高效可靠的电子镇流器气体放电灯制造技术

本实用新型专利技术属电光源技术领域，具体为一种高效可靠的电子镇流器气体放电灯。其电子镇流器中的高频发生器功率开关管采用Ｔ形网络特征元件非对称驱动的方式；输出开路或灯不启动异常状态时由异保电阻限流和高频全波整流取样高速延迟识别开关保护；输出短路异常状态采用高速自保；作为路灯使用时采用了半功率时控电路，由微电脑自动控时，半夜后灯可以自动分级降低功率，对灯进行分级调光燃点。与普通的电感镇流器气体放电灯相比，大功率时温升更低，效率更高，节能更加显著（５０％左右），可靠性大大提高，寿命大大延长。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属电光源
，具体涉及一种高效可靠的电子镇流器气体放电灯。
技术介绍
本气体放电灯特别是大功率电子镇流器气体放电灯，由EMI滤波器1、全波整流与有源功率因数校正(简称APFC)电路2、高频发生器3、功率匹配与高压触发启动电路4、输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路5、输出短路异常状态自动保护电路6、半功率时控电路7和电子镇流器的负载气体放电灯管8组成。如图5所示EMI滤波器1、APFC电路2、高频发生器3、功率匹配与高压触发启动电路4与负载灯管8依次连接；自动保护电路5和高频发生器3与启动电路4相连接，自动保护电路6和高频发生器3与启动电路4相连接，时控电路7和APFC电路2与启动电路4相连接。图5中EMI滤波器1和全波整流与APFC电路2是较为成熟的常规电路。气体放电灯管8可以是低气压放电灯管(如荧光灯管、低压钠灯管等)，也可以是高强度气体放电灯管(如高压钠灯管、金卤灯管等)。高频发生器3目前常用的有如下三种基本电路 1.普通自激振荡驱动半桥功率输出电路，如图1所示。 2.芯片自举驱动半桥功率输出电路，如用IR2520芯片驱动的电路。 3.芯片脉冲变压器驱动半桥功率输出电路，如用FM2822芯片驱动的电路。 这三种电路的功率开关管(如场效应晶体管)Q2与Q3都一样，均为半桥功率输出型，但驱动功率开关管Q2与Q3的方式不同。图1为功率开关管Q2与Q3既作为自激振荡用，同时又将自激振荡产生高频来驱动功率开关管Q2与Q3，其特点是电路简单，成本低廉。用芯片IR2520产生高频振荡，直接驱动低端功率开关管Q3与用电荷泵及自举电容CBS驱动高端功率开关管Q2，其特点是具有变频预热启动和异常状态自动保护功能，成本居中。用芯片FM2822产生高频振荡，直接驱动低端功率开关管Q3，用脉冲变压器驱动高端功率开关管Q2，其特点是具有变频预热启动、异常状态自动保护、调光和灯功率自动控制功能，成本较高。 以前通常都认为这三种基本电路中的功率开关管Q2导通时Q3截止，Q3导通时Q2截止，它们在交替导通与截止过程中其状态饱和和关断是对称的，所以在设计时都选用对称的元器件，例图1中选用性能相同的功率开关管Q2与Q3、相同的栅极限流电阻R2与R3、相同稳定电压的稳压管VW2、 VW3、 VW4、 VW5与反馈线圈Ll-2和Ll-3均取相同的匝数等。 按照上面这样对称的设计方法，在100瓦以下小功率时问题不大，但输出功率大于100瓦时，如电子镇流器燃点150W、250W、400W高压钠灯或金卣灯时，将会出现如下严重问题 1.电路的损耗大大增加，发热严重，效率降低； 2.下端功率开关管Q3损坏率大大增加； 3.芯片损坏率大大增加； 4.异常状态自动保护功能失效率大大增加； 5.总的来说电路的可靠性大大下降。
技术实现思路
本技术之目的是提供一种高效可靠的电子镇流器气体放电灯。 本技术提供的电子镇流器气体放电灯由电子镇流器、气体放电灯管和外壳组成，其特征在于所述的电子镇流器由EMI滤波器1、全波整流与有源功率因数校正电路2、高频发生器3、功率匹配与高压触发启动电路4、输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路5、输出短路异常状态自动保护电路6、半功率时控电路7和气体放电灯管8组成，它们之间的联接如图5所示EMI滤波器1、 APFC电路2、高频发生器3、功率匹配与高压触发启动电路4与负载灯管8依次连接；自动保护电路5和高频发生器3与启动电路4相连接，自动保护电路6和高频发生器3与启动电路4相连接，时控电路7和APFC电路2与启动电路4相连接； 本技术是在分析图1中电子镇流器高频发生器中功率开关管Q2与Q3具体开关工作状态的基础上，打破了对称驱动的设计方法，创造性地采用了 T形网络特征元件非对称驱动的设计方法，很好地解决了上面出现的问题。就以图l所示的目前常用的自激振荡驱动半桥功率输出电路为例，当Ll-2和Ll-3同名端为低电平0时，Q2导通，Q3截止，此时电源Ec通过Q2 — Ll-l — C2 — L2供给灯Lamp电流，同时给L1-1、C2、L2和C3储會g，如图1中实线箭头所示。当Ll-2和Ll-3同名端为高电平时，Q2截止，Q3导通，此时所有L与C中储的能如图1中虚线箭头所示给Lamp续流。由此可见，当Ve2为高电平、Ve3为低电平，Q2导通、Q3截止时，Q2的工作状态犹如源极跟随输出器，负载Lamp接在Q2源极S2，VmV^均为高电平，所以Q2管导通并流过很大电流时也不会处于深度饱和状态。当V^高电平、Ve2低电平时，Q2截止、Q3导通，因VS3恒为零电平，负载Lamp接在Q3漏极回路中，所以当Q3导通并流过中等电流时就会处于深度饱和状态。此时如反馈线圈Ll-2与Ll-3脉冲再反相时，Q3较难退出深度饱和状态，Q2较易退出截止状态进入导通状态，结果两管形成交叉导通时间较长，电路损耗大大增加，发热严重，效率降低；下端功率开关管Q3损坏率大大增加，因而芯片损坏率也大大增加。当出现异常状态时，由于Q3饱和过深，无法迅速转为截止状态，所以异常状态自动保护功能失效率大大增加。 本技术把图1高频发生器电路改为图5(3)中所示，即对高频发生器功率开关管Q2与Q3采用了 T形网络特征元件非对称驱动的设计方法，Q2栅源间由电阻R12、R13与绕组L4-2组成的T形网络来驱动，电阻R12与R13联接于a点，电阻R13右端接Q2栅极G2，电阻R12左端接稳压管W2正极，W2负极与稳压管W3负极相接，W3正极与Q2源极S2相联接，磁环脉冲反馈绕组L4-2两头接于a点与S2之间。同样Q3栅源间由电阻R14、R15与绕组L4-3组成的T形网络来驱动，电阻R14与R15联接于b点，电阻R15右端接Q3栅极G3，电阻R14左端接稳压管W4正极，W4负极与稳压管W5负极相接，W5正极与Q3源极S3相联接，绕组L4-3两头接于b点与S3之间。并取T形网络特征元件电阻R15 > R13与稳压管稳定电压Vw2 = V w4 > Vw3 = Vw5非对称驱动的方法进行设计。如取Lamp为250W高压钠灯管，只要适当调节高频扼流圈L5-l的电感量，使P^p = 250W，当L4-2与L4_3同名端为高电平1时，VC3S3电平被箝位在VC3S3 Vw5+0. 7V+VK14，如取Vw3 = Vw5 = 5. IV， Vw2 = Vw4 =15V，贝UV^3 8V左右。另外如取<formula>formula see original document page 6</formula>时，限止对Q3栅源输入电路的充电电流，所以此时的Q3不会进入深度饱和状态。这样大大加快了 Q3功率开关管的开关速度，解决了上述这些问题。 另外，本技术中输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路5，并采用图5(5)中所示的电路5，采用图5(4)中异保电阻R16限流，高频全波整流取样高速延时识别开关电路，由绕组L5-l、 L5-2、 L5-3、二极管D8、 D9、 DIO、电阻R17、 R18、 R19、 R20、电容C15、C16、双向触发二极管DB3-2、可控硅SCR-1组成。它们之间如图5(5)中所示进行相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效可靠的电子镇流器气体放电灯，由电子镇流器、气体放电灯管和外壳组成，其特征在于所述的电子镇流器由ＥＭＩ滤波器（１）、全波整流与有源功率因数校正电路（２）、高频发生器（３）、功率匹配与高压触发启动电路（４）、输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路（５）、输出短路异常状态自动保护电路（６）、半功率时控电路（７）和气体放电灯管（８）组成，它们之间的联接关系如下：ＥＭＩ滤波器（１）、ＡＰＦＣ电路（２）、高频发生器（３）、功率匹配与高压触发启动电路（４）与负载灯管（８）依次连接；自动保护电路（５）和高频发生器（３）与启动电路（４）相连接，自动保护电路（６）和高频发生器（３）与启动电路（４）相连接，时控电路（７）和ＡＰＦＣ电路（２）与启动电路（４）相连接；高频发生器中功率开关管Ｑ２与Ｑ３采用Ｔ形网络特征元件非对称驱动的设计方法，功率开关管Ｑ２栅源间由电阻Ｒ１２、Ｒ１３与反馈绕组Ｌ４－２组成的Ｔ形网络来驱动，电阻Ｒ１２与Ｒ１３联接于ａ点，电阻Ｒ１３右端接功率开关管Ｑ２栅极Ｇ２，电阻Ｒ１２左端接稳压管Ｗ２正极，Ｗ２负极与稳压管Ｗ３负极相接，Ｗ３正极与Ｑ２源极Ｓ２相联接，磁环脉冲反馈绕组Ｌ４－２两头接于ａ点与Ｓ２之间；功率开关管Ｑ３栅源间由电阻Ｒ１４、Ｒ１５与反馈绕组Ｌ４－３组成的Ｔ形网络来驱动，Ｒ１４与Ｒ１５联接于ｂ点，Ｒ１５右端接Ｑ３栅极Ｇ３，Ｒ１４左端接稳压管Ｗ４正极，Ｗ４负极与稳压管Ｗ５负极相接，Ｗ５正极与Ｑ３源极Ｓ３相联接，反馈绕组Ｌ４－３两头接于ｂ点与Ｓ３之间；并取Ｔ形网络特征元件：电阻Ｒ１５＞Ｒ１３，稳压管稳定电压Ｖ↓［ｗ２］＝Ｖ↓［ｗ４］＞Ｖ↓［ｗ３］＝Ｖ↓［ｗ５］。...

【技术特征摘要】
一种高效可靠的电子镇流器气体放电灯，由电子镇流器、气体放电灯管和外壳组成，其特征在于所述的电子镇流器由EMI滤波器(1)、全波整流与有源功率因数校正电路(2)、高频发生器(3)、功率匹配与高压触发启动电路(4)、输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路(5)、输出短路异常状态自动保护电路(6)、半功率时控电路(7)和气体放电灯管(8)组成，它们之间的联接关系如下EMI滤波器(1)、APFC电路(2)、高频发生器(3)、功率匹配与高压触发启动电路(4)与负载灯管(8)依次连接；自动保护电路(5)和高频发生器(3)与启动电路(4)相连接，自动保护电路(6)和高频发生器(3)与启动电路(4)相连接，时控电路(7)和APFC电路(2)与启动电路(4)相连接；高频发生器中功率开关管Q2与Q3采用T形网络特征元件非对称驱动的设计方法，功率开关管Q2栅源间由电阻R12、R13与反馈绕组L4-2组成的T形网络来驱动，电阻R12与R13联接于a点，电阻R13右端接功率开关管Q2栅极G2，电阻R12左端接稳压管W2正极，W2负极与稳压管W3负极相接，W3正极与Q2源极S2相联接，磁环脉冲反馈绕组L4-2两头接于a点与S2之间；功率开关管Q3栅源间由电阻R14、R15与反馈绕组L4-3组成的T形网络来驱动，R14与R15联接于b点，R15右端接Q3栅极G3，R14左端接稳压管W4正极，W4负极与稳压管W5负极相接，W5正极与Q3源极S3相联接，反馈绕组L4-3两头接于b点与S3之间；并取T形网络特征元件电阻R15＞R13，稳压管稳定电压Vw2＝Vw4＞Vw3＝Vw5。2. 根据权利要求1所述的高效可靠的电子镇流器气体放电灯，其特征在于输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路(5)采用由异保电阻R16限流，和高频全波整流取样高速延时识别开关电路，由绕组L5-l、绕组L5-2、绕组L5-3、二极管D8、二极管D9、电阻R17、电阻R18、电容C15、双向触发二极管DB3-2、电阻R19、电阻R20、电容C16、可控硅SCR-1和二极管D10组成，其中，可控硅SCR-1阳极A串接电阻R20后与电源Ec联接，阴极C接地，电容C16并接于K与阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨根元，杨文斌，杨文松，
申请(专利权)人：杨根元，杨文斌，
类型：实用新型
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