[发明专利]电子镇流器

说明书

本发明属于为荧光灯供电的逆变型电子镇流器。

逆变型电子镇流器的输出部分要包括一LC谐振电路，用于在开启时产生高压，将灯管点亮。但在给灯丝预热时这个电压是有害的，因为它会使灯管产生有害的辉光放电，即冷击穿而提前结束预热状态。同样在灯电路出现异常如灯管老化不能点亮时，这个高压会危及镇流器自身的安全。为此，在1993年美国专利US005179326A公开了一种增加了辅助逆变电路的电子镇流器，它另设一辅助逆变电路专门用于灯丝预热，预热时辅助逆变电路工作，主逆变电路关闭，点亮灯管时和灯管点亮后主逆变电路工作，辅助逆变电路关闭，出现异常时，则关闭两个逆变电路。这个方法解决了上述矛盾，但结构复杂，成本高。另外，1993年授权公告的中国专利CN    2132381y公开了另外一种结构的电子镇流器，它采用有源器件如双向可控硅直接并联在灯管两端，在启动时将灯管短路，实现了预热时限制灯管端电压，但预热电流却不能根据灯管要求定，这是因为决定电流大小的是振荡频率和串联电感，振荡频率和电感量要根据正常工作时灯电流确定。并且没有提到异常保护，另一项中国专利CN    2134029y也是采用灯管两端直接并联有源电子开关，在启动时短路灯管两端电压，但另外增加一只可控硅和相应电路负责异常保护，当异常时强迫振流器进入到预热启动状态，同样，这个设计也存在着预热电流不可变的缺点，异常保护时功耗也较大。

本发明的目的是提供一种用较低成本实现的具有完善的预热和异常保护功能的电子镇流器，即镇流器在预热时能够提供可以优化的电流，在预热和灯电路异常时能将输出到灯管两端的电压降到安全水平以下。这样的镇流器可以延长灯管的寿命和保证自身的安全可靠。

本发明的设计思想是将逆变电路中振荡变压器增加一个控制绕组，用改变振荡变压器中的直流磁场偏置，以控制逆变电路的工作频率，而间接地控制输出到灯管两端的电压。图1示出了实现这个设计思想的一个具体方案。电子镇流器由整流滤波电路1、启动触发电路2、逆变电路3和预热及异常保护电路4构成，其中逆变电路3的振荡变压器T1不但含有分别接在两个主电子开关MES1和MES2的2端和3端之间的输出绕组T1-a和T1-d，以及串接在含有作为限流电感的变压器T2的初级绕组T2-a的支路中的反馈激励绕组T1-b或相互串联的T1-b和T1-c以外，还含有用于调节磁芯中直流磁场强度从而调节逆变电路工作频率的控制绕组T1-e，而使得T1成为磁偏置可控振荡变压器。预热和异常保护电路4中含有与磁偏置可控振荡变压器T1的控制绕组一端相联接的，用于提供磁偏置调节控制电流的输出端JA。这是本发明的主要技术特征。控制绕组T1-e的另一端接在变压器T2次级的中间点上。变压器T2两两对称的四个次级绕组经四只二级管D6、D7、D8、D9全波整流得到两组脉动直流电压，用于给预热和异常保护电路4提供电源和作为异常状态检测信号。磁偏置可控振荡变压器T1的其余的绕组T1-a和T1-b分别是推动主电子开关MES1的输出绕组和反馈激励绕组，同样T1-d和T1-c则分别是推动主电子开关MES2的输出绕组和反馈激励绕组，因此T1-a和T1-d分别联在MES1和MES2的2端和3端之间，T1-b和T1-c串联变压器T2的初级T2-a、隔直电容C5和灯丝变压器的级初T3-a后接在主电子开关的输出MES2的1、3端之间。整流滤波电路的输出并接贮能电容C1后接在逆变电路中主电子开关MES1的1端和MES2的3端之间为逆变电路提供脉动直流电压，启动触发电路经触发二极管TR1接至主电子开关MES2的2端上，用于在启动时向MES2提供触发电流，钳位二极管D5接在逆变电电路输出端JB上用于在逆变电路工作后关闭启动触发电路。电阻R6并联在主电子开关MES1的1端和3端上用于防止由于电容C5、C6上的电压初始值不能提供振荡必需的电流而使逆变器输出维持在低电位而不能启动。并联谐振电容C4并联在主电子开关MES2的1端和3端之间用于减小两个主电子开关的关断损耗。变压器T2的初级绕组T2-a起限流和谐振作用，电容C6在预热完成后启动灯管时与T2-a谐振产生较高的电压点亮灯管，在灯管正常工作时调整电流的相位，使得逆变电路在接近零电压开关的状态下运行。在镇流器正常工作时，两个主电子开关交替导通，在逆变电路输出端JA产生近似方波的电压。实际电路中为了减小关断损耗增加了并联电容C4，也就在两开关交替时插入了一段二者都不导通的时间，且这段时间里由于C4两端电压不能突变使得输出波型为近似的梯型波。下面为方便说明仍假定为方波，并不影响要讨论的问题。这个方波电压要经过串联在电路中的反馈激励绕组T1-b和T1-c才能向后级传送，由于线圈绕向的选定，流经这两个反馈激励绕组的电流对两个主电子开关MES1和MES2来说都是正反馈电流，即在开关开通时向开关的2端提供一个增加的正向电流使其趋于饱合，在开关关断时向开关提供一个从正向减小直到反向增大的控制电流使其趋于截止，由于反馈电压取自同一点且反馈绕组的串联，一个开关的导通就决定了另一开关的关断，反之亦然。每一个半周期的结束都是由于导通的开关提供的电流使得磁芯进入饱和，使得电路从一个稳定状态向另一个稳定状态转换的。同时也就是另一个半同期的开始。所以，主电子开关电路参数和振荡变压器T1的线圈圈数确定以后，电路工作频率就由磁芯的饱和磁通量φm决定。由于本发明增加了控制绕组T1-e，调节流过T1-e的直流电流，就相应调节了磁芯中的磁偏置，偏置磁场的增加缩小了磁芯中交变磁场可以达到的幅度，即缩小了磁场到达饱和所需要的时间，减小了每个半周期，提高了振荡频率，反之亦然。在镇流器启动预热段或处在异常保护状态时，预热和异常保护电路4由输出端JA给控制绕组T1-e施加一个近似直流的电流，使得逆变电路3的工作频率增加到较高的值，由于电路中起电感作用的T2-a的限流作用，将输出到灯管的电压降到安全值以下。从另一个角度看，当灯管处在预热或异常状态时，灯管内没有电流，用于启动的串联谐振电路会产生有害的高压，而本发明将工作频率提高后，电路远远偏离谐振点，将灯管两端电压降到安全值以下。