專利名稱：新型的用于熒光燈異常狀態的保護取樣電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種照明電器中電子鎮流器熒光燈異常狀態的保護取樣電路，特別涉及一種新型的用于熒光燈異常狀態的保護取樣電路。
背景技術：
熒光燈因發光效率高、節能和色溫可控制，已成為當前主要的照明光源。特別是細 管徑熒光燈管具有顯色性更好，光效更高等優點，管徑為16mm的T5和管徑為12mm的T4等 細管徑熒光燈管已開始在公共場合和家庭照明中被廣泛采用。熒光燈電子鎮流器因具有高 效節能、舒適、安全、環保等優點而逐漸替代傳統的電感式鎮流器。對于利用扼流圈與燈電容的串聯諧振產生的高壓將燈管激活點亮的半橋逆變式 電子鎮流器，當連接在正常開啟的電子鎮流器中的熒光燈管出現如管腳接觸不良，燈管未 接入，燈管未激活，非激活燈管(漏氣燈管)等異常狀態時，會引起燈管電壓的異常升高，從 而導致損壞電子鎮流器的不良后果。在熒光燈老化時，不但燈管的發光效率會逐漸衰減；還因一個電極損壞或電子發 射不足，引起電弧電流在連續半周期中經常不一致的效應，即所謂整流效應。處于工作狀態 的燈管的一個電極損壞或電子發射不足，將引起燈管一端的電極溫度迅速上升，額外的功 率損耗集中在陰極前面一個很小的范圍內。對于管徑為16毫米的T5及更細管徑的燈管，由 于散熱條件比粗管徑燈管差，燈管一端的過熱可能造成燈頭處的燈具接插件燒毀以及電極 端的玻璃管壁熔化，從而引發安全事故。此外，工作在整流效應狀態下的燈管電壓會升高， 如果鎮流器繼續維持熒光燈管的放電電流，則燈管的功率將隨著燈管電壓的上升而相應上 升，加劇了燈管過熱。近些年來，在電子鎮流器的安全標準中，已經明確規定了對于T5或更 細管徑的熒光燈鎮流器，必須具有熒光燈管壽命終止保護特性，即在熒光燈管壽命終止現 象出現時，鎮流器應能將燈管的附加功率控制在限定的范圍之內，因此燈管壽終保護已成 為必須考慮的燈管異常狀態。另外，按照國內電子鎮流器標準規定，所有電子鎮流器都需要 通過整流效應的測試，而針對這一異常狀態也應有相應的檢測和保護電路。燈管異常狀態保護電路是電子鎮流器的不可或缺的組成部分。在半橋逆變式電子鎮流器中，按照取樣方法，有附圖1所示的扼流圈取樣，附圖2 所示的燈電壓分壓取樣，附圖3所示的振蕩管源極取樣，以及附圖4所示的燈電壓積分取樣 等多種保護取樣電路的形式。圖1所示的扼流圈取樣和圖2所示的燈電壓分壓取樣方法都是直接利用燈管異常 狀態時諧振電壓升高，通過一只二極管提取燈管高頻電壓的半個周波的信號。對于非激活 燈管，因為出現升高的燈管電壓是對稱的，保護取樣電路能提供足夠的保護動作電壓。在燈 管壽終時，燈電壓呈現不對稱的整流效應，則有可能取不到信號；或即使取到，靈敏度也較 低。所以它們不適于作燈管的壽終保護。圖3所示振蕩管源極取樣保護電路，當燈管異常狀態時，引發的正、反向諧振電流 都增大，只有在通過振蕩管的電流增加較大時，取樣電路才有足夠輸出。因此通常也只能用在對非激活燈管的保護，不能用作燈管壽終保護。此外，為了減小額外損耗，場效應開關管 的源極取樣電阻不能用得很大，從它上面獲取的保護動作電壓的幅度也不可能很大，這樣 也就增加了整機調整的難度。因此，它通常只能在用集成電路作驅動的電子鎮流器中使用。 圖4所示的燈電壓積分取樣電路，提取的是燈電壓正半周和負半周差值的積分 值。燈管正常工作時，燈管兩端燈絲的電子發射能力相同，燈管電壓正半周和負半周的電壓 相同，差值為零，在電容器上的積分值為零。當燈絲某一端的電子發射能力減弱時，引起燈 電流的不對稱，從而使燈電壓正半周和負半周的電壓不對稱，在電容器上積分出這個連續 正、負半周期不對稱的差值。這個差值可能是正，也可能是負。經過一個絕對值放大器，轉 換成合適的保護動作電壓輸出。但是，當燈的兩端燈絲的發射能力都下降時，雖然燈電流下 降，燈電壓升高，因連續的正、負半周期的不對稱程度并未加劇，電容器上有可能積分不到 足夠的差值電壓，不能及時起到保護作用。同樣道理，這種方法對燈管電壓呈現升高的、正 半周和負半周波形對稱的非激活燈管狀態也是不能保護的。現有的半橋逆變式電子鎮流器燈管異常保護取樣電路，特別在提出燈管壽終保護 的要求之后，如何用比較簡單的一種異常狀態取樣電路兼顧實現對各種異常狀態的有效保 護，成為此領域業內爭相研討的課題。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是要提供一種克服現有技術中對半橋逆變式熒 光燈電子鎮流器難以用一種電路兼顧對各種燈管異常狀態的有效保護，提出一種扼流圈全 波取樣的能應對各種燈管異常狀態的保護取樣電路。這種電路不但能在燈管管腳接觸不 良，燈管未接入，燈管未激活或連接非激活燈管(漏氣燈管)等異常狀態時，燈管電壓比燈 管正常狀態時要高，且正、負半周波形是對稱的情況下，保護取樣電路都能輸出足夠的保護 動作電壓；而且在燈管壽終，燈管電壓呈現隨機正、負半周不對稱的整流效應時，同樣能夠 獲取并輸出足夠的保護動作電壓。為了解決以上的技術問題，本實用新型提供了一種新型的用于熒光燈異常狀態的 保護取樣電路，在鎮流器串聯諧振電路中串接一個取樣扼流線圈L0，取樣扼流線圈LO包括 兩個次級繞組n21和π22，取樣扼流線圈LO的次級繞組n21和η22與整流二極管D1、D2連 接構成全波整流，整流后電壓經濾波電容C、濾波電阻R構成RC濾波電路，全波整流輸出的 電壓經雙向觸發二極管D輸出燈管異常保護動作電壓。所述取樣扼流線圈LO的初級繞組nl是鎮流器串聯諧振電路中的諧振電感的組成 部分。所述取樣扼流線圈LO的次級繞組π21和π22是在一定諧振條件下對取樣扼流線 圈LO進行取樣。當燈管正常工作時，燈管作為負載是并聯鏈接在諧振電路CO兩端中；當燈 管處于異常狀態時，并聯在電容CO上的負載電阻變大，諧振回路上的Q值增加，取樣扼流線 圈LO和CO上的電壓就會發生大幅度的變化，次級繞組π21和η22也就反應了燈管異常的 狀態。在上述的兩個二極管Dl和D2的負極以及電阻R和電容器C的公共節點@上得到的 直流電壓Ua為所需的取樣電壓。在燈管異常狀態時，取樣電壓Ua經雙向觸發二極管D輸 出保護動作電壓，控制鎮流器的相關電路，使鎮流器停止工作。將所述的雙向觸發二極管D的轉換電壓設定為閥值電壓Ut，當取樣扼流線圈LO次級繞組全波整流電路輸出的電壓值Ua高于閥值電壓Ut，雙向觸發二極管D導通并輸出燈管 異常保護動作電壓。在燈管正常工作狀態時，取樣電壓Ua波形如圖6a所示，可得出，燈管電壓保持正 常值，且波形接近正弦波，全波整流輸出電壓Ua(η)低于與所述雙向觸發二極管D的閾值電 壓Ut，設定全波整流輸出電壓Ua(η)為閾值電壓Ut的三分之二。此時雙向觸發二極管截 止，無保護動作電壓輸出。在燈管未激活或連接非激活燈管、或漏氣燈管時，鎮流器諧振電容器CO兩端的諧 振電壓幅度在瞬間會增加兩至三倍甚至更大。從所述取樣扼流線圈LO的兩個次級繞組π21 和η22獲得的取樣信號經所述二極管Dl和D2全波整流后的電壓Ua(a)將超過設定的閾值 電壓Ut，即所述雙向觸發二極管D的轉換電壓，所述的雙向觸發二極管D導通，輸出保護動 作電壓。此時保護電路上取樣電壓波形如圖6b所示。在出現整流效應的燈管壽終的異常狀態時，半個周期的諧振電壓幅度隨一端燈絲 的發射能力的降低而增加，另半個周期的諧振電壓沒有變化，這兩個半個周期的諧振電壓 共同組成了③點電位。因而無論是一個燈絲的發射能力降低，還是兩端的兩個燈絲的發射 能力都降低，在所述全波整流器電路中，異常狀態整流電壓Ua(a)都將比燈管正常狀態時 的整流電壓Ua(η)有較大幅度的升高。只要整流電壓Ua超過設定的閾值電壓Ut，所述雙向 觸發二極管D導通，就會有保護動作電壓輸出。本實用新型的優越功效在于本實用新型的取樣電路不但能在管腳接觸不良，燈 管未接入，燈管未激活，非激活燈管、或漏氣燈管等異常狀態時，依靠取樣對稱的燈電壓升 高而獲取保護動作信號；還能在燈管壽終時，無論燈管的哪一端發射能力降低或兩端燈絲 發射能力同時降低，都能從升高的不對稱電壓波形中可靠提取到保護動作電壓，是一種在 半橋逆變式電子鎮流器中實現燈管異常狀態全保護的理想電路。
圖中標號說明附圖1為扼流線圈取樣電路圖；附圖2為燈電壓分壓取樣電路圖；附圖3為振蕩管源極取樣電路圖；附圖4為燈電壓積分取樣電路圖；附圖5為本實用新型扼流線圈全波取樣電路圖；附圖6 (包括圖6a和圖6b)為本實用新型扼流圈全波取樣電壓波形圖；圖中標號說明1-半橋逆變驅動電路；Dl、D2-整流二極管；2-異常保護取樣電路；D-觸發二極管；Lamp-熒光燈管；Cl、C2-串聯諧振回路電容L-諧振電感； CO-諧振電容；LO-取樣扼流圈；C-濾波電容；nl-取樣扼流線圈初級繞組； Ca-隔直流電容n2Un22-取樣扼流線圈次級繞組；[0035]Rl, R2-開關管射極/源極電阻；Ql，Q2-半橋逆變器開關管；Ra，Rb-分壓電阻；R-濾波電阻。
具體實施方式
請參閱附圖所示，對本實用新型作進一步的描述。如圖5所示，本實用新型提供了一種新型的用于熒光燈異常狀態的保護取樣電路，該取樣電路包括串聯連接在串聯諧振電路中的取樣扼流線圈L0，全波整流二極管Dl和 D2，濾波電容C，濾波電阻R以及雙向觸發二極管D。所述取樣扼流線圈LO的初級繞組nl 串聯連接在諧振電感L和與諧振電容CO并聯的熒光燈管Lamp之間，從所述取樣扼流線圈 LO的次級繞組n21和η22取得燈管電壓信號。所述整流二極管Dl和D2的陽極分別接所述 取樣扼流線圈LO的次級繞組π21和π22 —端，所述取樣扼流線圈LO的次級繞組n21和η22 的另一端接電路的公共低電位點Gnd，所述整流二極管Dl和D2的陰極與所述濾波電容C， 濾波電阻R的各一端在公共點③上相互接在一起。公共點@還與雙向觸發二極管D的一端 相連接。選定所述雙向觸發二極管D的轉換電壓為閾值電壓Ut。在公共點③上，由所述的 全波整流電路對獲取的鎮流器燈管高頻電壓信號進行全波整流取得電壓Ua。設置燈管正常 狀態時的整流電壓Ua(n)為設定閾值電壓Ut的約三分之二，如圖6a所示。因此，在燈管正 常狀態時，Ua(η)小于Ut，所述雙向觸發二極管D截止，無異常保護動作電壓經所述雙向觸 發二極管D輸出。在燈管異常狀態時，無論出現高頻燈電壓正、負半周對稱或不對稱增高， 在公共點③上整流得到的取樣電壓Ua(a)均會遠高于設定的閾值電壓Ut，如圖6b所示，所 述雙向觸發二極管D導通，輸出保護動作電壓，控制鎮流器的相關電路，在燈管異常狀態時 使鎮流器停止工作。
權利要求一種新型的用于熒光燈異常狀態的保護取樣電路，其特征在于在鎮流器串聯諧振電路中串接一個取樣扼流線圈L0，取樣扼流線圈L0包括兩個次級繞組n21和n22，取樣扼流線圈L0的次級繞組n21和n22與整流二極管D1、D2連接構成全波整流，整流后電壓經濾波電容C、濾波電阻R構成RC濾波電路，全波整流輸出的電壓經雙向觸發二極管D輸出燈管異常保護動作電壓。
2.按權利要求1所述的新型的用于熒光燈異常狀態的保護取樣電路，其特征在于 所述取樣扼流線圈LO的初級繞組nl是鎮流器串聯諧振電路中的諧振電感的組成部分。
3.按權利要求1所述的新型的用于熒光燈異常狀態的保護取樣電路，其特征在于所述的雙向觸發二極管D的轉換電壓設定為閥值電壓Ut，取樣扼流線圈LO次級繞組全 波整流電路輸出的電壓值Ua高于閥值電壓Ut，雙向觸發二極管D導通并輸出燈管異常保護 動作電壓。
專利摘要本實用新型提供了一種新型的用于熒光燈異常狀態的保護取樣電路，在鎮流器串聯諧振電路中串接一個取樣扼流線圈L0，取樣扼流線圈L0的次級繞組n21和n22與整流二極管D1、D2連接構成全波整流，整流后電壓經濾波電容C、濾波電阻R構成RC濾波電路，全波整流輸出的電壓經雙向觸發二極管D輸出燈管異常保護動作電壓。本實用新型的優點是能在管腳接觸不良，燈管未接入，燈管未激活，非激活燈管、或漏氣燈管等異常狀態時，依靠取樣對稱的燈電壓升高而獲取保護動作信號；還能在燈管壽終時，無論燈管的哪一端發射能力降低或兩端燈絲發射能力同時降低，都能從升高的不對稱電壓波形中提取到保護動作電壓，是一種在半橋逆變式電子鎮流器中實現燈管異常狀態全保護的理想電路。
文檔編號H05B41/298GK201601884SQ20102010826
公開日2010年10月6日 申請日期2010年2月4日 優先權日2010年2月4日
發明者孫海林, 武潔霞, 葛葆璋 申請人:上海阿卡得電子有限公司