[发明专利]用于可调光节能灯的电子镇流器

说明书

技术领域

本发明涉及从交流(AC)电力线运行并且可以在输出端为气体放电灯等负载供电的单级电子能量变换器。

背景技术

电子能量变换器，有时也被称作“开关电源”，需要直接从交流电力线操作。电业公司正在针对特定的用电设备群体所需的功率质量为这些设备制定要求。

作为电器设备之一的电子镇流器被大量用在照明器具中。通常，为了满足关于功率质量的工业要求，电子镇流器必须满足两个基本要求：(i)以至少0.9的功率因数(PF)从电力线获取功率，(ii)以低于20％的总谐波失真(THD)从电力线获取电流。

电子镇流器必须满足与灯负载的兼容性相关的其它要求。电子镇流器应该提供小于1.7的灯电流波峰系数，这里“波峰系数(CrestFactor)”等于灯电流的峰值与其有效值(RMS)的比值。在许多情况中，该系数与造成光闪烁的灯电流值的最大容许调制相关。理想的是，在电力线提供的电压的整个周期中向灯负载传递恒定的功率。

在例如断相调光型调光灯等节能小型荧光灯中使用的电子镇流器要求是高功率因数类型的电子镇流器。在AC电力线电压的每半周的时间内，从AC电力线获取的电流必须是连续的，否则调光器就不能正常操作。当从AC电力线获取的AC电流小于在调光器内使用的三端双向可控硅开关(triac)的保持电流时，节能灯就会闪烁，并且灯的寿命就会缩短。因此，希望有一种功率因数相对高的电子镇流器用于可调光的小型节能荧光灯。

为了将传统的电力线的低频交流电压(120V/60Hz或220V/50Hz)转换为高频(一般从10kHz到100kHz)交流电压或电流源，人们必须将来自电力线的信号整流为直流(DC)电压，然后由开关晶体管将该DC电压转换为高频源。

传统的离线式整流器都在二极管整流器电路以外设置电容性平滑滤波器。在整流后的输出高于平滑电容器上的电压的周期期间，该平滑电容器引起电流波形的谐波失真，在该期间，电容器充电。如果使用大电容器，则充电时间或导通角非常小，并且全部所需电荷必须在短时间段内加载到电容器中。这导致在短的导通角期间从整流后的电源输出大的电流，并在整流后的电源中产生电流尖峰。这些电流尖峰增加了电源的谐波分量，并且当使用大量镇流器时，所增加的谐波失真导致供电中的低功率因数。电力供应部门不接受这种情况，该情况还导致对其它电气设备的干扰。

使用存储转换原理是已知的，利用该原理以高的频率控制电感器以允许在宽的导通角上对平滑电容器进行充电。然而，该系统需要有一控制电路用于存储转换器，也称作“升压转换器”，以调节存储电感器的能量释放。这种存储转换原理的使用需要附加噪声过滤，因为开关器件会产生大量的噪音。该电路生产起来非常复杂且成本高。此外，还需要二级转换器将DC电压源转换为高频交流电压或电流源。在授予Herfurth的美国专利No.5,049,790中描述了该类型电路。

还已知使用单级转换器，该转换器从正弦电力线源获取近似正弦的电流，并将高频电流传给灯负载。依据该原理，即使用能够存储和释放能量的谐振振荡器电路，部分谐振能量仍然从转换器的输出端重回到输入端。该方法会在该振荡器电路中产生大的循环电流，从而在转换器内消耗大量功率。

非常希望有一种简单的且低成本的单级电子镇流器来解决上述发明中存在的问题并满足所有工业要求。

然而，本申请人还不知道任何有关集成的单级电子能量变换器的现有技术，其中用来修正功率因数的能量不从该设备的输出端重回到输入端。

发明内容

本发明的目的是提供一种相对简单、成本合算、可靠性和效率高的，用于各种气体放电负载并满足功率水平要求的电子镇流器。

另一个目的是提供一种集成为单级的并从电力线以高功率因数操作的电子能量变换器，该电子能量变换器具有谐振升压电路，该谐振升压电路自然且自动地与负载连接及供电谐振电路同步。

本发明的另一目的是提供一种集成为单级的电子能量变换器，其中，用于修正功率因数的能量不从该设备的输出端重回到输入端，而是存储在与电压整流器电路集成的谐振升压电路中，并由该谐振升压电路释放。

根据本发明，提供有一种适于从低频交流电压源向气体放电负载供电的电子设备，该设备具有DC端子并包括：

整流器电路，其具有连接形成AC输入端子的单向器件和一对分别形成正负DC端子的输出端子，并且该整流器电路使每个单向装置表现以传导电流时的导通时间段和不传导电流时的断开时间段为特征的开关动作；