CN201438776U - 一种无极灯高频发生器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无极灯高频发生器电路，包括滤波整流电路、功率因数校正电路、逆变电路、谐振电路及保护电路，所述滤波整流电路的输入端接入交流电源，输出端与所述功率因数校正电路的输入端相连，所述功率因数校正电路经过所述逆变电路后与所述谐振电路相连，所述谐振电路的输出端与无极灯相连；所述保护电路包括采样电压电路及异常控制电路；所述采样电压电路的输入端与所述谐振电路相连，所述异常控制电路的控制端与所述采样电压电路的输出端连接，所述异常控制电路的输入端分别与所述逆变电路及所述功率因数校正电路连接，所述异常控制电路的输出端接地。当电路遇到开路或短路的异常状况情况时，保护电源电路，避免产品损坏。

Description

一种无极灯高频发生器电路

技术领域

本实用新型涉及一种高频发生器电路，尤其涉及一种用于无极灯的高频发生器电路。

背景技术

无极灯由高频发生器、耦合器和灯泡三部分组成，其工作原理是：首先把市电转换成直流电，再变换为高频电能，高频电能通过灯泡中心部位的耦合器产生高频电磁场能量，该电磁场能量以感应方式耦合到灯泡内，使灯泡内的气体被击穿形成等离子体，等离子体受激原子返回基态时，产生出254nm的紫外线，灯泡内荧光粉受到紫外线激发而发出可见光。

高频发生器电路一般由功率因数校正电路和高频振荡电路组成，功率因数校正电路向高频振荡电路提供稳定的电压，高频振荡电路由滤波电路、高频自激振荡电路和启动触发电路组成，其中，高频自激振荡电路向与其输出相接的耦合电极提供高压高频电源，经过耦合电极产生磁场，激发荧光气体放电使灯泡发光。

但是，当灯泡遇到异常状况，如灯泡接触不良、耦合器失磁、壳体破碎等时，由于电路中的电压、电流急剧变化，会造成高频电源电路中MOSFET管损坏，从而破坏电源电路。

因此，亟待一种改进的高频发生器电路以克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种具有保护电路的无极灯高频发生器电路，使其遇到泡体接触不良、耦合器失磁等开路短路的异常状况时保护电源电路，避免产品损坏。

本实用新型所提供的无极灯高频发生电路，包括滤波整流电路、功率因数校正电路、逆变电路、谐振电路及保护电路。所述滤波整流电路的输入端接入交流电源、输出端与所述功率因数校正电路的输入端相连，所述功率因数校正电路经过所述逆变电路后与所述谐振电路相连，所述谐振电路的输出端与无极灯相连。所述保护电路包括采样电压电路及异常控制电路，所述采样电压电路的输入端与所述谐振电路相连，所述异常控制电路的控制端与所述采样电压电路的输出端连接，所述异常控制电路的输入端分别与所述逆变电路及所述功率因数校正电路连接，所述异常控制电路的输出端接地。

较佳地，所述谐振电路包括电感器及两谐振电容，所述两谐振电容串接在所述电感器和地之间；所述采样电压电路包括采样电容；所述采样电容在两所述谐振电容的连接点引出异常保护采样电压至所述异常控制电路的控制端。当发生开路时，该异常保护采样电压触发异常控制电路启动，从而使逆变电路停止工作。

较佳地，所述保护电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括二极管及电阻，所述二极管的阳极与所述电感器的次级绕组相接，所述二极管的阴极与所述电阻串联后与所述异常控制电路的控制端相接。当发生短路时，线圈及二极管的电流急剧上升，触发启动异常控制电路工作。

采用本实用新型的无极灯高频发生器电路，在电路发生异常状况，例如灯泡壳体破碎、漏气等的开路或短路时，保护电路被触发，从而控制逆变电路停止工作，达到保护电源电路的目的。保障无极灯使用安全可靠的同时延长高频发生器的使用寿命。

为使本实用新型更加容易理解，下面将结合附图进一步阐述本实用新型的具体实施例。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型无极灯高频发生器电路的局部原理图；

图3为本实用新型的功率因数校正电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步说明。

参考图1，图2，本实用新型的无极灯高频发生器电路包括滤波整流电路U1、功率因数校正电路U2、逆变电路U3、谐振电路U4、保护电路U5及驱动电路U6。所述滤波整流电路U1的输入端接入交流电源、输出端与所述功率因数校正电路U2的输入端相连，所述功率因数校正电路U2经过所述逆变电路U3后与所述谐振电路U4相连，所述谐振电路U4的输出端与无极灯J2相连，在所述功率因数校正电路U2与所述逆变电路U3之间设有驱动电路U6。

所述保护电路U5包括采样电压电路U51及异常控制电路U52。所述采样电压电路U51的输入端与所述谐振电路U4相连，所述异常控制电路U52的控制端与所述采样电压电路U51的输出端连接，所述异常控制电路U52的输入端分别与所述逆变电路U3及所述功率因数校正电路U2连接，所述异常控制电路U52的输出端接地。

电源信号经所述滤波整流电路U1滤波整流后送至所述功率因数校正电路U2，所述功率因数校正电路U2将输入的低压直流信号转换成高压直流信号，该直流信号经过所述驱动电路U6触发所述逆变电路U3，从而产生高频交流信号以点亮无极灯J2，当出现异常情况时保护电路U使逆变电路U3停止工作。

下面详细描述无极灯高频发生器电路的电路结构及工作原理。

具体地，本实用新型实施例的滤波整流电路U1采用通用的滤波整流电路。滤波电路包括电容、电感等，整流电路可采用桥式整流器等。滤波整流电路的一般结构为本领域技术人员熟知，故在此不再赘述。市交流电与滤波电路相连，其作用是防止灯电源噪声窜入电力网，干扰其他用电设备；同时，可阻止电力网中的噪声输入灯电源，影响灯的正常工作。桥式整流器对交流电进行整流后获得后续电路工作的脉动直流供电。

如图3所示，本实施例的功率因数控制器IC1可为MC33262芯片。MC33262通过对输入输出条件及电感电流是否过零测试来控制MOSFET管的通断，以达到产品整体工作在高PF值，以使产品产生尽量低的谐波，以满足IEC61000-3-2的要求。由于MC33262的控制作用，使得输入电流紧跟随输入电压而变化，呈平滑的正弦波，并使线路功率因数高于0.99。

具体地，参考图3，该功率因数校正电路U2主要由功率因数控制器IC芯片MC33262、MOSFET管Q1、升压变压器T4、稳压管D2、输出电容C7及反馈环路组成。在Q1导通时，稳压管D2截止，电容C7通过负载放电。当Q1由导通跃变为关断时，变压器T4产生的突变电势使稳压管D2反向击穿，变压器T4中的储能经D2释放，对电容C7充电。由于Q1和D2交替导通，使得整流电路输出电流经变压器T4连续流动。本电路采用双环反馈控制方案。内环反馈的作用是将全波整流输出直流脉动电压通过R2和R10组成的电阻分压器取样输入到MC33262第3脚，以保证通过变压器T4的电流时刻跟踪输入电压按正弦规律变化的轨迹。外环用作APFC变换器输出直流电压的反馈控制。直流输出电压通过R12、R3及R9组成的电阻分压器取样输入到MC33262的第1脚，MC33262输出PWM驱动信号调节MOSFET功率管的占空比，以使输出稳定电压。

本实施例的逆变电路U3采用半桥变换电路，参考图2，具体地，该半桥变换电路包括耦接的线圈T5A、T5B、T5C、MOSFET管Q2、Q7、稳压管D11、D12、D14、D15及其外围阻容元件，该线圈T5A和T5C通过电感器L7相连接，线圈T5A与反向相接的稳压管D11、D12及串联电阻R20、R21并联后设于MOSFET管Q2的源极与栅极之间；线圈T5C与反向相接的稳压管D14、D15及串联电阻R22、R23并联后设于MOSFET管Q7的源极与栅极之间，该MOSFET管Q2的源极与MOSFET管Q7的漏极连接、栅极与驱动电路U6相接、漏极与功率因数校正电路U2的输出端相接，该MOSFET管Q7的栅极与异常控制电路U52的输入端相接、源极接地。

具体地，所述驱动电路U6包括晶体管Q4、Q6及其外围的阻容元件C25、C26、R18、R19及稳压管D4，该驱动电路U6的输入端通过电阻R15与功率因数校正电路U2的输出端连接，输出端通过二极管D9与MOSFET管Q2的栅极连接。由功率因数校正电路U2输出的相对稳定的直流信号使得稳压管D4导通后，Q6与Q4及其周边的阻容元件组成的电路从左到右的快速导通，从而加速启动MOSFET管Q2，减少开关损耗。

具体地，所述谐振电路U4包括电感器L7、谐振电容C20、C34、C35及电阻R26；电感器L7的初级绕组的输出端与电容C20相连后接上无极灯J2。较佳的，谐振电容C20并联有一放电电阻R26。当电感器L7接收到来自逆变电路的传送的高频交流电后，将感应电流耦合到灯泡内，将灯泡点亮。谐振电容C34、C35串接在电感器L7的初级绕组的输出端与地之间。

如图2所示，本实用新型的无极灯高频发生器电路的保护电路U5包括采样电压电路U51及异常控制电路U52。该采样电压电路U51一端与该异常控制电路U52的控制端连接，另一端与谐振电容C34、C35的连接点连接，以采样其谐振电压。该异常控制电路U52的输入端分别与功率因数校正电路U2的输出端及逆变电路U3的MOSFET管Q7的控制端，即栅极连接，该异常控制电路U52的输出端接地。

具体地，该采样电压电路U51包括采样电容C33、二极管D7及电阻R32；二极管D7的阳极与采样电容C33相连、阴极与电阻R32串联后与异常控制电路U52的控制端相连，所述采样电容C33在谐振电容C34、C35的中点引出异常保护采样电压。具体地，该异常控制电路U52包括晶体管Q3、Q5及其外围电容C21-C24、电阻R25、R27、R29、稳压管D13、D16、二极管D10。稳压管D13的阳极与晶体管Q3的基极相连，二极管D10的阴极与晶体管Q3的集电极相连。稳压管D13通过电阻R30与采样电压电路U51相连。当发生开路时，电感器L7及电容C34、C35进入谐振状态，电感电容形成的谐振电压急速增加，该谐振高压通过C33反馈给异常控制电路U52，电压达一定值时，将稳压管D13反向击穿，从而使稳压管D13导通，触发异常控制电路U52中的晶体管Q3工作，从而旁路逆变电路U3中的MOSFET管Q7栅极的电流，使逆变电路U3停止工作，避免产品在开路时损毁。

较佳地，在二极管D7的阳极与采样电容C33之间设有二极管保护电路U53，该二极管保护电路U53连接在所述二极管D7的阳极与地之间，且由二极管D8、电容C15、C16并联而成。该二极管保护电路的作用在于避免当采样电压电路中的过大电压流经二极管D7时，对二极管D7造成损坏。

较佳地，在该异常控制电路U52的控制端与采样电压电路U51之间还设有滤波电路U54。本实施例中，该滤波电路U54可由电阻R31、电容C27、C29、C30并联而成。在本实用新型中，该滤波电路不限于本实施的RC滤波电路，也可以是LC等其他形式的滤波电路。滤波电路U54使得进入异常控制电路U52的信号干扰降低，并防止开路检测的误动作。

再次参考图2，该保护电路U5还包括电流检测电路U55，当高频发生器电路的输出端短路时，该电流检测电路U55使异常控制电路U52动作。具体地，该电流检测电路U55包括二极管D6及电阻R24，该二极管D6的阳极与电感器L7的次级绕组相接，该二极管D6的阴极与电阻R24串联后与异常控制电路U52的控制端相接。具体地，该电流检测电路U55通过电阻R24并联在滤波电路U54与电阻R32之间。当输出端短路或灯泡耦合器失磁时，电感器L7的电感电流在正半周期时急速增加，异常信号流经二极管D6及电阻R24后送至滤波电路U54，经平滑滤波后送至异常控制电路U52，使其触发启动，从而旁路半桥变换电路中的MOSFET管Q7的栅极电流，使逆变电路U3停止工作，直至产品离线后重启，从而防止产品过功率损坏。

本实用新型的无极灯高频发生器电路的工作原理如下：接通电源后，市电经滤波整流电路后获得后续电路工作的脉动直流供电，该脉动直流电被传至功率因数校正电路，功率因数校正电路的作用是在AC输入端产生与AC输入电压同相位的电流，将输入的低压直流信号转换成高压的相对稳定的直流信号，使输入电流谐波满足GB/T15144标准规定的限量，并使线路功率因数高于0.99。当功率因数校正电路向驱动电路U6提供升高、稳定的直流电压，当电压达到稳压管D4的击穿电压时，使得由晶体管Q6、Q4、稳压管D4及周边的容阻元件组成的驱动电路从左到右加速导通，从而快速启动MOSFET管Q2，MOSFET管Q2、Q7交替导通，形成高频交流信号，经电感器L7及电容C20谐振输出至耦合电极，耦合电极产生磁场，激发荧光气体放电使灯泡发光。此时驱动电路停止工作。

当发生灯泡接线不良或无泡体直接上电开路状况时，电感器L7上的绕组两端电压升高，触发启动异常控制电路U52工作。具体地，电感器L7及电容C34、C35进入谐振状态，电感电容形成的谐振电压急速增加，该谐振高压通过C33及二极管D7整流后，进入后续的滤波电路U54，当电压达一定值时，将稳压管D13反向击穿，从而使稳压管D13导通，电容C23充电，当电容C23达一定电压值时，触发异常控制电路U52中的晶体管Q3工作，从而旁路逆变电路中MOSFET管Q7的栅极电流并维持该状态，使逆变电路U3停止工作，直至产品离线后重启，避免产品在开路时损毁。

当泡体耦合器温度过高发生电感失效或因特殊原因发生短路时，电感器L7的电感电流在正半周期时急速增加，异常信号流经二极管D6及电阻R24后送至滤波电路U54，经平滑滤波后送至异常控制电路U52，使其触发启动，从而将逆变电路中的MOSFET管Q7的栅极电流旁路并维持该状态，使逆变电路U3停止工作，直至产品离线后重启，从而实现短路保护功能。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种无极灯高频发生器电路，包括滤波整流电路(U1)、功率因数校正电路(U2)、逆变电路(U3)及谐振电路(U4)，所述滤波整流电路(U1)的输入端接入交流电源、输出端与所述功率因数校正电路(U2)的输入端相连，所述功率因数校正电路(U2)经过所述逆变电路(U3)后与所述谐振电路(U4)相连，所述谐振电路(U4)的输出端与无极灯(J2)相连；

其特征在于：还包括一保护电路(U5)，所述保护电路(U5)包括采样电压电路(U51)及异常控制电路(U52)，所述采样电压电路(U51)的输入端与所述谐振电路(U4)相连，所述异常控制电路(U52)的控制端与所述采样电压电路(U51)的输出端连接，所述异常控制电路(U52)的输入端分别与所述逆变电路(U3)及所述功率因数校正电路(U2)连接，所述异常控制电路(U52)的输出端接地。

2.如权利要求1所述的无极灯高频发生器电路，其特征在于：所述谐振电路(U4)包括电感器(L7)及两谐振电容(C34、C35)，所述两谐振电容(C34、C35)串接在所述电感器(L7)和地之间；所述采样电压电路(U51)包括采样电容(C33)；所述采样电容(C33)在两所述谐振电容(C34、C35)的连接点引出异常保护采样电压至所述异常控制电路(U52)的控制端。

3.如权利要求2所述的无极灯高频发生器电路，其特征在于：所述异常控制电路(U52)包括晶体管(Q3)、稳压管(D13)及其外围电容电阻，所述稳压管(D13)的阳极与所述晶体管(Q3)的基极相连，阴极与所述采样电容(C33)相连，所述晶体管(Q3)的集电极与所述功率因数校正电路(U2)的输出端相连，发射极接地。

4.如权利要求2所述的无极灯高频发生器电路，其特征在于：所述采样电压电路(U51)还包括二极管(D7)及电阻(R32)，所述二极管(D7)的阳极与所述采样电容(C33)相连，所述二极管(D7)的阴极串联所述电阻(R32)后与所述异常控制电路(U52)的控制端相连。

5.如权利要求4所述的无极灯高频发生器电路，其特征在于：采样电压电路(U51)还包括二极管保护电路(U53)，所述二极管保护电路(U53)连接在所述二极管(D7)的阳极与地之间，且由二极管(D8)、电容(C15、C16)并联而成。

6.如权利要求5所述的无极灯高频发生器电路，其特征在于：所述保护电路还包括滤波电路(U54)，所述滤波电路(U54)设于所述异常控制电路(U52)的控制端与采样电压电路(U51)之间。

7.如权利要求1-6所述的无极灯高频发生器电路，其特征在于：所述保护电路(U5)还包括电流检测电路(U55)，所述电流检测电路(U55)包括二极管(D6)及电阻(R24)，所述二极管(D6)的阳极与所述电感器(L7)的次级绕组相接，所述二极管(D6)的阴极与所述电阻(R24)串联后与所述异常控制电路(U52)的控制端相接。

8.如权利要求1所述的无极灯高频发生器电路，其特征在于：所述功率因数校正电路(U2)包括功率因数控制器(IC1)及外围阻容元件、场效应管(Q1)、升压变压器(T4)、稳压管(D2)和电容(C7)，所述稳压管(D2)的阳极分别与所述升压变压器(T4)及所述场效应管(Q1)漏极相接，阴极与所述电容(C7)相连后接地，所述场效应管(Q1)的栅极与所述功率因数控制器相接，源极接地。

9.如权利要求1所述的无极灯高频发生器电路，其特征在于：所述逆变电路(U3)为半桥变换电路。

10.如权利要求9所述的无极灯高频发生器电路，其特征在于：在所述功率因数校正电路(U2)与所述逆变电路(U3)之间设有驱动电路(U6)，所述驱动电路包括晶体管(Q4、Q6)及其外围的阻容元件、稳压管(D4)，所述驱动电路的输入端与所述功率因数校正电路(U2)的输出端连接，所述驱动电路(U6)的输出端与所述半桥变换电路的开关管的控制端连接。

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