自保护变频调制ICP镇流器制造技术

本发明专利技术公开了一种自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于：市电输入连接EMI及浪涌防护电路，滤波整流电路的输入端连接EMI及浪涌防护电路、输出端连接有源功率因数矫正电路；有源功率因数矫正电路输出连接半桥逆变电路，半桥逆变电路输出连接功率匹配网，功率匹配网输出连接ICP灯体与异常状态检测电路；异常状态检测电路连接变频调制MCU控制器，MCU控制器的输出端连接半桥逆变和保护电路。本发明专利技术可实时应对各种突发情况，改善镇流器的可靠性、提高转换效率并降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新兴ICP光源的电子镇流器，尤其涉及具有异常情况自保护、变频调制EMI控制、浪涌防护、宽电压工作等功能的ICP镇流器。
技术介绍
目前在大功率照明场合，主要采用的光源为金卤灯和ICP光源，而决定光源寿命和稳定性的重要因素为其所使用的镇流器。由于功率要求，金卤灯在大功率使用时必须用电感镇流器，然而电感镇流器体积大、功率因数低、启动电流过大等缺点已限制了其在节能减排领域的发展。ICP光源通过高频电子镇流器将电磁能量耦合到封闭的玻璃管内，作用在汞和惰性元素构成的混合气体上，使汞原子产生电离以及电子能级跃迁而产生光谱。作为新型的绿色电光源，ICP光源虽然综合性和效果极佳，但是当前ICP电子镇流器还存在一些问题， 如专利“电磁感应灯电路”(专利号200510024047. 2)所述镇流器电路，没有良好的输入浪涌防护，局限于窄范围直流输入电压下，转换效率较低，不能有效的抑制EMI干扰；专利“无极灯用电子镇流器”(专利号201020107948. 4)没有考虑EMI干扰的抑制问题，异常情况的自保护电路也不够完善；专利“无极灯抖频镇流器”(专利号201010281447. 2)虽然解决了 EMI干扰问题，但在稳定性和可靠性等方面做得不够完善。概括而言，主要的问题为(1)可靠性与稳定性宽范围输入电压下工作不正常，异常状态时的保护电路不完善；(2)转换效率传统的逆变电路和功率匹配网转换效率低，成本高；(3)电磁兼容使用传统的EMI滤波器很难滤除电磁干扰波形。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述ICP镇流器技术的不足，提供了一种具有自保护功能的变频调制宽电压工作型ICP镇流器，可实时应对各种突发情况，改善镇流器的可靠性、转换效率并降低成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于 市电输入连接EMI及浪涌防护电路，滤波整流电路的输入端连接EMI及浪涌防护电路、输出端连接有源功率因数矫正和辅助电源电路；有源功率因数矫正电路输出连接半桥逆变电路，半桥逆变电路输出连接功率匹配网，功率匹配网输出连接ICP灯体与异常状态检测电路；异常状态检测电路连接变频调制MCU控制器，MCU控制器的输出端连接半桥逆变和保护电路。前述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于还包括辅助电源，辅助电源的输入分别连接整流滤波电路和保护电路，辅助电源的输出分别连接有源功率因数矫正电路、 半桥逆变电路和变频调制MCU控制器。前述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于在所述的市电输入的ACL、ACN和大地连接EMI及输入防护电路，ACL线连接一个工频保险丝FUSE，压敏电阻Zl与气体放电管Gl的串联组合、电容XI、共模电感LCM、电容X2、差模电感LDM、电容X3、压敏电阻Z2与气体放电管G2的串联组合依次并联连接、电容Y1、电容Y2分别与压敏电阻^3、压敏电阻Z4 并联后再串联连接构成Y电容电路，Y电容电路并联在电容Xl两端，Y电容电路的公共端接大地，两端输出连接整流桥BR，整流桥BR的输出连接一个滤波电容CH，电路输出电压VHl。前述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于将所述的EMI及输入防护电路的输出端VHl连接有源功率因数矫正电路的升压电感LP，LP、功率开关管QP、输出整流二极管 DPl构成Boost升压拓扑，VHl端经RPl和RP2分压后连接有源功率因数矫正控制器UP的 Mult引脚，VHl经RP3、VCC经二极管DP2皆连接UP的供电引脚，有源功率因数矫正控制器 UP的驱动端引脚连接QP的栅极，功率开关管QP的源极经电流检测电阻RP5向UP反馈开关电流信号；CP为滤波电容，并接在输出电压VH和地之间，VH通过电阻RP6、电阻RP7构成反馈网络向有源功率因数矫正控制器UP反馈输出电压。前述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于将所述的EMI及输入防护电路 2的输出端VHl连接辅助电源4变压器TA的初级，变压器TA的初级另一端连接功率开关管QA和由RA1、CA1、DA1组成的钳位电路，变压器TA的次级连接输出整流二极管DA3和电容CA6，电路为反激式电源拓扑，辅助电源控制器UA的供电由变压器TA的辅助绕组经CA3、 ZAUDA2和CA2后提供，辅助电源控制器UA的驱动引脚连接功率开关管QA的栅极，功率开关管QA的源极经电组RA2后连接辅助电源控制器UA的电流检测引脚，输出电压VCC通过电阻RA3、电阻RA4构成反馈网络向辅助电源控制器UA反馈输出电压，变压器TA的次级经 CA6、DA4、DA5、CA7后实现倍压，得到AVCC，用以为半桥逆变的扩流三极管供电，VCC经电阻 RA5、电解电容CA5和齐纳二极管ZA2后得到5V电压，用以为MCU控制器供电；前述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于将辅助电源的输出电压5V连接变频调制MCU控制器的VDD引脚，MCU控制器UC的GP4和GP5引脚连接晶振XT、GP3引脚接地，将异常检测电路的输出检测信号连接MCU控制器UC的GPl引脚，MCU控制器UC的GP2 引脚输出END信号至保护电路，GPO引脚输出信号经电阻RC1、电阻RC2后送至半桥驱动器 UD。前述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于MCU控制器UC的输出引脚GPO 的信号经RCl和RC2后连接半桥逆变电路的半桥驱动控制器UD，半桥驱动控制器UD输出两路信号HO和L0，H0和LO经晶体三极管QD1、晶体三极管QD2、晶体三极管QD3、晶体三极管QD4后实现扩流，辅助电源的输出电压AVCC为晶体三极管QDl供电，扩流后的信号分别连接功率开关管Ql和功率开关管Q2，半桥驱动控制器UD的VCC引脚和VB引脚之间接二极管DD，VB引脚和VS引脚之间接自举电容⑶1，半桥逆变电路的输出，即功率开关管Ql和功率开关管Q2的公共结点连至由电阻RD、电容CD、匹配电感Lr、谐振电容CD4和耦合电感 Le组成的功率匹配网，匹配电感Lr的辅助绕组和耦合电感Le的接地端连接异常状态检测电路。前述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于将功率匹配网中的匹配电感Lr 的辅助绕组连接由电阻RFl和RF2构成的分压网络，分压结点经肖特基二极管DF1、稳压二极管ZF、电阻RF3将误差电压信号反馈至PNP三极管QF的发射极，三极管QF的基极由VCC 经电阻RF4提供直流偏置，三极管QF的集电极连接电阻RF5后经电阻RF6、电容CF2输出检测信号；将功率匹配网中的耦合电感Le经电流检测电阻RFs将负载电流的变化反馈至QF的发射极，检测信号送至MCU控制器。前述的自保护变频调制ICP镇流器的设计方法，其特征在于变频调制MCU控制器的输出END信号和有源功率因数矫正电路的输出VH电压连至保护电路，输出END经限流电阻RS6后连接晶闸管QS3的门极；有源功率因数矫正电路的输出VH经二极管DSl后连接电阻RSl、稳压管ZSl和稳压管M2，稳压管ZS2连接电阻RS4和电阻RS5后连接PNP三极管 QS2 ；三极管QSl的基极连接稳压管ZSl和电阻RS2、集电极连接电阻RSl和电阻RS3、发射极连接M3、三极管CSl和三极管QS2的发射极，三极管QS2的集电极连接二极管DS2，二极管DS2连接电容CS2和电阻RS7后连接晶闸管本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种自保护变频调制ＩＣＰ镇流器，其特征在于：市电输入（１）连接ＥＭＩ及浪涌防护电路（２），滤波整流电路（３）的输入端连接ＥＭＩ及浪涌防护电路（２）、输出端连接有源功率因数矫正（５）；有源功率因数矫正（５）输出连接半桥逆变电路（７），半桥逆变电路输出连接功率匹配网（８），功率匹配网输出连接ＩＣＰ灯体（１１）与异常状态检测电路（１０）；异常状态检测电路连接变频调制ＭＣＵ控制器（９），ＭＣＵ控制器的输出端连接半桥逆变（７）和保护电路（６）。

【技术特征摘要】
1.一种自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于市电输入(1)连接EMI及浪涌防护电路0)，滤波整流电路(3)的输入端连接EMI及浪涌防护电路O)、输出端连接有源功率因数矫正(5)；有源功率因数矫正( 输出连接半桥逆变电路(7)，半桥逆变电路输出连接功率匹配网(8)，功率匹配网输出连接ICP灯体(11)与异常状态检测电路(10)；异常状态检测电路连接变频调制MCU控制器(9)，MCU控制器的输出端连接半桥逆变(7)和保护电路 (6)。2.根据权利要求1所述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于还包括辅助电源， 辅助电源⑷的输入分别连接整流滤波电路⑶和保护电路，辅助电源⑷的输出分别连接有源功率因数矫正电路(5)、半桥逆变电路(7)和变频调制MCU控制器(9)。3.根据权利要求1或2所述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于在所述的市电输入(1)的ACL、ACN和大地连接EMI及输入防护电路O)，ACL线连接一个工频保险丝 (FUSE)，压敏电阻(Zl)与气体放电管(Gl)的串联组合、电容(XI)、共模电感(LCM)、电容 (X2)、差模电感(LDM)、电容X3、压敏电阻(Z2)与气体放电管(G2)的串联组合依次并联连接、电容(Yl)、电容(Y2)分别与压敏电阻(Z3)、压敏电阻(Z4)并联后再串联连接构成Y电容电路，Y电容电路并联在电容(Xl)两端，Y电容电路的公共端接大地，两端输出连接整流桥(BR)，整流桥(BR)的输出连接一个滤波电容(CH)，电路输出电压VHl。4.根据权利要求1或2所述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于将所述的EMI 及输入防护电路O)的输出端VHl连接有源功率因数矫正电路(5)的升压电感LP，LP、功率开关管QP、输出整流二极管DPl构成Boost升压拓扑，VHl端经RPl和RP2分压后连接有源功率因数矫正控制器UP的Mult引脚，VHl经RP3、VCC经二极管DP2皆连接UP的供电引脚，有源功率因数矫正控制器(UP)的驱动端引脚连接QP的栅极，功率开关管QP的源极经电流检测电阻RP5向UP反馈开关电流信号；CP为滤波电容，并接在输出电压VH和地之间，VH通过电阻(RP6)、电阻(RP7)构成反馈网络向有源功率因数矫正控制器UP反馈输出电压。5.根据权利要求1或2所述的自保护变频调制ICP镇流器，其特征在于将所述的EMI 及输入防护电路⑵的输出端VHl连接辅助电源⑷变压器TA的初级，变压器TA的初级另一端连接功率开关管QA和由RA1、CA1、DA1组成的钳位电路，变压器TA的次级连接输出整流二极管DA3和电容CA6，电路为反激式电源拓扑，辅助电源控制器UA的供电由变压器 TA的辅助绕组经CA3、ZAU DA2和CA2后提供，辅助电源控制器UA的驱动引脚连接功率开关管QA的栅极，功率开关管QA的源极经电组RA2后连接辅助电源控制器UA的电流检测引脚，输出电压VCC通过电阻(RA3)、电阻(RA4)构成反馈网络向辅助电源控制器UA反馈输出电压，变压器TA的次级经CA6、DA4、DA5、CA7后实现倍压，得到AVCC，用以为半桥逆变的扩流三极管供电，VCC经电阻RA5、电解电容CA5和齐纳二极管ZA2后得到5V电压，用以为 MCU控制器供电。6.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珊，孙晓宇，陈秉岩，荆珊珊，周元伟，赵恺，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：32