[发明专利]可调光、高效电子镇流器

说明书

本发明提出了一种可调光的高效电子镇流器，它包括整流滤波电路，高频逆变电路、功率调节电路及灯丝预热电路。本发明的特征是使用了梯形滤波器，单稳态控制电路、整流加热电路和过电流保护电路。属于电子和电光源技术领域。

目前国内外广泛使用的电子镇流器有两大类。一类是高档产品，其特点是结构复杂、成本高但功率因数高、谐波率低，一类是低档产品其特点是结构简单成本低但功率因数低谐波率高。上述两种产品都存在一个灯丝启动预热问题，目前较多采用的是热敏电阻预热法。这种方法结构简单但不能连续启动预热且热敏电阻发热不利于节能和整体固化。

日光灯调功率调光技术虽然已有许多专利产生，但调压调光法存在下述问题：1.变压器调压时变压器体积太大不便商品化;2.可控硅移相调压会产生谐波对电网造成污染;3.电容调压会降低功率因数、体积也大。已有调电流调光（例如占空比调节调光，控制极调节调光等）法存在下述问题：1.现有占空比调节法只适合直流及混合式日光灯;2.场效应管作为开关管时调栅源电压调光以及晶体三极管作为开关管的调基极电流调光存在低亮度时开关管压降大耗能高因而发热，不利于节能和固化。已有调电感调光法存在下述问题：1.大范围调光不易实现;2.电感调节难度大;3.体积大。

市售电子镇流器产品中的异常状态保护电路在实用中存在下述问题：1.环境温度变化、镇流器工作时间长短都会影响保护电路的临界值;2.对超额定功率工作敏感性较差;3.元器件较多。

为了解决上述问题，本发明提出如下技术方案：

1.使用一种纵向梯形滤波器，其目的是整流后对电容器充电时，避免一只电容滤波所产生的尖脉冲电流，从而避免因此而导致的低功率因数和高谐波率。这种技术方案生产的电子镇流器成本仅为有PFC（功率因数调节器）的电子镇流器产品成本的30%左右，而功率因数可大于0.95，总谐波（THD）可低于17%。

2.使用一种交流侧接负载电容，直流侧两端并接电容和放电电阻的全桥整流加热电路来预热灯丝。这种技术方案能保证连续启动预热和避免元器件发热。

3.使用一种单稳态控制电路，这种电路的特点是以镇流器变压器次级作为脉冲电源，在每一个脉冲到来之后单稳态电路先向镇流器开关管控制极输送高电平，待单稳态电路被一个积分电路触发后，单稳态电路转换成低电平即向所述开关管控制极输送低电平。这种技术方案可以最大限度地使所述开关管控制极输送高电平，待单稳态电路被一个积分电路触发后，单稳态电路转换成低电平即向所述开关管控制极输送低电平。这种技术方案可以最大限度地使所述开关管工作在开关状态来控制开关管通过的电流借以调光，避免了开关管的自身功耗过大导致发热问题。

4.使用一只小开关管尤其是晶闸管构成过电流保护电路，当所述开关管通过的电流达到某一指定值时，串接在上述开关管输出端的反馈电阻形成的压降将晶闸管打开，晶闸管就将上述开关管关断，起到过电流保护的作用。这种技术方案结构极简单而工作又极其可靠。

下面结合示图来进一步说明上述技术方案：

图1是纵向梯形滤波电路的结构图

图2是单稳态控制电路的原理图

图3是单稳态控制电路1个实施例图

图4是灯丝预热电路图

图5是过电流保护电路图

图1中[2]所示虚线框内是一个3只电容组成的纵向梯形滤波电路，作为实施例1。图中全桥[1]将电网交流整成脉动直流向滤波电路[2]按纵向从最低层逐次向上充电滤波。从图中可以看出，当桥[1]输出的脉动电压高于电容[5]所分配的峰值电压时电容[5]就能被充电。同理，当桥[1]输出的脉动电压高于电容[5]和[4]所分配的峰值电压时电容[4]就能被充电。这就避免了一只电容滤波只有在桥[1]输出高于这个电容电压时才能向电容充电的缺点，从而大大地提高了功率因数和降低了谐波电流比率。

图1的滤波电路[2]中的梯级可以3级以上。例如4个电容组成的4级，5个电容组成的5级等等。为了使各电容之间互不干扰，该实施例特设计了几只二极管。二极管[6][7]是依次被串接在3个电容之间的。二极管[8][9]是正级分别接在电容[4][5]的正极，二极管[9]的负极接在[8]的正极上，[8]的负极接在电容[3]的正极上。二极管[10][11]的负极分别接在电容[3]和[4]的负极上，[10]的负极接在[11]的正极上，[10]的正极接在电容[5]的负极上。如果增加级数，则最上最下两只电容及相应二极管接法分别与电容[3]和[5]及相应二极管接法相同，中间的电容不管几只，每一只的接法都与电容[4]及相应二极管接法相同。图中[12]是逆变器，[13]是灯管，[14]是负载电容。