專利名稱：熒光燈異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種照明用熒光燈電子鎮(zhèn)流器，特別涉及一種燈異常狀態(tài)保護(hù)的檢測電路。
背景技術(shù)：
交流供電的熒光燈的電子鎮(zhèn)流器的基本組成示于圖1。交流電源10經(jīng)電磁干擾抑制電路20以抑制鎮(zhèn)流器對供電電網(wǎng)的高頻電磁干擾，經(jīng)整流器30將交流電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓，功率因素校正電路40用于減少輸入電流的諧波失真，在半橋或推挽等不同架構(gòu)的逆變器50中，將直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流電壓，通過串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振的輸出電路60驅(qū)動熒光燈負(fù)載90。為了確保鎮(zhèn)流器在燈負(fù)載出現(xiàn)各種異常狀態(tài)時保護(hù)鎮(zhèn)流器自身不受損壞或不引發(fā)安全事故，需要有異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路70檢出控制信號，通過保護(hù)控制電路80使逆變器50在出現(xiàn)鎮(zhèn)流器燈負(fù)載開路(未接燈管，或管腳接觸不良，或燈絲斷開)、短路、燈不激活、燈壽終等異常情況時停止工作或限額輸出。鎮(zhèn)流器輸出電路中諧振電感和諧振電容相串聯(lián)的串聯(lián)諧振電子鎮(zhèn)流器，在熒光燈的兩個電極去激活的異常狀態(tài)，即燈絲完好但均不能被激活點亮?xí)r，諧振電流將會迅速增大，導(dǎo)致逆變器開關(guān)管電流隨之上升，如果不加限制，就可能損壞開關(guān)管而導(dǎo)致鎮(zhèn)流器失效。一種典型的串聯(lián)諧振電子鎮(zhèn)流器燈不激活異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路如圖2所示，取樣變壓器TL是在諧振電感上增加了一個次級繞組π2，其初級繞組nl是串聯(lián)諧振電感的組成部分。在異常檢測電路70中，從取樣變壓器TL的次級繞組n2獲得的取樣信號由二極管 Dl進(jìn)行半波整流，在濾波電容器Cl上得到的整流直流電壓經(jīng)電阻Rl和R2分壓后獲得適當(dāng)電平的控制信號Uc，通過保護(hù)控制電路80作用到鎮(zhèn)流器逆變器50，在出現(xiàn)燈不激活的異常狀態(tài)時，使逆變器電路停振或降低輸出功率，從而實現(xiàn)燈不激活異常狀態(tài)的保護(hù)。 控制信號Uc的起控電平由取樣變壓器TL的初級繞組nl和次級繞組π2之比以及分壓電阻Rl和R2的分壓比共同確定，而改變圖2中整流二極管Dl的方向，可以得到正、負(fù)不同極性的異常狀態(tài)控制信號Uc。在燈正常工作狀態(tài)下，濾波電容器Cl上的取樣電壓經(jīng)分壓電阻Rl和R2分壓后的控制信號電平不足啟動保護(hù)功能；在燈管啟動時，盡管取樣變壓器TL的次級繞組n2上也會感應(yīng)較高的電壓，但在幾十毫秒的短暫的啟動瞬間，濾波電容器Cl上來不及建立起足夠的電壓，因而保護(hù)控制電路80也不會啟動而影響鎮(zhèn)流器逆變器50的正常工作。只有當(dāng)燈不激活狀態(tài)出現(xiàn)時，在諧振電路電流IO增大到使逆變器開關(guān)管Ql和Q2中的電流到達(dá)允許的最大電流限值之前，取樣變壓器TL次級繞組 η2上的取樣電壓經(jīng)整流、濾波、分壓后得到的控制信號Uc的電平便啟動保護(hù)控制電路動作，使逆變器電路停振或降低輸出功率。控制信號的動作電平一般設(shè)定在諧振電流超過正常工作電流一倍左右時保護(hù)電路啟動。在燈壽命終了時，燈電極之一的發(fā)射能力降低，導(dǎo)致兩端陰極發(fā)射不對稱的燈壽終狀態(tài)又稱整流效應(yīng)。在管徑為16 mm的T5等細(xì)管徑熒光燈發(fā)展起來之后，鎮(zhèn)流器必須對燈壽終的局部整流效應(yīng)的異常狀態(tài)實施保護(hù)，以確保在燈壽終時不會因一端過度發(fā)熱使燈頭熔融而引發(fā)安全事故。在燈出現(xiàn)局部整流效應(yīng)時，是燈在高頻的某個半周期因某一陰極發(fā)射能力下降，導(dǎo)致瞬間燈電流下降，致使串聯(lián)諧振電感和電容兩端的電壓會在該半周期內(nèi)明顯升高，并且，這種電壓升高將持續(xù)在整個燈的點燃期間中，而該陰極電子發(fā)射不足必然引起溫度的升高。而串聯(lián)諧振電路電流的增大并不明顯，因此，對于燈壽終的局部整流效應(yīng)異常狀態(tài)的檢測，一般不采用電流取樣而改用電壓取樣的方式。當(dāng)燈管產(chǎn)生局部整流效應(yīng)時，保護(hù)控制電路使電子鎮(zhèn)流器逆變器進(jìn)入低諧振或停振狀態(tài)，從而不僅保護(hù)了電子鎮(zhèn)流器本身，同時也使燈的陰極發(fā)射能力降低的一端免受附加的過高的加熱功率而引發(fā)安全隱患，從而保證電子鎮(zhèn)流器能全面符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。由于在燈發(fā)生各種異常狀態(tài)時，在不同的鎮(zhèn)流器電路架構(gòu)中，其表現(xiàn)形式不盡相同；即使在同一電路架構(gòu)中，也呈現(xiàn)不同的特性。如上所述，對于串聯(lián)諧振的鎮(zhèn)流器，在燈不激活異常狀態(tài)時，表現(xiàn)為諧振電路電流的急速增大；而在燈局部鎮(zhèn)流效應(yīng)時，則串聯(lián)諧振電感和電容兩端的電壓呈某個半周不對稱增大。因此，鎮(zhèn)流器通常都會采用兩套保護(hù)電路分別對燈不激活和燈壽終的局部整流效應(yīng)異常狀態(tài)實施保護(hù)，從而增加了設(shè)備和成本。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是采用一套燈異常保護(hù)檢測電路實現(xiàn)“燈不激活”和“燈壽終局部整流效應(yīng)”兩種異常狀態(tài)的保護(hù)。本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的包括取樣變壓器，二極管整流器，濾波電容器和電阻分壓器電路，其特征在于在串聯(lián)諧振驅(qū)動熒光燈負(fù)載電路中，取樣變壓器初級繞組與串聯(lián)諧振電容串接后，與熒光燈并接，取樣變壓器次級繞組與整流電路連接，整流器輸出送至保護(hù)控制電路。所述整流電路采用倍壓整流輸出；或橋式整流輸出；或全波整流輸出，經(jīng)分壓電阻分壓后送至保護(hù)控制電路。所述整流輸出的電壓，藉助整流二極管的連接方向，控制輸出電壓的極性為正或為負(fù)。本實用新型的優(yōu)點是，通過將燈異常狀態(tài)取樣電路置于與串聯(lián)諧振電路的與燈管并聯(lián)的諧振電容器通路中，并對取樣信號進(jìn)行倍壓整流(或橋式整流，全波整流)來獲取控制信號的辦法，只用一套電路就能兼具“燈不激活”和“燈壽終局部整流效應(yīng)”兩種異常狀態(tài)的保護(hù)，電路元器件減少，提高了鎮(zhèn)流器的可靠性，也降低了成本。

圖1為常用的熒光燈電子鎮(zhèn)流器方框圖；圖2為常用的串聯(lián)諧振電子鎮(zhèn)流器燈不激活異常狀態(tài)保護(hù)電路圖；圖3串聯(lián)諧振電路電流矢量示意圖；圖4為本實用新型的保護(hù)檢測電路圖(取樣信號倍壓整流，負(fù)控制電壓輸出)；圖5為本實用新型的另一實施例圖(取樣信號倍壓整流，正控制電壓輸出)；圖6為本實用新型的另一實施例圖(取樣信號橋式整流，負(fù)控制電壓輸出)；圖7為本實用新型的另一實施例圖(取樣信號橋式整流，正控制電壓輸出)；圖8為本實用新型的另一實施例圖(取樣信號全波整流，負(fù)控制電壓輸出)；
4[0019]圖9為本實用新型的另一實施例圖(取樣信號全波整流，正控制電壓輸出)[0020]圖中標(biāo)號說明[0021]10—交流電源；TL一諧振電感取樣變壓器；[0022]20—電磁干擾抑制電路；TI一取樣變壓器；[0023]30—整流器；L一諧振電感；[0024]40—功率因素校正電路；CO—諧振電容；[0025]50—逆變器；Lamp—熒光燈；[0026]60—輸出電路；nl—取樣變壓器初級；[0027]70—異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路；n2—取樣變壓器次級；[0028]80—保護(hù)控制電路；Rl, R2—分壓電阻；[0029]90—熒光燈負(fù)載；Dl, D2, D3, D4—整流二極管；[0030]+Vdc—直流電壓；Cl，C2—濾波電容器；[0031]Gnd—地；Ql，Q2—半橋逆變器開關(guān)管；[0032]Uc—控制電壓；IO—諧振電路電流；[0033]Ic一諧振電容電流；IL 一燈電流。
具體實施方式
在燈管壽終的局部整流效應(yīng)時，燈在高頻的某個半周呈輝光放電狀態(tài)，燈電流在一個方向因電極發(fā)射能力降低而減小，燈電壓則在該方向上增加。在串聯(lián)諧振的鎮(zhèn)流器電路中，諧振電容CO與燈Lamp是并聯(lián)連接的，在燈不激活的異常狀態(tài)時，沒有燈電流IL 流過燈管Lamp，諧振電感電流IO與諧振電容電流Ic相等；在燈壽終的局部整流效應(yīng)時，流過諧振電感的諧振電流IO是燈電流IL和諧振電容電流Ic的矢量和，燈電流IL 比諧振電容電流Ic滯后90度，如圖3所示。在燈壽終的局部整流效應(yīng)時，燈電流IL 比正常狀態(tài)有所減小，從圖3的矢量圖可以看出，燈從正常狀態(tài)變?yōu)榫植空餍?yīng)的異常狀態(tài)時，諧振電感電流IO的變化量(102 - 101)將小于諧振電容電流Ic的變化量(Ic2 -id).鑒于在局部整流效應(yīng)時諧振電感中電流的增大沒有諧振電容中電流的增大明顯， 為了有效地提取等異常狀態(tài)的信息，在圖4到圖9的本實用新型的鎮(zhèn)流器燈異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路中，將取樣信號從諧振電感移到了與諧振電容器CO串聯(lián)的取樣變壓器Tl 中取出，取樣變壓器Tl的初級繞組nl與諧振電容器CO串聯(lián)后與燈Lamp并聯(lián)。由于在燈壽終的局部整流效應(yīng)時的電壓和電流波形是非對稱的。常規(guī)的電流取樣采用半波整流無法檢測到確定的異常狀態(tài)控制電壓。本實用新型采用倍壓電路(圖4和圖 5)，或橋式整流(圖6和圖7)，或全波整流(圖8和圖9)對異常狀態(tài)的取樣信號進(jìn)行整流以檢測獲取保護(hù)控制電壓Uc。下面以圖4為例作進(jìn)一步說明。在出現(xiàn)燈不激活異常狀態(tài)時，流過取樣變壓器Tl初級繞組nl的電流Ic就是通過串聯(lián)諧振電路的電流10，在鎮(zhèn)流器半橋逆變電路開始工作后，由于沒有燈管電阻并聯(lián)在諧振電容CO兩端，諧振電流將迅速增大，設(shè)置在當(dāng)異常狀態(tài)電流達(dá)到接近正常狀態(tài)電流的一倍左右時，在取樣變壓器Tl次級的取樣電壓由二極管Dl和D2和電容器Cl和C2組成的倍壓整流電路，在濾波電容器Cl上的電壓經(jīng)電阻Rl和R2分壓后得到的控制電壓Uc剛好使保護(hù)控制電路80工作，從而使半橋逆變器50停振或降低輸出功率，實現(xiàn)燈不激活異常狀態(tài)的保護(hù)。在發(fā)生燈壽終的局部整流效應(yīng)的異常狀態(tài)時，流過諧振電容CO或取樣變壓器 Tl初級繞組nl的電流因燈兩端電壓的不對稱特性也具有正、負(fù)半周不對稱的特性，并在只有一個電極具有發(fā)射電子能力的全整流態(tài)的極限狀態(tài)，可能達(dá)到正常狀態(tài)時電流值的接近一倍的大小。按標(biāo)準(zhǔn)，鎮(zhèn)流器應(yīng)確保在燈局部整流效應(yīng)使燈陰極電路中增加的功率損耗小于由燈管管徑確定的限值(如對于T5和T4燈管，該最大功耗限值分別為7.5W和 5W)。也就是說，取樣信號應(yīng)在燈局部整流效應(yīng)達(dá)到全整流態(tài)之前的符合上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的狀態(tài)下啟動保護(hù)功能而使逆變器電路停止工作。調(diào)整取樣變壓器初級繞組nl和次級繞組 n2的匝數(shù)比以及分壓電阻Rl和R2的分壓比，可以實現(xiàn)異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路輸出的控制電壓Uc在所要求的局部整流效應(yīng)狀態(tài)點上啟動保護(hù)電路的動作。由于燈不激活異常狀態(tài)的取樣電流總是大于燈局部整流效應(yīng)時的取樣電流，因此，只要局部整流效應(yīng)的異常狀態(tài)下能啟動保護(hù)功能，就一定能在出現(xiàn)燈不激活的異常狀態(tài)時啟動保護(hù)功能。與圖4采用倍壓整流一樣，圖6和圖7中采用的橋式整流電路，或圖8和圖 9中采用的全波整流電路也都能檢出正、負(fù)半周不對稱的電壓信號的峰峰值，克服了半波整流不能甄別正負(fù)半周非對稱電壓的缺點。通過同時改變整流二極管D1，D2，或D1，D2，D3，和D4的方向，可以獲得需要的控制電壓Uc的極性，圖4，圖6和圖8得到的是負(fù)極性的控制電壓-Uc，圖5，圖7和圖9得到的是正極性的控制信號+Uc。這樣，用一套燈異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路同時實現(xiàn)對燈不激活和燈局部整流效應(yīng)兩種異常狀態(tài)的保護(hù)。
以下結(jié)合附圖4，圖5，圖6，圖7，圖8和圖9對本實用新型作進(jìn)一步的描述。 圖4是取樣信號倍壓整流，輸出負(fù)控制電壓-Uc;圖5是取樣信號倍壓整流，輸出正控制電壓+Uc;圖6是取樣信號橋式整流，輸出負(fù)控制電壓-Uc;圖7是取樣信號橋式整流， 輸出正控制電壓+Uc ；圖8是取樣信號全波整流，輸出負(fù)控制電壓 -Uc ；圖9是取樣信號全波整流，輸出正控制電壓+Uc。串聯(lián)諧振電路的諧振電感L的一端接半橋逆變器開關(guān)管Ql和Q2的中點，諧振電感L的另一端與燈Lamp的一個陰極以及諧振電容CO的一端接在一起。諧振電容CO 的另一端串聯(lián)連接取樣變壓器Tl的初級繞組nl后與燈Lamp的另一個陰極即地電位相接。按圖4，取樣變壓器次級繞組n2的一端接地&id，另一端接濾波電容C2的一端，濾波電容C2的另一端與整流二極管Dl的負(fù)極和整流二極管D2的正極連接在一起。 整流二極管D2的負(fù)極接接地&id;整流二極管Dl的正極接濾波電容Cl的一端，濾波電容Cl的另一端接地&id。串聯(lián)連接的分壓電阻Rl和R2并聯(lián)在濾波電容Cl的兩端。 分壓電阻Rl和R2的公共接點輸出的控制電壓-Uc送到保護(hù)控制電路80，在燈異常狀態(tài)時啟動保護(hù)控制電路80使半橋逆變器50停振或降額輸出。同時改變圖4中整流二極管Dl和D2的極性方向，即為圖5的取樣信號倍壓整流，輸出正控制電壓+Uc。按圖6，取樣變壓器次級繞組n2的兩端分別與橋式整流二極管Dl負(fù)極和D2 正極的公共端以及橋式整流二極管D3負(fù)極和D4正極的公共端相連接。橋式整流二極管 Dl和D3的正極與濾波電容Cl，分壓電阻的一端連接在一起，橋式整流二極管D2和 D4的負(fù)極，濾波電容Cl的另一端，分壓電阻R2的一端接地&id。分壓電阻Rl和R2的公共接點輸出的控制電壓-Uc送到保護(hù)控制電路80，在燈異常狀態(tài)時啟動保護(hù)控制電路80使半橋逆變器50停振或降額輸出。同時改變圖6中橋式整流二極管D1，D2，D3和D4的極性方向，即為圖7的取樣信號橋式整流，輸出正控制電壓+Uc。按圖8，取樣變壓器次級繞組n2的兩端分別與整流二極管Dl和D2的負(fù)極相連接，取樣變壓器次級繞組η2的中心抽頭接地&id。整流二極管Dl和D2的正極與濾波電容Cl，分壓電阻的一端連接在一起，濾波電容Cl的另一端，分壓電阻R2的一端接地&id。分壓電阻Rl和R2的公共接點輸出的控制電壓-Uc送到保護(hù)控制電路80，在燈異常狀態(tài)時啟動保護(hù)控制電路80使半橋逆變器50停振或降額輸出。同時改變圖8中橋式整流二極管Dl和D2的極性方向，即為圖9的取樣信號全波整流，輸出正控制電壓+Uc。根據(jù)不同的取樣信號整流方式，選取取樣變壓器初、次級繞組的匝數(shù)比nl/n2以及分壓電阻Rl和R2的分壓比，使得在燈壽終的局部整流效應(yīng)異常狀態(tài)到達(dá)規(guī)定的程度 (對于T5和T4燈管，局部整流效應(yīng)使燈的陰極發(fā)射能力降低的一端的附加功耗分別小于 7.5W和5W)時，由燈異常保護(hù)檢測電路輸出的控制電壓Uc的幅度達(dá)到保護(hù)控制電路80 的起控點?？刂齐妷篣c的極性也由保護(hù)控制電路80的要求確定。
權(quán)利要求1.一種熒光燈異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路，包括取樣變壓器，二極管整流器，濾波電容器和電阻分壓器電路，其特征在于在串聯(lián)諧振驅(qū)動熒光燈負(fù)載電路中，取樣變壓器初級繞組與串聯(lián)諧振電容串接后，與熒光燈并接，取樣變壓器次級繞組與整流電路連接，整流器輸出送至保護(hù)控制電路。
2.按權(quán)利要求1所述的熒光燈異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路，其特征在于所述整流電路采用倍壓整流輸出；或橋式整流輸出；或全波整流輸出，經(jīng)分壓電阻分壓后送至保護(hù)控制電路。
3.按權(quán)利要求2所述的熒光燈異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路，其特征在于所述整流輸出的電壓，藉助整流二極管的連接方向，控制輸出電壓的極性為正或為負(fù)。
專利摘要本實用新型公開了一種氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器的燈異常狀態(tài)保護(hù)檢測電路，通過將燈異常狀態(tài)取樣電路置于與串聯(lián)諧振電路的與熒光燈并聯(lián)的諧振電容器通路中，并對取樣信號進(jìn)行倍壓整流，或橋式整流，或全波整流，電阻分壓來獲取控制信號的辦法，使用一套電路就能兼具“燈不激活”和“燈壽終局部整流效應(yīng)”兩種異常狀態(tài)的保護(hù)?？刂菩盘柕臉O性可根據(jù)保護(hù)控制電路的要求通過改變整流二極管的連接方向進(jìn)行變更。優(yōu)點是，節(jié)省了電路設(shè)備，節(jié)省了成本。
文檔編號H05B41/298GK202206638SQ20112028256
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者許江濤, 謝冰 申請人:上海阿卡得電子有限公司