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CN101415283B - 照明灯具通用功率调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种照明灯具通用功率调节器，它由美国PowerIntegration Inc公司推出的TOPSwitch-II TOP22XY系列三端电源芯片及其外围电路构成，其能将220V的交流市电转换成高达300V左右的直流电输出，转换效率高达90％以上，并具有输出功率范围大、成本低、集成化程度高、电路设计简单等优点，在具体的形式上，可以做成可连续调节的功率调节器，也可以做成可选择的多电压等级输出功率调节器，可广泛适用于白炽灯、节能灯、日光灯照明灯具的功率调节。

Description

照明灯具通用功率调节器
技术领域
本发明涉及一种照明灯用的通用功率调节器，属于开关电源领域。
背景技术
随着国家节能减排政策的稳步推进，照明灯的功率调节器也越来越多地由台灯普及到一般的照明灯具，但目前的调节器为可控硅的移相式或斩波式调节，其输出的为交流电，只可用于白炽灯的功率调节，而不可用于节能灯和日光灯的功率调节，使用范围受到限制，再加之传统功率调节器的成本高、自身损耗较大，很难做到大功率，目前国内的照明灯功率调节器还不能普及推广应用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种成本低、性能稳定、使用范围广、节能的照明灯具通用功率调节器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种照明灯具通用功率调节器，它由美国Power IntegrationInc公司推出的TOPSwitch-II TOP22XY系列三端电源芯片及其外围电路构成；这里的X为芯片型号1—7，Y为装封为芯片的装封形式。
作为本发明的进一步改进，所述外围电路包括连接在三端电源芯片漏极端的输入整流滤波电路、连接在三端电源芯片源极端的振荡电路、连接在三端电源芯片控制输入端的可调反馈电路，所述振荡电路的输出端接有输出滤波电路。
本发明的有益效果是：本发明的照明灯具通用功率调节器由美国Power Integration Inc公司推出的TOPSwitch-II TOP22XY系列三端电源芯片及其外围电路构成，其能将220V的交流市电转换成高达300V左右的直流电输出，转换效率高达90％以上，并具有输出功率范围大、成本低、集成化程度高、电路设计简单等优点，在具体的形式上，可以做成可连续调节的功率调节器，也可以做成可选择的多电压等级输出功率调节器，可广泛适用于白炽灯、节能灯、日光灯照明灯具的功率调节。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
一种照明灯具通用功率调节器，由美国Power Integration Inc公司推出的TOPSwitch-II TOP22XY系列三端电源芯片IC1及其外围电路构成，这里的X为芯片型号1—7，Y为装封为芯片的装封形式，所述外围电路包括连接在三端电源芯片IC1漏极端Vin的输入整流滤波电路1、连接在三端电源芯片IC1源极端Vout的振荡电路3、连接在三端电源芯片IC1控制输入端的可调反馈电路2，所述振荡电路3的输出端接有输出滤波电路4。
TOPSwitch-II TOP22XY是美国功率集成公司(PowerIntegration Inc，简称PI公司)推出三端单片电源系列，具体的型号有TOP221Y、TOP222Y、TOP223Y、TOP224Y、TOP225Y、TOP226Y、和TOP227Y，其具体参数如下：
Figure G2008102191629D00031
TOPSwitch-II TOP22XY系列的优点有：
(1)将脉宽调制(PWM)控制系统的全部功能集成到三端芯片中。内含脉宽调制器、功率开关场效应管(MOSFET)、自动偏值电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无工频变压器、隔离、反激式开关电源的单片集成化，使用安全可靠。由于采用CMOS电路，使器件功耗显著降低，它不需要外接大功率的过流检测电阻，外部也不必担供启动时的偏值电流。
(2)它属于漏极开路输出并且利用电流来线性调节占空比的AC/DC电源变换器，即电流控制型开关电源。
(3)输入交流电压和频率的范围极宽。作固定电压输入时可选110V/115V/230V交流电，允许变化±15％；在宽范围电压输入时，适配85—265V交流电，但POM值要比前者降低40％，这是因为后者的工作条件更为苛刻，必须对输出功率加以限制，输入频率范围是47—440HZ。以由TOP223Y构成的开关电源模块为例，其电压调整率(又称线性调整率)SV＝±0.7％，负载调整率(亦称电流调整率)S1＝±1.1％(均为典型值)。
(4)TOPSwitch-II只有三个引出端，能以最简方式构成无工频变压器的反激式开关电源，为完成多种控制、偏值及保护功能，其控制端属于多功能引出端，实现了一脚多用，它具有连续和不连续两种工作模式，能构成各种普通型或精密型开关电源。
(5)开关频率的典型值为100KHZ，允许范围是90—110KHZ，占空比调节范围是1.7％—67％。
(6)外围电路简单，成本低廉。外部仅需整流滤波器、高频变压器、漏极钳位保护电路、反馈电路和输出电路。由TOPSwitch-II构成5W以上的开关电源，在成本上可与相同功率的线性集成稳压电源相竞争。
(7)电源效率高。由于芯片本身功耗很低，电源效率可达80％左右，最高能达到90％以上，因此被誉为“绿色”(节能型)电源。
(8)若将它配以低压差线性集成稳压器，则可构成一种新型复合式开关电源，既保留了开关电源体积小、效率高之优点，又具有线性稳压电源稳定性好、纹波电压低等优良特性。此外，它还适配L4960/L4970A系列可调式单片关式集成稳压器，组成电压连续可调、大电流输出的复合式开关电源。
(9)采用这种芯片能够降低开关电源所产生的电磁干扰(EMI)。
(10)其工作温度范围是0—70℃，芯片最高结温TJM＝135℃
由于TOP22XY系列芯片的原理和接线方式相同，在本实施例中以TOP224Y为例来说明其具体接线方式。
参照图1，所述输入整流滤波电路包括由整流二极管D1—D4组成的整流桥和并联在整流桥输出端的电容C1；所述振荡电路为一具有中间抽头的电感L1；所述输出滤波电路包括并联在输出端的电阻R4和电解电容C4，所述可调反馈电路包括一三极管Q和与三极管Q集电极相连、带开关的电位器WR1，三极管Q的发射极一路接三端电源芯片的控制输入端，另一路通过串联的电解电容C3、电阻R1接三端电源芯片源极端与电感L1的接点，电位器WR1的另一端一路通过滤波电容C2接三端电源芯片源极端与电感L1的接点，另一路通过二极管D6接电感L1的中间抽头；在三端电源芯片源极端与电感L1的接点之间连接有串接的电阻R2和稳压二极管ZD1，所述三极管Q的基极接电阻R2与稳压二极管ZD1的接点。
用户可通过调节电位器WR1，调节三端电源芯片输出的占空比，从而调节输出电压，其能将220V的交流市电转换成高达300V左右的直流电输出，转换效率高达90％以上，并具有输出功率范围大、成本低、集成化程度高、电路设计简单等优点，在具体的形式上，可以做成可连续调节的功率调节器，也可以做成可选择的多电压等级输出功率调节器，可广泛适用于白炽灯、节能灯、日光灯照明灯具的功率调节。
下面，通过实验数据来说明本发明的节能效果。
按照图1接线，其中，图1中的器件参数如下：
整流二极管D1—D4型号为IN4007；
二极管D5、D6为快速恢复二极管，型号为FR107；
三极管Q型号为A92；
电容C1型号为400V/104P；
电容C2为400V/3.3μF；
电容C3为50V/4.7μF；
电容C4为400V/3.3μF；
电阻R1、R2、R3、R4为1/4W碳膜电阻或金属膜电阻；
稳压二极管ZD1为1/2W、5.1V；
实验仪器为：电子整流器、节能灯输入特性分析仪(PF9801A)。
实验数据如下表：
Figure G2008102191629D00081
由以上的八组实验数据可知，未安装本发明的功率调节器时平均功率因数为0.645，而安装后功率因数提高了25％，提高了效率，节省了电能。

Claims (3)

1.一种照明灯具通用功率调节器，其特征在于它由美国PowerIntegration Inc公司推出的TOPSwitch-II TOP22XY系列三端电源芯片及其外围电路构成，这里的X为芯片型号1-7，Y为封装为芯片的封装形式；
所述外围电路包括连接在三端电源芯片漏极端的输入整流滤波电路、连接在三端电源芯片源极端的振荡电路、连接在三端电源芯片控制输入端的可调反馈电路，所述振荡电路的输出端连接有输出滤波电路；
所述振荡电路为具有中间抽头的电感L1；
所述可调反馈电路包括一三极管Q和与三极管Q集电极相连、带开关的电位器WR1，三极管Q的发射极一路接三端电源芯片的控制输入端，另一路通过串联的电解电容C3、电阻R1接三端电源芯片源极端与电感L1的接点，电位器WR1的另一端一路通过滤波电容C2接三端电源芯片源极端与电感L1的接点，另一路通过二极管D6接电感L1的中间抽头；在三端电源芯片源极端与电感L1之间的接点连接有串接的电阻R2和稳压二极管ZD1，所述三极管Q的基极接电阻R2与稳压二极管ZD1的接点。
2.根据权利要求1所述的照明灯具通用功率调节器，其特征在于所述输入整流滤波电路包括由整流二极管D1-D4组成的整流桥和并联在整流桥输出端的电容C1。
3.根据权利要求1所述的照明灯具通用功率调节器，其特征在于所述输出滤波电路包括并联在输出端的电阻R4和电解电容C4。
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