專利名稱：大功率氣體放電燈用電子控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種照明燈的控制設備，大功率氣體放電燈用電子控制器，特別適宜在大功率的鏑、銦、汞、鈉、金屬鹵化物燈泡，冷陰極燈管上安裝使用。
背景技術：
氣體放電燈工作電壓一般在交流80-150伏，而市電為220伏，使用時需將220伏降至80-150伏，這時必須適配與燈泡同等功率的降壓、限流、保護控制裝置。目前多采用電感式低頻扼流圈，其體積大、重量重、損耗大、功率因數低、噪音、干擾大有閃爍，電壓、電流、功率都無法控制，光照質量差。
專利號98218196.5“高強度氣體放電燈適配控制器”提供的還是以改變電感線圈，改變電感量來達到調光的目的，因此在能耗、噪音、功率因數、啟動、電壓、電流等性能上還是與傳統電感式一樣，能耗高、干擾大，電壓、電流、功率受線路電壓波動的影響，因此還不宜在大功率的氣體放電燈上使用。
專利號01264335.1“控制高壓氣體放電燈的高功率因數電子鎮流器”，雖也提供了一種可提高放電燈功率因數，并節能、成本低、照明質量高，使用壽命長的全電子鎮流器，但對功率較大的燈管，因其脈沖的時間、幅度還不夠，若外電壓波動還不易啟動，甚至點不起燈，缺少大功率啟動觸發點燈電路，在較大功率時，工作狀態不夠穩定，可靠性還不高，還不適宜在大功率氣體放電燈上使用。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種大功率氣體放電燈用電子控制器，不僅重量輕、體積小，而電路簡單，元器件少，成本低，安裝方便，驅動波形失真小，能恒壓、恒流、恒功率工作，工作穩定、可靠性高，特別適宜在大功率氣體放電燈上安裝使用。
本實用新型解決上述問題所采用的技術方案為大功率氣體放電燈用電子控制器由濾波電路依次與整流電路、功率因數開關電路、驅動變換功率控制電路、啟動觸發保護電路、輸出匹配電路及輔助電源電路連接所組成；所述的功率因數開關電路由厚膜集成塊IC1分別與連接有二極管D2，電阻R4、R3的開關管Q1和電感L4連接組成，所述的驅動變換功率控制電路由厚膜集成電路IC2與連接有電阻R8、R11，穩壓管ZD3的開關管Q3及連接有穩壓管ZD1、ZD2，電阻R9、R10，變壓器T2，電容C8的開關管Q2連接組成；所述啟動觸發保護電路由厚膜集成電路IC3與電容C10，可控硅SCR、二極管D4、電容C9、C11、電感L5、繼電器JT連接組成。
與現有技術相比，本實用新型的優點在于此控制器是將50赫茲的交流電源轉換成30千赫茲較高頻率交流電源，來點亮燈泡的全電子結構，其體積小、重量輕只有傳統式的1/4，并功率因數高可接近1。濾波電路為多極共模、差模濾波器，可減小開關轉換時產生的電磁、輻射、傳導的干擾，同時也抑制輸入電源污染時對控制器的干擾，符合歐州國際電工協會的標準。采用了三個集成塊電路，集成化程度高，使用的元器件少，電路簡單、成本低。而供給集成塊工作的電源是由市電經線性變壓器、穩壓管穩壓后取得的，工作穩定、可靠性高。驅動電路中，直接由集成塊IC2驅動開關管Q3，電路簡單，驅動波形失真小，由三集成塊電路使其能恒壓、恒流、恒功率工作，并有開路、短路，異常狀態下能穩定工作的功能，有特別的啟動觸發電路，因此特別適宜在大功率氣體放電燈上安裝使用，符合電磁兼容標準和環境保護的要求。
圖1為本實用新型的方框圖；圖2為本實用新型的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的實施例作進一步描述方框1是濾波電路。當接通電源的瞬間，線路上將有較高的浪涌電壓產生，R1是壓敏電阻器，能夠吸收瞬間浪涌電壓，避免瞬時高壓對電路的沖擊，R2是NTC熱敏電阻器用來抑制電源的瞬時浪涌電流和實現軟啟動。由電容C1、C2、C3、C4、電感L1、L2、L3組成多極共模、差模濾波器，以減小開關轉換時產生的電磁、輻射、傳導的干擾，同時也抑制輸入電源污染對控制器的干擾，起雙向作用。
濾波電路1由相線從L端接入FU保險管，保險管另一端與R1、C1、L1的1端連接，零線N接入R1、C1、L1的3端，L1的2端與C2、L2的1端連接；C2另一端與L1的4端連接，L2的2端與C3、L3的1端連接，L2的4端與C4、L3的3端連接，C3另一端與C4另一端連接后接地。
方框2是整流電路。D1是橋式整流器件，把交流變成直流，由C6濾波后，供給電路。
整流電路2由L3的2端與R2一端相接，再連向變壓器T1的1端，R2另一端與D1的1端連接，D1的3端連向C13×3負極，D1的4端連向IC1的2腳等，L3的4端與D1的2端連接再連向變壓器T1的2端。
方框3是功率因數開關電路。IC1是厚膜集成電路，型號是PLG-PF。主要功能是提高功率因數和對Q1實現電流電壓的控制。電流信號是從L4的輔助繞組中取樣送至IC1第五腳，電壓信號從D2與C7連接點取樣送至IC1第1腳，反饋信號從R4上端取出送至IC1第6腳。由L4升壓電感、Q1、Q2場效應管組成并聯開關電源，將整流后的200V直流電壓上升到395V的直流電壓。C7進行平滑濾波，進一步減少紋波電流。R5泄放電阻吸收C7充放電峰值，平衡電解容差。
功率因數開關電路3由IC1的1腳與二極管D2正極R5、C7正極連接。再接到Q2的D極。IC1的2腳與C6、D1的4端，L4的1端連接，IC1的4腳接R3另一端，Q1的S極接R4的一端，R4另一端接R5另一端，C7負極接R6的一端，IC1的7腳接R13等，L4的2端接D2負極，Q1的D極組成。
方框4是驅動變換功率控制電路。IC2是驅動與功率控制厚膜集成電路。型號是PLG-QD。WR電位器、R7、C14從電流取樣電阻R6二端獲取信號，進入IC2的第1、3腳，在IC2內部進行比較，然后將比較信號送至內部對第4、5輸出信號進行控制。C8是耦合電容，T2是驅動變壓器。R8、R9是限流電阻。R10、R11是箝位電阻。ZD1、ZD2、ZD3穩壓二極管對Q2、Q3場效應管的G極實行正反向保護。Q2、Q3組成半橋開關電路，把直流工作電壓轉換成頻率為30KHz左右的交流電壓以供給燈泡工作。WR電位器的BC端與C14、R7相接，調節WR還可以調節功率從幾瓦到上千瓦。
驅動變換功率控制電路4由R7另一端與R6、R4、R5另一端，C7×2負極，IC1的3腳，L4的3端，C6的另一端，ZD4穩壓二極管負極，C13×3、C18負極，D3橋式壓流器件的3端相接。IC2的3腳與C14另一端，R6另一端，T2的2端，C18負極，R11、ZD3負極，Q3的S極、C15一端相接；IC2的2、6腳接C18正極；IC2的4腳接C8，C8另一端接T2的1端；IC2的5腳與R8連接，R8另一端與R11、ZD3正極、Q3的G極相接；T2的3端接R9，R9另一端接R10、ZD1正極，Q2的G極；T2的4端接R10另一端，ZD2正極，Q2的S極，Q3的D極，C15、C12，ZD1負極與ZD2負極相接；Q2的D極與D2正極、R12相接組成。
方框5是啟動觸發保護電路。IC3是啟動觸發控制厚膜集成電路，型號是PLG-CF。高頻交流電流通過R12對C11充電，然后C11進行放電，將放電時的電壓由L5的輔助繞組，耦合到L5的主繞組，由主繞組提供給燈泡啟動電壓。燈泡點亮后，JT繼電器將自動切斷工作電壓，C9、C11、SCR可控硅都將失電，電路進入穩壓狀態。C15吸收脈沖尖峰，C10是RC時間常數電容。
啟動觸發保護電路5由IC3的1腳接SCR的G極；IC3的2腳接SCR的T極，C9、C11、JT的B；IC3的3腳接JT的G，D4的正極；IC3的4腳接JT的D，D4的負極，再與SCR的S極，C10×2的負極，C9的另一端，L5的2、4端。L5的1端與C11另一端相接；IC3的5腳接C10×2的正極；IC3的6腳接C18正極等；JT的A與R12×2相接，R12另一端與Q2的D極、D2正極等相接組成。
方框6是輔助電源電路，由方框1、方框2接入，經T1變壓、D3整流，從濾波電路中輸出電壓15伏，經R13與C13組成RC濾波，由ZD4穩壓二極管穩壓后送至各集成電路，供給IC1、IC2、IC3的工作電流。
輔助電源電路6由T1變壓器的1端接L3的2端及R2；T1的2端接D1的2端及L3的4端；T1的3端接D3橋式整流器件的2端；T1的4端接D3的1端；D3的3端與D1的3端，C13×3、C18的負端，ZD4穩壓二極管的負極，L4、IC1的3端，R4、C7×2負端，R6、R7相接這是前置的公共地端通道；D3的4端接R13，R13另一端接C13×3正極，ZD4正極，IC1的7腳，IC2的2、6腳，IC3的6腳，是一條低壓工作電源通道。
方框7是輸出匹配電路，由電容C13、ID燈泡、L5電感輔助繞組組成，ID燈泡可為各種型號規格的納、鏑、銦、金鹵燈泡等和冷陰極燈管。
輸出匹配電路7由C12接C15，Q2的S極、Q3的D極等；C12另一端輸出連接ID燈泡；L5的4端接L5的2端C9、SCR的S極等；L5的3端輸出連接ID燈泡的另一端組成。
接通開關，50Hz交流電源從方框1進入濾波電路，R1將吸收電源瞬間的浪涌電壓。L1～L3、C1～C4，組成三級共差模混合濾波電路，對輸入電源和本機產生的干擾進行雙向抑制，使電磁兼容符合歐美等國際規定值。
濾波后的電源分戌二路，一路供給方框6，一路輸入到方框2進行整流，變成200V左右的直流。
方框3的主要功能是控制Q1開關管來實行穩壓、穩流和功率因數校正。
把輸入直流電壓信號直接接入IC1的2腳，D2輸出直流信號直接送入IC1的1腳。當輸入電源電壓發生變化時，IC1內部將輸入與輸出二邊的電壓信號進行比較，由IC1內部基準作出反應，然后由IC1的4腳輸出比較后的電壓信號，去控制開關管，達到穩壓目的。
直流電流經過L4的1腳輸入，2腳輸出，互感到3、4腳，電流信號從IC1的內部進行處理分析。然后把IC1第4腳輸出控制信號，來達到穩定電流的目的。
通過L4、Q1、ZD1工作電壓提高，電壓相位超前，電壓相位緊跟電流相位，自然將功率因數提高到接近1。然后將穩定的電源輸送到方框4。
方框4是驅動變換和功率控制。IC2將內部產生的振蕩高頻信號從4腳輸出，通過C8耦合，T2隔離匹配后，驅動Q2導通。5腳通過R8限流直耦至Q3導通。在上下半周時間里輪流工作。把穩定的直流電壓轉換成高頻交流電壓，轉換頻率出IC2內部編程設定。
當功率負載發生變換或燈泡功率改變時，整個電路的電流也會隨之改變，R6是整機的電流取樣電阻，取樣信號從R6一端經R7，R6另一端信號送入IC3的3腳，一部分信號經C14與R7另一端配合后，送入WR，經WR調節后進入TC3的1腳，經IC3內部處理后，經4腳輸出，來控制Q2、Q3輸出的大小。從而達到根據負載大小，可以調節負載的目的。
方框5是啟動觸發保護電路。Q2、Q3把高頻率交流電源，經方框7，C12隔直電容，輸送到燈管。直流高壓經R12控制后，通過JZ常閉觸點向C11充電。充完電后，對L5放電，此時L5的1、2腳繞組產生了感生電動勢，耦合到3、4繞組，在3、4繞組間產生了較高的觸發電壓，將燈管點亮。當燈管點亮后JZ的C、D端得電，吸合觸發電路關閉。如果燈管功率突變，負載老化失效。JZ還是關閉，C11得不到啟動電壓，就沒有充放電過程，L5就沒有感生電壓，燈就不亮，保護了電路。由于燈管的功率和特性的差異，JC3內有一組振蕩開關信號，經IC3的1、2腳接入可控硅，產生觸發脈沖串，連續觸發點亮燈炮。如果燈座漏電，燈頭腐蝕，玻殼破裂等故障存在，C9將信號反饋IC3內，停止了脈沖串的輸出。同時也達到保護電路的目的。等故障排除，重新又會啟動。
輸入工作電壓為150-250伏，頻率50-60赫茲，功率從150瓦-2000瓦。
權利要求1.一種大功率氣體放電燈用電子控制器，由濾波電路依次與整流電路、功率因數開關電路、驅動變換功率控制電路、啟動觸發保護電路、輸出匹配電路及輔助電源電路連接所組成；其特征在于所述的功率因數開關電路由厚膜集成塊IC1分別與連接有二極管D2，電阻R4、R3的開關管Q1和電感L4連接組成；所述的驅動變換功率控制電路由厚膜集成電路IC2與連接有電阻R8、R11，穩壓管ZD3的開關管Q3及連接有穩壓管ZD1、ZD2，電阻R9、R10，變壓器T2，電容C8的開關管Q2連接組成；所述啟動觸發保護電路由厚膜集成電路IC3與電容C10，可控硅SCR、二極管D4、電容C9、C11、電感L5、繼電器JT連接組成。
2.根據權利要求1所述的電子控制器，其特征在于濾波電路1由相線從L端接入FU保險管，保險管另一端與R1、C1、L1的1端連接，零線N接入R1、C1、L1的3端，L1的2端與C2、L2的1端連接；C2另一端與L1的4端連接，L2的2端與C3、L3的1端連接，L2的4端與C4、L3的3端連接，C3另一端與C4另一端連接后接地。
3.根據權利要求1所述的電子控制器，其特征在于整流電路2由L3的2端與R2一端相接，再連向變壓器T1的1端，R2另一端與D1的1端連接，D1的3端連向C13×3負極，D1的4端連向IC1的2腳等，L3的4端與D1的2端連接再連向變壓器T1的2端。
4.根據權利要求1所述的電子控制器，其特征在于功率因數開關電路3由IC1的1腳與二極管D2正極R5、C7正極連接，再接到Q2的D極，IC1的2腳與C6、D1的4端，L4的1端連接，IC1的4腳接R3另一端，Q1的S極接R4的一端，R4另一端接R5另一端，C7負極接R6的一端，IC1的7腳接R13等，L4的2端接D2負極，Q1的D極組成。
5.根據權利要求1所述的電子控制器，其特征在于驅動變換功率控制電路4由R7另一端與R6、R4、R5另一端，C7×2負極，IC1的3腳，L4的3端，C6的另一端，ZD4穩壓管負極，C13×3、C18負極，D3橋式壓流器件的3端相接，IC2的3腳與C14另一端，R6另一端，T2的2端，C18負極，R11、ZD3負極，Q3的S極、C15一端相接；IC2的2、6腳接C18正極；IC2的4腳接C8，C8另一端接T2的1端；IC2的5腳與R8連接，R8另一端與R11、ZD3正極、Q3的G極相接；T2的3端接R9，R9另一端接R10、ZD1正極，Q2的G極；T2的4端接R10另一端，ZD2正極，Q2的S極，Q3的D極，C15、C12，ZD1負極與ZD2負極相接；Q2的D極與D2正極、R12相接組成。
6.根據權利要求1所述的電子控制器，其特征在于啟動觸發保護電路5由IC3的1腳接SCR的G極；IC3的2腳接SCR的T極，C9、C11、JT的B；IC3的3腳接JT的G，D4的正極；IC3的4腳接JT的D，D4的負極，再與SCR的S極，C10×2的負極，C9的另一端，L5的2、4端，L5的1端與C11另一端相接；IC3的5腳接C10×2的正極；IC3的6腳接C18正極等；JT的A與R12×2相接，R12另一端與Q2的D極、D2正極等相接組成。
7.根據權利要求1所述的電子控制器，其特征在于輔助電源電路6由T1變壓器的1端接L3的2端及R2；T1的2端連D1的2端及L3的4端；T1的3端接D3橋式整流器件的2端；T1的4端接D3的1端；D3的3端與D1的3端，C13×3、C18的負端，ZD4穩壓管的負極L4、IC1的3端，R4、C7×2負端，R6、R7相接這是前置的公共地端通道；D3的4端接R13，R13另一端接C13×3正極，ZD4正極，IC1的7腳，IC2的2、6腳，IC3的6腳，是一條低壓工作電源通道。
8.根據權利要求1所述的電子控制器，其特征在于輸出匹配電路7由C12接C15，Q2的S極、Q3的D極等；C12另一端輸出連接ID燈泡；L5的4端接L5的2端、C9、SCR的S極等；L5的3端輸出連接ID燈泡的另一端組成。
專利摘要一種大功率氣體放電燈用電子控制器，由依次相連的濾波、整流、功率因數開關、驅動變換功率控制、啟動觸發保護、輸出匹配電路及輔助電源電路所組成。濾波電路采用多極共模、差模濾波器，完全符合電磁兼容標準，減少外線路對控制器的干擾，采用三個集成塊電路，集成化程度高，使用的元器件少，電路簡單，成本低，而供給集成塊工作的輔助電源電路是由市電經變壓器、穩壓管穩壓后取得的，工作穩定，可靠性高。驅動電路中，直接由集成塊IC2驅動開關管Q3，電路簡單、失真小，能恒壓、恒流、恒功率工作，并有短路、開路、導常狀態下能穩定工作的功能，特別適宜在大功率氣體放電燈上安裝使用，而功率因數高，使用壽命長，照明質量高。
文檔編號H05B41/28GK2688016SQ20042002020
公開日2005年3月23日 申請日期2004年2月17日 優先權日2004年2月17日
發明者楊羅定 申請人:樓方祿