專利名稱：高頻驅動氣體放電燈電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及驅動氣體放電燈的電源，具體的說是一種高頻驅動氣體放電燈電源。
高強度、大功率氣體放電燈需高達數千伏電壓觸發擊穿氣體，并且呈負阻特性，啟動時間長、電流大，在工頻(50-60赫芝)中，有工作電流死間，每秒鐘重復上百次，產生較大的電流波峰比，嚴重地影響了燈管的使用壽命，在三相供電系統中，零線所產生大諧波電流，對電網會引起供電系統的損壞和火災隱患。目前為了解決上述問題，常采取使用電子鎮流器啟動高壓氣體放電燈，如中國專利局已公開的專利96119658.0中就提供了一種恒功率調整、高功率因數、低諧波含量、啟動電流低、可允許高壓燈兩端長期開路、短路狀態帶電的高壓氣體放電燈電子鎮流器，上述發明專利雖然解決上述的一些問題，但仍然存在采用硬開關技術、電路復雜、有高頻諧波、調整繁瑣的缺陷。
本實用新型的目的是提供一種既具有上述發明的特點，又是一種高頻正弦、低電流波峰比(對燈無沖擊)、燈電流連續、無頻閃、無聲諧振的高頻驅動氣體放電燈電源，以克服上述的不足。
為了實現上述目的，本實用新型的特點為由一個經功率因數校正的直流電源Ec提供能量，由電感器L1和電容器C1串聯并接于直流電源Ec上，產生主頻為f=1/(2∏L1C1)]]>、特征阻抗為 、在電容器C1兩端產生峰值為2Ec的正弦交流電壓；兩個電子開關K1、K2串聯后并聯在電容器C1兩端；電子開關K1、K2上分別并聯有續流二極管D1、D2；有一高頻電感鎮流器L2與氣體放電燈G串聯后并聯在電子開關K2兩端。
上述電感器L1是由變壓器B1構成，上述電子開關K1、K2由開關管Q1、Q2構成，上述高頻電感鎮流器L2由高頻變壓器B2構成，有一控制模塊M控制開關管Q1、Q2的通斷，有一個串聯的負溫度系數電阻NTC和隔直電容C3串聯在氣體放電燈G和直流電源Ec負極之間之間，還有一補償電容C2一端接兩個開關管Q1、Q2之間，其另一端連接于氣體放電燈G和負溫度系數電阻NTC之間。
上述控制模塊M的輸入端接有變壓器B1的次級n12和檢測電容器C1的電流互感器B3的輸出信號n32，其輸出有開關管Q1、Q2通斷控制信號和氣體放電燈G的啟動信號a、b，該啟動信號a、b接入高頻變壓器B2的次級n22，在控制模塊M與電容器C1正級之間還連接有限流電阻R。
上述控制模塊M由整流濾波直流電源、信號放大電路、比較鑒相電路、鑒頻鎖相電路、電平移動電路、電流跟隨電路、雙穩態電路及啟動電路構成。
本實用新型由于采用隔離啟動、分源維持的原則，使得本實用新型具有低電流波峰比(對燈無沖擊)、燈電流連續、無頻閃、無聲諧振的優點。本實用新型電路簡單、體積小。


圖1為本實用新型的電路拓撲圖。
圖2為本實用新型實施例電路原理圖。
圖3為本實用新型控制模塊電路原理方框圖。
以下結合附圖及實施例進一步說明本實用新型。
在電力電網中經功率因數調整并穩壓后的直流電源Ec供一個電感器L1、電容器C1串聯后的諧振網絡，(如圖1)在電容器C1兩端產生頻率f＝1/L1C1、峰值為2Ec的正弦高頻電壓，經電子開關K1、K2和高頻電感鎮流器L2鎮流后供給氣體放電燈G的能量。
在實施例中變壓器B1的初級n11和電容器C1組成主頻諧振網絡，開關管Q1、Q2是受控開關，M是信號檢測、處理和開關管Q1、Q2的控制模塊，高頻變壓器B2中的n21是高頻鎮流電感，氣體放電燈G是負載，負溫度系數電阻NTC是減少燈啟動時浪涌電流的保護電阻，電容器C2是氣體放電燈G啟動通路和運行時的校正補償電容，電阻器R是控制模塊M工作初始能量提供時的限流電阻。
上述電路中，當電源Ec有電時，電源Ec對電容器C1充電，電容器C1電充滿后，當控制模塊M檢測電容器C1的充電電流為零時，同時變壓器B1的次級n12無信號(即變壓器B1初級n11為零時)，控制模塊M從啟動電路a、b端發出燈啟動脈沖信號，該脈沖信號通過高頻變壓器B2在其初級n21產生高壓，由初級n21、氣體放電燈G和補償電容C2形成回路，使氣體放電燈G點亮，同時控制模塊M給開關管Q1信號使其導通，此時電容器C1放電，用以維持氣體放電燈G發亮，此時高頻變壓器B2的次級n22反饋氣體放電燈G的維持電流信號；當電容器C1放電完畢時，開關管Q1截止，二極管D2續流時，控制模塊M給開關管Q2信號使其導通，由高頻鎮流電感n21的儲能繼續維持氣體放電燈G發亮，直至開關管Q2截止時，控制模塊M給開關管Q1信號使其導通(此時電容器C1已沖完電)，完成一個周期。
當氣體放電燈G開路時，高頻變壓器B2的次級n22無反饋電流，控制模塊M無法控制開關管Q2導通，并且變壓器B1次級n12無能量儲存，整個電路處于休眠狀態；當氣體放電燈G短路時，變壓器B1次級n12反饋量大，此時控制模塊M停止了開關管Q1、Q2的工作，電路也是休眠態，幾乎不耗電(＜1W)。高頻變壓器B2的次級n23是作變壓器時的輸出繞組，可作其他用途。
控制模塊M是一個獨立的綜合模塊，它把變壓器B1次級n12將電源提供電流的大小給運放A1放大整形，運放A2將電容器C1的電流大小和相位放大整形，在電容器C1兩端產上述兩路信號經比較器，并鑒相后在電容器C1充電完畢時控制電子開關K1導通；由于變壓器B2和有源器件(開關管等)的分布的無源參數(分布電容、線路感抗等)影響了主頻，所以運放A2的信號與由高頻變壓器B2中的初級n21檢測的負載電流信號經運放A3放大整形，經鑒相鎖相后，由跟隨器發出電子開關K2控制信號，經鑒相鎖相信號控制比較鑒相器，因為高頻變壓器B2既是高頻鎮流電抗器，又是儲能器，當儲能供燈到一定量時，才能使電子開關K1導通(即電子開關K2必須可靠截止)；雙穩電路控制給晶閘管發出高壓燈觸發啟動脈沖，同時給電子開關K1發出優先導通信號，如果燈正常接入電路，變壓器B1就有電流通過，該信號經運放A3放大整形后，封鎖雙穩態電路，使其無高壓控制信號產生即晶閘管無觸發信號，啟動電路就不會產生高壓接入高頻變壓器B2，從而保證器件的安全運行；控制模塊的工作電源經變壓器B1的次級n12取出，經穩壓后供給；電平移動電路可經外接變壓器和光電耦合。
本實用新型的開關管Q1、Q2可采用功率MOS管、IGB功率管、快速晶閘管等。
本實用新型的一些未詳細描述的部分對于本領域技術人員毫無疑問是很明顯的，所以無需描述。
權利要求1.一種高頻驅動氣體放電燈電源，其特征在于由一個經功率因數校正的直流電源Ec提供能量，由電感器L1和電容器C1串聯并接于直流電源Ec上，產生主頻為f=1/(2∏L1C1)]]>、特征阻抗為 、生峰值為2Ec的正弦交流電壓；兩個電子開關K1、K2串聯后并聯在電容器C1兩端；電子開關K1、K2上分別并聯有續流二極管D1、D2；有一高頻電感鎮流器L2與氣體放電燈G串聯后并聯在電子開關K2兩端。
2.依據權利要求1所述的高頻驅動氣體放電燈電源，其特征在于電感器L1是由變壓器B1構成，電子開關K1、K2由開關管Q1、Q2構成，高頻電感鎮流器L2由高頻變壓器B2構成，有一控制模塊M控制開關管Q1、Q2的通斷，有一個串聯的負溫度系數電阻NTC和隔直電容C3串聯在氣體放電燈G和直流電源Ec負極之間之間，還有一補償電容C2一端接兩個開關管Q1、Q2之間，其另一端連接于氣體放電燈G和負溫度系數電阻NTC之間。
3.依據權利要求1或2所述的高頻驅動氣體放電燈電源，其特征在于控制模塊M的輸入端接有變壓器B1的次級n12和檢測電容器C1的電流互感器B3的輸出信號n32，其輸出有開關管Q1、Q2通斷控制信號和氣體放電燈G的啟動信號a、b，該啟動信號a、b接入高頻變壓器B2的次級n22，在控制模塊M與電容器C1正級之間還連接有限流電阻R。
4.依據權利要求1或2或3所述的高頻驅動氣體放電燈電源，其特征在于控制模塊M由整流濾波直流電源、信號放大電路、比較鑒相電路、鑒頻鎖相電路、電平移動電路、電流跟隨電路及雙穩態電路構成。
專利摘要本實用新型涉及一種高頻驅動氣體放電燈電源,本實用新型的特點為由一個經功率因數校正的直流電源提供能量,由電感器和電容器串聯并接于直流電源上,產生主頻為f=1/(2π
文檔編號H05B41/28GK2469655SQ0121251
公開日2002年1月2日 申請日期2001年2月21日 優先權日2001年2月21日
發明者劉雙喜 申請人:劉雙喜