專利名稱：帶有無源校正電路的熒光燈電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶有無源校正電路的電子鎮(zhèn)流器。
目前，常用的電子鎮(zhèn)流器都是通過交流-直流-交流變換技術來點亮熒光燈的。即用二極管橋式整流器和電容濾波器將220V、50Hz市電變換成直流，再用高頻振蕩器將直流逆變成高頻高壓來點亮熒光燈。其等效電路如圖2所示，圖中(1)是二極管橋式整流器，電容C是濾波電容，電阻RL是
圖1中高頻振蕩器(3)和燈管電路(5)的等效負載。在該電路中，為了使整流輸出的直流電壓平滑，電容C選擇的容量值較大。這就導致了整流二極管的電流導通角θ很小，造成輸入端電流i的波形失真而形成尖峰脈沖，如圖3所示。由于輸入端電流波形的失真，使輸入電流的諧波含量(特別是三次諧波含量)增高，形成對電網的污染。同時，線路功率因數下降，增加了供電線路中無功功率的損耗。如果降低電容C的值，可使整流二極管的電流導通角增大，從而降低諧波含量和改善功率因數。但又會增大整流輸出電壓的波動幅度，造成燈管電流波峰比(燈管電流波峰值與電流有效值之比)超過規(guī)定值，從而影響燈管的壽命。因此，在該線路中，提高功率因數和降低輸入電流諧波含量與降低燈管電流波峰比是矛盾的。所以，必須在線路中采用一種處理手段來調和上述矛盾，才能使這三項指標達到國標所規(guī)定的指標，即功率因數λ＞85％，波峰比＜1．7，三次諧波含量＜37λ％。為此，中國專利ZL90215538公布了一種帶有逐流電路的熒光燈電子鎮(zhèn)流器。該線路的等效電路如圖4所示，它用逐流濾波電路(2)代替圖2中的濾波電容C，從而擴展了整流二極管的電流導通角，使輸入端電流i’的波形修正為近似的正弦波。同時功率因數提高，三次諧波含量降低。經過測試，它的三項指標是功率因數為93％，三次諧波含量為31％，波峰比＞2．0。通過測試結果看出，功率因數和三次諧波含量二項指標均得到改觀，但波峰比仍不能達標。這說明逐流濾波電路在整體效果上是適當降低了圖2中濾波電容C的值，而換來了上述二項指標的提高，但使波峰比的問題相應突出。實際上，該專利技術沒有能較好地解決上述矛盾。由此可見，同時使上述三項指標達標，卻非易事。為此，有部分專家懷疑無源校正的可能性，而極力主張用有源校正。有源校正能將輸入電流的波形校正為理想的正弦波，校正效果大大高于無源校正，但成本過高，至少要增加16元，故面不適應國內市場。
本實用新型的目的是針對已有技術的現狀，提供一種能使功率因數，三次諧波含量和燈管電流波峰比三項指標同時達到國家標準的帶有無源校正電路的熒光燈電子鎮(zhèn)流器。
為實現上述目的，設計者首先對圖2中的等效電路進行了理論分析和大量的試驗觀察。發(fā)現輸入電流i的波形與功率因數，三次諧波含量、燈管電流波峰比存在下表所列的關系。
從上表中可以得出，6號波形(梯形波)可使上述三項指標同時達標。其中1號波形是理想的正弦波，它可用有源校正來實現，用無源校正則難度較大。因此，本實用新型采用下述方案實現向6號波形的校正。其具體解決方案如下參見圖1，該電子鎮(zhèn)流器至少包括二極管橋式整流器(1)和高頻振蕩器(3)，其關鍵結構是在二極管橋式整流器(1)和高頻振蕩器(3)之間設有一個高頻反饋式無源校正電路(4)。該校正電路在線路通電時，由整流器輸出的電壓和由燈絲而來的高頻反饋電壓共同向其充電。這時，電路中的濾波電容為串聯關系，使總電容值減小到單一濾波電容值的二分之一或三分之一，從而擴大了整流二極管的導通角，則功率因數提高、諧波含量下降。又由于高頻反饋電壓的作用，當校正電路中濾波電容上的總電壓高于整流器輸出的電壓時，電路中的濾波電容又變換成并聯關系向負載放電，其放電時間常數比單一電容放電的時間常數增大兩倍或三倍，從而大大減小了整流器輸出電壓波動的幅度，降低了燈管電流的波峰比。
經過測試表明，上述三項指標全部達到國家標準，并且優(yōu)于已有技術，其輸入端電流的波形接近6號波形。因此，本實用新型的優(yōu)越性是成功地用無源校正電路使電子鎮(zhèn)流器的功率因數、輸入電流三次諧波含量和燈管電流波峰比同時達標，而且成本低，解決了本行業(yè)長期以來未能解決的問題。
下面根據實施例詳細說明本實用新型的結構和工作原理。
圖1，本實用新型的電路結構原理方框圖。
圖2，普通橋式整流、電容濾波電子鎮(zhèn)流器的等效電路圖。
圖3，圖2電路的輸入電流i的波形圖。
圖4，帶逐流濾波電路的電子鎮(zhèn)流器的等效電路圖。
圖5，本實用新型實施例之一的等效電路圖。
圖6，圖5電路的放電等效電路圖。
圖7，圖5電路的輸入電流i’的波形圖。
圖8，本實用新型實施例之二的等效電路圖。
圖9，本實用新型應用實例的具體電路圖。
參見圖5，所述的無源校正電路(4)可以采用圖中所示的電路結構，它具有一個接在二極管橋式整流器輸出端的濾波電容充電支路，該充電支路由電容C1、二極管D1、D2和電容C2串聯構成；在電容C1的負端與二極管橋式整流器負輸出端之間接有一個反向二極管D4，用于構成電容C1的放電支路；在電容C2的正端與二極管橋式整流器正輸出端之間接有一個反向二極管D3，用于構成電容C2的放電支路；所述充電支路上二極管D1與D2的串接點J通過一個高頻耦合電容C3與燈絲相接。當該線路通電時，整流輸出端B點電壓一方面給負載RL供電，使燈管啟輝，另一方面經所述的充電支路向電容C1、C2充電；幾乎與此同時，來自燈絲的高頻電流通過耦合電容C3進入J點，其正半周通過D2向C2充電，其負半周通過D1向C1充電。當B點電壓高于C1及C2上的電壓之和時，B點電壓對C1及C2充電，此時C1和C2構成串聯關系，如果忽略二極管的導通電阻，并假設C1=C2，總電容值=C1C2／C1+C2=C1／2=C2／2。由此可見，當B點電壓向電容C1、C2充電時，其總電容值比單一電容C1或C2的電容值小一半。因此，使整流二極管的電流導通角加大，從而提高了線路功率因數，降低了輸入電流的諧波含量。而當J點的高頻充電電流使C1、C2上的電壓之和高于B點電壓時，則C1、C2以并聯關系向負載放電，其放電等效電路參見圖6。仍忽略二極管D3、D4的導通電阻，并假設C1=C2，該電路的放電時間常數τ=(C1+C2)RL，此放電時間常數又比單一電容C1或C2的放電時間常數增大一倍，從而使整流輸出的直流電壓波動幅度大大減小，這也就降低了供給燈管電流的波動幅度，使其波峰比下降。經過測試，該線路的功率因數為0．953，三次諧波含量＜30．49％，燈管電流波峰比＜1．67。三項指標均優(yōu)于已有技術，其輸入電流i″的波形如圖7所示。接近上表中所述的6號波形。
參見圖8，所述的無源校正電路還可以采用圖中所示的電路結構。它具有一個接在二極管橋式整流器輸出端的濾波電容充電支路，該充電支路由電容C1、二極管D1、電容C4、二極管D5、D2和電容C2串聯構成；在電容C1的負端與二極管橋式整流器的負輸出端之間接有一個反向二極管D4，用于構成電容C1的放電支路；在電容C2的正端與二極管橋式整流器正輸出端之間接有一個反向二極管D3，用于構成電容C2的放電支路；在電容C4的負端與橋式整流器負輸出端之間以及在電容C4的正端與橋式整流器正輸出端之間分別接有反向二極管D6、D7，用于構成電容C4的放電支路；所述充電支路上二極管D5、D2的串接點J’通過一個高頻耦合電容C3與燈絲相接。該電路是在圖5電路結構的基礎上又增加一級充電電容C4。這樣，可使校正指標進一步改善。經過測試表明，功率因數可達到96％以上，三次諧波含量低于20％，波峰比降低到1．45～1．55。當然也要相應增加一些成本。
參見圖9，這是20W或40W電子鎮(zhèn)流器的具體電路圖，其中無源校正電路(4)可以用厚膜集成技術制成厚膜集成模塊，使其便于安裝，增加可靠性。圖中F是保險絲，L是濾波電容，R是壓敏電阻。
采用上述無源校正電路對電子鎮(zhèn)流器進行改進，可以帶來如下好處1．降低三次諧波的含量，減小三相供電線路中大批量使用電子節(jié)能燈時的零線電流，并可大大減小對電網的污染。
2．提高功率因數，可減小供電線路中無功功率的損耗。
3．降低整流器輸出電壓波動的幅度，可以降低燈管電流波峰比，延長燈管壽命，還可使后級高頻振蕩器中開關管的可靠性提高，因此，使電子鎮(zhèn)流器的工作可靠性也得以提高。
4．應用上述高頻反饋式無源校正電路，可以降低濾波電容的容量和耐壓，提高電解電容的可靠性。同時，容量減小的濾波電容可以用聚丙烯電容來代替，從而解決了電容在高溫下可靠性差的難題。
權利要求1.帶有無源校正電路的熒光燈電子鎮(zhèn)流器，至少包括二極管橋式整流器(1)和高頻振蕩器(3)，其特征是在二極管橋式整流器(1)和高頻振蕩器(3)之間設有一個高頻反饋式無源校正電路(4)。
2.如權利要求1所述的帶有無源校正電路的熒光燈電子鎮(zhèn)流器，其特征是所述的高頻反饋式無源校正電路(4)具有一個接在二極管橋式整流器輸出端的濾波電容充電支路，該充電支路由電容C1、二極管D1、D2和電容C2串聯構成；在電容C1的負端與二極管橋式整流器負輸出端之間接有一個反向二極管D4，用于構成電容C1的放電支路；在電容C2的正端與二極管橋式整流器正輸出端之間接有一個反向二極管D3，用于構成電容C2的放電支路；所述充電支路上二極管D1與D2的串接點J通過一個高頻耦合電容C3與燈絲相接。
3.如權利要求1所述的帶有無源校正電路的熒光燈電子鎮(zhèn)流器，其特征是所述的高頻反饋式無源校正電路(4)具有一個接在二極管橋式整流器輸出端的濾波電容充電支路，該充電支路由電容C1、二極管D1、電容C4、二極管D5、D2和電容C2串聯構成；在電容C1的負端與二極管橋式整流器的負輸出端之間接有一個反向二極管D4，用于構成電容C1的放電支路；在電容C2的正端與二極管橋式整流器正輸出端之間接有一個反向二極管D3，用于構成電容C2的放電支路；在電容C4的負端與橋式整流器負輸出端之間以及在電容C4的正端與橋式整流器正輸出端之間分別接有反向二極管D6、D7，用于構成電容C4的放電支路；所述充電支路上二極管D5、D2的串接點J’通過一個高頻耦合電容C3與燈絲相接。
專利摘要本實用新型涉及一種帶有無源校正電路的電子鎮(zhèn)流器。它至少包括二極管橋式整流器和高頻振蕩器,其關鍵結構是:在整流器和高頻振蕩器之間設有一個高頻反饋式無源校正電路。該校正電路在被充電時,電路中濾波電容為串聯關系,擴大了整流二極管的導通角,使線路功率因數提高、輸入電流的諧波含量下降。而在該電路向負載放電時,濾波電容變換成并聯關系,使放電時間常數增大,減小了整流器輸出電壓波動的幅度,降低了燈管電流的波峰比。
文檔編號H05B41/16GK2303428SQ9723968
公開日1999年1月6日 申請日期1997年6月11日 優(yōu)先權日1997年6月11日
發(fā)明者高季蓀, 劉鋼, 杜芳萍 申請人:西安無線電二廠