CN221863115U - 一种用于高强度气体灯的电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于高强度气体灯的电子镇流器，包括：交流电源输入模块、滤波整流模块、APFC功率因素校正模块、全桥逆变模块、LC谐振放大电路模块、气体灯模块、电路保护模块、电流调理模块、输出电压采样电阻模块、辅助电源模块、驱动电路、MCU控制电路和无线传输模块。本实用新型的有益效果是：电子镇流器采用两段式结构，相较于三段式结构，减少了零部件的数量，简化了电路结构；采用MCU控制，相较于使用纯模拟芯片控制，控制设计更加灵活，适用性更高；设有保护电路，防止电路在异常状态下长时间工作；结构简单，体积更小，成本更低，适应性更好，保证发光稳定，降低了镇流器成本。

Description

一种用于高强度气体灯的电子镇流器

技术领域

本实用新型属于电子镇流器技术领域，尤其涉及一种用于高强度气体灯的电子镇流器。

背景技术

近年来，发光二极管(LED)由于其高节能和长寿命的优点，取得了蓬勃的发展。但是在一些特定照明的场合中，高强度放电(HID)灯因其发光效率高、显色性好等优异性能，仍然还是被广泛地使用。如在舞台灯的应用中，现有的大部分高功率舞台灯采用高强度气体灯，高强度气体灯放电特性复杂，具有负阻效应，在使用过程中需要串接镇流器保持灯在使用过程中工作状态稳定，保证照明效果与效率，实现绿色照明。目前，高强度气体灯串接的镇流器有电感式镇流器和电子镇流器。

传统的电感式镇流器由电感线圈组成，通过自感起到稳定电路中电流的作用；但传统的电感式镇流器仍存在以下缺点：

缺少相应的功率因素校正，功率因数低，在使用中会增加电网的负担且污染严重；

电感线圈大，在电磁场力的作用下产生较大噪声；

没有恒功率措施，照明不稳定。

电子镇流器分为采用纯模拟电路和模拟加数字电路组成的电子镇流器，纯模拟电路通过模拟元器件与集成芯片搭建，在智能控制方面模拟电路相较于数字控制电路更加复杂，且在长时间使用下，存在元件老化、参数偏离理想值等影响，可能导致镇流器控制不稳定的情况，不仅成本较高，且结构复杂，适应性相对较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于高强度气体灯的电子镇流器。

这种用于高强度气体灯的电子镇流器，电连接终端，包括：交流电源输入模块、滤波整流模块、APFC功率因素校正模块、全桥逆变模块、LC谐振放大电路模块、气体灯模块、电路保护模块、电流调理模块、输出电压采样电阻模块、辅助电源模块、驱动电路、MCU控制电路和无线传输模块；

交流电源输入模块的输入端电连接市电，交流电源输入模块的输出端电连接滤波整流模块的输入端，滤波整流模块的输出端电连接APFC功率因素校正模块的输入端，APFC功率因素校正模块的输出端电连接全桥逆变模块和辅助电源模块的输入端；全桥逆变模块的输出端电连接LC谐振放大电路模块的输入端，LC谐振放大电路模块的输出端电连接气体灯模块；辅助电源模块的其中一个输出端通过驱动电路电连接全桥逆变模块，另一个输出端电连接MCU控制电路；电流调理模块和输出电压采样电阻模块的输入端均电连接APFC功率因素校正模块输出端，电流调理模块和输出电压采样电阻模块的输出端均电连接MCU控制电路的输入端；MCU控制电路的输出端电连接驱动电路，驱动电路电连接全桥逆变模块，全桥逆变模块的输出端还电连接气体灯模块；MCU控制电路还电连接无线传输模块，无线传输模块电连接终端；电路保护模块，包括电压保护电路和热保护电路，电路保护模块的输入端电连接APFC功率因素校正模块的输出端，电路保护模块的输出端电连接MCU控制电路；

滤波整流模块，用于将交流电源输入模块供来的交流电转换为直流电，并将直流电输出至APFC功率因素校正模块；

APFC功率因素校正模块，用于将接收到的直流电升压至380V，并输出至全桥逆变模块和辅助电源模块；

全桥逆变模块，用于接收升压后的直流电，将接收到的升压后的直流电转换成交流方波，并输出至LC谐振放大电路模块；

LC谐振放大电路模块，用于对接收到的交流方波进行放大和滤波；

气体灯模块，用于根据LC谐振放大电路放大和滤波后的交流电压来驱动气体灯工作；

辅助电源模块，用于将接收到的380V直流电转换为12V直流电和5V直流电；辅助电源模块将12V直流电输出至全桥逆变模块中的驱动电路，辅助电源模块将5V直流电输出至MCU控制电路；

电流调理模块，用于对输入全桥逆变模块的平均电流进行采样并调节大小，并输出至MCU控制电路；

输出电压采样电阻模块，用于对APFC功率因素校正模块输出的电压进行采样，并传送至MCU控制电路；

MCU控制电路，用于输出方波PWM信号的频率至驱动电路；用于控制全桥逆变模块，实时监测无线传输模块收到的信号，开启和关闭电子镇流器；

驱动电路，用于根据接收到的方波PWM信号的频率对信号进行放大，并输出至全桥逆变模块，驱动全桥逆变模块的开关管，控制气体灯模块中放电气体灯的功率，保证气体灯工作在稳定的工作状态下；

终端，用于通过无线传输模块向MCU控制电路发送功率值的控制指令，调节对输出功率的控制，实现灯亮度调节；

电压保护电路，用于对输出电压进行检测，防止APFC功率因素校正模块工作异常，输出电压增大；热保护电路，用于对电子镇流器的整个电路进行温度检测。

作为优选：

滤波整流模块包括EMI滤波电路和全桥整流电路，EMI滤波电路的输出端电连接全桥整流电路的输入端，全桥整流电路的输出端电连接APFC功率因素校正模块的输入端；

EMI滤波电路，用于过滤市电电网输入的电磁干扰和后级镇流器电路参数的电磁干扰；

全桥整流电路，用于将输入的工频交流电转换为直流电输出给APFC功率因素校正模块。

作为优选：滤波整流模块包括保险丝Fuse，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、共模电感L1、整流桥RB1以及电容C5，电容C1的两端分别与交流电源输入模块的两端电连接，共模电感L1的输入端分别与电容C1的两端相连，共模电感L1的输出端分别与电容C2、电阻R1的两端相连，电容C2的一端通过电容C3与地端相连，电容C2的另一端通过电容C4与地端相连，电容C2两端分别与整流桥RB1的输入端电连接，整流桥RB1的输出端与电容C5的两端电连接，电容C5的两端与APFC功率因素校正模块的输入端电连接。

作为优选：全桥逆变模块包括全桥逆变电路，全桥逆变电路用于接收APFC功率因素校正模块输出的直流信号，并转换为交流信号。

作为优选：全桥逆变电路由开关管Q2、Q3、Q4和Q5，滤波电容C8、C9、C10和C11组成；其中Q2和Q5为一组，Q3和Q4为一组，开关管Q2的漏级与开关管Q3的漏级、APFC功率因素校正模块的输出端电连接，开关管Q2的源级与开关管Q4的漏级电连接，开关管Q3的源级与开关管Q5的漏级电连接，开关管Q4的源级与开关管Q5的源级、地电连接。

作为优选：市电为220V，50Hz的交流电。

作为优选：APFC功率因素校正模块包括输入采样电阻R2、R3，升压电感L2,开关管Q1，升压二极管D1,电感电流感测电阻R4,输出采样电阻R5、R6,输出电容C6，补偿电容C7，APFC控制模块，APFC控制模块为功率因素控制芯片，升压电感L2输入端分别与输入采样电阻R2一端、APFC控制模块的退磁感应输入端电连接，输入采样电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、APFC控制模块的乘法器输入端电连接，电阻R3的另一端分别与地、APFC控制模块的接地端电连接，升压电感L2的一个输出端分别与升压二极管D1的阳极、开关管Q1的漏级电连接，升压电感L2的另一个输出端与地电连接，升压二极管D1阴极分别与输出采样电阻R5的一端、输出电容C6的一端电连接，输出采样电阻R5的另一端分别与输出采样电阻R6的一端、APFC控制模块的误差放大器反向输入端、补偿电容C7的一端电连接，输出采样电阻R6的另一端分别与输出电容C6的另一端、地电连接，补偿电容C7的另一端与APFC控制模块的误差放大器补偿端电连接，开关管Q1的栅极与APFC控制模块的柵极驱动电路输出端电连接，开关管Q1的源级与的电感电流感测电阻R4的一端、APFC控制模块的PWM比较器的电流感测输入端电连接，电感电流感测电阻R4的另一端与地连接。

本实用新型的有益效果是：

设有驱动电路来接收MCU控制电路发出的控制信号，MCU控制电路用于根据APFC功率校正因素模块的输出电压和输出电流，调整全桥逆变模块的频率来稳定输出功率，从而稳定气体灯的功率；该电子镇流器采用两段式结构，相较于三段式结构，减少了零部件的数量，简化了电路结构；采用MCU控制，相较于使用纯模拟芯片控制，控制设计更加灵活，适用性更高；设有保护电路，防止电路在异常状态下长时间工作；

本实用新型设计的电子镇流器，结构简单，体积更小，成本更低，适应性更好，保证发光稳定，降低了镇流器成本，同时便于管理与配置，实现智能化控制；本实用新型设计的电子镇流器，具备恒定的功率输出。

附图说明

图1为电子镇流器结构示意图；

图2为电子镇流器电路原理图；

图3为驱动电路原理图；

图4为12V辅助电源模块电路原理图；

图5为5V辅助电源模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

作为一种实施例，如图1至图5所示，一种用于高强度气体灯的电子镇流器，电连接终端，包括：交流电源输入模块、滤波整流模块、APFC功率因素校正模块、全桥逆变模块、LC谐振放大电路模块、气体灯模块、电路保护模块、电流调理模块、输出电压采样电阻模块、辅助电源模块、驱动电路、MCU控制电路和无线传输模块；

交流电源输入模块的输入端电连接市电(220V，50Hz的交流电)，交流电源输入模块的输出端电连接滤波整流模块的输入端，滤波整流模块的输出端电连接APFC功率因素校正模块的输入端，APFC功率因素校正模块的输出端电连接全桥逆变模块和辅助电源模块的输入端；全桥逆变模块的输出端电连接LC谐振放大电路模块的输入端，LC谐振放大电路模块的输出端电连接气体灯模块；辅助电源模块的其中一个输出端通过驱动电路电连接全桥逆变模块，另一个输出端电连接MCU控制电路；电流调理模块和输出电压采样电阻模块的输入端均电连接APFC功率因素校正模块输出端，电流调理模块和输出电压采样电阻模块的输出端均电连接MCU控制电路的输入端；MCU控制电路的输出端电连接驱动电路，驱动电路电连接全桥逆变模块，全桥逆变模块的输出端还电连接气体灯模块；MCU控制电路还电连接无线传输模块，无线传输模块电连接终端；电路保护模块，包括电压保护电路和热保护电路，电路保护模块的输入端电连接APFC功率因素校正模块的输出端，电路保护模块的输出端电连接MCU控制电路；

滤波整流模块，用于将交流电源输入模块供来的交流电转换为直流电，并将直流电输出至APFC功率因素校正模块；滤波整流模块包括EMI滤波电路和全桥整流电路，EMI滤波电路的输出端电连接全桥整流电路的输入端，全桥整流电路的输出端电连接APFC功率因素校正模块的输入端；EMI滤波电路，用于过滤市电电网输入的电磁干扰和后级镇流器电路参数的电磁干扰；全桥整流电路，用于将输入的工频交流电转换为直流电输出给APFC功率因素校正模块。滤波整流模块包括保险丝Fuse，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、共模电感L1、整流桥RB1以及电容C5，电容C1的两端分别与交流电源输入模块的两端电连接，共模电感L1的输入端分别与电容C1的两端相连，共模电感L1的输出端分别与电容C2、电阻R1的两端相连，电容C2的一端通过电容C3与地端相连，电容C2的另一端通过电容C4与地端相连，电容C2两端分别与整流桥RB1的输入端电连接，整流桥RB1的输出端与电容C5的两端电连接，电容C5的两端与APFC功率因素校正模块的输入端电连接；

APFC功率因素校正模块，用于将接收到的直流电升压至380V，并输出至全桥逆变模块和辅助电源模块；APFC功率因素校正模块包括输入采样电阻R2、R3，升压电感L2,开关管Q1，升压二极管D1,电感电流感测电阻R4,输出采样电阻R5、R6,输出电容C6，补偿电容C7，APFC控制模块，APFC控制模块为功率因素控制芯片，升压电感L2输入端分别与输入采样电阻R2一端、APFC控制模块的退磁感应输入端电连接，输入采样电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、APFC控制模块的乘法器输入端电连接，电阻R3的另一端分别与地、APFC控制模块的接地端电连接，升压电感L2的一个输出端分别与升压二极管D1的阳极、开关管Q1的漏级电连接，升压电感L2的另一个输出端与地电连接，升压二极管D1阴极分别与输出采样电阻R5的一端、输出电容C6的一端电连接，输出采样电阻R5的另一端分别与输出采样电阻R6的一端、APFC控制模块的误差放大器反向输入端、补偿电容C7的一端电连接，输出采样电阻R6的另一端分别与输出电容C6的另一端、地电连接，补偿电容C7的另一端与APFC控制模块的误差放大器补偿端电连接，开关管Q1的栅极与APFC控制模块的柵极驱动电路输出端电连接，开关管Q1的源级与的电感电流感测电阻R4的一端、APFC控制模块的PWM比较器的电流感测输入端电连接，电感电流感测电阻R4的另一端与地连接；

全桥逆变模块，用于接收升压后的直流电，将接收到的升压后的直流电转换成交流方波，并输出至LC谐振放大电路模块；全桥逆变模块包括全桥逆变电路，全桥逆变电路用于接收APFC功率因素校正模块输出的直流信号，并转换为交流信号；全桥逆变电路由开关管Q2、Q3、Q4和Q5，滤波电容C8、C9、C10和C11组成；其中Q2和Q5为一组，Q3和Q4为一组，开关管Q2的漏级与开关管Q3的漏级、APFC功率因素校正模块的输出端电连接，开关管Q2的源级与开关管Q4的漏级电连接，开关管Q3的源级与开关管Q5的漏级电连接，开关管Q4的源级与开关管Q5的源级、地电连接；

LC谐振放大电路，用于对接收到的交流方波进行放大和滤波；

气体灯模块，用于根据LC谐振放大电路放大和滤波后的交流电压来驱动气体灯工作；

辅助电源模块，用于将接收到的380V直流电转换为12V直流电和5V直流电；辅助电源模块将12V直流电输出至全桥逆变模块中的驱动电路，辅助电源模块将5V直流电输出至MCU控制电路；

电流调理模块，用于对输入全桥逆变模块的平均电流进行采样并调节大小，并输出至MCU控制电路；

输出电压采样电阻模块，用于对APFC功率因素校正模块输出的电压进行采样，并传送至MCU控制电路；

MCU控制电路，用于输出方波PWM信号的频率至驱动电路；用于控制全桥逆变模块，实时监测无线传输模块收到的信号，开启和关闭电子镇流器；

驱动电路，用于根据接收到的方波PWM信号的频率对信号进行放大，并输出至全桥逆变模块，驱动全桥逆变模块的开关管，控制气体灯模块中放电气体灯的功率，保证气体灯工作在稳定的工作状态下；

终端，用于通过无线传输模块向MCU控制电路发送功率值的控制指令，调节对输出功率的控制，实现灯亮度调节；

电压保护电路，用于对输出电压进行检测，防止APFC功率因素校正模块工作异常，输出电压增大；热保护电路，用于对电子镇流器的整个电路进行温度检测。

用于高强度气体灯的电子镇流器的工作流程为：

电子镇流器开始工作时，交流电源输入模块接入220V，50Hz的市电，为整体电路提供能源，经过滤波整流模块后由交流电转换为直流电，再经过APFC功率因素校正模块后直流电将被升压成380V，并改善功率因素，得到的直流电成为后级全桥逆变模块、辅助电源模块的供电来源，经过全桥逆变模块的电源被转换成为交流方波，经过LC谐振放大电路模块可以产生交流电压驱动高强度气体灯，在高强度气体灯未被点亮时，高强度气体等效阻抗非常大，相当于为开路状态，此时流过灯的电流非常小，当高强度气体灯被点亮时，两极之间阻抗骤减为几欧姆，此时流过灯的电流增大；电流调理模块、输出电压采样电阻模块对灯电流和灯电压进行采样，MCU控制电路通过对采样到的数据分析，判断高强度气体灯的工作状态，经过MCU中编写的控制算法得到对应的输出方波PWM信号的频率，改变输出功率值，实现高强度气体灯的正常点亮；

在高强度气体灯被成功点亮并工作在稳定状态下时，终端可以通过无线传输模块向MCU控制电路发送功率值的控制指令，调节对输出功率的控制，实现灯亮度调节,可以根据对不同使用环境下亮度要求实现调光控制。

在电子镇流器电路使用过程中，通过电压保护电路，不断对输出电压进行检测，防止APFC功率因素校正模块工作异常，输出电压增大；通过热保护电路，用于对电子镇流器的整个电路进行温度检测，当温度超过阈值时，MCU输出关闭信号，起温度保护作用。

Claims (7)

1.一种用于高强度气体灯的电子镇流器，电连接终端，其特征在于，包括：交流电源输入模块、滤波整流模块、APFC功率因素校正模块、全桥逆变模块、LC谐振放大电路模块、气体灯模块、电路保护模块、电流调理模块、输出电压采样电阻模块、辅助电源模块、驱动电路、MCU控制电路和无线传输模块；

交流电源输入模块的输入端电连接市电，交流电源输入模块的输出端电连接滤波整流模块的输入端，滤波整流模块的输出端电连接APFC功率因素校正模块的输入端，APFC功率因素校正模块的输出端电连接全桥逆变模块和辅助电源模块的输入端；全桥逆变模块的输出端电连接LC谐振放大电路模块的输入端，LC谐振放大电路模块的输出端电连接气体灯模块；辅助电源模块的其中一个输出端通过驱动电路电连接全桥逆变模块，另一个输出端电连接MCU控制电路；电流调理模块和输出电压采样电阻模块的输入端均电连接APFC功率因素校正模块输出端，电流调理模块和输出电压采样电阻模块的输出端均电连接MCU控制电路的输入端；MCU控制电路的输出端电连接驱动电路，驱动电路电连接全桥逆变模块，全桥逆变模块的输出端还电连接气体灯模块；MCU控制电路还电连接无线传输模块，无线传输模块电连接终端；电路保护模块，包括电压保护电路和热保护电路，电路保护模块的输入端电连接APFC功率因素校正模块的输出端，电路保护模块的输出端电连接MCU控制电路；

滤波整流模块，用于将交流电源输入模块供来的交流电转换为直流电，并将直流电输出至APFC功率因素校正模块；

APFC功率因素校正模块，用于将接收到的直流电升压至380V，并输出至全桥逆变模块和辅助电源模块；

全桥逆变模块，用于接收升压后的直流电，将接收到的升压后的直流电转换成交流方波，并输出至LC谐振放大电路模块；

LC谐振放大电路模块，用于对接收到的交流方波进行放大和滤波；

气体灯模块，用于根据LC谐振放大电路放大和滤波后的交流电压来驱动气体灯工作；

辅助电源模块，用于将接收到的380V直流电转换为12V直流电和5V直流电；辅助电源模块将12V直流电输出至全桥逆变模块中的驱动电路，辅助电源模块将5V直流电输出至MCU控制电路；

电流调理模块，用于对输入全桥逆变模块的平均电流进行采样并调节大小，并输出至MCU控制电路；

输出电压采样电阻模块，用于对APFC功率因素校正模块输出的电压进行采样，并传送至MCU控制电路；

MCU控制电路，用于输出方波PWM信号的频率至驱动电路；用于控制全桥逆变模块，实时监测无线传输模块收到的信号，开启和关闭电子镇流器；

驱动电路，用于根据接收到的方波PWM信号的频率对信号进行放大，并输出至全桥逆变模块，驱动全桥逆变模块的开关管，控制气体灯模块中放电气体灯的功率；

终端，用于通过无线传输模块向MCU控制电路发送功率值的控制指令；

电压保护电路，用于对输出电压进行检测，防止APFC功率因素校正模块工作异常，输出电压增大；热保护电路，用于对电子镇流器的整个电路进行温度检测。

2.根据权利要求1所述用于高强度气体灯的电子镇流器，其特征在于：

滤波整流模块包括EMI滤波电路和全桥整流电路，EMI滤波电路的输出端电连接全桥整流电路的输入端，全桥整流电路的输出端电连接APFC功率因素校正模块的输入端；

EMI滤波电路，用于过滤市电电网输入的电磁干扰和后级镇流器电路参数的电磁干扰；

全桥整流电路，用于将输入的工频交流电转换为直流电输出给APFC功率因素校正模块。

3.根据权利要求2所述用于高强度气体灯的电子镇流器，其特征在于：滤波整流模块包括保险丝Fuse，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、共模电感L1、整流桥RB1以及电容C5，电容C1的两端分别与交流电源输入模块的两端电连接，共模电感L1的输入端分别与电容C1的两端相连，共模电感L1的输出端分别与电容C2、电阻R1的两端相连，电容C2的一端通过电容C3与地端相连，电容C2的另一端通过电容C4与地端相连，电容C2两端分别与整流桥RB1的输入端电连接，整流桥RB1的输出端与电容C5的两端电连接，电容C5的两端与APFC功率因素校正模块的输入端电连接。

4.根据权利要求1所述用于高强度气体灯的电子镇流器，其特征在于：全桥逆变模块包括全桥逆变电路，全桥逆变电路用于接收APFC功率因素校正模块输出的直流信号，并转换为交流信号。

5.根据权利要求4所述用于高强度气体灯的电子镇流器，其特征在于：全桥逆变电路由开关管Q2、Q3、Q4和Q5，滤波电容C8、C9、C10和C11组成；其中Q2和Q5为一组，Q3和Q4为一组，开关管Q2的漏级与开关管Q3的漏级、APFC功率因素校正模块的输出端电连接，开关管Q2的源级与开关管Q4的漏级电连接，开关管Q3的源级与开关管Q5的漏级电连接，开关管Q4的源级与开关管Q5的源级、地电连接。

6.根据权利要求1所述用于高强度气体灯的电子镇流器，其特征在于：市电为220V，50Hz的交流电。

7.根据权利要求1所述用于高强度气体灯的电子镇流器，其特征在于：APFC功率因素校正模块包括输入采样电阻R2、R3，升压电感L2,开关管Q1，升压二极管D1,电感电流感测电阻R4,输出采样电阻R5、R6,输出电容C6，补偿电容C7，APFC控制模块，APFC控制模块为功率因素控制芯片，升压电感L2输入端分别与输入采样电阻R2一端、APFC控制模块的退磁感应输入端电连接，输入采样电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、APFC控制模块的乘法器输入端电连接，电阻R3的另一端分别与地、APFC控制模块的接地端电连接，升压电感L2的一个输出端分别与升压二极管D1的阳极、开关管Q1的漏级电连接，升压电感L2的另一个输出端与地电连接，升压二极管D1阴极分别与输出采样电阻R5的一端、输出电容C6的一端电连接，输出采样电阻R5的另一端分别与输出采样电阻R6的一端、APFC控制模块的误差放大器反向输入端、补偿电容C7的一端电连接，输出采样电阻R6的另一端分别与输出电容C6的另一端、地电连接，补偿电容C7的另一端与APFC控制模块的误差放大器补偿端电连接，开关管Q1的栅极与APFC控制模块的柵极驱动电路输出端电连接，开关管Q1的源级与的电感电流感测电阻R4的一端、APFC控制模块的PWM比较器的电流感测输入端电连接，电感电流感测电阻R4的另一端与地连接。