专利名称：电子式镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子式镇流器，尤指一种单阶转换的高效率电子式镇流器。
如图3、图4所示，目前，与日光灯配合使用的电子式镇流器是由高匝数比的高频变压器与两晶体管组成的推挽式共振级50，通过自激方式产生正弦波，再经高匝数比的高频变压器转变为高电压低电流的交流电压，激发灯管60点亮。然而，此结构的电子式镇流器只能输出一定伏值的电压，无法对灯管的电流进行控制(即控制灯管的明暗)。故，为解决这个问题，人们通常在推挽式共振级50的前端再串接一功率转换器80，通过同步脉冲宽度调制器70(PWM ControIler)改变该功率转换器80内部的晶体管导通周期(DUTY CYCLE)，达到调整通过灯管的电流大小，获得亮度的控制。
这种方法，虽然可解决改变灯管亮度的问题，但是，又带来新的问题，即导致效率大大降低，不符合高效率的要求。由于在电源输入端至灯管60之间，必须串接功率转换器80和推挽式共振级50，从而导致功率的二次损失。若前述每一级的效率为85％时，两级串接后的总效率为72％左右，且功率转变器80串接在主回路上，功率转换器80内的晶体管必须使用大功率、大电流晶体管，成本较高、产生的热量较大，故前述设计无论是在效率、成本方面，还是在散热问题上，均不是很理想，确有加以改良的必要。
本实用新型的主要目的是提供一种低成本、低热能损耗的单阶转换的高效率电子式镇流器。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种电子式镇流器，包括一推挽式共振级，由高频变压器与晶体管构成自激振荡式交流升压回路，其输入端与电源相连，其高频变压器的二次绕组直接驱动灯管；一同步脉冲宽度调制器，其输入端与灯管的另一端相连，取样灯管端的讯号，以控制灯管两端的电压；一转换器，该转换器是由晶体管构成的双向阻抗转换器，可控制电流双向流动，其输入端与所述的同步脉冲宽度调制器的输出端连接，其输出端串接在所述推挽式共振级高额变压器的二次绕组上，并与灯管、同步脉冲宽度调制器构成串联回路。
所述转换器以及灯管分别连接在所述高频变压器二次绕组的不同端点上或灯管回路上；所述转换器以两晶体管相互并联连接，并在两晶体管的基极间跨接反相器；所述晶体管的两端跨接有补偿电容器；所述晶体管集电极串接有整流二极管。
由于本实用新型在输出变压器二次侧，用双向阻抗转换器取代传统技术中在输入电源侧串接的功率转换器，使得灯管供电路径上仅经过共振级而已，仅有单级的损失，这样除可获得高效率外，更由于双向阻抗转换器配置在低电流的变压器二次侧，可降低损耗及成本，克服传统电子式镇流器效率低、成本高的不良问题。
另外，本实用新型将双向阻抗转换器移至高频变压器的二次侧(输出侧)，改变二次侧的电流大小，此等变化，使得电源输入端至灯管之间，为维持仅有单级转换与单次切换损失，变压器二次侧仅有低电流流动的特性，仅需使用低成本、普通电器元件即可，且发热现象明显减少。
又，本实用新型除了改变功率转变器的安装位置外，其内部结构亦有大幅改变，改变为以两晶体管反相连接而形成双向阻抗转换器，其切换频率更设计与推挽式共振级同步(Synchronization)，且在靠近相角零度附近切换(zero switching)，使流过灯管的电流趋近正弦波，以提高发光效率并通过适当的补偿电容，使得转换器在导通及截止时，能使输出电压及灯管电流得到补偿，具有辅助其输出波形更趋向正弦波的功效。
以下结合附图进一步说明。
图1为本实用新型的结构方块图。
图2为本实用新型详细电路图。
图3为传统结构方块图。
图4为传统结构详细电路图。
如图1、图3所示，本实用新型主要由推挽式共振级50、灯管60、双向阻抗转换器10和脉冲宽度调制器70构成；推挽式共振级50的输入端与电源相连，灯管60的一端直接与推挽式共振级50的高频变压器二次侧相连，构成供电的主回路；灯管60的另一端与脉冲宽度调制器70的输入端相连，脉冲宽度调制器70的输出端与双向阻抗转换器10的输入端相连，双向阻抗转换器10的输出端与推挽式共振级50的高频变压器二次侧相连。由图可知，本实用新型与传统电子式镇流器相比较即可发现，本实用新型主要省略了传统的功率转换器，而以一双向阻抗转换器10配置在灯管所60、变压器二次侧位置上。以此结构设计的效率而言，因平行于推挽式共振级50，仅将推挽式共振级50输出端经变压器直接与灯管60相连，双向阻抗转换器10并不串接在主回路上，使得电源输入端至灯管60之间的回路，仅存在推挽式共振级50而已，故在输入电源至灯管60之间仅有推挽式共振级50的单阶损耗而已，且本实用新型双向阻抗转换器10配置在仅有小电流流动的灯管60回路内，使得通过转换器10的电流量大幅降低，相形之下，不仅元件成本可降低，切换损失亦相对降低，使得此转换器10的效率可高达99％，若该推挽式共振级50的效率约在85％左右时，此结构设计的总效率亦维持在84％左右。与传统结构必须经过两级大功率损失相比，本实用新型具有较高效率。
除此之外，本实用新型双向阻抗转换器的结构亦与传统结构截然不同，非单纯地将传统的功率转换器80移动位置而已，其内部结构截然不同，例如传统功率转换器10为单向操作，而本实用新型为一双向运作的结构。
如图1、图2所示，本实用新型推挽式共振级50及同步脉冲宽度调制器70的构造均与传统结构相同，而不同之处在于本实用新型双向阻抗转换器10由两晶体管12、13、二极管14、15、反相器11、电源16和补偿电容器17构成。两晶体管12、13与两二极管14、15分别串联后再并联；两晶体管12、13的基极通过电阻R2、R3跨接反相器11；两晶体管12、13的射极连接一电源16，构成一可使两晶体管12、13同时导通或截止、可双向运作的转换器；在前述两晶体管间跨接一补偿电容器17，以降低脉冲电压与缓和电流波形失真，使电流波形略呈正弦波。在双向阻抗转换器10的输入端连接同步脉冲宽度调制器70后，即可根据送入的脉冲信号控制晶体管的切换操作，并可随着输入脉冲宽度的变化，使流过的电流量产生变化。此双向阻抗转换器10上端(输出端)串接在推挽式共振级50的高频变压器51的二次绕组位置，与同样连接在该二次绕组的灯管60构成一串联回路，故该双向阻抗转换器10与灯管60呈串联连接状态下，可实现改变灯管60电流的目的。
由图2可知，灯管60的工作电压完全是由推挽式共振级50的自激振荡经高频变压器转换后的高电压、低电流电压，而不需经双向阻抗转换器10供应。双向阻抗转换器10在该电路中，仅为一被动式、可改变阻抗的限流器。因此，在电源输入端至灯管60之间仅有一次晶体管切换损失(由推挽式共振级产生)，且由于该双向阻抗转换器10连接在仅有少量电流流过的灯管60回路上，切换损耗更可大幅缩减，且小电流晶体管元件的成本较低廉以及热能损耗低等因素，此双向阻抗转换器10的效率高达99％左右，与效率为85％的推挽式共振级50所形成的总效率值约84％左右，基本维持在仅有单级推挽式共振级50的效率水准。
综上所述，本实用新型提供了一种仅有单次晶体管转换损耗，且可改变输出电流的电子式镇流器，降低了成本与热能耗散。
权利要求1．一种电子式镇流器，包括一推挽式共振级，由高频变压器与晶体管构成自激振荡式交流升压回路，其输入端与电源相连，其高频变压器的二次绕组直接驱动灯管；一同步脉冲宽度调制器，其输入端与灯管的另一端相连，取样灯管端的讯号，以控制灯管两端的电压；其特征在于还包括一转换器，该转换器是由晶体管构成的双向阻抗转换器，可控制电流双向流动，其输入端与所述的同步脉冲宽度调制器的输出端连接，其输出端串接在所述推挽式共振级高额变压器的二次绕组上，并与灯管、同步脉冲宽度调制器构成串联回路。
2．如权利要求1所述的电子式镇流器，其特征在于所述转换器以及灯管分别连接在所述高频变压器二次绕组的不同端点上或灯管回路上。
3．如权利要求1所述的电子式镇流器，其特征在于所述转换器以两晶体管相互并联连接，并在两晶体管的基极间跨接反相器。
4．如权利要求1或3所述的电子式镇流器，其特征在于所述晶体管的两端跨接有补偿电容器。
5．如权利要求1或3所述的电子式镇流器，其特征在于所述晶体管集电极串接有整流二极管。
专利摘要一种单阶转换的高效率电子式镇流器,由推挽式共振级、灯管、同步脉冲宽度调制器和双向阻抗转换器构成。推挽式共振级的输入端与电源相连,其高频变压器的二次绕组直接驱动灯管;灯管、同步脉冲宽度调制器、双向阻抗转换器构成串联回路,双向阻抗转换器的输出端串接在推挽式共振级高额变压器二次绕组上。本实用新型用双向阻抗转换器代替了传统的功率转换器,且位于变压器二次侧。本实用新型仅经过共振级、单阶损耗,功率、热量损耗低,成本低。
文档编号H05B41/14GK2430827SQ0023386
公开日2001年5月16日 申请日期2000年5月15日 优先权日2000年5月15日
发明者朱益杉 申请人:国碁电子股份有限公司