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1. WO2013010459 - SELF-OSCILLATING INVERTER POWER SUPPLY HAVING VARIABLE OUTPUT FREQUENCY SLICING AND POWER SUPPLY HAVING VARIABLE OUTPUT CURRENT

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说 明书

输出频率分段可变的自激振荡逆变电源、 输出电流可变的电源

技术领域

本发明涉及一种输出频率分段可变的自激振荡逆变电源,尤指一种具有调光功能的气体 放电灯自激振荡电子镇流器逆变电源及输出电流可变的电源。

背景技术

将直流转变成交流的自激振荡逆变电源应用广泛,特别常见于低成本的气体放电灯自激 振荡电子镇流器或电子变压器中。但是自激振荡逆变电路要实现振荡频率可调或输出功率可 调,则比较困难。

美国专利 US5596247提出了一种比较简单的自激振荡电子镇流器调光方案,但该方案将 造成半桥上下管的开通时间不同,使上下管工作在不对称状态,对电路可靠性带来影响。

另一美国专利 US6696803 披露了一种能可靠工作的可改变工作频率的自激振荡电源方 案,但该方案中辅助电源电压的波动将影响其振荡频率和输出功率,因此对辅助电源的设计 提出了较高的要求,成本相对较高。

中国实用新型专利 CN91217582. 6提出一种廉价的分段调光自激振荡电子镇流器,该方案 设想利用拨动开关短接振荡磁环的不同抽头,实现分段调光。但实际上开关短接部分绕组后 将大大降低输出电压,因而无法保证电路的可靠工作。

发明内容

为了克服上述不足之处,本发明的主要目的旨在提供一种能可靠工作的输出频率或输出 功率可变的自激振荡电源。

本发明要解决的技术问题是:如何使自激振荡逆变电路能工作在不同的振荡频率,并且 能按要求改变工作频率;当负载电路形成非纯阻性的等效负载时,若电路能改变工作频率, 就能改变输出功率。

通常的自激振荡逆变电路的工作原理,是利用一个磁环作为电流互感器,将逆变输出电 流耦合到磁环副边用于驱动逆变开关管,形成自激振荡。当电路其他部分的参数确定时,逆 变输出电流到磁环副边耦合关系的不同将产生不同的自激振荡频率,例如磁环的饱和深度不 同会导致自激振荡频率不同。

基于以上原理,本发明的目的是这样实现的:

一种输出频率分段可变的自激振荡逆变电源,该电源设置有逆变开关电路、多个电流互 感器组成的耦合电路、开关以及负载电路,构成自激振荡逆变电源电路,由开关控制多个电 说 明书

流互感器组成的耦合电路中的部分电流互感器参与或退出自激振荡来改变自激振荡频率。

所述多个电流互感器组成的耦合电路包含至少两个耦合系数互相独立的电流互感器。 所述在电路中设置的多个电流互感器,是在磁芯上绕制有线圈,互感器的原边绕组相互 串联,分别与逆变开关电路中的功率开关管和负载电路连接;每个互感器有二个副边绕组, 其中一个互感器的一个副边绕组与另一个互感器的一个副边绕组串联后,经驱动电阻与逆变 开关电路的上功率开关管的基极和发射极连接,另两个副边绕组串联后经驱动电阻与逆变开 关电路下功率开关管的基极和发射极连接,藉助一开关,控制至少一个电流互感器参与或退 出自激振荡,以控制电路的振荡频率。

所述开关,并接于一个电流互感器中线圈的原边绕组;或者并接于一个电流互感器的至 少一个副边绕组。

在任一个电流互感器中再绕有一个副边控制绕组,该副边控制绕组由一个开关并接。 所述副边控制绕组串接一个开关、或一个电阻,或一个直流电源。

所述在电路中设置的多个电流互感器,是在磁芯上绕制有线圈,互感器的原边绕组相互 串联,分别与逆变开关电路的功率开关管和负载电路连接;每个互感器有二个副边绕组,由 开关控制选择连接一个或多个电流互感器的副边绕组分别与逆变开关电路上、下功率开关管 的基极串联连接。

所述在电路中设置的多个电流互感器,是在磁芯上绕制有线圈,互感器的原边绕组相互 并联,由开关控制选择其中一个互感器的原边与逆变开关电路的功率开关管和负载电路连接; 每个互感器有二个副边绕组,分别串联后分别与逆变开关电路上、下功率开关管的基极串联 连接,或者分别并联,由开关控制选择连接一个或多个电流互感器的副边绕组与逆变开关电 路上、下功率开关管的基极串联连接。

所述开关是机械开关或电子开关。

自激振荡逆变电源电路在上电启动或收到外来启动命令时,由控制指令控制开关置于某 个确定位置,以达到一个确定频率。

较佳地,还包括控制模块和采样电路,通过采样电路采集负载电路的电流采样,反馈至 控制模块,控制模块控制 PWM占空比使开关按占空比打开或闭合,以将电流平均值恒定在目 标值附近。

较佳地,还包含整流电路,外部交流火线和零线经整流后连接至逆变开关电路,控制模 块的信号地连接到整流输出的负端,将与外部交流火线或零线构成回路并有电压差的任何电 压源经过一命令开关以一根导线连接到控制模块的信号输入端,控制模块输出连接开关,命 说 明书

令开关闭合时,控制模块接收到该电压源的电压信号并将该信号看作控制命令,使所述开关 闭合或打开,使电路工作于一自激振荡频率或一种按 P丽占空比形成的频率组合,或使电路 按一输出电流目标值工作,当命令开关断开时,控制模块将该电压信号的消失看作另一命令, 使所述开关打开或闭合,使电路工作于另一自激振荡频率或按另一种 P丽占空比形成的频率 组合,或使电路按另一输出电流目标值工作。

一种气体放电灯电子镇流器,包括如上述任意一种自激振荡逆变电源。

一种输出电流可变的电源,该电源设置有逆变开关电路、控制模块、开关、多个电流互 感器、谐振电感、谐振电容、输出整流电路、以及直流负载,谐振电感和谐振电容组成串联 谐振电路,谐振电容并接输出整流电路,输出整流电路的输出并接直流负载,控制模块按照 外部命令使开关闭合或打开,使至少一个电流互感器参与或退出自激振荡,来改变自激振荡 频率,改变输出至直流负载的电流大小。

较佳地,直流负载包括至少一发光二极管。

较佳地,输出整流电路包含至少一个发光二极管。

所述的多个电流互感器,是在磁芯上绕制有线圈,互感器的原边绕组相互串联后与谐振 电感串联连接,每个互感器有二个副边绕组,分别串联后驱动逆变开关电路的上、下功率开 关管,其中一个电流互感器或绕有副边控制绕组,开关并接任一电流互感器的一个绕组,控 制模块使开关打开或闭合,使该电流互感器参与或退出自激振荡,以控制电路的振荡频率。

较佳地,控制模块输出 PWM信号使开关按 P丽信号闭合或断开,使受开关控制的电流互 感器按 P丽信号退出或参与自激振荡,使自激振荡频率按 PWM信号的脉宽比在两个频率间切 换,通过改变 P丽脉宽比来改变工作于两个自激振荡频率的时间比例,来改变输出至直流负 载的电流的平均值大小。

较佳地,该电源还包括将输出电流平均值的采样信号反馈到控制模块的采样模块,控制 模块据采样值和目标值的差异改变其输出 P丽信号的脉宽比,使输出至直流负载的电流的平 均值恒定在目标值附近。

所述电源还包含整流电路,外部交流火线和零线经整流后连接至逆变开关电路,控制模 块的信号地连接到整流输出的负端,将与外部交流火线或零线构成回路并有电压差的任何电 压源经过一命令开关以一根导线连接到控制模块的信号输入端,控制模块输出连接开关,命 令开关闭合时,控制模块接收到该电压源的电压信号并将该信号看作控制命令,使所述开关 闭合或打开,使电路工作于一自激振荡频率或一种按 PWM占空比形成的频率组合,或使电路 按一输出电流目标值工作,当命令开关断开时,控制模块将该电压信号的消失看作另一命令, 说 明书

使所述开关打开或闭合,使电路工作于另一自激振荡频率或按另一种 P丽占空比形成的频率 组合,或使电路按另一输出电流目标值工作。

本发明的有益效果是:

本发明提供了一种能可靠工作的输出频率或输出功率可变的自激振荡电源,或具有调光 功能的气体放电灯自激振荡电子镇流器,而且本发明由于采用自激振荡的方式来实现输出频 率或输出功率的改变,与他激振荡电路相比较,达到了成本相对较低的功效。本发明也可以 提出一种输出电流可变的电源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图 1是本发明的总体结构的方框图;

图 2是本发明的一实施例示意图;

图 3是本发明的另一实施例示意图;

图 4是本发明的另一实施例示意图;

图 5是本发明的另一实施例示意图;

图 6是本发明的另一实施例示意图;

图 7是本发明的另一实施例示意图;

图 8是本发明用于电子镇流器的一实施例的具体电路图;

图 9是本发明一种启动过程的示意图;

图 10为本发明一种 LED驱动电源的实例示意图。

附图中标号说明:

101—逆变开关电路;

102—多个电流互感器组成的耦合电路;

103—负载电路; 104—开关;

201—上管; 202—下管;

203—负载匹配电路; 204—控制电路; 205—电控制开关;

206a—磁环原边; 206b—磁环上管驱动副边;

206c—磁环下管驱动副边;

207a—磁环原边; 207b—磁环上管驱动副边;

207c—磁环下管驱动副边;

208—上管驱动电阻; 209—下管驱动电阻;

说 明书

210—隔直电容上; 211—隔直电容下;

301—上管; 302—下管; 303—负载匹配电路;

304—控制电路; 305—双刀电控制开关;

306a—磁环原边; 306b—磁环上管驱动副边;

306c—磁环下管驱动副边;

307a—磁环原边; 307b—磁环上管驱动副边;

307c—磁环下管驱动副边;

308—上管驱动电阻; 309—下管驱动电阻;

310—隔直电容上; 311—隔直电容下;

401—上管; 402—下管;

403—负载匹配电路; 404—隔直电容上; 405—隔直电容下; 406a—磁环原边; 406b—磁环上管驱动副边;

406c—磁环下管驱动副边;

407a—磁环原边; 407b- -磁环上管驱动副边;

407c—磁环下管驱动副边; 407d—磁环控制绕组; 408—上管驱动电阻; 409—下管驱动电阻; 410—控制开关;

501—上管; 502—下管;

503—负载匹配电路; 504—控制电路;

505a—联动开关上管部分; 505b—联动开关下管部分; 506a—磁环原边; 506b—磁环上管驱动副边; 506c—磁环下管驱动副边;

507a—磁环原边; 507b—磁环上管驱动副边; 507c—磁环下管驱动副边;

508—上管驱动电阻; 509—下管驱动电阻;

510—隔直电容上; 511—隔直电容下;

601—上管; 602—下管;

603—负载匹配电路; 604—控制电路;

605a—联动开关上管部分; 605b—联动开关下管部分; 605c—联动开关磁环原边部分;

说 明书

606a—磁环原边; 606b—磁环上管驱动副边;

606c—磁环下管驱动副边;

607a—磁环原边; 607b—磁环上管驱动副边;

607c—磁环下管驱动副边;

608—上管驱动电阻; 609—下管驱动电阻;

610—隔直电容上; 611—隔直电容下;

701—上管; 702—下管;

703—负载匹配电路; 704—控制电路;

705—双位开关;

706a—磁环原边; 706b—磁环上管驱动副边;

706c—磁环下管驱动副边;

707a—磁环原边; 707b—磁环上管驱动副边;

707c—磁环下管驱动副边;

708—上管驱动电阻; 709—下管驱动电阻;

710—隔直电容上; 711—隔直电容下;

D1—整流电路或 PFC电路;

R1—起振充电电阻; C1一起振电容; D2—双向触发二极管;

D3—二极管; R2—半桥上管驱动电阻; R3—半桥下管驱动电阻;

Q1—半桥上管; Q2—半桥下管; Tla—振荡磁环 T1原边;

Tib—振荡磁环 T1上管驱动副边; Tic一振荡磁环 T1下管驱动副边;

T2a—振荡磁环 T2原边; T2b—振荡磁环 T2上管驱动副边;

T2c—振荡磁环 T2下管驱动副边; T2d—振荡磁环 T2控制绕组;

S1—控制开关; VDC—辅助直流电压电源; R4—辅助电阻;

Lr一谐振电感; TL一荧光灯; Cr一谐振电容;

C2—隔直电容上; C3—隔直电容下;

901—上电启动或收到启动指令;

902—置开关于产生启动频率的位置;

903—启动完成吗?

904—按控制命令,置开关于产生所需频率的位置。

D1001—整流电路; Z1001—稳压管;

说 明书

R1001—起振充电电阻; C1001—起振电容; D1002—双向触发二极管;

D1003—二极管; R1002 半桥上管驱动电阻;

R1003 半桥下管驱动电阻;

Q1001—半桥上管; Q1002—半桥下管;

TlOOla—振荡磁环 T1001原边;

TlOOlb—振荡磁环 T1001上管驱动副边;

TlOOlc—振荡磁环 T1001下管驱动副边;

T1002a—振荡磁环 T1002原边;

T1002b—振荡磁环 T1002上管驱动副边;

T1002c—振荡磁环 T1002下管驱动副边;

DC1001—辅助直流电压源; R1004 电阻;

C1002 半桥电容上; C1003 半桥电容下;

LrlOOl—谐振电感; C1004—谐振电容; D1004—输出整流电路;

半导体发光器件组;

ASIC—控制模块; VCMD—命令电源; S1001—命令开关;

S1002—电控开关。

具体实施方式

请参阅附图 1所示,本发明的输出频率分段可变的自激振荡电源由逆变开关电路(101)、 多个电流互感器组成的耦合电路(102)、负载电路(103 ) 和开关(104) 构成,其中逆变开 关电路(101 ) 的输出连接至多个电流互感器组成的耦合电路(102)和负载电路(103)组成 的串联回路,多个电流互感器组成的耦合电路(102 ) 输出连接至逆变开关电路(101 ) 作为 逆变开关电路(101 ) 的驱动。

其中外部控制命令可控制开关(104),使多个电流互感器组成的耦合电路(102 )中的部 分互感器参与或退出自激振荡,来改变自激振荡频率。所述的多个电流互感器组成的耦合电 路(102) 至少由二个耦合系数相互独立的电流互感器组成。

某些负载在上电启动时对输至负载的频率或功率有特定要求,只有符合要求的频率或功 率才能保证负载正常启动,在连接这类负载时,附图 1所示的输出频率或输出功率可变的自 激振荡电源,可以按照负载启动特性对启动频率的要求,设置多个电流互感器组成的耦合电 路(102)中某几个特定互感器参与振荡时的频率为该启动频率;然后按照附图 9所述的方法, 在所述自激振荡电源上电启动时或外部命令给予启动指令时,使开关(104)控制上述特定互

说 明书

感器参与振荡,从而产生该启动振荡频率。直至负载启动完成,再按照控制命令的要求,置 开关(104) 于产生所需频率的位置。

逆变开关电路(101 )的输入为直流输入,可来自前级整流或 PFC电路,或来自外部直流 电源。逆变开关电路(101 ) 获得直流输入后,由逆变开关电路(101 ) 内部起振线路或外部 电路产生起振触发脉冲,使逆变开关电路(101 )开始工作,将直流输入转变成交流输出至多 个电流互感器组成的耦合电路(102)和负载电路(103) 构成的串联回路,其中多个电流互 感器组成的耦合电路(102 ) 自逆变开关电路(101 ) 输出的交流电流产生耦合输出连接至逆 变开关电路(101 ),用于驱动逆变开关电路(101 ),产生自激振荡。当外部控制命令控制开 关(104),使多个电流互感器组成的耦合电路(102 )中的部分互感器参与或退出自激振荡时, 逆变开关电路(101 )输出至负载电路(103 )的电流振荡频率即发生改变;当负载电路(103) 为非纯阻性时,电流振荡频率的改变导致输出至负载电路(103 ) 的功率改变。

附图 2是本发明的一实施例示意图。上管(201 )、下管(202)、隔直电容上(210)和隔 直电容下(211 )组成半桥逆变电路,上管(201 )和下管(202)连接中点输出依次连接至磁 环原边(206a)、磁环原边(207a) 和负载匹配电路(203),负载匹配电路(203) 另一端与 隔直电容上(210) 和隔直电容下(211 ) 的连接点相连;电路中设置有两个磁环,磁环原边 ( 207a), 磁环上管驱动副边(207b )和磁环下管驱动副边(207c) 为同一磁环的不同绕组, 磁环原边(206a)、磁环上管驱动副边(206b)和磁环下管驱动副边(206c )为另一磁环的不 同绕组;磁环上管驱动副边(206b)和磁环上管驱动副边(207b )与上管驱动电阻(208 ) 串 联组成上管(201 ) 的驱动电路;磁环下管驱动副边(206c)、磁环下管驱动副边(207c ) 与 下管驱动电阻(209)串联组成下管(202)的驱动电路。当外来起振脉冲开通下管(202 )后, 半桥起振。控制电路(204) 按照外来控制命令的要求输出控制信号使电控制开关(205 ) 闭 合或打开;当电控制开关(205 )打开时,负载电流流经磁环原边(206a)和磁环原边(207a), 这两个磁环各自的两组副边输出分别叠加后,分别驱动上管(201 )和下管(202),形成一固 定的自激振荡频率;当电控制开关(205 ) 闭合时,磁环原边(207a)被短路,负载电流只流 经磁环原边(206a),磁环上管驱动副边(207b )与磁环下管驱动副边(207c)输出电压都为 零,只有磁环上管驱动副边(206b)和磁环下管驱动副边(206c )分别驱动上管(201 )和下 管(202),形成另一固定的自激振荡频率。因此,控制电路(204)按照外来控制命令的要求 使电控制开关(205) 闭合或打开,即能改变自激振荡频率,或改变通过负载匹配电路(203) 输出的功率。

附图 3是本发明的另一实施例的示意图,与附图 2所示实施例的工作原理基本相同,只

说 明书

是控制开关改成双刀电控制开关(305) 并控制振荡磁环副边;当控制电路(304)控制双刀 电控制开关(305) 闭合时,磁环上管驱动副边(307b)和磁环下管驱动副边(307c)分别被 短路,退出振荡,自激振荡频率只由另一磁环决定;当双刀电控制开关(305)开路时,两个 磁环都参与振荡,形成另一振荡频率。

附图 4是本发明的另一实施例的示意图,上管(401)和下管(402) 组成逆变半桥,输 出依次连接至磁环原边(406a)、磁环原边(407a)和负载匹配电路(403),再连接至隔直电 容上(404) 和隔直电容下(405) 的连接点处;隔直电容上(404) 和隔直电容下(405) 串 联连接,其两端与直流输入两端连接;电路中设置有两个磁环,磁环原边(407a)、磁环上管 驱动副边(407b)、磁环下管驱动副边(407c)和磁环控制绕组(407d)为同一磁环的不同绕 组,磁环原边(406a)、磁环上管驱动副边(406b)和磁环下管驱动副边(406c) 为另一磁环 的不同绕组;磁环上管驱动副边(406b)、磁环上管驱动副边(407b)和上管驱动电阻(408) 串联后与上管(401) 的基极和发射极连接,组成上管(401) 的驱动电路;磁环下管驱动副 边(406c)、磁环下管驱动副边(407c)和下管驱动电阻(409) 串联后与下管(402) 的基极 和发射极连接,组成下管(402) 的驱动电路;控制开关(410) 与磁环控制绕组(407d) 并 接。

当外来起振脉冲开通下管(402)后,半桥起振。当控制开关(410) 打开时,两个磁环 共同参与自激振荡,形成一固定的振荡频率;当控制开关(410) 闭合时,磁环上管驱动副边

(407b) 和磁环下管驱动副边(407c) 的输出电压都被篏位到零而退出振荡,自激振荡由另 一磁环决定,形成另一固定的振荡频率,实现了输出频率的改变。若负载匹配电路(403)将 外部负载匹配成非纯阻性,则振荡频率的受控改变导致输出功率的受控改变,达到发明目的。

附图 5是本发明的另一实施例的示意图,上管(501)和下管(502)组成半桥逆变电路, 输出依次连接至磁环原边(506a)、磁环原边(507a)和负载匹配电路(503),再连接至隔直 电容上(510)和隔直电容下(511) 的连接处;隔直电容上(510) 和隔直电容下(511) 串 联连接后两端接直流输入;电路中设置有两个磁环,磁环原边(507a)、磁环上管驱动副边

(507b)和磁环下管驱动副边(507c)为同一磁环的不同绕组,磁环原边(506a)、磁环上管 驱动副边(506b) 和磁环下管驱动副边(506c) 为另一磁环的不同绕组;磁环上管驱动副边

(506b) 或磁环上管驱动副边(507b) 由联动开关上管部分(505a)选择其中之一与上管驱 动电阻(508) 串联后连接至上管(501) 的基极和发射极;磁环下管驱动副边(506c) 或磁 环下管驱动副边(507c) 由联动开关下管部分(505b) 选择其中之一与下管驱动电阻(509) 串联后连接至下管(502)的基极和发射极;设置两个磁环的耦合系数不同,使每个磁环单独

说 明书

接入电路时形成的振荡频率不同,其中磁环上管驱动副边( 506b )和磁环下管驱动副边( 506c) 接入电路时的振荡频率符合负载启动特性的要求。在初始上电时,控制电路(504)总是控制 联动开关使磁环上管驱动副边(506b) 和磁环下管驱动副边(506c )接入电路,保证负载启 动特性得到满足;外来起振脉冲使逆变半桥起振,电路按磁环上管驱动副边(506b ) 和磁环 下管驱动副边(506c)接入电路形成的启动频率工作。当负载启动后,控制电路(504)可按 照外部控制命令的要求使联动开关上管部分(505a) 和联动开关下管部分(505b)在两个磁 环的副边之间切换,使磁环上管驱动副边(506b )和磁环下管驱动副边(506c ) 接入电路, 或使磁环上管驱动副边(507b ) 和磁环下管驱动副边(507c) 接入电路,从而使电路在两个 不同的振荡频率之间切换,当负载匹配电路(503)形成非纯阻性等效负载时,输出频率的改 变导致输出功率的改变,达到发明目的。

附图 6是本发明的另一实施例的示意图,与附图 5所示实施例的工作原理基本类似,只 是两个磁环的原边也由联动开关磁环原边部分(605c ) 选择接入电路;设置两个磁环的耦合 系数不同,使每个磁环单独接入电路时形成的振荡频率不同。当控制电路(604)按照外部控 制命令的要求控制联动开关在两个磁环之间切换时,将使电路在两个不同的振荡频率之间切 换,达到发明目的。

附图 7是本发明的另一实施例的示意图,与附图 5所示实施例的工作原理基本类似,只 是两个磁环的原边由双位开关(705 )选择接入电路,并将两个磁环的副边改成串联;设置两 个磁环的耦合系数不同,使每个磁环单独接入电路时形成的振荡频率不同。当控制电路(704) 按照外部控制命令的要求控制双位开关(705 )在两个磁环之间切换时,原边未接入的磁环的 副边输出电压为零,振荡频率由接入电路的磁环决定;因此,在两个磁环间切换,即使电路 在两个不同的振荡频率之间切换,达到发明目的。

附图 8是本发明用于电子镇流器的一实施例的具体电路图,整流电路或 PFC电路 D1输出 连接至半桥上管 Q1和半桥下管 Q2组成的逆变半桥;起振充电电阻 Rl、起振电容 C1和双向 触发二极管 D2组成起振线路,二极管 D3在电路起振后将起振电容 C1篏位在低电平;半桥上 管 Q1和半桥下管 Q2组成的逆变半桥输出依次连接振荡磁环 T1原边 Tla、振荡磁环 T2原边 T2a、谐振电感 Lr、荧光灯 TL的灯丝、谐振电容 Cr,经荧光灯 TL的另一侧灯丝接到隔直电 容上 C2和隔直电容下 C3的连接中点;电路中设置有两个磁环,振荡磁环 T1原边 Tla、振荡 磁环 T1上管驱动副边 Tib和振荡磁环 T1下管驱动副边 Tic为同一磁环的不同绕组,振荡磁 环 T2原边 T2a、振荡磁环 T2上管驱动副边 T2b、振荡磁环 T2下管驱动副边 T2c和振荡磁环 T2控制绕组 T2d为另一磁环的不同绕组;振荡磁环 T1上管驱动副边 Tlb、振荡磁环 T2上管 说 明书

驱动副边 T2b和半桥上管驱动电阻 R2串联后与半桥上管 Q1的基极和发射极连接;振荡磁环 T1下管驱动副边 Tlc、振荡磁环 T2下管驱动副边 T2c和半桥下管驱动电阻 R3串联后与半桥 下管 Q2的基极和发射极连接;隔直电容上 C2和隔直电容下 C3串联后两端接整流电路或 PFC 电路 D1的输出;辅助直流电压电源 VDC、辅助电阻 R4、控制开关 SI串联后与振荡磁环 T2控 制绕组 T2d的两端相连接;置辅助直流电压电源 VDC的电压值为足以通过辅助电阻 R4使振荡 磁环 T2饱和的值,或置辅助直流电压电源 VDC的电压值为零并置辅助电阻 R4为适当值,使 辅助电阻 R4与振荡磁环 T2控制绕组 T2d接通时,振荡磁环 T2上管驱动副边 T2b和振荡磁环 T2下管驱动副边 T2c的输出被篏位到零。

初始状态时,置控制开关 S 1开路。当适当电压的交流电输入至整流电路或 PFC电路 D1 后,整流电路或 PFC电路 D1将交流输入转变为直流输出,经起振充电电阻 R1向起振电容 C1 充电,起振电容 C1上电压逐渐升高直至双向触发二极管 D2击穿,起振电容 C1经双向触发二 极管 D2和半桥下管驱动电阻 R3向半桥下管 Q2基极放电,半桥下管 Q2导通,电路起振;因 控制开关 S1开路,两个磁环都参与振荡,电路以一固定频率振荡,半桥上管 Q1和半桥下管 Q2组成的逆变半桥输出电流流经谐振电感 Lr、谐振电容 Cr和荧光灯 TL的灯丝,在谐振电容 Cr两端产生高电压最终导致荧光灯 TL击穿,荧光灯 TL点亮。当需要调光时,置控制开关 S1 闭合,若辅助直流电压电源 VDC的电压值被置为足够高的值,则流经辅助电阻 R4和振荡磁环 T2控制绕组 T2d的电流使该磁环饱和而退出振荡,振荡频率改变为由另一磁环决定的自激振 荡频率;置控制开关 S 1闭合时,若辅助直流电压电源 VDC的电压值被置零并且辅助电阻 R4 被置为适当值,使振荡磁环 T2上管驱动副边 T2b和振荡磁环 T2下管驱动副边 T2c的输出被 篏位到零而退出振荡,振荡频率改变为由另一磁环决定的自激振荡频率;因为荧光灯 TL已经 击穿,逆变半桥输出电流的一部分经谐振电感 Lr流到荧光灯 TL,自激振荡频率的改变导致 流经谐振电感 Lr和荧光灯 TL的电流发生改变,使输出至荧光灯 TL的功率发生改变,达到调 光效果。

附图 9是本发明一种启动方法的示意图。当本发明所述的频率分段可变的自激振荡电源 所连接的负载对启动频率有特定要求时,本发明的电源可以按照负载对启动频率的要求,设 置多个电流互感器组成的耦合电路(102 )中某几个特定互感器参与振荡时的频率为该启动频 率。然后本发明的电源可按照附图 9所述的方法逐步完成启动:在步骤(901 )上电启动或收 到启动指令时,即进入步骤(902 )置开关于产生启动频率的位置,使开关控制上述特定互感 器参与振荡,从而产生该启动频率。然后按步骤(903 )判断是否启动完成,若未完成,保持 开关位置不变;若启动完成,则进入步骤(904)按控制命令,置开关于产生所需频率的位置。 说 明书

本方法可人工控制完成,也可由本发明电源内设置的控制电路完成。

上述该些实例中,也可以设置一控制模块和采样电路,通过采样电路采集负载电路的电 流采样,反馈至控制模块,控制模块控制 PWM占空比,由此达到将输出平均电流恒定在目 标值附近的功效。这仅仅是一种实现方案,但并非用来局限本发明,仅是举例说明之用。

应用例一

上述的该些实例的电源可直接应用于气体放电灯电子镇流器。电子镇流器 (Electricalbal last ),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起辉器功能, 故此又可省去单独的起辉器。电子镇流器还可以具有更多功能,比如可通过电源逆变过程使 得日光灯可以使用直流电源。将上述实例的电源应用于电子镇流器中,还能达到调光功效。

这种应用仅是举例说明之用,并非用来局限本发明,本发明的电源应用的领域极其广泛, 这仅是一种应用实现。

应用例二

上述的该些实例的电源可直接应用于输出电流可变的电源中,比如 LED驱动电源中,当 然也可以是其它照明装置的驱动电源中,

一种输出电流可变的电源,该电源设置有逆变开关电路、控制模块、开关、多个电流互 感器、谐振电感、谐振电容、输出整流电路、以及直流负载,谐振电感和谐振电容组成串联 谐振电路,谐振电容并接输出整流电路,输出整流电路的输出并接直流负载,控制模块按照 外部命令使开关闭合或打开,使至少一个电流互感器参与或退出自激振荡,来改变自激振荡 频率,改变输出至直流负载的电流大小。

直流负载包括至少一发光二极管。

输出整流电路包含至少一个发光二极管。

所述的多个电流互感器,是在磁芯上绕制有线圈,互感器的原边绕组相互串联后与谐振 电感串联连接,每个互感器有二个副边绕组,分别串联后驱动逆变开关电路的上、下功率开 关管,其中一个电流互感器或绕有副边控制绕组,开关并接任一电流互感器的一个绕组,控 制模块使开关打开或闭合,使该电流互感器参与或退出自激振荡,以控制电路的振荡频率。

还有,控制模块输出 P醫信号使开关按 PWM信号闭合或断开,使受开关控制的电流互感 器按 PWM信号退出或参与自激振荡,使自激振荡频率按 PWM信号的脉宽比在两个频率间切换,

说 明书

通过改变 P丽脉宽比来改变工作于两个自激振荡频率的时间比例,来改变输出至直流负载的 电流的平均值大小。

该电源还包括将输出电流平均值的采样信号反馈到控制模块的采样模块,控制模块据采 样值和目标值的差异改变其输出 P丽信号的脉宽比,使输出至直流负载的电流的平均值恒定 在目标值附近。

该电源还包含整流电路,外部交流火线和零线经整流后连接至逆变开关电路,控制模块 的信号地连接到整流输出的负端,将与外部交流火线或零线构成回路并有电压差的任何电压 源经过一命令开关以一根导线连接到控制模块的信号输入端,控制模块输出连接开关,命令 开关闭合时,控制模块接收到该电压源的电压信号并将该信号看作控制命令,使所述开关闭 合或打开,使电路工作于一自激振荡频率或一种按 P丽占空比形成的频率组合,或使电路按 一输出电流目标值工作,当命令开关断开时,控制模块将该电压信号的消失看作另一命令, 使所述开关打开或闭合,使电路工作于另一自激振荡频率或按另一种 P丽占空比形成的频率 组合,或使电路按另一输出电流目标值工作。

附图 10是本发明的另一实施例的具体电路图,该实施例利用本发明实现了对 LED的可调 光驱动。整流电路 D1001输出连接至半桥上管 Q1001和半桥下管 Q1002组成的逆变半桥;起 振充电电阻 R1001、起振电容 C1001和双向触发二极管 D1002、二极管 D1003组成起振线路; 半桥上管 Q1001和半桥下管 Q1002组成的逆变半桥输出依次连接振荡磁环 T1001原边 T1001a、 振荡磁环 T1002原边 T1002a 、谐振电感 Lrl001、谐振电容 C1004; 谐振电容 C1004另一端 接半桥电容上 C1002和半桥电容下 C1003的连接中点;谐振电容 C1004两端并接至输出整流 电路 D1004, 输出整流电路 D1004的输出并接半导体发光器件组 LEDs ; 输出整流电路 D1004 中还可以包含至少一个发光二极管;上述电路结构输出至半导体发光器件组 LEDs的电流值受 LED导通压降的影响较小,是一种较好的 LED驱动电路。电路中设置有两个磁环,振荡磁环 T1001原边 T1001a、振荡磁环 T1001上管驱动副边 TlOOlb和振荡磁环 T1001下管驱动副边 TlOOlc为同一磁环的不同绕组,振荡磁环 T1002原边 T1002a、振荡磁环 T1002上管驱动副边 T1002b、振荡磁环 T1002下管驱动副边 T1002c为另一磁环的不同绕组;振荡磁环 T1001上管 驱动副边 T1001b、振荡磁环 T1002上管驱动副边 T1002b和半桥上管驱动电阻 R1002串联后 与半桥上管 Q1001 的基极和发射极连接;振荡磁环 T1001下管驱动副边 T1001c、振荡磁环 T1002下管驱动副边 T1002c和半桥下管驱动电阻 R1003串联后与半桥下管 Q1002的基极和发 射极连接;半桥电容上 C1002和半桥电容下 C1003串联后两端接整流电路 D1001的输出;辅 助直流电压源 DC1001给控制模块 ASIC供电,控制模块 ASIC输出连接电控开关 S1002的控制 说 明书

端,电控开关 S1002的开关两端连接振荡磁环 T1002下管驱动副边 T1002c; 电路起振后,控 制模块 ASIC控制电控开关 S1002闭合或打开,即使振荡磁环 T1002退出或加入自激振荡,导 致电路输出两个不同的频率;因为谐振电感 Lrl001、谐振电容 C1004、输出整流电路 D1004、 半导体发光器件组 LEDs—起形成感性负载,逆变电路的不同输出频率导致负载电流变化,最 终导致流经半导体发光器件组 LEDs的电流大小发生变化,达到发明目的。

当控制模块 ASIC输出 PWM脉宽调制信号时,电控开关 S1002按 PWM信号的占空比闭合或 断开,从而使自激振荡电路按 P丽占空比在两个工作频率之间切换,从而导致输出的负载电 流为两种幅值的电流按 PWM占空比切换;改变 P丽信号占空比的大小,即改变负载电流中两 种幅值的占比,从而改变输出平均电流的大小,从而用分段调频的方式实现输出平均电流的 连续改变;若在半导体发光器件组 LEDs电流路径中接入电流采样电路,将采样信号反馈到控 制模块 ASIC, 并按照反馈信号与目标值的比较结果来改变 PWM占空比,即能控制输出至半导 体发光器件组 LEDs的平均电流恒定在目标值附近。

该实施例中控制模块 ASIC的信号地与整流电路 D1001输出的负端连接,控制模块 ASIC 的信号输入端与信号地间并接稳压管 Z1001 , 该稳压管 Z1001起到信号电压的整流和篏位两 个作用,控制模块 ASIC的信号输入端经电阻 R1004后连接至命令开关 S1001 ,命令开关 S1001 的另一端连接命令电源 VCMD, 或与整流电路 D1001输入的火线连接,或与零线连接,命令电 源 VCMD为任何与火线或零线构成回路并有压差的电压源。当命令开关 S1001闭合时,控制模 块 ASIC接收到输入的电压信号,将该电压信号作为控制命令,控制模块 ASIC按事先定义控 制电控开关 S1002闭合或断开,或输出某一占空比的 PWM信号,使电路输出频率为某一自激 振荡频率或为两种自激振荡频率的某一占空比的组合;当命令开关 S1001断开时,输入电压 信号消除,控制模块 ASIC信号接收端不再接收到电压信号,控制模块 ASIC将该电压信号的 消失视作另一命令,控制模块 ASIC改变其输出从而改变电控开关 S1002的开关状态,或输出 另一占空比的 P丽信号,使电路输出频率为另一自激振荡频率或为两种自激振荡频率的另一 占空比的组合,达到发明目的。

应当理解的是,这里所描述的方法可以以各种形式的硬件、软件、固件、专用处理机或 者它们的组合实现。系统模块(或者方法步骤的逻辑流程)之间的连接可能不同,根据这里 给出的指导,相关领域的普通技术人员将能够设计出本发明的这些以及类似的实施方式,都 应落入本发明的范围内。以上公开了本发明的多个方面和实施方式,本领域的技术人员会明 白本发明的其它方面和实施方式。本发明中公开的多个方面和实施方式只是用于举例说明,

说 明书

并非是对本发明的限定,本发明的真正保护范围和精神应当以权利要求书为准。