具有逆变保护的电子镇流器论文和设计-张导

全文摘要

本实用新型公开了一种具有逆变保护的电子镇流器，包括电磁兼容电路、全桥软启动整流电路、功率因数校正电路、升压电路、逆变电路和灯管，所述全桥软启动整流电路的输入端与所述电磁兼容电路的输出端连接，所述功率因数校正电路的输入端与所述全桥软启动整流电路的输出端连接，所述升压电路的输入端与所述功率因数校正电路的输出端连接，所述逆变电路的输入端与所述升压电路的输出端连接，所述灯管与所述逆变电路的输出端连接；所述逆变电路包括电压输入端、第一IGBT管、第一MOS管、第一电容、第二IGBT管、第二MOS管、第一电感、第二电感和电压输出端。本实用新型电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

主设计要求

1.一种具有逆变保护的电子镇流器，其特征在于，包括电磁兼容电路、全桥软启动整流电路、功率因数校正电路、升压电路、逆变电路和灯管，所述全桥软启动整流电路的输入端与所述电磁兼容电路的输出端连接，所述功率因数校正电路的输入端与所述全桥软启动整流电路的输出端连接，所述升压电路的输入端与所述功率因数校正电路的输出端连接，所述逆变电路的输入端与所述升压电路的输出端连接，所述灯管与所述逆变电路的输出端连接；所述逆变电路包括电压输入端、第一IGBT管、第一MOS管、第一电容、第二IGBT管、第二MOS管、第一电感、第二电感和电压输出端，所述电压输入端的一端分别与所述第一IGBT管的集电极和第一电容的一端连接，所述第一IGBT管的发射极分别与所述第一电感的一端和第一MOS管的漏极连接，所述第一电容的另一端与所述第二IGBT管的集电极连接，所述第二IGBT管的发射极分别与所述第二MOS管的漏极和第二电感的一端连接，所述电压输入端的另一端分别与所述第一MOS管的源极和第二MOS管的源极连接，所述第一电感的另一端与所述电压输出端的一端连接，所述第二电感的另一端与所述电压输出端的另一端连接，所述第一电容的电容值为150pF。

设计方案

所述逆变电路包括电压输入端、第一IGBT管、第一MOS管、第一电容、第二IGBT管、第二MOS管、第一电感、第二电感和电压输出端，所述电压输入端的一端分别与所述第一IGBT管的集电极和第一电容的一端连接，所述第一IGBT管的发射极分别与所述第一电感的一端和第一MOS管的漏极连接，所述第一电容的另一端与所述第二IGBT管的集电极连接，所述第二IGBT管的发射极分别与所述第二MOS管的漏极和第二电感的一端连接，所述电压输入端的另一端分别与所述第一MOS管的源极和第二MOS管的源极连接，所述第一电感的另一端与所述电压输出端的一端连接，所述第二电感的另一端与所述电压输出端的另一端连接，所述第一电容的电容值为150pF。

2.根据权利要求1所述的具有逆变保护的电子镇流器，其特征在于，所述逆变电路还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述电压输入端的一端连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一IGBT管的集电极和第一电容的一端连接，所述第一二极管的型号为S-452T。

3.根据权利要求2所述的具有逆变保护的电子镇流器，其特征在于，所述逆变电路还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第一IGBT管的发射极连接，所述第二电容的另一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第二电容的电容值为260pF。

4.根据权利要求3所述的具有逆变保护的电子镇流器，其特征在于，所述逆变电路还包括第三电容，所述第三电容的一端与所述第二IGBT管的发射极连接，所述第三电容的另一端与所述第二MOS管的漏极连接，所述第三电容的电容值为260pF。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的具有逆变保护的电子镇流器，其特征在于，所述第一MOS管和第二MOS管均为N沟道MOS管。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电子镇流器领域，特别涉及一种具有逆变保护的电子镇流器。

背景技术

电子镇流器是镇流器的一种，是指采用电子技术驱动电光源，使之产生所需照明的电子设备。与之对应的是电感式镇流器(或镇流器)。现代日光灯越来越多的使用电子镇流器，轻便小巧，甚至可以将电子镇流器与灯管等集成在一起，同时，电子镇流器通常可以兼具启辉器功能，故此又可省去单独的启辉器。电子镇流器还可以具有更多功能，比如可以通过提高电流频率或者电流波形(如变成方波)改善或消除日光灯的闪烁现象；也可通过电源逆变过程使得日光灯可以使用直流电源。传统电感式整流器的一些缺点使它正在被日益发展成熟的电子镇流器所取代。然而，传统电子镇流器的电路部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统电子镇流器的电路部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少防止信号干扰的功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的具有逆变保护的电子镇流器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有逆变保护的电子镇流器，包括电磁兼容电路、全桥软启动整流电路、功率因数校正电路、升压电路、逆变电路和灯管，所述全桥软启动整流电路的输入端与所述电磁兼容电路的输出端连接，所述功率因数校正电路的输入端与所述全桥软启动整流电路的输出端连接，所述升压电路的输入端与所述功率因数校正电路的输出端连接，所述逆变电路的输入端与所述升压电路的输出端连接，所述灯管与所述逆变电路的输出端连接；

在本实用新型所述的具有逆变保护的电子镇流器中，所述逆变电路还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述电压输入端的一端连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一IGBT管的集电极和第一电容的一端连接，所述第一二极管的型号为S-452T。

在本实用新型所述的具有逆变保护的电子镇流器中，所述逆变电路还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第一IGBT管的发射极连接，所述第二电容的另一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第二电容的电容值为260pF。

在本实用新型所述的具有逆变保护的电子镇流器中，所述逆变电路还包括第三电容，所述第三电容的一端与所述第二IGBT管的发射极连接，所述第三电容的另一端与所述第二MOS管的漏极连接，所述第三电容的电容值为260pF。

在本实用新型所述的具有逆变保护的电子镇流器中，所述第一MOS管和第二MOS管均为N沟道MOS管。

实施本实用新型的具有逆变保护的电子镇流器，具有以下有益效果：由于设有电磁兼容电路、全桥软启动整流电路、功率因数校正电路、升压电路、逆变电路和灯管，逆变电路包括电压输入端、第一IGBT管、第一MOS管、第一电容、第二IGBT管、第二MOS管、第一电感、第二电感和电压输出端，该逆变电路与传统电子镇流器的电路部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第一电容用于防止第一IGBT管与第二IGBT管之间的干扰，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具有逆变保护的电子镇流器一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中逆变电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型具有逆变保护的电子镇流器实施例中，该具有逆变保护的电子镇流器的结构示意图如图1所示。图1中，该具有逆变保护的电子镇流器包括电磁兼容电路1、全桥软启动整流电路2、功率因数校正电路3、升压电路4、逆变电路5和灯管6，其中，全桥软启动整流电路2的输入端与电磁兼容电路1的输出端连接，功率因数校正电路3的输入端与全桥软启动整流电路2的输出端连接，升压电路4的输入端与功率因数校正电路3的输出端连接，逆变电路5的输入端与升压电路4的输出端连接，灯管6与逆变电路5的输出端连接。

外部二相380伏的交流电压信号输入至电磁兼容电路1，输入至电磁兼容电路1的为2根火线，额定电压为交流380V，且输入的电压范围为340～440V；电磁兼容电路1用以消除外部电网中的高次谐波信号，从而保证该具有逆变保护的电子镇流器免受外部电网各类高次谐波信号影响，同时也可以有效杜绝该具有逆变保护的电子镇流器本身产生的干扰信号影响到外部电网的正常运行。

全桥软启动整流电路2将电磁兼容电路1输出的二相380伏的交流电信号整流为直流电信号，也就是将2相的交流380V电信号直接整流为直流信号。功率因数校正电路3和升压电路4对输入的电信号进行功率因数的校正，输出稳定的直流电信号。功率因数校正电路3和升压电路4采用3倍频技术，这样可以提高功率因数校正电路的工作频率，有效的减小了直流母线电压和电流的纹波。

由于功率因数校正电路3采用的是前级BOOST电路，提高整流后直流母线的电压，在同样输出功率的情况下可以效的减小输出电流对功率器件的要求；从而可以通过选用高压小电流的MOS管功率器件代替IGBT的方案，不但可以有效降低成本，而且由于工作频率更高(60KHz-200KHz)，并保证工作在软开关的模式下，可以大大提高该具有逆变保护的电子镇流器的效率。

逆变电路5产生灯管6所需的点灯电压，以点亮灯管6。由于电子镇流器的输出频率高达60KHz-200KHz，因此消除了频闪现象，且由于前级的功率因数校正电路3和升压电路4采用BOOST电路结构，使得前后级间的直流母线电压为800V，相当稳定，不随外部电网电压而产生波动，因此灯管6有相当稳定的能量输出。该具有逆变保护的电子镇流器能提高功率因数和工作效率，降低生产成本，减小整个电路占用的体积，延长整个镇流器的使用寿命。

图2为本实施例中逆变电路的电路原理图，图2中，该逆变电路5包括电压输入端Vin、第一IGBT管P1、第一MOS管M1、第一电容C1、第二IGBT管P2、第二MOS管M2、第一电感L1、第二电感L2和电压输出端Vo，其中，电压输入端Vin的一端分别与第一IGBT管P1的集电极和第一电容C1的一端连接，第一IGBT管P1的发射极分别与第一电感L1的一端和第一MOS管M1的漏极连接，第一电容C1的另一端与第二IGBT管P2的集电极连接，第二IGBT管P2的发射极分别与第二MOS管M2的漏极和第二电感L2的一端连接，电压输入端Vin的另一端分别与第一MOS管M1的源极和第二MOS管M2的源极连接，第一电感L1的另一端与电压输出端Vo的一端连接，第二电感L2的另一端与电压输出端Vo的另一端连接。

该逆变电路5与传统电子镇流器的电路部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第一电容C1为耦合电容，用于防止第一IGBT管P1与第二IGBT管P2之间的干扰，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第一电容C1的电容值为150pF，当然，在实际应用中，第一电容C1的电容值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，第一IGBT管P1、第一MOS管M1、第一电容C1、第二IGBT管P2和第二MOS管M2构成逆变器，逆变器的输入端与太阳能电池板相连，输出端与第一电感L1、第二电感L2相连，第一IGBT管P1和第二IGBT管P2构成逆变器的上桥臂，第一MOS管M1和第二MOS管M2构成逆变器的下桥臂。逆变器与太阳能电池板相连，可将太阳能电池板所发出的直流电，经逆变器的上桥臂进行脉宽调制后，输出交流电，来驱动家用电器、照明及电机工具等交流负载，第一电感L1和第二电感L2用来抑制谐波。

对第一IGBT管P1和第二IGBT管P2进行脉宽调制时，第一MOS管M1和第二MOS管M2按以下流程进行换相工作：在正半周期，当第一IGBT管P1进行脉宽调制时，第二MOS管M2维持正半周期开启操作，第二IGBT管P2和第一MOS管M1在正半周期保持关断；在负半周期，当第二IGBT管P2进行脉宽调制时，第一MOS管M1保持开启状态，第一IGBT管P1和第二MOS管M2在负半周期关断。经脉宽调制后的输出波形，经过第一电感L1和第二电感L2进行滤波后，可得到低谐波的正弦交流电压。

采用IGBT管可在20kHz或以上的高频率下进行脉宽调制，对输出的正弦交流电压进行滤波时，只需采用较小体积的第一电感L1和第二电感L2，便可有效抑制谐波。

在脉宽调制的正半周期，第一IGBT管P1和第二MOS管M2同时导通，第一IGBT管P1被切换到20KHz或以上的工作频率，此时，第二MOS管M2被切换到50Hz或60Hz的频率下进行换相工作；负半周期时，第二IGBT管P2和第一MOS管M1同时导通，第二IGBT管P2被切换到20KHz或以上的工作频率，此时，第一MOS管M1被切换到50Hz或60Hz的频率下进行换相工作。

第一MOS管M1和第二MOS管M2导通时，被切换到50Hz或60Hz的低频下进行换相工作，可降低开关损耗和导通损耗，提高逆变电路5的可靠性。

本实施例中，第一MOS管M1和第二MOS管M2均为N沟道MOS管。

本实施例中，该逆变电路5还包括第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与电压输入端Vin的一端连接，第一二极管D1的阴极分别与第一IGBT管P1的集电极和第一电容C1的一端连接。第一二极管D1为限流二极管，用于进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第一二极管D1的型号为S-452T。

本实施例中，该逆变电路5还包括第二电容C2，第二电容C2的一端与第一IGBT管P1的发射极连接，第二电容C2的另一端与第一MOS管M1的漏极连接。第二电容C2为耦合电容，用于防止第一IGBT管P1与第一MOS管M1之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二电容C2的电容值为260pF。

本实施例中，该逆变电路5还包括第三电容C3，第三电容C3的一端与第二IGBT管P2的发射极连接，第三电容C3的另一端与第二MOS管M2的漏极连接。第三电容C3为耦合电容，用于防止第二IGBT管P2与第二MOS管M2之间的干扰，以进一步增强防止信号干扰的效果。值得一提的是，本实施例中，第三电容C3的电容值为260pF。

总之，本实施例中，该逆变电路5与传统电子镇流器的电路部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该逆变电路5中设有耦合电容，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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