CN1054726C - 镇流电路 - Google Patents

Abstract

一种与高频直流一交流变换器组合的小型荧光灯，其中，反馈电容器被接在低频交流电压源和变换器之间，以改善该组合的功率因数。

Description

镇流电路

本发明涉及适用于高频操作荧光灯的镇流电路，它包括：

用于耦合到低频交流电压的市电电源的交流输入端，

跨接在所述交流输入端用于整流所述低频交流电压的整流装置；

耦合到所述整流装置输出端的电容贮存装置；

一个直流一交流一变换器，包括：

耦合到所述电容贮存装置的直流输入端；

用于产生来自所述整流交流电压的高频电流的开关装置；

一个包括电灯连接端并耦合到所述开关装置的负载电路；

使通过包括在负载电路中的至少一个阻抗与开关装置隔开的负载电路的一个端子耦合到一个交流输入端的反馈电路。

本发明也涉及包括这种镇流电路的小型荧光灯。

在欧洲专利EP 0360156中描述了一种与本文第1段中所限定的电路相类似的电路。然而，在这种电路中，开关装置和负载电路的公共端子是与交流输入端相连接的。

在欧洲专利申请第92203651.2号中描述了第一段所定义的一种镇流电路。按照直流一交流一变换器的结构，反馈电路可包括元件，但也可以是一个负载电路和一个其阻抗实际上等于零的交流输入端。现已发现，这种镇流电路当用来控制低功率荧光灯时具有较高的功率因数。可是，在用该镇流电路控制消耗较高功率的荧光灯的情况下，功率因数往往是较低的，或者就线路电流畸变而论甚至不符合政府标准。

本发明的目的是提供适用于控制消耗较高功率的荧光灯并具有较高功率因数的镇流电路。

该目的是在镇流电路还配备有包括电容装置和电感装置的升压装置的情况下达到的，所述电容装置联接在所述交流输入端之间，所述电感装置联接在所述电容装置和所述整流装置之间。

在电灯使用期间，电容贮存装置经由反馈电路和升压装置充电至这样一个电位，即当低频交流电压的振幅接近其最大值时，没有从供电电源吸取峰值整形电流。抑制这些峰值整形电流意味着功率因数的实质改进。

为防止荧光灯在使用期间带有直流电流，如果反馈电路包括一个电容器是有利的。

在根据本发明的镇流电路的一个优良实施例中，所述整流装置包括：联接所述直流输入端的两个二极管的第一串联电路，和联接所述直流输入端的两个二极管的另一串联电路，包括在所述升压装置内的所述电容装置和所述电感装置被串联在第一串联电路的两个二极管之间的第一连接点和第二串联电路的两个二极管间的第二连接点之间。在本实施例中，整流装置包含一个二极管电桥，而升压装置则连接在这个二极管电桥的输入端之间。已发现这优良的实施例是一个能提供较高功率因数的比较简单的电路。

在根据本发明的镇流电路的另一优良实施例中，所述整流装置包括一个连接所述直流输入端的两个二极管的串联电路，所述贮存电容装置包括一个连接所述直流输入端的两个电容器的串联电路，包括在所述升压装置内的所述电容装置和所述电感装置被串联在两个二极管间的第一连接点和两个电容器间的第二连接点之间。这另一优良实施例中的整流装置和贮存电容装置组成一个倍压器。这特征使该另一优良实施例非常适用于低频交流电压幅度相对于灯电压较低的场合。

据发现，如果在最后两段所描述的实施例中，反馈电路接到两个连接点中的一个，那么就能实现非常有效的能量反馈。

借助联结在所述交流输入端和所述整流装置之间的滤波装置，可以避免高频电流对低频交流电压源的干扰。

当结合附图加以研究时，就会从下面的描述和所附权利要求书中明显看到本发明的其他目的、特征和优点。其中：

图1显示一个体现本发明的小型荧光灯控制电路；

图2显示作为图1控制电路的输入电路的另一实施例；

图3显示随着一对开关元件当中的一个导电，通过图1电路流通的电流；

图4显示随着该对开关元件当中的另一个导电，通过图1电路流通的电流；

参阅图1，该图示出一个耦合到包括电感线圈L2和电容器C6的LC谐振电路的小型荧光灯LA。与电灯LA并联连接的是一个正温度系数电阻PTC，该PTC位于与一个为电阻PTC提供保护的电容器CT串联的电路内。电阻PTC使得向电灯LA的电极绕组施加全电压之前对其加热。同样，与变压器T1的初级绕组并联连接的是电阻R8。这电阻把绕过初级导致较低自激振荡频率的电流旁路，结果使较高频率的电流通过电感线圈L2和电灯LA。

被接到包括电感线圈L2和电容器C6的谐振电路的是变压器T1的初级绕组。变压器T1的一个次级绕组W1经由电阻R3接到晶体管Q1的基极。变压器T1的另一次级绕组W2经由电阻R4接到晶体管Q2的基极。晶体管Q1和Q2为使用电灯LA提供高频直流/交流变换器。电容器C9和C10分别接到晶体管Q1和Q2的基极和发射极之间。电阻R2，RS，R6，R7和电容器C11以及双向击穿二极管D3形成用于在所需高频上使晶体管Q1和Q2工作的启动电路。电阻R6和R7形成一个分压电路，该电路由于电容器C11和电阻R2而失衡。如果电容器C11充电充分，致使双向击穿二极管D3导通，则使晶体管Q1进入工作状态。

随着晶体管Q1导通，变压器T1的初级会及时在其磁滞曲线的相应非线性区内开始工作。此时，电路系统就准备好在该公开的控制电路所产生的高频电压的下一半周内始终一直导通。随着晶体管Q1导通，如果非线性工作开始，通过次级绕组W1至其基极的导电就被截止。结果，高频电压的下半周将导致通过变压器T1的次级绕组W2的通电，变压器T1的次级W2经由电阻R4接到晶体管Q2的基极以便在那半周期间使其导通。

齐纳二极管D4和D5与电容器CS并联连接，以起到对可建立在电解电容器C2和C3上的最大电压的限制作用。这些电解电容器与半电桥式二极管D1和D2并联连接。电容器C2和C3提供通常称为电路的“倍压”作用。

从谐振电路经由电容器C4和CS及二极管D1和D2返回的能量对显现电感线圈L1A上的电压是有效的。把这电压供给电解电容器C2和C3，并加到交流电压线路上。通过适当选择电容器C4和CS，半电桥式变换电路的作用就像高频升压变换器一样，以便把各个缓冲电解电容器上的电压提高到高于线路峰值电压的数值。这改进了电路功率因数并减小了线路内的电流谐波。该改进的功率因数意味着电路吸收少得多的输入电流。电容器C8的作用就像缓冲电容一样用来对高频交流脉冲进行整形。

第一电容器C1A是从输入端11和13耦合到二极管D1和D2之间的连接点15。第一电感线圈L1A是从输入端13耦合到电解电容器C2和C3之间的连接点17。这样，第一电容器C1A和第一电感线圈L1A为电解电容器C2和C3的充电提供电流通道。由此可见，通常所说的“倍压”效果是为电灯LA的正常使用而由电容器C2和C3提供。电容器C1B和电感线圈L1B提供用于防止高频信号进入镇流电路的输入线路的LC滤波器。电容器C1B与电容器C1A是并联耦合，电感线圈L1B与电感线圈L1A是串联耦合。保龄丝F接到端点13以提供对大电流事故状态的保护。

在图2中，半电桥已被全电桥D1-D4所取代。由于这电路和一个比图1电路使用的电灯需较小电压的电灯一起使用，就不需要倍压效应，故省去电容器C3。电容器C1A和电感线圈L1A被接到全电桥的对角线上。

通过参照图3和4，本领域的技术人员会理解有关图1电路的工作原理的说明。为了说明起见，假定：从双向击穿二极管D3来的单个脉冲已经使晶体管Q1导通。同时假定在电容器C2和C3上已经产生充足的直流供电电压以支持自激振荡。为了说明起见，在端点11和13上的线路电压假设为接近零电压交叉点。随着晶体管Q1导通，电容器C2起到一个电压源的作用(见图3)，即从晶体管Q1的集电极经过变压器T1的初级、电感线圈L2和由电容器C6，C7电灯LA和电阻PTC组成的电灯负载网络向发射极提供电流。如图3所示，该电流还流过电容器C4、连接点15、电容器C1A和电感线圈L1A。当晶体管Q2导通时，通过变压器T1初级的电流导致流过变压器T1的次级绕组W1的电流，以加强对晶体管Q1的基极一发射极电流供应，于是通过正反馈使Q1保持在其导通状态结果，电流通过前面提到的诸元件上升。这电流的上升速度主要由电感线圈L2的感应系数控制。该电流继续上升直至变压器T1的铁心的磁滞回线达到第一非线性区域为止。

当变压器T1的变压作用变为非线性时，从次级绕组W1导出的基极电流急剧下降使晶体管Q1截止，于是便中断了流过变压器T1的初级电流。当发生这种情况时，变压器T1由于突然丧失其初级电流而又恢复线性变压器作用。结果，次级绕组W2导出电流进入晶休管Q2的基极-发射极连接点，从而使该晶体管导通。随着晶体管Q2导通，电容器C3的作用就像一个电压源(见图4)，即提供通过电感线圈L1A、电容器C1A、连接点15、电容器C4、电灯负载网络(由电容器C6与C7、电灯LA及电阻PTC组成)、电感线圈L2、变压器T1的初级和通过晶体管Q2的集电极一发射集连接点的电流。这个通过变压器T1的初级的电流导致电流流过变压器T1的次级绕组W2以便通过正反馈加强对晶体管Q2的基极-发射极的电流供应。和晶体管Q1导通时的情况一样，在变压器T1的初级电流上升直到开始工作于其磁滞回线的第二非线性区域为止。当发生这情况时，晶体管Q2的基极激励电流下降，而使该晶体管变成不导通。晶体管Q2的这一作用使流过变压器T1初级的电流中断，它导致次级绕组W1再次向晶体管Q1的基极供以电流。这使该晶体管重新返回到它的导通状态以便自已继续该振荡周期。结果，晶体管Q1和Q2就这样交替导通和截止以产生通过电灯负载网络的交流电流。

既然已经成功启动电路的自激振荡，工作频率就由变压器T1的磁滞曲线的非线性连同由电灯负载网络和电感线圈L2产生的变压器T1之初级电流的形状和大小、晶体管Q1和Q2的基极电流、在晶体管Q1和Q2的基极上的RC延迟网络(R3，C9和R4，C10)以及晶体管Q1和Q2的开关时间来确定。

在自激振荡状态中，作为晶体管Q1和Q2的交替开/关状态的一个结果，交流电流从电容器C2和C3流出。这交流电流流过灯丝F1和F2、电容器C6、电感线圈L2及变压器T1的初级。与电容器C7串联的电阻PTC在由电感线圈L2和电容器C6组成的串联LC谐振电路上提供额外的电阻性负载，(如上所述)，可以用来预热灯丝F1和F2。当电阻PTC变热时，其电阻增加。这导致电容器C6上的电压增大直到与电容器C6并联的电灯LA起弧为止。在电灯起弧后，电灯使LC谐振电路降负载，而通过电灯的电流基本上由电感线圈L2、灯弧电压、、在电容器C2和C3上的输入供电电压及电路的自激振荡频率来控制。

显然，本领域的技术人员对上述内容的各种各样改型应是显而易见的，本文所述内容只供解释之用，而并不被看作是限制性的。

Claims (10)

1.适用于高频操作荧光灯(LA)的镇流电路，它包括：

用于耦合到低频交流电压的市电电源的交流输入端(11、13)，

跨接在所述交流输入端用于整流所述低频交流电压的整流装置(D1、D2；D1-D4)；

耦合到所述整流装置输出端的电容贮存装置(C2、C3)；

一个直流-交流变换器，包括：

耦合到所述电容贮存装置的直流输入端；

用于从所述整流低频交流电压产生高频电流的开关装置(Q1、Q2)；

一个包括电灯连接端并耦合到所述开关装置的负载电路(T1、L2、C5、C6、C7、PTC)；

使通过包括在负载电路中的至少一个阻抗而与所述开关装置隔开的所述负载电路的一个端子耦合到一个交流输入端(11)的反馈电路(C4)；

其特征在于：该镇流电路还配备有包括电容装置(C1A)和电感装置(L1A)的升压装置(C1A、L1A)，所述电容装置联接在所述交流输入端之间，所述电感装置联接在所述电容装置和所述整流装置之间。

2.如权利要求1的镇流电路，其特征在于：所述反馈电路包括一个电容器(C4)。

3.如权利要求1或2的镇流电路，其特征在于：所述整流装置包括：联接所述直流输入端的两个二极管(D1、D2)的第一串联装置，和联接所述直流输入端的两个二极管(D3、D4)的另一串联装置，包含在所述升压装置内的所述电容装置(C1A)和所述电感装置(L1A)被串联连接在第一串联装置的两个二极管之间的第一连接点和第二串联装置的两个二极管之间的第二连接点之间。

4.如权利要求1或2的镇流电路，其特征在于：所述整流装置包括一个连接所述直流输入端的两个二极管(D1、D2)的串联装置，所述电容贮存装置包括一个连接所述直流输入端的两个电容器(C2、C3)的串联装置，包含在所述主升压装置内的所述电容装置(C1A)和所述电感(L1A)装置被串联连接在两个二极管间的第一连接点(15)和两个电容器间的第二连接点(17)之间。

5.如权利要求3的镇流电路，其特征在于：所述反馈电路(C4)接到所述第一连接点。

6.如权利要求4的镇流电路，其特征在于：所述反馈电路(C4)接到所述第一连接点。

7.如权利要求3的镇流电路，其特征在于：所述反馈电路(C4)接到所述第二连接点。

8.如权利要求4的镇流电路，其特征在于：所述反馈电路(C4)接到所述第二连接点。

9.如权利要求1所述的镇流电路，其特征在于：滤波装置(C1B、L1B)被接在所述交流输入端和所述整流装置之间。

10.包含根据前述权利要求中的一个或多项中镇流电路的小型荧光灯。

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