓來打開雙向可控硅V17，確保振蕩器起振之后，可控硅V17才導(dǎo)通。因此振蕩器起振時(shí)的交流供電電壓V1＝V0-R14I0，低于交流電源電壓V0，起振時(shí)電流I0越大，V1越低，從而有效地保護(hù)了晶體管，解決了晶體管開啟時(shí)二次擊穿的問題。這一保護(hù)措施對(duì)電壓波動(dòng)比較大的地區(qū)使用的電子鎮(zhèn)流器就尤為重要。為了解決異常狀態(tài)下的保護(hù)，采樣電阻Rq串聯(lián)在直流電源電路中，無論由什么原因而造成的直流回路中電流過大(如無汞、無電子粉、過載、短路等異?，F(xiàn)象)，都會(huì)通過電阻R6、二極管Vq使可控硅V16導(dǎo)通，從而使振蕩器停振，中止其輸出。這三項(xiàng)措施使電子鎮(zhèn)流器可在環(huán)境溫度-20～45℃，電源電壓160～250伏范圍內(nèi)安全啟動(dòng)和可靠的連續(xù)工作。
圖(1)是本發(fā)明的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于熒光燈的電子鎮(zhèn)流器裝置，它由外殼及裝在其內(nèi)的電源整流濾波部分、振蕩輸出部分和保護(hù)部分(包括低壓?jiǎn)?dòng))組成，其特征在于f與E0無關(guān)，C2可選擇很小，其量值為2200～6800Pf/400V的非電解電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，該裝置電源整流濾波部分是利用儲(chǔ)能器件L0、C2、C4通過整流橋1、開關(guān)管V14、V15完成50HZ交流電能轉(zhuǎn)為30-40KHZ交流電能，其特征在于L0取值10～50mH，C2取值2200～6800Pf/400V，C4取值1-4μf/400V。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述，該裝置振蕩輸出部分是自偏壓自激式振蕩器，其特征在于自偏壓電容C6、C7取值0.68～1.5μf的非電解質(zhì)電容。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述，該裝置的保護(hù)部分，其特征在于采樣電阻R9與振蕩輸出部分串聯(lián)后接入直流電源E0，無論過流、過載、短路等異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，振蕩器均停振，中止輸出。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述，該裝置的低壓?jiǎn)?dòng)部分，其特征在于電阻R14與V17并聯(lián)后，串接在交流電源的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明是一種熒光燈使用的電子鎮(zhèn)流器，當(dāng)然也可用于其它氣體放電燈。由外殼及裝在其內(nèi)的電源整流濾波部分、振蕩輸出部分和保護(hù)部分組成。本發(fā)明的電子鎮(zhèn)流器可在環(huán)境溫度-20～40℃，電網(wǎng)電壓160～260伏情況下，安全啟動(dòng)和長(zhǎng)期可靠工作。
文檔編號(hào)H05B41/24GK1059065SQ9110895
公開日1992年2月26日 申請(qǐng)日期1991年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月18日
發(fā)明者杜榮久 申請(qǐng)人:杜榮久