CN201174811Y - 灯管驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭露一种灯管驱动装置，包含换流器、第一变压器、第二变压器、灯管、控制单元以及第三变压器。换流器用于将高压侧直流电压转换为交流电压。第一变压器耦接于换流器，并选择性地将交流电压升压或降压，以输出第一输出电压。第二变压器耦接于第一变压器，并将第一输出电压升压，以输出一第二输出电压。灯管耦接于第二变压器，受第二输出电压驱动。控制单元用于输出一控制信号。第三变压器耦接于换流器与控制单元之间，控制信号通过第三变压器传递至换流器。

Description

灯管驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种灯管驱动装置，特别是涉及一种具零电压切换高压换流器及双级LC共振槽的闭回路灯管驱动装置。

背景技术

变压器(transformer)在输配电系统中扮演着电力转换与联络的工作，例如发电厂在输配电时需要以高电压方式传输(345KV、161KV以及69KV等)，接近客户端又逐次降压至110V，这些程序都必须藉由变压器来达成。日常所使用的很多电器用品，其内部也都有变压器，或配置外接式变压器，将110V的交流电源转换为适当的电压值，即可再经由整流滤波线路而得到低电压的直流工作电源。其原理是利用一次侧线圈以及二次侧线圈的配合，以对输入电压调整至所需的输出电压，进而达到驱动用的所需电压。因此，对于许多电器设备来说，变压器是个不可缺少的组件。

现有技术的灯管驱动装置是藉由驱动变压器将电源信号由一次侧的400V欲升压至二次侧的1200V，以提供给灯管使用。但是在这种配置方式之下，为符合安全规定距离，驱动变压器在一次侧与二次侧间至少需要有18mm的安全间距。因此，若要在一个驱动变压器驱动一支灯管的前提下，由数个驱动变压器所组成的驱动电路板，所设置的面积将变得非常可观，成本也因此而大为提升。

然而，若为了不扩大驱动电路板的设置面积，避免成本提升，则灯管必须藉由低压侧直流电压而驱动。请参阅图1，图1示出了现有技术的灯管驱动装置1的示意图。如图1所示，灯管16是由低压侧直流电压10通过低压换流器12以及驱动变压器14而驱动。此外，灯管驱动装置1更包含控制单元18以及反馈控制器20。通过反馈控制器20，控制单元18可根据反馈控制器20所接收的信息，传送控制信号至低压换流器12，进而调控灯管16，其中，控制单元18亦与低压侧直流电压耦接。

由于无法将高压侧直流电压与低压侧直流电压做有效地信号以及电压隔离，在安全规定之下，现有技术的灯管驱动装置无法直接由高压侧直流电压趋动灯管，且无法直接对高压侧直流电压的灯管进行调控。

因此，本实用新型的主要目的在于提供一种灯管驱动装置，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一目的在于提供一种灯管驱动装置，主要是利用双级LC共振槽与高压换流器配合，不仅达到隔离变压的目的，且可达到零电压转换的功能。此外，通过信号隔离变压，可通过控制单元以闭回路方式控制灯管驱动装置。

根据一具体实施例，灯管驱动装置包含换流器、第一变压器、第二变压器、灯管、控制单元以及第三变压器。换流器用于将高压侧直流电压转换为交流电压。第一变压器耦接于换流器，并选择性地将交流电压升压或降压，以输出第一输出电压。第二变压器耦接于第一变压器，并将第一输出电压升压，以输出第二输出电压。灯管耦接于第二变压器，受第二输出电压驱动。控制单元用于输出控制信号。第三变压器耦接于换流器与控制单元之间，控制信号通过第三变压器传递至换流器。

相较于现有技术，在实际应用时，本实用新型至少具有以下优点：1)达到高压侧与低压侧隔离变压的功能，符合安全规定；2)达到直流转换交流的零电压切换，降低转换功率损耗；3)通过隔离信号变压的设计，使得控制单元可以在符合安全规定之下，以闭回路方式控制灯管驱动装置，进而提高装置使用安全的稳定度。

关于本实用新型的优点与精神可以藉由以下的实用新型详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1示出了现有技术的灯管驱动装置的示意图。

图2示出了本实用新型第一具体实施例的灯管驱动装置的示意图。

图3示出了本实用新型第二具体实施例的灯管驱动装置的示意图。

图4示出了本实用新型第三具体实施例的灯管驱动装置的示意图。

图5示出了本实用新型第四具体实施例的灯管驱动装置的示意图。

图6示出了本实用新型第五具体实施例的灯管驱动装置的示意图。

图7示出了本实用新型第六具体实施例的灯管驱动装置的示意图。

附图符号说明

1、3、3′、5、5′、7、7′：灯管驱动装置

10：低压侧直流电压            12：低压换流器

18、38：控制单元              20、44：反馈控制

30：高压换流器                42：电容

HD：高压侧直流电压            LD：低压侧直流电压

14、32、34、34′、40：变压器

16、36a、36a′、36b、36b′、36c、36c′、36d、36d′：灯管。

具体实施方式

请参阅图2，图2示出了本实用新型第一具体实施例的灯管驱动装置3的示意图。如图2所示，灯管驱动装置3包含高压换流器30、第一变压器32、第二变压器34、第一灯管36a、控制单元38、第三变压器40、电容42、以及反馈控制器44。

高压换流器30用于将高压侧直流电压HD转换为交流电压。需说明的是，高压侧的直流电压是由电源端经侨式整流及滤波后取得电压，或将此再经功率因素校正的控制电路所取得的稳压电压，故此为非隔离电压。

第一变压器32耦接于高压换流器30，并可选择性地将交流电压升压或降压，以输出第一输出电压。此外，第一变压器32的一次侧绕线与电容42耦接，以形成一次侧谐振电路。藉由电容42，第一变压器32的设计上相对地将较为简化，使得第一变压器32不须兼顾二次侧谐振的角色，第一变压器32的体积也因此较小，进而降低制造上的成本。

更重要的是，第一变压器32在经过适当调整共振槽增益之后(例如：变压器漏感、电容以及圈数比)，再搭配高压换流器30的电路设计，当直流电压转换为交流电压时，可达到零电压切换的效果，进而降低转换晶体管(MOSFET)的功率损耗。

除此之外，第一变压器32更可以达到隔离变压的目的，举例来说，若以第一变压器32的一次侧输入电压400V为例，则第一变压器32的二次侧输出电压将小于400V，在符合安全规定距离之下，此时第一变压器32的一次侧与二次侧的间距仅需要6mm的安全间距。因此，在藉由第一变压器32的使用下，将可有效地缩短直接使用驱动变压器所需的安全规定距离，进而减少电路板的设置面积，解决装置成本过高的问题。

第二变压器34耦接于第一变压器32，并将第一输出电压升压，以输出第二输出电压。第一灯管36a耦接于第二变压器34的二次侧绕线，受第二输出电压驱动。第一灯管36a与第二变压器34的二次侧绕线配合形成二次侧谐振电路。此外，在经过适当调整共振槽增益之后(例如：变压器漏感、电容以及圈数比)，可得第一灯管36a启动及工作所需的电压值，调整第一灯管36a的最佳平衡电流，且可与第一变压器32相互匹配，达到最佳化设计。

控制单元38用于输出控制信号，通过第三变压器40输出至高压换流器30，所述的控制信号包括特定频率以及工作周期(duty)的方波信号，并可接受调光控制、启动变频控制、灯管电流反馈调整控制及灯管开路及短路保护控制。

此外，在控制单元38与第一灯管36a之间具有反馈控制器44耦接于控制单元38与第一灯管36a，用以接收来自第一灯管36a的电压信号，且将电压信号传送至控制单元38。在实际应用时，反馈控制器44可侦测第一灯管36a的状态，并转换及回传相关信息至控制单元38，以进行第一灯管36a开路及短路保护控制等机制。

第三变压器40耦接于高压换流器30与控制单元38之间，用以接收控制单元38的控制信号，并通过第三变压器40传递至高压换流器30。值得注意的是，在隔离及转换控制单元38所送出的控制信号后，第三变压器40以提供互补的驱动信号至高压换流器30的方式，进而达到信号隔离的目的。更重要的是，在此实施例中，低压侧直流电压LD仅与控制单元38耦接，相较于现有技术的灯管驱动装置1(如图1所示)，灯管驱动装置3不仅具有隔离电压的功能，更能达到信号隔离的目的。

在此实施例中，本实用新型主要是利用第一变压器32与第二变压器34的双LC共振槽设计与高压换流器30配合，不仅达到隔离变压的目的，且可达到零电压转换的功能，在适当调整共振槽增益及电路设计下，更可将设计最佳化。此外，藉由第三变压器40所提供的信号隔离变压功能，使得灯管驱动装置3在不违反安全规定之下，可通过控制单元38以闭回路方式加以反馈控制，更可以提高装置使用安全的稳定度。

请参阅图3，图3示出了本实用新型第二具体实施例的灯管驱动装置3′的示意图。如图3所示，灯管驱动装置3′与灯管驱动装置3主要不同之处在于灯管驱动装置3′另包含第二灯管36a′以及第四变压器34′。第四变压器34′的一次侧绕线与第一变压器32的二次侧绕线耦接，第二灯管36a′与第四变压器34′的二次侧绕线耦接，并耦接反馈控制器44。藉此，灯管驱动装置3′即可同时驱动第一灯管36a与第二灯管36a′。灯管驱动装置3′的作用原理与灯管驱动装置3相同，在此不再赘述。

请参阅图4，图4示出了本实用新型第三具体实施例的灯管驱动装置5的示意图。如图4所示，灯管驱动装置5与灯管驱动装置3主要不同之处在于灯管驱动装置5另包含第二灯管36b，第二灯管36b是与第二变压器34的二次侧绕线耦接，并耦接反馈控制器44。藉此，灯管驱动装置5即可同时驱动第一灯管36a与第二灯管36b。灯管驱动装置5的作用原理与灯管驱动装置3相同，在此不再赘述。

请参阅图5，图5示出了本实用新型第四具体实施例的灯管驱动装置5′的示意图。如图5所示，灯管驱动装置5′与灯管驱动装置5主要不同之处在于灯管驱动装置5′另包含第三灯管36a′、第四灯管36b′以及第四变压器34′。第四变压器34′的一次侧绕线与第一变压器32的二次侧绕线耦接，第三灯管36a′与第四灯管36b′与第四变压器34′的二次侧绕线耦接，并耦接反馈控制器44。藉此，灯管驱动装置5′即可同时驱动第一灯管36a、第二灯管36b、第三灯管36a′以及第四灯管36b′。灯管驱动装置5′的作用原理与灯管驱动装置5相同，在此不再赘述。

请参阅图6，图6示出了本实用新型第五具体实施例的灯管驱动装置7的示意图。如图6所示，灯管驱动装置7与灯管驱动装置5主要不同之处在于灯管驱动装置7另包含第三灯管36c以及第四灯管36d，第二变压器34包含两个二次侧绕线，第一灯管36a与第二灯管36b与第二变压器34的一个二次侧绕线耦接，并耦接反馈控制器44，第三灯管36c与第四灯管36d与第二变压器34的另一个二次侧绕线耦接，亦耦接反馈控制器44。藉此，灯管驱动装置7即可同时驱动第一灯管36a、第二灯管36b、第三灯管36c以及第四灯管36d。灯管驱动装置7的作用原理与灯管驱动装置5相同，在此不再赘述。

请参阅图7，图7示出了本实用新型第六具体实施例的灯管驱动装置7′的示意图。如图7所示，灯管驱动装置7′与灯管驱动装置7主要不同之处在于灯管驱动装置7′另包含第五灯管36a′、第六灯管36b′、第七灯管36c′、第八灯管36d′以及第四变压器34′。第四变压器34′包含两个二次侧绕线，第五灯管36a′与第六灯管36b′与第四变压器34′的一个二次侧绕线耦接，并耦接反馈控制器44，第七灯管36c′与第八灯管36d′与第四变压器34′的另一个二次侧绕线耦接，亦耦接反馈控制器44。藉此，灯管驱动装置7′即可同时驱动第一灯管36a、第二灯管36b、第三灯管36c、第四灯管36d、第五灯管36a′、第六灯管36b′、第七灯管36c′以及第八灯管36d′。灯管驱动装置7′的作用原理与灯管驱动装置7相同，在此不再赘述。

相较于现有技术，在实际应用时，本实用新型至少具有以下优点：1)达到高压侧与低压侧隔离变压的功能，符合安全规定；2)达到直流转换交流的零电压切换，降低转换功率损耗；3)通过隔离信号变压的设计，使得控制单元可以在符合安全规定之下，以闭回路方式控制灯管驱动装置，进而提高装置使用安全的稳定度。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排在本实用新型所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本实用新型所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (6)

1.一种灯管驱动装置，其特征在于该灯管驱动装置包含：

一换流器，将一高压侧直流电压转换为一交流电压；

一第一变压器，耦接于该换流器，选择性地将该交流电压升压或降压，以输出一第一输出电压；

一第二变压器，耦接于该第一变压器，将该第一输出电压升压，以输出一第二输出电压；

至少一灯管，耦接于该第二变压器，受该第二输出电压驱动；

一控制单元，输出一控制信号；以及

一第三变压器，耦接于该换流器与该控制单元之间，该控制信号通过该第三变压器传递至该换流器。

2.如权利要求1所述的灯管驱动装置，其特征在于：一电容耦接于该第一变压器的一一次侧绕线，形成一一次侧谐振电路。

3.如权利要求1所述的灯管驱动装置，其特征在于：该灯管耦接于该第二变压器的一二次侧绕线，形成一二次侧谐振电路。

4.如权利要求1所述的灯管驱动装置，其特征在于：还包含一反馈控制器，耦接于该控制单元与该灯管之间，接收来自该灯管的一电压信号，且将该电压信号传至该控制单元。

5.如权利要求1所述的灯管驱动装置，其特征在于：该第二变压器包含一第一二次侧绕线以及一第二二次侧绕线，该第一二次侧绕线与该第二二次侧绕线分别耦接至少一灯管。

6.如权利要求1所述的灯管驱动装置，其特征在于：该控制信号包括一特定频率及工作周期的方波信号。

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