专利名称：一种电子镇流器专用开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关电源，具体地说是一种电子镇流器专用开关电源，该开关电源可以直接应用在电子镇流器上。
背景技术：
在绿色电源时代，更高效的电子整流器意味着开关电源拥有巨大的市场。随着日光灯代替传统的白炽灯而成为当代主流的照明电器，电子镇流器作为日光灯的一个关健部件具有许多与传统的稳压开关电源不一样的特点。众所周知，日光灯的启动和稳态工作具有不同的特性。因此电子镇流器的输出特性也需符合日光灯工作时不同状态的要求。在日光灯启动的瞬间往往需要很高的电压加在两电极才能使得日光灯产生电弧。不同的类型的日光灯管需要的启动电压是不同的，一般来讲快速启动型灯管的启动电压区间在200 350V之间，稳定工作电压则在80 163V之间。而瞬时启动型的灯管启动电压在385 675之间，稳定工作电压则在104 325V之间。生产电子镇流器的厂家通常都会将启动时的峰值电压设置在上述电压区间之上，有些产品在启动瞬间的电压可以高达1000VAC以上，稳定工作状态的电压则会通过电子镇流器的工作频率和负载端的阻抗变换进行调整。为了减小因输出电压过零变化带来的日光灯闪频现像，通常电子镇流器的工作频率为20 40kHz ο通常，将AC/DC电源变换器接入电子镇流器的输出端为其它类型的负载供电，现有技术中的AC/DC电源变换器电路如图I所示,主要包括输入整流滤波电路、主功率电路、输出整流电路、输出滤波电路、供电电路、驱动电路、输出电压采样电路和控制电路。输入AC/DC电源变换器电路的电压信号从输入端VIN输入，依次经过输入整流滤波电路、主功率电路、输出整流电路、输出滤波电路后输出，输入整流滤波电路有另外两路输出，一路经过供电电路向控制电路供电，另一路给驱动电路提供电压，控制电路的输出端连接驱动电路，为其提供P WM驱动信号，驱动电路的输出端连接主功率电路实现对主功率电路的工作控制，即控制主功率电路中的开关管的导通和关断，在AC/DC电源变换器电路的输出整流电路输出端有一输出电压米样电路，与主功率电路一起，分别输出电压信号和电流信号作用于控制电路，形成闭环控制。然而，使用上述普通AC转DC的开关电源直接接入电子镇流器的输出端会遇到诸多问题首先，普通的开关电源输入端的交流电压频率范围一般为40 60Hz之间，其输入整流部分通常使用一些低速的整流管便足于应对，但在电子镇流器的输出端电压频率却高达40kHz，此时继续使用低速整流管会带来极大的反向关断电流。电子镇流器的输出端是一个LC串联的谐振网络，日光灯管通常与谐振电容成并联关系，外接的开关电源等同于与电子镇流器输出端中的LC电路中的谐振电容并联。这样使用低速整流管做成的普通开关电源电路会因较大的反向电流而改变LC串联谐振电路的Q值，最终结果是降低了电子镇流器的输出峰值电压，这将会导致灯管存在不能启动的问题。[0006]其次，由于电子镇流器的负载通常是日光灯管，日光灯管的等效负载特性在关断状态和导通状态是不相同的。在关断状态日光灯管相当于开路，呈现出极高的阻抗，而在导通状态则表相为容性，且需要流经一定的电流才能稳定工作。有鉴于此，电子镇流器的输出电压的幅值和频率会随着灯管的不同状态而变化。灯管启动时电子镇流器通过输出端的LC谐振网络产生的高电压将会加在日光灯管的两电极之间。考虑到不同电子镇流器输出的峰值电压各有不同，一般而言在空载时普通的室内照明使用的电子镇流器的输出峰值电压最高可以达到I千多伏。普通的开关电源如反激式开关电源中的场效应管在稳态工作时所承受的最高关断电压为输入电压加上副边反射到原边的电压，通过简单的计算可知，普通的开关电源接在电子镇流器的输出端，其电路中的场效管需要承受1200VDC以上高压。在目前市场是，使用如此高压的器件是极其昴贵的，这将导致开关电源成本增加。另外，电子镇流器输出为一高频电压，稳态工作时频率为20 40KHz，空载时工作频率为80 ΙΟΟΚΗζ。假如使用变压器将电子镇流器的输出电压降低，再使用普通的单管反激电路即可实现使用低压器件来研制电源变换器。这种电源变换器的电路原理框图如图2所示，该电路包含一个隔直电容Cl，一个降压变压器Tl，一个AC/DC电源变换器电路。但 这种方法同样存在问题电子镇流器的输出端为一 LC谐振网络，其工作频率不固定，因此电子镇流器的输出端相当于一个内阻会变化的电源。这表明电子镇流器的输出端口特性较软，特别是在启动时，端口呈现出的高阻抗状态，输出电压极易受到外界参数的影响。在电子镇流器的输出端口通过隔直电容Cl后接变压器Tl会使得电子镇流器的输出电压出现较大变化。空载时，当变压器Tl原边电感量过大时容易使电子镇流器输出过压，导致输出端电容器击穿，灯管启动时，当变压器Tl原边电感取值过小就会导致电子镇流器输出电压过低，灯管不能启动。因此很难选取一合适的值满足设计的要求。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电子镇流器专用开关电源，能够直接应用在电子镇流器上，其工作频率宽，输入电压范围宽，能承受高电压，对电子整流器的启动影响小，价格低廉，性能稳定可靠。本实用新型的目的是通过以下技术措施实现的一种电子镇流器专用开关电源，所述电源电路中的主功率电路为双反激串联电路，所述双反激串联电路包括变压器、第一场效应管、第二场效应管和电流采样电阻；所述第一场效应管的漏极通过变压器的第一原边绕组连接到AC/DC电源变换器电路中输入整流滤波电路的输出端，所述第一场效应管的源极通过变压器的第二原边绕组连接到第二场效应管的漏极，所述第二场效应管的源极通过电流采样电阻接地，所述第一场效应管和第二场效应管的栅极分别连接到AC/DC电源变换器电路中驱动电路的输出端，所述第二场效应管的源极连接到AC/DC电源变换器电路中的控制电路，所述变压器的副边绕组与AC/DC电源变换器电路中的输出整流电路相连接，所述第一场效应管和第二场效应管在驱动电路的控制下同步导通或关断，所述双反激串联电路将输入整流滤波电路输入的直流电压信号进行斩波后，输出给输出整流电路。为了确保第一场效应管和第二场效应管在不同关断过程中能承受大小相同的电压，避免其中一个场效应管过压损坏，所述变压器的第一原边绕组和第二原边绕组的匝数相同。为了减小本实用新型开关电源对电子镇流器启动的影响，所述输入整流滤波电路包括由快恢复二极管组成的全桥整流电路和由至少两个滤波电容串联组成的滤波电路；所述滤波电路连接在全桥整流电路的正、负输出端之间，所述全桥整流电路的输入端为电子镇流器专用开关电源的输入端，所述全桥整流电路的正输出端连接到变压器的第一原边绕组同名端，所述全桥整流电路的负输出端接地。为了减小本实用新型开关电源对电子镇流器启动的影响，所述输入整流滤波电路包括由快恢复二极管组成的半波整流电路和由至少两个滤波电容串联组成的滤波电路；所述滤波电路连接在半波整流电路的正、负输出端之间，所述半波整流电路的输入端为电子镇流器专用开关电源的输入端，所述半波整流电路的正输出端连接到变压器的第一原边绕 组同名端，所述半波整流电路的负输出端接地。为了确保所有滤波电容两端的电压一致，以防止任一滤波电容过压受损，所述滤波电路中各个滤波电容的容值相等。为了确保均压的效果，避免电容容差的影响，所述滤波电路中的各个滤波电容上均并联有一个电阻，所述各个电阻的阻值相等。与现有技术相比，本实用新型的电子镇流器专用开关电源具有以下有益效果第一，本实用新型通过双反激串联电路，即双反激串联的方式建立AC/DC电源变换器电路的主功率电路部分，将原本由一个场效应管承受的高电压转移到两个场效应管上，这样就可以选取两个价格低廉的场效应管去替代高价格的高压场效管。同时，使用两级变换串联的方式解决了两个管子均压的问题，从而提升了产品的可靠性。第二，本实用新型中的输入整流滤波电路采用超快恢复二极管替代普通的整流二极管，可以降低反向电流，使得开关电源的输入频率从40Hz提升到了 100kHz，减小对电子镇流器启动的影响。第三，本实用新型通过双反激串联电路实现了输入电压范围宽、能承受高电压，因此本实用新型的开关电源能直接接入到电子镇流器的输出端而不影响电子镇流器的启动高压，能承受电子镇流器启动瞬时高达1000VAC以上的瞬间电压，并在80 675VAC的输入电压范围内都能正常工作。
以下结合附图
和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明图I为现有技术中接入电子镇流器输出端的AC/DC电源变换器电路；图2为现有技术中使用变压器降压方案的电源变换器的电路原理图；图3为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型的电子镇流器专用开关电源主要包括以下几个组成部分输入整流滤波电路I、双反激串联电路2、输出整流电路3、输出滤波电路4、供电电路5、驱动电路6、输出电压采样电路7和控制电路8。它们之间的连接与现有技术中AC/DC电源变换器电路的电路组成方式相同，其中AC/DC电源变换器电路中的主功率电路采用双反激串联电路2，在此不再对上述电路之间的连接作重复说明，下面重点对输入整流滤波电路I和双反激串联电路2所采样的创新电路形式和它们所带来的效果进行说明。如图3所示，本实用新型的双反激串联电路2包括变压器Tl、第一场效应管Ql、第二场效应管Q2和电流采样电阻Rl ;第一场效应管Ql的漏极通过变压器Tl的第一原边绕组NI连接到AC/DC电源变换器电路中输入整流滤波电路I的输出端，第一场效应管Ql的源极通过变压器Tl的第二原边绕组N2连接到第二场效应管Q2的漏极，第二场效应管Q2的源极通过电流采样电阻Rl接地，第一场效应管Ql和第二场效应管Q2的栅极分别连接到AC/DC电源变换器电路中驱动电路6的输出端，第二场效应管Q2的源极连接到AC/DC电源变换器电路中的控制电路8，变压器Tl的副边绕组Pl与AC/DC电源变换器电路中的输出整流电路3相连接，第一场效应管Ql和第二场效应管Q2在驱动电路6的控制下同步导通或关断，双反激串联电路2将输入整流滤波电路I输入的直流电压信号进行斩波后，输出给输出整流电路3。其中，为了确保第一场效应管Ql和第二场效应管Q2在不同关断过程中能承受大小相同的电压，避免其中一个场效应管过压损坏，变压器Tl的第一原边绕组NI和第二原边绕组N2的匝数相同。如图3所示，为了减小本实用新型开关电源对电子镇流器启动的影响，本实用新型的输入整流滤波电路I包括由快恢复二极管D1、D2、D3和D4组成的全桥整流电路和由至少两个滤波电容串联组成的滤波电路；滤波电路连接在全桥整流电路的正、负输出端之间，全桥整流电路的输入端为电子镇流器专用开关电源的输入端Vin，全桥整流电路的正输出端连接到变压器Tl的第一原边绕组NI同名端，全桥整流电路的负输出端接地。 为了减小本实用新型开关电源对电子镇流器启动的影响，本实用新型的输入整流滤波电路I还可采用另一种电路形式，其包括由快恢复二极管组成的半波整流电路和由至少两个滤波电容串联组成的滤波电路；滤波电路连接在半波整流电路的正、负输出端之间，半波整流电路的输入端为电子镇流器专用开关电源的输入端Vin，半波整流电路的正输出端连接到变压器Tl的第一原边绕组NI同名端，半波整流电路的负输出端接地。其中，上述全桥整流电路和半波整流电路选用快恢复二极管作为整流二极管，可以降低反向电流，使得开关电源的输入频率从40Hz提升到了 IOOkHz，从而减小对电子镇流器启动的影响；而采用至少两个滤波电容串联组成滤波电路，则可起到降低滤波电容两端电压应力的作用。为了确保所有滤波电容两端的电压一致，以防止任一滤波电容过压受损，上述滤波电路中各个滤波电容的容值相等。同时考虑到电容容差也可能导致电容均压出现异常，为了确保均压的效果，滤波电路中的各个滤波电容上均并联有一个电阻，各个电阻的阻值相等。其中，本实用新型优选采用四个滤波电容Cl、C2、C3和C4，以及四个电阻R2、R3、R4和R5组成滤波电路。本实用新型开关电源的工作原理为电子镇流器的输出电压从开关电源的输入端Vin输入，经输入整流滤波电路I转化为直流电压VD，电压VD通过供电电路5向控制电路8提供VCC供电电压，此时控制电路8启动工作，输出PWM信号驱动驱动电路6进行动作，促使双反激串联电路2的两个不同场效应管Ql和Q2同时通导和关断。由双反激串联电路2对输入电压VD进行斩波后通过变压器Tl将能量传送到副边，再经输出整流电路3和输出滤波电路4后输出设定的直流电压。输出电压采样电路7将输出整流电压VO采样后与双反激串联电路2输出的电流采样信号IS共同作用于控制电路8，形成闭环控制。当驱动端口 DVl与DV2同时向第一场效应管Ql和第二场效应管Q2发出高电平信号时，第一场效应管Ql和第二场效应管Q2同时导通，输入整流滤波电路I的输出电压VD向变压器Tl原边的两个绕组NI、N2同时充电。由于第一原边绕组NI和第二原边绕组N2的 绕组匝数相同，其交流阻抗相同，在第一原边绕组NI和第二原边绕组N2两绕组上的电压相同。当驱动端口 DVl与DV2的信号变为低电压时，由变压器同名端关系，副边二极管D5正向导通，变压器向输出端传输能量。此时第一场效应管Ql和第二场效应管Q2的上的关断电压相等。输入电压平均分配到了两个场效应管上，通过这种双反激串联的方式即可有效地解决了上述使用昂贵的高压场效应管的成本问题，同时起到了均压的效果，电路的性能可靠性得到了提高。本实用新型的实施方式不限于此，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，例如驱动电路6可以是IC直接驱动，或使用变压器的隔离驱动，其均可实现本实用新型目的。应该明白的是，利用双反激串联的方式解决电子镇流器中的高输出电压问题属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种电子镇流器专用开关电源，其特征在于所述电源电路中的主功率电路为双反激串联电路(2)，所述双反激串联电路(2)包括变压器(Tl)、第一场效应管(Q1)、第二场效应管(Q2)和电流采样电阻(Rl);所述第一场效应管(Ql)的漏极通过变压器(Tl)的第一原边绕组(NI)连接到AC/DC电源变换器电路中输入整流滤波电路(I)的输出端，所述第一场效应管(Ql)的源极通过变压器(Tl)的第二原边绕组(N2)连接到第二场效应管(Q2)的漏极，所述第二场效应管(Q2)的源极通过电流采样电阻(Rl)接地，所述第一场效应管(Ql)和第二场效应管(Q2)的栅极分别连接到AC/DC电源变换器电路中驱动电路(6)的输出端，所述第二场效应管(Q2)的源极连接到AC/DC电源变换器电路中的控制电路(8)，所述变压器(Tl)的副边绕组(Pl)与AC/DC电源变换器电路中的输出整流电路(3)相连接，所述第一场效应管(Ql)和第二场效应管(Q2)在驱动电路(6)的控制下同步导通或关断，所述双反激串联电路(2)将输入整流滤波电路(I)输入的直流电压信号进行斩波后，输出给输出整流电路(3)。
2.根据权利要求I所述的电子镇流器专用开关电源，其特征在于所述变压器(Tl)的第一原边绕组(NI)和第二原边绕组(N2)的匝数相同。
3.根据权利要求I所述的电子镇流器专用开关电源，其特征在于所述输入整流滤波电路(I)包括由快恢复二极管(D1、D2、D3和D4)组成的全桥整流电路和由至少两个滤波电容串联组成的滤波电路；所述滤波电路连接在全桥整流电路的正、负输出端之间，所述全桥整流电路的输入端为电子镇流器专用开关电源的输入端(Vin)，所述全桥整流电路的正输出端连接到变压器(Tl)的第一原边绕组(NI)同名端，所述全桥整流电路的负输出端接地。
4.根据权利要求I所述的电子镇流器专用开关电源，其特征在于所述输入整流滤波电路(I)包括由快恢复二极管组成的半波整流电路和由至少两个滤波电容串联组成的滤波电路；所述滤波电路连接在半波整流电路的正、负输出端之间，所述半波整流电路的输入端为电子镇流器专用开关电源的输入端(Vin)，所述半波整流电路的正输出端连接到变压器(Tl)的第一原边绕组(NI)同名端，所述半波整流电路的负输出端接地。
5.根据权利要求3或4所述的电子镇流器专用开关电源，其特征在于所述滤波电路中各个滤波电容的容值相等。
6.根据权利要求5所述的电子镇流器专用开关电源，其特征在于所述滤波电路中的各个滤波电容上均并联有一个电阻，所述各个电阻的阻值相等。
专利摘要本实用新型公开了一种电子镇流器专用开关电源，能够直接应用在电子镇流器上，其工作频率宽，输入电压范围宽，能承受高电压，对电子整流器的启动影响小，价格低廉，性能稳定可靠；其包括AC/DC电源变换器电路，该AC/DC电源变换器电路中的主功率电路为双反激串联电路(2)，该AC/DC电源变换器电路中输入整流滤波电路(1)的整流部分采用快恢复二极管组成；所述第一场效应管(Q1)和第二场效应管(Q2)在驱动电路(6)的控制下同步导通或关断，所述双反激串联电路(2)将输入整流滤波电路(1)输入的直流电压信号进行斩波后，输出给输出整流电路(3)。
文档编号H02M3/335GK202602553SQ20122020934
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者黄天华 申请人:广州金升阳科技有限公司