专利名称：预热启动型电子镇流器电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子镇流器电路，具体涉及一种用于气体放电荧光灯管的预热启动型电子镇流器电路。
背景技术：
图1所示为一种传统的用于气体放电荧光灯管的预热启动型电子镇流器电路。该电路包括一整流电路、一启动触发电路和一高频逆变电路。该整流电路由二极管D1’至D4’组成；该启动触发电路由电阻R1’，电容器C2’和二极管D5’、D6’组成；该高频逆变电路由电阻R2’、R3’，晶体三极管Q1’、Q2’，驱动变压器CT’(包括驱动绕组CT-A’、CT-B’、CT-C’)，二极管D7’、D8’，谐振电感L1’，直流隔离电容器C3’及预热启动电路组成。其中，预热启动电路由负载荧光灯管Lamp’，金属化薄膜电容器C4’、C5’和正温度系数热敏电阻PTC组成。
交流输入线电压由电子镇流器电路的接入端L’、N’输入，经上述整流电路后被转换为直流电压，该直流电压经电解电容器C1’滤波后提供给启动触发电路，为高频逆变电路进入谐振工作状态提供初始启动的能量需求。高频逆变电路由启动触发电路触发后，晶体三极管Q2’首先导通，能量由电解电容器C1’，通过预热启动电路，提供给高频逆变电路，使驱动变压器CT’和谐振电感L1’中流过的谐振电流逐渐增加，为高频逆变电路充电。同时，驱动变压器CT’在晶体三极管Q2’的驱动绕组CT-C’中感应出正向电压，维持晶体三极管Q2’继续导通。
当上述谐振电流的增加引起驱动变压器CT’的磁性材料进入饱和状态时，晶体三极管Q2’关断，谐振电流经由二极管D8’续流导通并逐渐减小。
此时，驱动变压器CT的磁性材料逐渐退出饱和状态，并在晶体三极管Q1’的驱动绕组CT-B’中感应出正向电压，使晶体三极管Q1’导通。谐振电路中的能量通过预热启动电路及晶体三极管Q1’反方向放电。放电电流逐渐增加，驱动变压器CT’在晶体三极管Q1’的驱动绕组CT-B’中感应出的正向电压，维持晶体三极管Q1’继续导通。
当此泄放谐振电流的增加引起驱动变压器CT’的磁性材料进入饱和状态时，晶体三极管Q1’关断，谐振电流经由二极管D7’续流导通并逐渐减小。
至此，高频逆变电路完成了一个完整的谐振周期。此周期结束后，电路将回到晶体三极管Q2’重新导通的状态，重复上述的谐振过程。
其中，当交流输入线电压接入时，由于正温度系数热敏电阻PTC温度(室温)较低，故其初始电阻较低，金属化薄膜电容器C5’被热敏电阻PTC近似旁路，此状态的高频逆变电路的等效电路如图2所示。其中，Rfo’为负载荧光灯管Lamp’的两个灯丝的等效电阻，RL1’为谐振电感L1’的内阻，LL1’为谐振电感L1’的电感值。此状态的高频逆变电路的品质因素为Qo。预热启动中，正温度系数热敏电阻PTC的温度很快上升，其电阻值同时随着迅速增大。当热敏电阻PTC的温度达到最高额定值时(通常为80℃左右)，其电阻值达到最大，失去对电容器C5’的旁路作用，热敏电阻PTC被近似认为处于开路状态，此状态的的高频逆变电路的等效电路如图3所示。其中，Rlamp’为负载荧光灯管Lamp’的等效电阻，RL1”为谐振电感L1’的内阻，LL1”为谐振电感L1’的电感值。此状态的高频逆变电路的品质因素为Qi。通常Qi＞Qo。由于Qo足够低，在高频逆变电路起振工作后的预热时间内，在负载荧光灯管Lamp’两端产生的高频逆变电压低于其额定启动电压。则预热时间内负载荧光灯管Lamp’不会被激发点亮。
图4所示为常温25℃时，预热启动时负载荧光灯管Lamp’两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp’中流过的电流波形，t1至t2的时间，即为电子镇流器在启动时对负载荧光灯管Lamp’的预热时间，t2时间以后的波形为负载荧光灯管Lamp’启动后正常工作时负载荧光灯管Lamp’两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp’中流过的电流波形。图5为低温-5℃时，预热启动时负载荧光灯管Lamp’两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp’中流过的电流波形，t1’至t2’的时间，即为电子镇流器在启动时对负载荧光灯管Lamp’的预热时间，t2’时间以后的波形为负载荧光灯管Lamp’启动后正常工作时负载荧光灯管Lamp’两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp’中流过的电流波形。图6所示为理想的预热启动时负载荧光灯管两端的电压波形及负载荧光灯管中流过的电流波形，t3至t4的时间，即为电子镇流器在启动时对负载荧光灯管的预热时间，IEC等标准对预热时间的控制要求为大于0.4秒，t4时间以后的波形为负载荧光灯管启动后正常工作时负载荧光灯管两端的电压波形及负载荧光灯管中流过的电流波形。将图4和5与图6比较，可以看出，理想的预热启动应保证预热时间符合IEC等标准对预热时间的控制范围要求，并且预热时间内流过负载荧光灯管的电流应近似为零。传统电子镇流器电路的预热时间内有电流流过负载荧光灯管Lamp’，负载荧光灯管Lamp’两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp’中流过的电流波形与理想的波形相差较大。
传统电子镇流器电路还存在如下的缺点预热启动电路需使用金属化薄膜电容器C4’、C5’，正温度系数热敏电阻PTC三个元器件，元器件成本较高；正温度系数热敏电阻PTC在电子镇流器正常工作时，仍需维持在高温状态下工作，从而造成电子镇流器额外的功率损耗，降低了电子镇流器的工作效率；热敏电阻PTC始终工作在高温状态下，因此引起电子镇流器内部的温度升高，降低了电子镇流器的工作可靠性和使用寿命；受热敏电阻PTC的制造工艺限制，其电气性能一致性较差，对规模化生产的元器件筛选造成困难，致使电子镇流器的预热一致性难以控制；热敏电阻PTC属于温度控制器件，电子镇流器的预热效果受环境温度影响较大，特别是在电子镇流器运行过程中，关机再重新开启电子镇流器时，预热控制将失效。
发明内容
本实用新型的目的在于解决传统电子镇流器电路存在的缺点，提供一种改进的电子镇流器电路。
为达到上述目的，本实用新型电子镇流器电路在传统电子镇流器电路的基础上改进了其预热启动电路。本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路包括一个陶瓷电容器，本实施例中该陶瓷电容器为片状陶瓷电容器，其具有类似抛物线形状的温度特性，即当其温度为常温(15℃至30℃)时，其电容量最大，本实施例以20℃为例，当其温度升高时，其电容量将随温度的升高而减小，当其温度降低时，其电容量将随温度的降低而减小。本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路还可进一步包括一个与上述陶瓷电容器串联或并联的陶瓷电容器，或者与上述陶瓷电容器串联一个陶瓷电容器，再与该陶瓷电容器并联一个陶瓷电容器。
与传统电子镇流器电路的预热启动电路相比，本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路使用元器件少，则降低了元器件成本，减小了电子镇流器的空间体积；陶瓷电容器的一致性较好，其规模生产易于控制；由于使用了陶瓷电容器，有效降低了电子镇流器中元器件的工作温度，提高了电子镇流器的可靠性；克服了传统预热启动电路受环境温度影响大的缺点，特别是有效地改善了电子镇流器的低温启动特性，扩大了电子镇流器的使用温度范围，提高了电子镇流器的工作效率；克服了传统形式预热启动电路在电子镇流器运行过程中，关机再重新开启电子镇流器时，预热控制失效的问题；具有良好的预热效果，完全满足IEC、ANSI等标准对预热时间的控制要求。
本实用新型将通过优选的实施例结合附图加以说明。
图1是传统电子镇流器电路结构图；图2是传统电子镇流器冷态启动时其高频逆变电路的等效电路结构图；图3是传统电子镇流器预热启动后其高频逆变电路的等效电路结构图；图4是常温25℃时传统电子镇流器预热启动实验测试波形示意图；图5是低温-5℃时传统电子镇流器预热启动实验测试波形示意图；图6是理想的预热启动实验测试波形示意图；图7是本实用新型电子镇流器电路第一实施例的结构图；图8是本实用新型电子镇流器电路第一实施例的预热启动电路使用的片状陶瓷电容器的温度特性示意图；
图9是本实用新型电子镇流器电路第一实施例的预热启动电路的等效电路结构图；图10是常温25℃时本实用新型电子镇流器第一实施例预热启动实验测试波形示意图；图11是低温-5℃时本实用新型电子镇流器第一实施例预热启动实验测试波形示意图；图12是本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路第二实施例的结构图；图13是本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路第三实施例的结构图；图14是本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路第四实施例的结构图。
具体实施方式
图7是本实用新型电子镇流器电路第一实施例的结构图，其在传统电子镇流器电路的基础上改进了预热启动电路。本实用新型电子镇流器电路包括一整流电路、一启动触发电路和一高频逆变电路。该整流电路由二极管D1至D4组成；该启动触发电路由电阻R1，电容器C2和二极管D5、D6组成；该高频逆变电路由电阻R2、R3，晶体三极管Q1、Q2，驱动变压器CT(包括驱动绕组CT-A、CT-B、CT-C)，二极管D7、D8，谐振电感L1，直流隔离电容器C3及预热启动电路组成。其中，预热启动电路由负载荧光灯管Lamp及陶瓷电容器C4组成，本实施例中该陶瓷电容器C4为片状陶瓷电容器。
图8为该片状陶瓷电容器的温度特性示意图，由图8可知该片状陶瓷电容器具有类似抛物线形状的温度特性，即当其温度为常温(15℃至30℃)时，其电容量最大，本实施例以20℃为例，当其温度升高时，其电容量将随温度的升高而减小，当其温度降低时，其电容量将随温度的降低而减小。
参见图7，交流输入线电压由电子镇流器电路的接入端L、N输入，经上述整流电路后被转换为直流电压，该直流电压经电解电容器C1滤波后提供给启动触发电路为高频逆变电路进入谐振工作状态提供初始启动的能量需求。高频逆变电路由启动触发电路触发后，晶体三极管Q2首先导通，能量由电解电容器C1，通过预热启动电路，提供给高频逆变电路，使驱动变压器CT和谐振电感L1中流过的谐振电流逐渐增加，为高频逆变电路充电。同时，驱动变压器CT在晶体三极管Q2的驱动绕组CT-C中感应出正向电压，维持晶体三极管Q2继续导通。
当上述谐振电流的增加引起驱动变压器CT的磁性材料进入饱和状态时，晶体三极管Q2关断，谐振电流经由二极管D8续流导通并逐渐减小。
此时，驱动变压器CT的磁性材料逐渐退出饱和状态，并在晶体三极管Q1的驱动绕组CT-B中感应出正向电压，使晶体三极管Q1导通。谐振电路中的能量通过预热启动电路及晶体三极管Q1反方向放电。放电电流逐渐增加，驱动变压器CT在晶体三极管Q1的驱动绕组CT-B中感应出的正向电压，维持晶体三极管Q1继续导通。
当此泄放谐振电流的增加引起驱动变压器CT的磁性材料进入饱和状态时，晶体三极管Q1关断，谐振电流经由二极管D7续流导通并逐渐减小。
至此，高频逆变电路完成了一个完整的谐振周期。此周期结束后，电路将回到晶体三极管Q2重新导通的状态，重复上述的谐振过程。
图9为图7中预热启动电路的等效电路结构图。其中，Rfo负载荧光灯管Lamp的两个灯丝的等效电阻，RL1为谐振电感L1的内阻，LL1为谐振电感L1的电感值。由于进入工作状态后的陶瓷电容器的温度总是高于其开始工作时的温度，则高频逆变电路在负载荧光灯管热启动开始时的品质因素Q1小于其在负载荧光灯管热启动结束时的品质因素Q2。由于Q1足够低，在高频逆变电路起振工作后的预热时间内，在负载荧光灯管Lamp两端产生的高频逆变电压低于其额定启动电压。则预热时间内负载荧光灯管Lamp不会被激发点亮。
图10所示为常温25℃时，预热启动时负载荧光灯管Lamp两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp中流过的电流波形，t5至t6的时间，即为电子镇流器在启动时对负载荧光灯管Lamp的预热时间，t6时间以后的波形为负载荧光灯管Lamp启动后正常工作时负载荧光灯管Lamp两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp中流过的电流波形。图11为低温-5℃时，预热启动时负载荧光灯管Lamp两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp中流过的电流波形，t5’至t6’的时间，即为电子镇流器在启动时对负载荧光灯管Lamp的预热时间，t6’时间以后的波形为负载荧光灯管Lamp启动后正常工作时负载荧光灯管Lamp两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp中流过的电流波形。由于使用了陶瓷电容器C4，该预热启动电路具有良好的预热效果，预热时间完全满足IEC等标准对预热时间的控制要求，并且预热时间内几乎没有电流流过负载荧光灯管Lamp，负载荧光灯管Lamp两端的电压波形及负载荧光灯管Lamp中流过的电流波形与图6所示的理想的波形较为接近。同时，相较于传统的电子镇流器电路的预热启动电路，本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路仅使用了陶瓷电容器C4，无需使用热敏电阻PTC，降低了元器件成本，减小了电子镇流器的空间体积；陶瓷电容器C4的一致性较好，其规模生产易于控制；由于使用了陶瓷电容器，有效降低了电子镇流器中元器件的工作温度，提高了电子镇流器的可靠性；克服了传统预热启动电路受环境温度影响大的缺点，特别是有效地改善了电子镇流器的低温启动特性，扩大了电子镇流器的使用温度范围，提高了电子镇流器的工作效率；克服了传统形式预热启动电路在电子镇流器运行过程中，关机再重新开启电子镇流器时，预热控制失效的问题。
图12是本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路第二实施例的结构图。该实施例在图7电子镇流器第一实施例的预热启动电路的基础上，进一步包括一个与陶瓷电容器C4串联的电容器C5。该电容器C5可以为陶瓷电容器也可以为其他类型的电容器。
图13是本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路第三实施例的结构图。该实施例在图7电子镇流器第一实施例的预热启动电路的基础上，进一步包括一个与陶瓷电容器C4并联的电容器C5。该电容器C5可以为陶瓷电容器也可以为其他类型的电容器。
图14是本实用新型电子镇流器电路的预热启动电路第四实施例的结构图。该实施例在图7电子镇流器第一实施例的预热启动电路的基础上，进一步包括两个并联的电容器C5、C6，该并联电容器C5、C6与陶瓷电容器C4串联，该电容器C5、C6可以为陶瓷电容器也可以为其他类型的电容器。该实施例还可以选择C5、C6为陶瓷电容器，C4为其他类型的电容器。
本实用新型可以按照不偏离它的精神或本质特性的其他特定形式来具体化。上述实施例因此被认为在各方面是说明性的而非限定性的，本实用新型的范围由附加权利要求而不是由前述说明来表示，并且出现在权利要求中的等价含意和范围之内的所有改变都因此被意指包含在其中。
权利要求1.一种预热启动电路，该预热启动电路包括一个负载荧光灯管和一个或多个电容器，其特征在于，所述电容器为陶瓷电容器。
2.根据权利要求1所述的预热启动电路，其特征在于，上述陶瓷电容器具有类似抛物线形状的温度特性。
3.根据权利要求2所述的预热启动电路，其特征在于，上述陶瓷电容器的温度特性为当其温度为常温(15℃至30℃)时，其电容量最大，当其温度升高时，其电容量将随温度的升高而减小，当其温度降低时，其电容量将随温度的降低而减小。
4.根据权利要求3所述的预热启动电路，其特征在于，上述陶瓷电容器为一个。
5.根据权利要求3所述的预热启动电路，其特征在于，上述陶瓷电容器为两个串联的陶瓷电容器。
6.根据权利要求3所述的预热启动电路，其特征在于，上述陶瓷电容器为两个并联的陶瓷电容器。
7.根据权利要求3所述的预热启动电路，其特征在于，上述陶瓷电容器为两个并联的陶瓷电容器，及一个与上述并联陶瓷电容器串联的陶瓷电容器。
8.一种电子镇流器电路，包括一个整流电路、一个启动触发电路和一个高频逆变电路，该高频逆变电路包括一个预热启动电路，该预热启动电路包括一个负载荧光灯管和一个或多个电容器，其特征在于，所述电容器为陶瓷电容器。
9.根据权利要求8所述的电子镇流器电路，其特征在于，上述陶瓷电容器具有类似抛物线形状的温度特性。
10.根据权利要求9所述的电子镇流器电路，其特征在于，上述陶瓷电容器的温度特性为当其温度为常温(15℃至30℃)时，其电容量最大，当其温度升高时，其电容量将随温度的升高而减小，当其温度降低时，其电容量将随温度的降低而减小。
11.根据权利要求10所述的电子镇流器电路，其特征在于，上述陶瓷电容器为一个。
12.根据权利要求10所述的电子镇流器电路，其特征在于，上述陶瓷电容器为两个串联的陶瓷电容器。
13.根据权利要求10所述的电子镇流器电路，其特征在于，上述陶瓷电容器为两个并联的陶瓷电容器。
14.根据权利要求10所述的电子镇流器电路，其特征在于，上述陶瓷电容器为两个并联的陶瓷电容器，及一个与上述并联陶瓷电容器串联的陶瓷电容器。
15.根据权利要求11所述的电子镇流器电路，其特征在于，该陶瓷电容器与另一个其它类型的电容器串联。
16.根据权利要求11所述的电子镇流器电路，其特征在于，该陶瓷电容器与另一个其它类型的电容器并联。
17.根据权利要求11所述的电子镇流器电路，其特征在于，该陶瓷电容器与两个并联的其它类型的电容器串联。
18.根据权利要求13所述的电子镇流器电路，其特征在于，该两个并联的陶瓷电容器与另一个其它类型的电容器串联。
专利摘要本实用新型提供了一种用于气体放电荧光灯管的预热启动电路及包含该预热启动电路的电子镇流器电路。该电子镇流器电路包括一整流电路，一启动触发电路和一高频逆变电路。其中，该高频逆变电路包括上述预热启动电路。该预热启动电路包括上述陶瓷电容器，该陶瓷电容器具有类似抛物线形状的温度特性，即当其温度为常温(15℃至30℃)时，其电容量最大，当其温度升高时，其电容量将随温度的升高而减小，当其温度降低时，其电容量将随温度的降低而减小。由于使用了具有上述温度特性的陶瓷电容器，本实用新型所提供的预热启动电路具有简便易行、成本低、工作效率高、可靠性高，预热效果好，对环境温度变化的适应能力强等优点。
文档编号H05B41/295GK2667849SQ20032013034
公开日2004年12月29日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年12月24日
发明者程铭 申请人:北京富桦明电子有限公司