专利名称：电子镇流器开关电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种镇流器电路，特别涉及一种用于日光灯的电子镇流器开关电路。
背景技术：
自上世纪90年代研制电子镇流器和节能灯开始，照明技术得到了飞快发展，尤其是电力电子技术和电源控制技术的发展，为节约能源、提高照明质量及舒适性等提供了强劲的发展动力。电子镇流器因具有高效、节能、重量轻等特点，而越来越被广泛使用。电子镇流器是将市电经整流滤波后，再经DC / AC电源变换器(逆变)产生高频电压点亮灯管。其特点是灯管点燃前高频高压，灯管点燃后高频低压(灯管工作电压)。目前最广泛使用的是具有电压馈电半桥式逆变器类型的电子镇流器。图2为现有技术中的电子镇流器的电路原理图。图中整流电路BR和第^^一电容Cll构成整流滤波电路。第H^一电阻R11、启动电容C12和双向触发二极管D12构成半桥逆变器的驱动电路。第一开关晶体管VTll和第二开关晶体管VT12、第十四电容C14、第十五电容C15及变压器Tl构成振荡电路。同时开关晶体管VTll、VT12兼作功率开关，其为桥路的有源侧，第十四电容C14和第十五电容C15是无源支路，电感Lll和第十三电容C13及荧光灯FL组成电压谐振网络。当电子镇流器通入市电后，经整流滤波后，整流滤波电路的输出端可得到约300V的直流电压。电流经第i^一电阻Rll对启动电容C12充电.当启动电容C12两端电压升高到双向触发二极管D12的转折电压值后，双向触发二极管D12击穿导通，启动电容C12通过第二开关晶体管VT12的基极和发射极放电，第二开关晶体管VT12导通，此时，电流经整流滤波电路输出端Vdc通过第十 四电容C14、灯丝FL2、第十三电容C13、灯丝FLl、电感LI 1、变压器初级线圈La、第二开关晶体管VT12和接地端形成回路。此间，对第十三电容充电。电流随第二开关晶体管VT12导通程度而变化。当流过变压器初级线圈La的电流在变压器的两个次级线圈Lb和Lc的两端产生感应电势时，该感应电势的极性是各绕组同名端为负(即次级线圈Lc的接地端和另一次级线圈Lb与第十二电阻连接端)。由此，次级线圈Lc上的感应电势使得第二开关晶体管VT12基极的电位进一步升高，其集电极电流进一步增大，这个正反馈过程，使其迅速进入饱和导通状态。第二开关晶体管VT12完全导通后，启动电容C12将通过第十一二极管Dll和第二开关晶体管VT12放电，致第二开关晶体管VT12基极电位呈下降趋势，使其集电极电流下降，而变压器次级线圈Lb、Lc中产生的感应电势将阻止集电极电流减少，所产生的感应电势的极性是同名端为正(即次级线圈Lc的接地端和另一次级线圈Lb与第十二电阻连接端)。于是第二开关晶体管VT12基极电位下降截止，第一开关晶体管VTll基极电位升高而跃变为饱和导通，此时，电流经整流滤波电路输出端Vdc通过第一开关晶体管VT11、变压器初级线圈La、电感L11、灯丝FL1、第十三电容C13、灯丝FL2、第十五电容Cl5和接地端形成回路。此间，对第十三电容充电。与前述的第二开关晶体管VT12由饱和至截止情况相同，正反馈又使得第一开关晶体管VTll迅速退出饱和变为截止状态。如此周而复始，第一开关晶体管VTll和第二开关晶体管VT12轮流导通，流过第十三电容C13的电流方向也不断改变。由第十三电容C13、电感Lll及灯丝FLl和FL2组成的LC网络发生串联谐振，如此，在第十三电容C13两端产生的高压脉冲，施加到灯管上，使荧光灯点燃。灯点燃后电感Lll起限流的作用。目前，大量使用的电子镇流器，多采用上述现有技术，其所存在的缺点有如下几
占-
^ \\\.[0010]I)启动该电路时，会产生很大的浪涌冲击电流，约为正常工作电流十几倍至数十倍，易造成电路元件损坏。2)整流滤波电路导通角很小，形成幅度很高的窄脉冲电流，导致电流总谐波失真，同时引起输入电压波形畸变。3)功率因数低，约为0.5左右，对公共电网造成较大的污染。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种电子镇流器开关电路，该电路可有效滤除市电交流中的高次谐波信号，充分提高线路传输功率因数。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:本实用新型的电子镇流器开关电路，包括整流电路、滤波电路、半桥逆变电路及LC谐振电路，在市电供电与整流电路之间还设有一个双Π型LC射频干扰滤波电路，在整流电路输出端与半桥逆变电路间 还设有控制半桥逆变电路通断的功率因数校正电路。所述双Π型LC射频干扰滤波电路中的电感由两个绕组匝数相同但相位相反的电感构成。所述功率因数校正电路为有源PFC电路，其中的控制器为MCU单片机。所述MCU单片机型号为AT90PWM2。在与所述LC谐振电路相联接的负载电路中还设有正温度系数热敏电阻。在所述半桥逆变电路中的输出端与地端之间串接有RC缓冲电路。与现有技术相比，本实用新型由于在原有电路中增加了双Π型LC射频干扰滤波电路，大大提高了交流市电中高次谐波信号的滤除，使得该电路整流效果更理想，又由于在电路中增设了以MCU单片机为控制器的有源PFC电路，使电路传输功率因数可提高至0.95以上，从而，降低了无用功率对电网的污染。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为本实用新型电路原理图。图2为现有技术中电子镇流器开关电路原理图。说明书附图标记如下:整流电路1、双Π型LC射频干扰滤波电路2、半桥逆变电路3、功率因数校正电路4。
具体实施方式
[0027]如图1所示，本实用新型的电子镇流器开关电路，包括全桥整流的整流电路1、滤波电路、半桥逆变电路3及LC谐振电路，在市电供电与整流电路之间还设有一个双Π型LC射频干扰滤波电路2，该滤波电路2中的电感LI由两个绕组匝数相同但相位相反的电感构成，其可有效滤除市电交流中的高次谐波信号。在整流电路I输出端与半桥逆变电路3间还设有一控制半桥逆变电路3通断的功率因数校正电路4，该功率因数校正电路4为有源PFC电路，其中的控制器为MCU单片机，所述MCU单片机型号为AT90PWM2，其可使整流电路输入的交流市电电流与交流市电电压的波形匹配，使其呈正弦波形，有效提高电路的功率因数。功率因数可达0.95以上，总谐波电流失真可限制在15% 25%的范围内。该功率因数校正电路4由二极管D1、D2、第一电阻R1、第二电感L2、启动电容C3和控制器MCU构成，第一开关MOS管VTl和第二开关MOS管VT2组成半桥逆变电路3，第六电容C6、第三电感L3和第八电容C8构成LC串联谐振电路。在负载荧光灯FL的两端还并接有热敏电阻RT，该电阻RT为正温度系数热敏电阻，其作用是在荧光灯FL启动过程中，为其灯丝提供一个预热过程，防止灯丝因电流过大而损失，由此延长荧光灯管的寿命。在所述半桥逆变电路3中的输出端与地端之间串接有由第三电阻R3和第七电容C7构成的RC缓冲电路，该缓冲电路可有效滤除开关MOS管产生的噪声。本实用新型的工作原理:如图1所示，控制器MCU内设置有IR2155驱动电路，IR2155驱动电路为高压、高速MOS栅极驱动专用集成电路。改变其2脚与3脚间的第二电阻R2及外接的第四电容C4，就可改变其振荡频率。其内振荡器的输出信号控制7脚(即高端Ho)与5脚(即低端Lo)输出电位，从而驱动第一开关MOS管VTl和第二开关MOS管VT2交替导通。由于两只开关MOS管VT1、VT2的电路中均加有死区时间控制电路，两路输出的方波脉冲间有约I秒的间隔，这就保证了两只开关MOS管VT1、VT2不会同时导通。IR2155的Vb端，即8脚为高端输出悬浮电源电压,最高可达615V ;Vs端，即6脚为高端输出悬浮电源偏移电压，最高为600V。接通电源后，直流电压通过第一电阻Rl对启动电容C3充电，当启动电容C3上的电压升至8.4V的门限时，IR2155被启动。集成块工作正常后，自举二极管D3对第五电容C5充电，为集成块高端输出电路供电。由此,使集成块驱动开关MOS管VT1、VT2轮流导通，在中点输出占空比为50%的方波脉冲电压对荧光灯FL供电。热敏电阻RT在室温下的电阻值很小，启动前灯丝预热电流经过热敏电阻RT使其发热，约经I秒后可达到居里点，电阻值就急剧增大，这时热敏电阻RT相当于断路。电流流经第八电容C8，使第六电容C6、第三电感L3和第八电容C8构成LC串联谐振电路发生谐振，在第八电容C8上产生高压并将荧光灯点燃。有源功率因数校正电路具有的优点:它使输入电流基本上按输入电压的正弦波形变化，在交流输入电压的一个半周内，输入电流将是一串峰值电流随输入电压瞬时值变化的三角波。因为三角波电流的平均值是其峰值电流的一半，滤除高频分量后，输入电流基本上是一个按正弦波规律变化的波形，且与输入电压间没有相移，电路的功率因数可以达到0.95以上，谐波失真亦可很小，且输入电流的总谐波含量极低，其提供给逆变电路的直流电压能够在交流电源电压从85 -275V大范围变化时保持直流输出电压恒定不变，使灯管能够恒功率输出，且提供的直流电压的纹波电压较小而使灯管的电流波峰系数CCF可接近为1.4的理想值。
权利要求1.一种电子镇流器开关电路，包括整流电路(I)、滤波电路、半桥逆变电路(3 )及LC谐振电路，其特征在于:在市电供电与整流电路(I)之间还设有一个双Π型LC射频干扰滤波电路(2 )，在整流电路(I)输出端与半桥逆变电路(3 )间还设有控制半桥逆变电路(3 )通断的功率因数校正电路(4)。
2.根据权利要求1所述的电子镇流器开关电路，其特征在于:所述双Π型LC射频干扰滤波电路(2)中的电感(LI)由两个绕组匝数相同但相位相反的电感构成。
3.根据权利要求1所述的电子镇流器开关电路，其特征在于:所述功率因数校正电路(4)为有源PFC电路，其中的控制器为MCU单片机。
4.根据权利要求3所述的电子镇流器开关电路，其特征在于:所述MCU单片机型号为AT90PWM2。
5.根据权利要求1所述的电子镇流器开关电路，其特征在于:在与所述LC谐振电路相联接的负载电路中还设有正温度系数热敏电阻(RT)。
6.根据权利要求1所述的电子镇流器开关电路，其特征在于:在所述半桥逆变电路(3)中的输出端与地端之间串接有RC缓冲电路。
专利摘要本实用新型要解决的技术问题是提供一种电子镇流器开关电路，该电路可有效高次谐波信号，充分提高线路传输功率因数。其包括整流电路、滤波电路、半桥逆变电路及LC谐振电路，在市电供电与整流电路之间还设有一个双∏型LC射频干扰滤波电路，在整流电路输出端与半桥逆变电路间还设有控制半桥逆变电路通断的功率因数校正电路。与现有技术相比，本实用新型由于在原有电路中增加了双∏型LC射频干扰滤波电路，大大提高了交流市电中高次谐波信号的滤除，使得该电路整流效果更理想，又由于在电路中增设了以MCU单片机为控制器的有源PFC电路，使电路传输功率因数可提高至0.95以上，从而，降低了无用功率对电网的污染。
文档编号H05B41/282GK202979431SQ201220541598
公开日2013年6月5日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者孙伟远 申请人:深圳市贵鸿达电子有限公司