[发明专利]用于照明单元的电子镇流器和照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及照明领域。更具体地，本发明涉及用于照明单元的电子镇流器和包括该电子镇流器的照明设备。

背景技术

诸如气体放电灯的照明单元需要镇流器来适应电气系统的电源。由于以高频方式驱动放电灯发光的电子镇流器具有较高的光输出，因此已取代传统镇流器及启动器而被广泛应用。电子镇流器除包括诸如变压器、电感线圈和电容器的无源元件之外，还包括有源元件，如晶体管和集成电路，从而实现电源频率变换或者电流波形变换。

瞬时启动荧光灯电子镇流器电路主要包括有源功率因素校正(APFC)电路和诸如半桥结构的逆变器。图1示出了现有技术的电子镇流器电路100的示意图。参考图1，电子镇流器电路100包括整流器110、用于调整功率因素的功率因素校正(PFC)电路120、储能电容器C5和C6、逆变器140以及输出电路150。整流器110与交流电源V1连接，将交流电转换成直流电。PFC电路120调整交流输入的功率因素，以便在储能电容器C5和C6上获得直流总线电压V_BUS。逆变器140从储能电容器C5和C6接收直流输入功率，并且把直流输入功率转换成交流输出功率。输出电路150从逆变器140接收交流输出功率，用以供给电流来驱动至少一个负载，例如气体放电灯。

整流器110是全桥式整流器，其由二极管D1-D4及滤波电容器C1组成，用以把交流电源V1输入的交流电转换成直流电，例如，将110VAC转换成150VDC或将220VAC转换成300VDC。

PFC电路120进行功率因素校正，即输入电流成形，其可以用多种不同方式实现，最常规的实现方式是使用升压变换器。如图1所示，PFC电路120包括：接收输入电压以提供PFC电路120工作的启动电压的PFC启动电路，其例如包括串联连接在整流器110的输出端与接地端之间的电阻器R1和PFC电源电容器C3；包括初级绕组L2A和接地的次级绕组L2B的变压器(例如升压变换器)；例如包括电容器C2、电阻器R2、二极管D6和稳压二极管D7的充电泵电路，充电泵电路的一端连接到次级绕组L2B；PFC控制器U1(例如型号为L6562的集成电路芯片)，具有输入端VCC和输出端GD，其输入端VCC接收来自PFC启动电路的启动电压和来自由充电泵电路和次级绕组L2B构成的PFC供电电路提供的工作电压；以及PFC开关Q1，其耦接在初级绕组L2A与接地之间，由从PFC控制器U1的输出端GD输出的信号控制。例如，PFC开关Q1是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

镇流器上电之后输入电压(例如，整流过的正弦波)通过电阻器R1对PFC电源电容器C3充电，当电容器C3上的电压达到PFC控制器U1的工作门限电压时，PFC控制器U1开始工作并输出驱动信号以接通PFC开关Q1。此时初级绕组L2A上开始有高频电流流过，并在次级绕组L2B上产生感应电动势，以便通过充电泵电路为PFC控制器U1提供工作电压。初级绕组L2A上的高频电流迫使正向偏压二极管D5导通，以对储能电容器C5和C6进行充电。正向偏压二极管D5用于防止电流在桥式整流器110的电容器C1与储能电容器C5和C6(用于储存放电灯发光所需的电能)之间环流。在PFC电路120中，通过PFC控制器U1把PFC开关Q1接通一段固定时间，或者在初级绕组L2A上的电流大小达到与输入电压成正比的某个值就通过PFC控制器U1将PFC开关Q1关断，来实现功率因素校正。

如图1所示，逆变器140被配置成包括两个逆变器开关Q2和Q3的半桥形式。逆变器开关Q2耦合在逆变器140的输入端子与第一输出端子之间。逆变器开关Q3耦合在第一输出端子与电路接地之间。逆变器开关Q2、Q3是合适的功率切换器件，如NPN双极型晶体管。

在PFC电路120启动时，直流总线电压V_BUS通过电阻器R6对逆变器启动电容器C8充电，当启动电容器C8上的电压到达电压击穿器件如双向触发二极管DB3(D16)的击穿电压时，双向触发二极管DB3导通，其上面的压降迅速降低，启动电容器C8上的存储电荷通过双向触发二极管DB3迅速泻放，为开关Q3提供启动电流，由此启动逆变器140的自振荡运行。经电阻器R6对启动电容器C8充电的直流电流经二极管D15被高频开关Q3放掉，避免其再次充电触发双向触发二极管DB3而干扰半桥的正常工作。到此，镇流器启动完毕，开始正常工作。