专利名称：软启动电子镇流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子照明工程有关荧光灯电子镇流器技术应用，特别是一种具有软启动功能的电子镇流器。
背景技术：
由于荧光灯的光效大约是白炽灯的五倍，寿命约是白炽灯的三倍，所发出的热量要比白炽灯低许多，正成为目前办公与家居生活中的主要照明用光源。而荧光灯的心脏部件—电子镇流器因其具有明显的节能效果和无频闪、低噪音等优点，也已成为取代传统镇流器的主要产品。为了提高电子镇流器的可靠性，延长灯管使用寿命，各制造厂商均不遗余力地进行技术探讨与更新。其主要技术归结起来不外乎有如下几种使用PTC和异常保护线路的技术；使用IC驱动的技术；以及采用CUT-OFF技术等。
使用PTC和异常保护线路的技术是一种通过并联连接在灯管两端的正温度系数热敏电阻(PTC)，实现预热阶段对灯丝的预热。一般它由自激式正反馈半桥电路组成，在灯管出现异常时，需要异常保护线路来完成正反馈的截止工作，最终实现半桥电路停止振荡和输出为零的。这种使用了PTC技术的电子镇流器，其预热效果会受环境温度的影响，同时，镇流器的效率和可靠性也会因此降低。附加的异常保护电路，使其成本很难降低。
IC驱动技术是在预热阶段提供一个较高的振荡频率，使灯丝预热；在预热完成后，它又提供较低的振荡频率，使灯管点亮。并且，利用IC的有限保护信号输入端来完成异常保护。虽然这种IC驱动技术在应用中采用变频方式进行预热，但其成本较高，线路也较复杂，可靠性也随之降低。
采用CUT-OFF技术的电子镇流器，通常采用半桥并联谐振式电路或推挽并联谐振式电路。该技术利用控制双向可控硅(TRIAC)在预热期间提供灯丝预热电压，预热结束后减小或关断灯丝电压，以此来提高预热效果和降低灯丝损耗。这种CUT-OFF技术虽然可以提供较理想的预热效果，但由于它是并联谐振隔离输出电路，总体效率很难达到90％以上。
发明内容本发明技术所要解决的是克服现有技术中由于非恒流灯丝预热和非恒压灯管预热电压对灯管所带来的伤害，及专用保护电路带来的成本增加等缺陷，通过在传统的半桥自激式直流/交流变换电路(DC/AC)中采用一种软启动技术，以达到降低成本、提高电子镇流器可靠性和延长灯管使用寿命之目的。
本发明采用了下列技术方案解决其技术问题一种软启动电子镇流器，包括电源输入电路、直流/交流变换器、控制电路以及灯输出部分，其特征在于在该直流/交流变换器的自激式半桥串联谐振电路的上、下桥臂电路中分别加接一电流负反馈电路以及一微分电路。
本发明中的电流负反馈电路，用以实现恒定的灯丝预热电流和恒定的预热灯管电压，以确保在充分恒定的灯丝预热条件下无需额外的灯管电压就能点亮灯管，在没有PTC的情况下，同样达到理想的预热启动。并且，当在非激活灯管的异常状态下由于动态电流负反馈的作用而使原本急剧增加的开关管电流被限制在安全范围内，从而省去了现有技术中的过电流保护电路。本发明中的微分电路，用以改善开关管Q1和Q2的开关特性。
本发明专利解决了当前商用PTC预热技术和IC预热技术中非恒流预热的缺陷，不可或缺的保护电路带来的较高成本和启动时需要额外高压等问题，从而从技术上降低了产品成本，提高了可靠性，延长了灯管寿命。
图1为本发明电子镇流器部件方框图；图2为现有技术直流/交流变换器电路；图3为本发明电原理图；图4为现有技术中预热启动的灯管电压、电流波形图；图5为现有技术中预热启动的灯丝电压、电流波形图；图6为本发明技术中预热启动的灯管电压、电流波形图；图7为本发明技术中预热启动的灯丝电压、电流波形图。
图中各序号分别表示为C微分电容D箝位二极管Q晶体三极管
R 负反馈限流电阻R1，R2 负反馈电阻D1，D2 半桥续流二极管T1A，T1B，T1C 正反馈振荡线圈Rb1，Rb2 正反馈限流电阻Rdiac，Cdiac，DIAC，Dc 正反馈触发电路元件L 谐振电感C1 隔直电容C2 谐振电容Q1，Q2 半桥开关管Lamp 荧光灯管1，2 电流负反馈及微分电路具体实施方式以下结合实施例以及附图对本发明作进一步的描述。
参照图1，电子镇流器通常由电源输入电路部分，直流/交流(DC/AC)变换器，控制电路和灯输出部分组成。电源输入电路部分通常先经过用以消除高频电磁干扰(EMI)的滤波器，再经过整流电路和滤波电路成为直流输出，有的还设有无源或有源功率因数校正电路。直流/交流变换器(DC/AC)将来自电源输入电路的直流电压转换成高频交流电压以驱动灯管Lamp。控制电路是根据驱动系统的设计要求所采用的保护电路以提高系统的可靠性。
参照图2、图3，本发明包括图1中的电源输入电路(图3中未画出)、直流/交流变换器、控制电路以及灯输出部分，在该直流/交流变换器的自激式半桥串联谐振电路的上、下桥臂电路中分别加接一电流负反馈以及微分电路1、2。
参照图3，由于本发明所述的电流负反馈电路在自激式半桥串联谐振电路的上、下桥臂电路中的基本结构相同，以下仅以一个电流负反馈电路为主加以阐述。本发明所述的电流负反馈电路包括一晶体三极管Q；一箝位二极管D；以及一负反馈电阻R1(或R2)和一负反馈限流电阻R，该电路中晶体三极管Q的基极与发射极之间并接一箝位二极管D，负反馈电阻R1(或R2)和负反馈限流电阻R串联连接后并接在晶体三极管Q的基极与发射极两端。
本发明所述的微分电路由一微分电容C与负反馈限流电阻R以及负反馈电阻R1(或R2)串联连接而成。
在电流负反馈电路中，其晶体三极管Q基极通过串接一微分电容C与半桥串联谐振电路中半桥开关管Q1(或Q2)的集电极相连接；晶体三极管Q的集电极与半桥串联谐振电路中半桥开关管Q1(或Q2)的基极相连接；反馈限流电阻R和负反馈电阻R1(或R2)中点连接端与半桥开关管Q1(或Q2)的发射极相连接；晶体三极管Q的发射极分别连接半桥串联谐振电路中的上、下半桥桥臂的下端a、b点。
其工作原理简单叙述如下当电源接通瞬间，在微分电容C、反馈限流电阻R、负反馈电阻R1(或R2)组成的微分电路作用下，晶体三极管Q瞬时导通，使开关管Q1和Q2均处于处于截止状态，从而减小了电源接通瞬间对开关管的电流冲击。随着微分电路中微分电容C的充电，直至进入理想的周期性微分状态，从而改善了开关管Q1和Q2的开关特性。与此同时，在电流负反馈电路的作用下，使流过荧光灯管Lamp灯丝的电流和灯管电压趋于恒定，而进入预热状态。当灯丝被充分预热时，灯管Lamp在无需额外高电压的条件下自然启辉。此时，电路已进入正常工作状态。
当电源接通瞬间，灯管为非激活状态时，电流Ic会急剧增加，但在电流负反馈电路的作用下，由于负反馈电阻R1和负反馈电阻R2上的电压因电流Ic的增加并通过反馈限流电阻R分别反馈至晶体三极管Q的基极，使驱动开关管Q1和Q2的一部分驱动电流被晶体三极管Q分流，从而使开关管Q1和Q2的电流Ic被控制在一个安全范围内。
当灯管正常工作一段时间后发生漏气时，电流Ic也会急剧增加，但在电流负反馈电路的作用下，由于负反馈电阻R1和负反馈电阻R2上的电压因电流Ic的增加并通过反馈限流电阻R分别反馈至晶体三极管Q的基极，使驱动开关管Q1和Q2的一部分驱动电流被晶体三极管Q分流，从而使开关管Q1和Q2的电流Ic被控制在一个安全范围内。
为了说明本发明技术的特点，以下以波形图再作进一步分析图4、图5是使用PTC和异常保护线路的现有技术的预热启动波形图，它是采用在灯管两端并接一正温度系数热敏电阻(PTC)来实现灯丝预热的。在预热期间，灯丝电压、灯丝电流和灯管两端的电压均有从小变大的趋势，特别是在灯管点亮的瞬间，这些参数都达到最大值。因此，不可避免的会造成对荧光灯灯丝和灯管的伤害。采用IC驱动技术的情况也是如此。
图6、图7是本发明软启动技术的预热启动波形图。在预热期间，给灯丝恒定的预热电流，在灯管两端施加一个低于冷启辉电压的恒定电压。该恒定的预热电流避免了对荧光灯灯丝的冲击；而施加在灯管两端的恒定电压，由于被设定在一个低于冷启辉电压值上，不仅避免了对灯管的冲击，而且确保了预热期间辉光电流值小于标准规定的25mA。特别是该软启动技术是在灯管充分余热后自然点燃，没有现有技术中的额外启动高电压，因而大大降低了对相关器件的耐压要求。
综上所述，由于本发明是通过在现有技术(图2)基础上增加了一对软启动电路，实现了荧光灯管的灯丝恒流、灯管恒压的软启动新概念，从技术上降低了成本，提高了可靠性，延长了灯管寿命。本发明的启动新概念使灯管的启动变得更为人性化，即当人们在光线黑暗的环境开启灯具电源时，一种由暗渐亮的点灯过程，给人以舒适的感觉，对人眼的健康起到一定的保护作用。
权利要求
1.一种软启动电子镇流器，包括电源输入电路、直流/交流变换器、控制电路以及灯输出部分，其特征在于在该直流/交流变换器的自激式半桥串联谐振电路的上、下桥臂电路中分别加接一电流负反馈电路，以及一微分电路。
2.根据权利要求1所述的软启动电子镇流器，其特征在于所述的电流负反馈电路包括一晶体三极管；一箝位二极管；以及一负反馈电阻和一负反馈限流电阻，该电路中晶体三极管的基极与发射极之间并接一箝位二极管，负反馈电阻和负反馈限流电阻串联连接后并接在晶体三极管的基极与发射极两端。
3.根据权利要求1所述的软启动电子镇流器，其特征在于所述的微分电路由一微分电容与负反馈限流电阻以及负反馈电阻串联连接而成。
4.根据权利要求1所述的软启动电子镇流器，其特征在于所述的电流负反馈电路，其晶体三极管基极通过串接一微分电容与半桥串联谐振电路中半桥开关管的集电极相连接；晶体三极管的集电极与半桥串联谐振电路中半桥开关管的基极相连接；反馈限流电阻和负反馈电阻中点连接端与半桥开关管的发射极相连接；晶体三极管的发射极分别连接半桥串联谐振电路中的上、下半桥桥臂的下端。
全文摘要
一种软启动电子镇流器，包括电源输入电路、直流/交流变换器、控制电路以及灯输出部分。在自激式半桥串联谐振电路的上、下桥臂电路中分别加接一对由晶体三极管，二极管和反馈限流电阻组成电流负反馈电路，以及由微分电容和电阻构成的微分电路，以实现恒定的灯丝预热电流和恒定的预热灯管电压，确保在充分的灯丝预热条件下无需更高的灯管电压就能点亮灯管；并且，当在非激活灯管状态下由于动态电流负反馈的作用而使原本急剧增加的开关管电流被限制在安全范围内，从而省去了现有技术中的过电流保护电路。本发明可降低成本，提高可靠性，延长灯管寿命，在开启灯具电源时，灯管的点灯过程由暗渐亮，给人以舒适的感觉，对人眼的健康起到一定的保护作用。
文档编号H05B41/28GK1750730SQ20041006640
公开日2006年3月22日 申请日期2004年9月15日 优先权日2004年9月15日
发明者曾浩然 申请人:飞宏电子(上海)有限公司