[实用新型]一种气体放电灯电子镇流器

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种气体放电灯用电子镇流器，其由工频整流电路、功率变换电路、升压启动电路、定时加热电路组成。

背景技术

气体放电灯用电子镇流器可以采用半桥或推挽电路拓扑，低压直流供电采用单管回扫式，1995年CUK曾提出单管高功率因数电路拓扑<1>由于电压应力过高未见工业应用。

各种电路拓扑均可采用自激式或它激式，半桥与推挽电路详细分析见<1>.<2>。

一、半桥电路拓扑电路存在问题：

(一)启动与去激活状态功率管过载

半桥式电路称作D类功率变换器，输出对称方波，因此需采用LC串联网络与灯匹配，电感L兼作镇流电感，灯负载与电容并联，以期使灯得到近似正弦波。

加电后，灯未启动前及在去激活状态：即灯阴极完好但不能启动状态、灯开路，LC串联网络工作于高Q值谐振状态，功率管电流剧增4～5倍达22.5A<3>镇流器一般在一分钟内烧毁。<4>

(二)批量生产困难

从启动至点燃，镇流器工作在不同频率，自激半桥电路工作频率并非由LC参数确定。三极管开关特性及脉冲变压器磁芯饱和程度对频率影响最大<5>。电路实际是由脉冲变压器磁芯进入饱和状态完成振荡转换的，变压器磁芯特性出厂偏差±25％，使镇流器生产一致性难以控制<6>。

(三)灯丝预热问题

自激半桥电路采用PTC热敏电阻预热其存在如下缺点：

1，器件一致性差：PTC器件在25℃标称电阻值为100～4000Ω<7>因而灯丝预热电流及启动时间一致性差。

2，PTC器件需在80℃以上温度保持高阻关断特性，高温使器件老化特性改变，甚至热爆烧毁，额外的功耗使镇流器升温且流明系数降低<8><9>

3，室温下PTC电阻不为零，加热过程灯管两端仍有电压，灯启动过程中必然出现辉光现象使灯阴极受损。

4，替代PTC的智能电阻，室温状态电阻值过高灯丝加热不充分<10>

5，它激式电路拓扑，功率器件工作由专用IC控制，采用变频预热，预热阶段频率高于正常工作频率，此时灯电压取决于LC串联网络分压比，灯管两端电压为电容C的端电压，仍存在辉光现象。由于镇流电感L阻抗增大，加热电流小于工作电流，预热不充分。启动过程LC网络工作点见文献<11>。

(四)难与高管压荧光灯管匹配：

在交流电源220～240V级，为使灯稳定工作，灯额定电压应在70～145V范围内，灯重新点燃需要的峰值电压是灯稳定工作的决定性因素<12>，节能型T4、T5荧光灯管，灯电流减小灯管工作电压增大，例如T5类28W及35W直管灯，电压最大值分别为184V及229V，在工频220V供电条件下电感镇流器已无法使用<13>。半桥电路需利用LC串联网络谐振升压，匹配困难。

二、双管推挽电路拓扑

双管推挽电路有电流馈电及电压馈电两类拓扑：

1，电流馈电式为B类推挽功率变换器，由于其输出电压为正弦波，无需LC网络匹配并可以长期在开路及短路状态工作，在110V级电源广泛使用。但需增加恒流馈电电感，由此使功率管耐压为供电电压的3.14倍<14>，在220V级电源市场应用受限。由于B类变换通角为180°，两管有共态导通危险。

2，电压馈电推挽电路输出为等宽方波，因此与半桥电路相同，需接入LC串联网络选频，启动电流为正常工作电流的5～10倍<15>，且功率管在硬开关状态工作，电流应力大双管存在共态导通问题.

三、接入LC串联网络后，与灯并联的电容电流使功率管电流大数倍，如在文献<16>介绍的功率管工作电流约为3～4A而36W直管荧光灯工作电流仅为0.43A。

四、电解电容的弊端：

1，无论是否采用功率因数校正，镇流器整流单元均须接入电解电容。在高温工作环境中，电解液蒸发使电解电容失效，是电子镇流器损坏的首要因素，文献<17>介绍在177只损坏的电子镇流器中144只为电容失效。

2，由于电解电容初充电效应，电子镇流器在接通电源瞬时存在过大的冲击电流，文献<18>介绍金卤灯电子镇流器开机浪涌电流为额定值的15～30倍，大面积使用，峰值电流造成供电电压波顶畸变，且照明配电开关保护值难以选择。