[实用新型]光隔离可控高效霓虹灯电子变压器

说明书

本实用新型光隔离可控高效霓虹灯电子变压器是一种适用于控制霓虹灯的电子变压器。

目前，霓虹灯行业使用的变压器有传统的铁心式电感变压器，和近年发展起来的电子变压器两种类型。铁心式变压器体积大（＞3900CM³）；重量重（＞10kg）；功耗大（驱动灯管＞40W／M）；负载开路时无保护功能，同时变压器自身损耗＞70W；转换效率低。一般的电子变压器功率器件采用具有正温度系数的双极型晶体管，容易形成热→电→热的正反馈，且开关损耗大，晶体管容易损坏使整机可靠性安全性下降，热量消耗的电能使变压器效率降低；对负载开路、短路缺少灵敏的电路保护；对射频干扰缺少必要的抑制。

以上两种变压器在设计时都没有考虑与先进的TTL、CMOS程序控制电路的接口，目前广泛采用体积大，耗能多的继电器、交流接触器或可控硅对220V交流电直接进行开关（程序发生器是TTL、COMS逻辑电路或是机械式滚洞）而达到程控的目的，这种开关方式容易引起电网中电流电压的突变，影响其它用电设备的正常工作，同时对控制器件自身性能也提出了更高的要求。继电器、交流接触器的机械式电触点寿命短、易拉弧烧坏、开关速度慢，电磁线圈要消耗相当大的电流；可控硅的过载能力差、热容量低、抗干扰能力差，较大的正向压降消耗电能并产生温升。这些都使控制电路可靠性下降，为消除这些不足，必须增加辅助措施，使成本大幅度上升。

以上两种变压器和一般电子变压器在节能、可靠性、成本、可控性能等方面均不同程度地存在不足之处，限制了霓虹灯饰行业的技术进步。

本实用新型的目的是针对目前霓虹灯变压器存在不足之处，提供一种光隔离可控高效霓虹灯电子变压器，进一步提高霓虹灯电子变压器的光电转换效率使之在节能实用可靠安全、可控性方面更先进。

光隔离可控高效霓虹灯变压器是采取以下方案实现的：主要结构具有变压器外壳，外壳一端装有程序控制输入接线柱、电源线、还装有亮度平衡调节孔，外壳另一端装有高压输出接线柱。变压器外壳内装有电气控制线路板、电气控制元器件及电气控制线路。电气控制线路由射频抑制电路、整流滤液电路、振荡器电路、推动电路、功率输出电路、保护电路、程控输入隔离电路组成。射频抑制电路由电感线圈L₁、L₂，电容C₁、C₂构成有效地减少射频信号对电网的干扰与污染。整流滤波电路由二极管VD1～4，电容C₃构成对整流滤波电路对220V交流电进行整流滤波，提供功率输出部分的工作电压，由电容C₇、C₈、C₉电阻R₆、R₇二极管VD5～8，二极管VD₉构成的电路，对220V交流电进行限流降压、整流滤波稳压，提供振荡电路和保护电路的工作电压。多谐振荡器电路由时基集成块IC₁、电容C₁₃、C₁₄、电阻R₁₅、R₁₆构成，电容C₁₃使时基集成块IC₁工作稳定，电阻R₁₆使振荡频率在15至24个千赫兹范围内可调，改变霓虹灯管的亮度，以适应用不同气体，压强制作霓虹灯管，施工中可通过外壳上的“亮度平衡调节孔”调节可调电阻R₁₆。推动电路由推动变压器B₁、电容C₁₅、电阻R₁₇组成，电阻R₁₇、电容C₁₅有改善波形和隔离 直流的作用。功率输出电路由功率输出晶体管VT₁、VT₂，电阻R₂～R₅、电容C₅、C₆。输出变压器B₂构成。电容C₅、C₆串联分压提供两组电压分别给VT₁、VT₂工作，电阻R₂～R₅是防振荡电阻，输出变压器B₂输出一个近似正弦波的高电压点燃霓虹灯，B₂输出部分与装在机壳上的接线柱JX₁、JX₂相接。保护电路由负载开，短路的检测电路，电平比较器电路构成，中由光电偶合器IC₃、电阻R₁、R₁₈电容C₄组成检测电路，当霓虹灯损坏或输出端意外短路时都会引起R₁上的压降增大，该压降大于光电耦合器IC₃输入阀值时，IC₃输出一个低电平加到IC₂的第3脚使其翻转并迫使振荡器停止工作达到当负载开路或短路时保护的目的。一旦负载故障排除，电路自动恢复工作。电容C₄滤除瞬间干扰和电源中脉动成分，R₁₈起限流作用，光电耦合器实现高低两组工作电压之间的隔离并保证了控制信号的传递。保险管FU在电路出现意外情况时，烧毁并切断输入电源防止故障进一步扩大，压敏电阻MYG吸收电网中意外的高电压，保护电路中元器件的安全。由运算放大器IC₂、电阻R₉～R₁₄，电容C₁₁～C₁₂构成保护电路和程序控制共用的电平比较器电路，正反馈电阻R₁₃使运算放大器IC₂具有灵敏干脆的触发翻转能力，R₁₁、R₁₂的分压比加到运算放大器的第2脚作参考电平，电容C₁₂稳定这个参考电平，电阻R₉、R₁₀的分压比加到运算放大器IC₂的第3脚使运算放大器输出一个高电平。通过R₁₄输出使时基集成块使IC₁能够工作。当光电偶合器IC₃或IC₄输出的控制信号迫使IC₂的第3脚电平低于第2脚时，运往放大器IC₂输出一个低电平迫使IC₁停振，输出变压器B₂停止输出，霓虹灯不亮，达到保护或程控的目的。程控输入隔离电路由光电隔离电路由光电耦合器IC₄、电阻R₈、电容C₁₀输入接线柱JX₃、JX₄组成。外部的逻辑程序控制信号由接线柱JX₃、JX₄输入，经过R₈限流、及由R₈、C₁₀组成的积分电路滤除因外接传输线而引入的干扰信号，加到光电耦合IC₄的输入端，用光电耦合器隔离外部输入。当输入一个TTL高电平时，IC₄输出一个低电平，通过IC₂使IC₁停止振荡，达到控制霓虹灯关闭的目的，当输入一个TTL低电平时霓虹灯正常工作，实现了用弱电流控制强电流，低压电路直接控制高压电路的目的。