[发明专利]有功率因数校正功能的灯用电子镇流器

说明书

本发明涉及用来驱动诸如荧光灯的放电灯的电子镇流器，更详细地说，涉及有源部件数目最小的这种镇流器。

为了在高度竞争的市场上销售，人们大量制造主要是磁耦合的自振逆变器。半桥逆变器得到广泛应用，因为它们具有比较少的零件数。这样的逆变器可以分类为两组：利用具有饱和铁心的电流变压器并一般带有功率BJT(双极结型晶体管)的；和利用具有线性铁心的电流变压器并一般带有MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的。正如普通的技术人员都会意识到的，在这种情况下，线性铁心工作在具有曲线形B-H特性的区域，而不是急剧变化的B-H特性的区域上的；就是说，任何时候光通量水平都是这样的，使得励磁电流的明显增加总是伴随着光通量水平的明显增加。

美国专利5，608，295公开了一种具有在逆变器输出和信号地之间的串联负载电路中的线性铁心谐振电感的镇流器电路。该电感具有连接到开关晶体管的控制电极上的次级绕组。负载电路包括调谐电容C8和匹配变压器的初级绕组。荧光灯连接到次级绕组或匹配变压器的绕组，而一个或两个附加的调谐电容连接在灯的两端。反馈导体连接在匹配变压器初级绕组一个抽头和两个串联在全波桥式整流电路的AC输入端两端的47nf(毫微法拉)反馈电容之间的节点之间。这个专利传授低频(电源线)输入电流对起载波作用的高频反馈电流进行调幅，以便在低频周期的大部分通过桥式整流器传输低频输入电流。因而，很清楚，线电流仍旧是不连续的。

本发明的一个目的是为电子镇流器中的功率因数校正提供一种效能价格合算的解决方案。

按照本发明，在低频至高频的功率变换器中包括：

低频线电压的电容性电源阻抗源，它具有电源连接点，在所述连接点之间维持低频线电压，

直流电源电路，它具有至少两个二极管和4个端子以及蓄能电容，这些端子中的两个是连接到电源连接点的交流侧端子，这些端子中的两个是直流侧端子，所述二极管中的一个连接在一个交流侧端子和一个直流侧端子之间。

半桥逆变器，它连接成从直流侧端子接收直流电压，所述逆变器包括两个串联的开关晶体管，并在所述晶体管之间具有输出节点，用来提供高频输出电压，和

负载电路，用来传输高频电流，它连接在输出节点和一个直流侧端子之间，所述负载电路包括多个负载电路元件，后者包括：谐振电感；和所述谐振电感构成谐振电路的一部分的至少一个谐振电容；和用于非线性负载的两个负载连接点，所述非线性负载在工作状态下至少基本上是电阻性的，

高频电容，用来为第二高频电流提供通路，所述高频电容连接在一个交流侧端子和沿着负载电路的有高频电压的位置之间，所述高频电容具有这样选择的数值，使得高频电容在高频电压每一个周期的第一部分期间从所述交流侧端子接收能量，而在高频电压每一个周期的不同部分期间高频电容把所述能量传输给蓄能电容。

在第一最佳实施例中，非线性负载是放电灯。给灯供电的连接线之一直接或通过匹配变压器处于信号地，而电压反馈电容连接到另一根连接线。在这个实施例中，在正常工作期间，直流电源电路从不直接从交流侧端子向蓄能电容传输能量。

在另一个实施例中，反馈电容直接连接到逆变器输出端。从该点起最好有两个反馈电容，各有一个连接到电磁干扰(EMI)滤波器和整流器输入端之间交流线路的每一侧。在这个实施例中，在由一个开关晶体管和另一个晶体管引起的导通之间的时间间隔过程中，这些电容向交流侧提供电流反馈，而这些电容中的一个在开关晶体管另一次导通之前放电。另外，在每一个正常操作的高频周期的一部分期间中，线路输入端直接向负载电路提供能量。

直流电源电路最好是全波桥式整流器，它具有与每一根桥路直流连接线串联的快速恢复二极管。

以下将利用附图讨论按照本发明的转换器的实施例。

图1是按照本发明的第一种灯用镇流器的简化电路图；

图2是基于图1实施例的概念电路，表示向交流侧的电压反馈；

图3是定时图，表示图2的电路的电压和电流的波形；

图4是图2电路用的线电压和线电流的模拟；

图5是具有直接来自逆变器的电压反馈的图1的电路的变型的简化电路图；

图6是图5的实施例的较简单的电路变型的简化电路图；

图7是图5的电路的线电流的模拟。