專利名稱：組網(wǎng)型大功率成組led智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，特別涉及一種組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光 驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
照明能耗在整個(gè)電力消耗中占了舉足輕重的位置，美國(guó)能源部數(shù)據(jù)顯示，美國(guó) 22%的電力消耗于照明領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)更甚，以上海為例，照明用電占上海全市用電的1/3以 上，既節(jié)能又環(huán)保的照明革命迫在眉睫。半導(dǎo)體照明(LED照明)是上世紀(jì)90年代發(fā)展起 來(lái)的新一代冷光源，具有傳統(tǒng)光源無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境(不含汞等有害物 質(zhì))、壽命長(zhǎng)(5萬(wàn)小時(shí))、減少維護(hù)費(fèi)用、提供更好的燈光品質(zhì)、改進(jìn)燈光視覺(jué)效果和安全 性，這些都使LED技術(shù)在眾多基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。美國(guó)計(jì)劃在未來(lái)12年 內(nèi)，逐步淘汰白熾燈，改用節(jié)能環(huán)保的新式照明燈，將比目前的燈泡至少節(jié)電70% ;澳大利 亞政府宣布，將在2010年之前全面禁止使用白熾燈照明。2008年1月21日，財(cái)政部、國(guó)家 發(fā)展和改革委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布《高效照明產(chǎn)品推廣財(cái)政補(bǔ)貼資金管理暫行辦法》，重點(diǎn)支持包 括半導(dǎo)體照明產(chǎn)品在內(nèi)的高效照明產(chǎn)品替代在用的白熾燈和其他低效照明產(chǎn)品。除了節(jié)能 之外，LED最大的優(yōu)勢(shì)在于不含汞等有害金屬物質(zhì)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明后可以大大降低汞、鉛等 對(duì)環(huán)境的污染。以在背光上的應(yīng)用為例，2008年全球個(gè)人電腦出貨量預(yù)期將達(dá)到2. 96億 臺(tái)(IDC公司預(yù)測(cè))，如果LED取代一半背光，以每臺(tái)1支CCFL(冷陰極燈管)，每支5mg汞 計(jì)算，那么將減少740kg的汞污染，大大減少了對(duì)環(huán)境的污染。 目前LED領(lǐng)域的專利，尤其是白光專利仍然集中在世界五大廠商Cree、Nichia、 Osram、Lumileds、TG手中，主要的LED芯片供應(yīng)商也集中于這些國(guó)際大廠。經(jīng)過(guò)30多年的 發(fā)展，中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，在經(jīng)歷了買(mǎi)器件、買(mǎi)芯片、買(mǎi)外延片 之路后，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自主生產(chǎn)外延片和芯片。在"國(guó)家半導(dǎo)體照明工程"的推動(dòng)下，形成了 上海、大連、南昌、廈門(mén)和深圳等國(guó)家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地丄ED理論上的使用壽命在 10萬(wàn)小時(shí)以上，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)方式選擇不當(dāng)，使LED極 易損壞。根據(jù)LED的電壓、電流變化特性，LED均采用直流驅(qū)動(dòng)，在市電與LED之間需要加 一個(gè)電源適配器即LED驅(qū)動(dòng)器，把交流市電轉(zhuǎn)換成合適LED的直流電。LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)該具備 高可靠性、高效率、高功率因素等特點(diǎn)。目前，LED通行驅(qū)動(dòng)方式有兩種，一是單個(gè)恒壓源供 多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨(dú)給每路LED供電，這種方式組合靈活， 一路LED故障，不影響其 他LED的工作，但成本略高；另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行，成本低，但靈活 性差，還要解決某個(gè)LED故障，不影響其他LED運(yùn)行的問(wèn)題。 LED驅(qū)動(dòng)電源按電路結(jié)構(gòu)可以分為以下六類常規(guī)變壓器降壓(重量偏重、電源效 率也很低，一般在45% 60%，可靠性不高)，電子變壓器降壓(轉(zhuǎn)換效率低，電壓范圍窄， 一般180 240V，波紋干擾大)，電容降壓(容易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，電源效率低，容易 損壞芯片)，電阻降壓(效率很低，而且系統(tǒng)的可靠性也較低，受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大， 不容易做成穩(wěn)壓電源)，RCC降壓式開(kāi)關(guān)電源(穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可在70% 80%，應(yīng)用較廣，開(kāi)關(guān)頻率不易控制，負(fù)載電壓波紋系數(shù)較大，異常情況負(fù)載適應(yīng)性 差)，P麗控制式開(kāi)關(guān)電源。其中，P麗控制式開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定，采用高頻逆 變技術(shù)，電源轉(zhuǎn)換效率極高， 一般都可以高達(dá)80 % 90 % ，驅(qū)動(dòng)器功率輸出能力強(qiáng)，由于逆 變頻率高，電源的時(shí)間常數(shù)小，動(dòng)態(tài)性能好，輸出電壓、電流的波形控制非常精確和穩(wěn)定，可
靠性高。 采用軟開(kāi)關(guān)高頻逆變技術(shù)，不僅可以有效改善功率器件工作環(huán)境、提高系統(tǒng)可靠 性，還可以有效地降低逆變電源電磁干擾，提高電磁兼容性，實(shí)現(xiàn)"綠色化"設(shè)計(jì)，能夠較好 的降低電源的"電磁污染"，有利于電源行業(yè)逆變電源"綠色化"改造，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
P麗控制式LED開(kāi)關(guān)電源對(duì)時(shí)間要求比較苛刻，需要對(duì)電源的各種狀況做出及時(shí) 而有效的響應(yīng)，采用數(shù)字化和嵌入式控制技術(shù)是比較先進(jìn)而穩(wěn)妥的解決方案。不少國(guó)際一 流廠家對(duì)嵌入式數(shù)字電源的應(yīng)用采用了穩(wěn)妥的應(yīng)對(duì)方案，一般分為四個(gè)級(jí)別，其中，最高的 級(jí)別就是實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)字控制，它用一個(gè)數(shù)字控制器集成了所有P麗控制環(huán)路以及監(jiān)控管 理通訊等功能。TI公司推出的基于Cortex-M3內(nèi)核的ARM芯片組就是面向這個(gè)等級(jí)的專用 控制芯片。從目前的情況來(lái)看，絕大多數(shù)開(kāi)關(guān)電源都采用傳統(tǒng)的模擬電路，部分還處于第二 或者第三個(gè)階段，嵌入式數(shù)字控制電源作為一種新興技術(shù)還處于摸索階段?？梢灶A(yù)料，數(shù)字 電源產(chǎn)品在未來(lái)的前景將相當(dāng)可觀。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前LED驅(qū)動(dòng)電源存在的問(wèn)題以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，本發(fā)明的目的在 于提供一種組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器包括數(shù)字控制系統(tǒng)和功率 調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩大部分。以基于Cortex-M3內(nèi)核的32位ARM嵌入式微處理器為控制核心，以 RTX-Kernel為嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的全數(shù)字控 制，改善驅(qū)動(dòng)器的一致性、可靠性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力；結(jié)合高頻軟開(kāi)關(guān)逆變技術(shù)，使LED驅(qū)動(dòng) 器體積小巧，具有良好的電能轉(zhuǎn)換效率和電磁兼容能力，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，能夠滿足大功率成組 LED驅(qū)動(dòng)的需要；采用串行總線通信技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)多驅(qū)動(dòng)器的組網(wǎng)控制。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng) 器，連接單相交流輸入電源，其特征是，包括能根據(jù)LED負(fù)載情況自動(dòng)實(shí)現(xiàn)恒流、恒壓以及 時(shí)變特性匹配輸出的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和數(shù)字化控制系統(tǒng)；所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)由單相整流濾波 模塊、諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊、變壓整流模塊依次連接組成，包括單相整流橋、濾波電路、LC諧 振換流電路、功率開(kāi)關(guān)管、變壓器、高頻快速整流橋以及吸收電路等；所述單相交流輸入電 源連接單相整流濾波模塊，所述變壓整流模塊與LED負(fù)載相連接；所述數(shù)字控制系統(tǒng)由異 常檢測(cè)保護(hù)模塊、采樣檢測(cè)模塊、ARM微處理器系統(tǒng)、高頻驅(qū)動(dòng)模塊、參數(shù)給定模塊和串行總 線通信模塊相互連接組成；其中，所述單相交流輸入電源通過(guò)異常檢測(cè)保護(hù)模塊和ARM微 處理器系統(tǒng)相連接；所述變壓整流模塊的輸出還與采樣檢測(cè)模塊和ARM微處理器系統(tǒng)依次 連接；所述ARM微處理器系統(tǒng)和高頻驅(qū)動(dòng)模塊以及功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊 依次連接；所述串行總線通信模塊與ARM微處理器系統(tǒng)相互連接；所述參數(shù)給定模塊與ARM 微處理器系統(tǒng)相連接。 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊采用高頻諧 振移相全橋軟開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以高頻功率MOSFET作為功率開(kāi)關(guān)管，功率MOSFET工作于零電
4壓軟開(kāi)關(guān)換流模式。 所述數(shù)字化控制系統(tǒng)中的采樣檢測(cè)模塊由串聯(lián)于功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的變壓整流模塊 處的精密采樣電阻Rl、并聯(lián)于功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的變壓整流模塊處的采樣電阻R2、 R3、電流隨 光照度增強(qiáng)呈線性變化的可見(jiàn)光照度傳感器0n9658F和轉(zhuǎn)換隔離電路及其外圍電路相互 連接組成；所述轉(zhuǎn)換隔離電路由高線性度、高穩(wěn)定度、寬頻帶的光藕HCNR200、運(yùn)算放大器 LF353以及LM324相互連接組成。 所述數(shù)字化控制系統(tǒng)中的ARM微處理器系統(tǒng)由基于32位Cortex-M3內(nèi)核的、固化 有以RTX-Kernel為實(shí)時(shí)內(nèi)核的軟件系統(tǒng)、能夠產(chǎn)生4路數(shù)字P麗以及具備可編程UART的 ARM嵌入式微處理器LM3S818、晶振電路、濾波電路、復(fù)位電路及其外圍電路相互連接組成。
所述數(shù)字化控制系統(tǒng)中的串行總線通信模塊由芯片MAX232A及其外圍電路相互 連接組成；其中，MAX232A的13和14引腳直接連接到ARM微處理器系統(tǒng)的32位ARM微處 理器LM3S818的17和18引腳。 所述數(shù)字化控制系統(tǒng)中的高頻驅(qū)動(dòng)模塊由芯片MC34152和KD101及其外圍電路相 互連接組成；其中，芯片MC34152和KD101與ARM微處理器LM3S818的25、26、29和30引腳 相連接，將LM3S818產(chǎn)生的4路數(shù)字移相P麗信號(hào)進(jìn)行隔離和放大。 所述數(shù)字化控制系統(tǒng)中的參數(shù)給定模塊由3個(gè)電位器以及2個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)成，分別與 ARM微處理器系統(tǒng)的ARM芯片LM3S818的A/D端口和I/O端口直接連接，由電位器上分壓的 大小來(lái)改變驅(qū)動(dòng)電流和電壓大小的給定，由開(kāi)關(guān)的關(guān)和斷對(duì)應(yīng)的不同電平信號(hào)來(lái)決定驅(qū)動(dòng) 類型是電流型驅(qū)動(dòng)、電壓型驅(qū)動(dòng)還是變特性驅(qū)動(dòng)。 所述數(shù)字化控制系統(tǒng)中的異常檢測(cè)保護(hù)模塊由橋式檢測(cè)電路、與非門(mén)及其外圍電
路相互連接組成。 本發(fā)明的原理是這樣的 本發(fā)明為組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)主電路為全橋拓 撲結(jié)構(gòu)，工作于諧振軟開(kāi)關(guān)模式。ARM微處理器系統(tǒng)通過(guò)串行總線或者從參數(shù)給定模塊經(jīng) 過(guò)A/D轉(zhuǎn)換端口接收到相關(guān)工藝參數(shù)以及采樣反饋信號(hào)之后，在運(yùn)行于RTX-Kernel實(shí)時(shí)內(nèi) 核的軟件系統(tǒng)中進(jìn)行給定信號(hào)與反饋信號(hào)的比較運(yùn)算，通過(guò)軟件編程產(chǎn)生4路移相的數(shù)字 P麗信號(hào)，經(jīng)過(guò)高頻驅(qū)動(dòng)模塊的隔離和放大，去控制功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)全橋逆變主電路的4個(gè)功 率MOSFET，實(shí)現(xiàn)功率管的軟開(kāi)關(guān)換流，逆變頻率高達(dá)lOOKHz，動(dòng)態(tài)性能好，易于根據(jù)要求輸 出恒流、恒壓或者時(shí)變特性的波形輸出，直接加載于成組LED上，驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。電流反饋 是在變壓整流模塊之后使用串聯(lián)采樣電阻的方式得到采樣信號(hào)，而電壓反饋則是通過(guò)電阻 分壓的方式得到采樣信號(hào)，LED發(fā)光亮度的采樣則是通過(guò)可見(jiàn)光照度傳感器進(jìn)行采樣，這幾 個(gè)采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、比較之后，輸送到ARM微處理器的A/D轉(zhuǎn)換端口 ，通過(guò)與給定值的比 較來(lái)改變四個(gè)功率MOSFET的導(dǎo)通與截止時(shí)間，實(shí)現(xiàn)占空比的調(diào)節(jié)從而達(dá)到對(duì)LED進(jìn)行調(diào)光 驅(qū)動(dòng)目的。驅(qū)動(dòng)器的ARM微處理器系統(tǒng)通過(guò)串行總線通信模塊與其他LED驅(qū)動(dòng)器或者是遠(yuǎn) 程控制終端進(jìn)行組網(wǎng)和數(shù)字通信，獲取相關(guān)參數(shù)和指令，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)協(xié)同工作。
本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果 1、本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)大功率成組LED調(diào)光驅(qū) 動(dòng)的數(shù)字化和智能化控制，使LED驅(qū)動(dòng)器具有更好的一致性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和可靠性，能夠 自動(dòng)對(duì)LED照度進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。
2、本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器采用了高頻諧振移相軟開(kāi)關(guān)換 流技術(shù)，進(jìn)一步提高了電能轉(zhuǎn)換效率，改善了電磁環(huán)境和功率M0SFET的工作狀況，動(dòng)態(tài)性 能好，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形的精確調(diào)制，適應(yīng)性好。 3、本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器具有串行總線通信模塊，易于與 其他驅(qū)動(dòng)器或者遠(yuǎn)程控制終端組網(wǎng)，構(gòu)成LED照明網(wǎng)絡(luò)，可擴(kuò)展性和移植性好。


圖1是本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖；
圖2是本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理圖；
圖3是本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方 框圖； 圖4是本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化控制系統(tǒng)的ARM微 處理器系統(tǒng)的原理圖； 圖5是本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化控制系統(tǒng)的串行總 線通信模塊的原理圖； 圖6是本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化控制系統(tǒng)的高頻驅(qū) 動(dòng)模塊原理圖； 圖7是本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化控制系統(tǒng)的采樣檢 測(cè)模塊原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。 如圖1所示，本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器包括數(shù)字化控制系統(tǒng) 100和功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)200兩大部分；所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)由單相整流濾波模塊2001、諧振軟開(kāi) 關(guān)逆變模塊2002、變壓整流模塊2003依次連接組成，所述單相交流輸入電源與單相整流濾 波模塊2001相連接，所述變壓整流模塊2003與LED負(fù)載相連接；所述數(shù)字控制系統(tǒng)100由 異常檢測(cè)保護(hù)模塊1001、采樣檢測(cè)模塊1002、ARM微處理器系統(tǒng)1003、高頻驅(qū)動(dòng)模塊1004、 參數(shù)給定模塊1005和串行總線通信模塊1006相互連接組成；其中，所述單相交流輸入電源 通過(guò)異常檢測(cè)保護(hù)模塊1001和ARM微處理器系統(tǒng)1003相連接，所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的變 壓整流模塊2003的輸出還與采樣檢測(cè)模塊1002和ARM微處理器系統(tǒng)1003依次連接，所述 ARM微處理器系統(tǒng)1003和高頻驅(qū)動(dòng)模塊1004以及功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊 2002依次連接；串行總線通信模塊1006與ARM微處理器系統(tǒng)1003相互連接；參數(shù)給定模 塊1005與ARM微處理器系統(tǒng)1003相連接。 如圖2所示，本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)200 由單相整流濾波模塊2001、諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊2002、變壓整流模塊2003依次連接組成。 單相交流輸入電源從插座Pl接入，經(jīng)過(guò)DO整流橋整流和電容Cl濾波之后變成平滑的直流 電，進(jìn)入由L1、C5以及功率M0SFET-NQ1 Q4構(gòu)成的諧振移相軟開(kāi)關(guān)逆變電路，進(jìn)行高頻軟 開(kāi)關(guān)逆變，獲得高頻交流方波，然后進(jìn)入高頻功率變壓器Tl變壓，經(jīng)Dl整流，之后通過(guò)L2
6和C6平滑濾波，獲得LED驅(qū)動(dòng)所需的低壓直流電，經(jīng)P2輸出給LED負(fù)載。Rl為電流采樣精 密電阻，采集到的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)XI和X2接入采樣檢測(cè)模塊；R2和R3為輸出電壓的采樣電 阻，采用分壓的方式采樣，采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)X2和X3接入采樣檢測(cè)模塊。 如圖3所示，本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化控制系統(tǒng) 100由異常檢測(cè)保護(hù)模塊1001、采樣檢測(cè)模塊1002、ARM微處理器系統(tǒng)1003、高頻驅(qū)動(dòng)模塊 1004、參數(shù)給定模塊1005和串行總線通信模塊1006相互連接組成。 如圖4所示，本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化控制系統(tǒng)的 ARM微處理器系統(tǒng)1003主要由32位基于Cortex-M3內(nèi)核的ARM嵌入式微處理器LM3S818、 由Yl、 Cl C2構(gòu)成的晶振電路、C13 C16的濾波電路、由R61、 C18構(gòu)成的復(fù)位電路及其 外圍電路相互連接組成。 如圖5所示，本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化控制系統(tǒng)100 的串行總線通信模塊1006主要由芯片MAX232A及其外圍電路相互連接組成，其中，MAX232A 的13和14引腳直接連接到ARM微處理器系統(tǒng)1003的32位ARM微處理器LM3S818的17 和18引腳。 如圖6所示，本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的高頻驅(qū)動(dòng)模塊，由芯 片MC34152和KD101及其外圍電路相互連接組成，用于將ARM微處理器LM3S818的25、26、 29和30引腳產(chǎn)生的4路數(shù)字移相P麗信號(hào)進(jìn)行隔離和放大，該4路數(shù)字移相P麗信號(hào)分別 接入高頻驅(qū)動(dòng)模塊的X12、X13、X14和X15， X16為輸入信號(hào)的公共地，經(jīng)過(guò)隔離放大之后的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別經(jīng)過(guò)Yl/Y2、 Y3/Y4、 Y5/Y6和Y7/Y8接入到功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)功率MOSFET。
如圖7所示，本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的采樣檢測(cè)模塊1002 由精密采樣電阻Rl (串聯(lián)于功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)200的變壓整流模塊2003處)、采樣電阻R2和 R3，電流隨光照度增強(qiáng)呈線性變化的可見(jiàn)光照度傳感器On9658F，由高線性度、高穩(wěn)定度、寬 頻帶的光藕HCNR200、運(yùn)算放大器LF353以及LM324等構(gòu)成的轉(zhuǎn)換隔離電路以及外圍元件構(gòu) 成。從電流精密采樣電阻Rl兩端采集到的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)XI和X2接入采樣檢測(cè)模塊1002 進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換隔離之后經(jīng)XI1輸入ARM微處理器系統(tǒng)的LM3S818的A/D端口 ；從輸出電壓 的采樣電阻R2和R3上采樣的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)X2和X3接入采樣檢測(cè)模塊，進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換隔 離之后，經(jīng)過(guò)X12輸入ARM微處理器系統(tǒng)的LM3S818的A/D端口 ；照度傳感器的輸出電流隨 照度呈線性變化，從而采樣電阻R40上的電壓也跟隨照度傳感器輸出電流變化，該信號(hào)經(jīng) 過(guò)采樣檢測(cè)模塊之后進(jìn)行線性隔離放大，經(jīng)過(guò)X13輸入ARM微處理器系統(tǒng)的LM3S818的A/ D端口。 本發(fā)明是這樣工作的單相220V工頻交流電經(jīng)過(guò)單相整流濾波模塊2001后成 為平滑直流電，進(jìn)入諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊2002進(jìn)行高頻逆變，獲得高頻方波脈沖，然后進(jìn) 入變壓整流模塊2003進(jìn)行降壓和高頻快速整流濾波，獲得平滑的直流電；ARM微處理系統(tǒng) 1003從參數(shù)給定模塊1005或者串行總線通信模塊1006獲得預(yù)設(shè)的參數(shù)值以及驅(qū)動(dòng)器輸出 驅(qū)動(dòng)類型指令，從采樣檢測(cè)模塊1002檢測(cè)到的電流、電壓以及照度的采樣反饋信號(hào)，在基 于RTX-Kernel實(shí)時(shí)內(nèi)核的軟件系統(tǒng)中進(jìn)行給定信號(hào)與反饋信號(hào)的高速數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理， 通過(guò)編程方式經(jīng)過(guò)ARM微處理系統(tǒng)1003的ARM微處理器LM3S818的數(shù)字P麗端口輸出4 路移相的數(shù)字P麗信號(hào)，經(jīng)過(guò)高頻驅(qū)動(dòng)模塊1004隔離和放大之后，控制諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模 塊2002的4個(gè)功率MOSFET的開(kāi)關(guān)的移相角度，從而改變占空比，達(dá)到驅(qū)動(dòng)器恒流特性、恒
7壓特性以及變特性驅(qū)動(dòng)目的。諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊2002的4個(gè)功率M0SFET工作于LC諧 振軟開(kāi)關(guān)換流模式，逆變頻率高達(dá)lOOKHz以上，系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)很小，動(dòng)態(tài)性能好，調(diào)節(jié)精 確。為保證系統(tǒng)工作的安全，ARM微處理系統(tǒng)1003通過(guò)異常檢測(cè)保護(hù)模塊1001與單相220V 工頻交流電源相連接， 一旦檢測(cè)到有異常情況出現(xiàn)，系統(tǒng)立刻關(guān)斷所有P麗信號(hào)的輸出，停 止工作。為提高本發(fā)明全數(shù)字化雙逆變型交變磁控電弧發(fā)生裝置的可擴(kuò)展性和移植性，本 發(fā)明驅(qū)動(dòng)器的ARM微處理器系統(tǒng)通過(guò)串行總線通信模塊與其他LED驅(qū)動(dòng)器或者是遠(yuǎn)程控制 終端進(jìn)行組網(wǎng)和數(shù)字通信，獲取相關(guān)參數(shù)和指令，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)協(xié)同工作。
本發(fā)明的上述實(shí)施例具有以下特點(diǎn) 1、全數(shù)字化本實(shí)施例首次以Cortex-M3內(nèi)核的32位ARM嵌入式微處理器 LM3S818為控制核心，以RTX-Kernel作為軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)內(nèi)核，采用模塊化、可移植的設(shè)計(jì)方 法，通過(guò)數(shù)字編程方式集成了大功率成組LED驅(qū)動(dòng)器所有P麗控制環(huán)路、輸出特性控制以及 監(jiān)控管理通訊等功能，實(shí)現(xiàn)了大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的全數(shù)字化控制，使驅(qū)動(dòng)器 具有更好的一致性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和可擴(kuò)展性。 2、效率高本實(shí)施例采用LC諧振移相軟開(kāi)關(guān)拓?fù)?，逆變頻率高達(dá)lOOKHz以上，電
能轉(zhuǎn)換效率高，電磁污染低，功率MOSFET的工作環(huán)境好，體積小巧，成本低。 3、擴(kuò)展性好本發(fā)明組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器具有串行總線通信模
塊，易于與其他驅(qū)動(dòng)器或者遠(yuǎn)程控制終端組網(wǎng)，構(gòu)成LED照明網(wǎng)絡(luò)，可擴(kuò)展性和移植性好。 4、智能化本發(fā)明采用了電流隨光照度增強(qiáng)呈線性變化的可見(jiàn)光照度傳感器，通
過(guò)高精度的線性隔離和放大電路處理之后，經(jīng)過(guò)全數(shù)字化控制系統(tǒng)構(gòu)成照度的閉環(huán)控制系
統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)LED照明亮度的智能控制；此外，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)大功率成組LED的
工作特性自行匹配或者選擇恒流驅(qū)動(dòng)、恒壓驅(qū)動(dòng)以及變特性驅(qū)動(dòng)模式，智能化程度高。 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的
限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，
均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，連接單相交流輸入電源，其特征是，包括能根據(jù)LED負(fù)載情況自動(dòng)實(shí)現(xiàn)恒流、恒壓以及時(shí)變特性匹配輸出的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和數(shù)字化控制系統(tǒng)；所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)由單相整流濾波模塊、諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊、變壓整流模塊依次連接組成，所述單相交流輸入電源連接單相整流濾波模塊，所述變壓整流模塊與LED負(fù)載相連接；所述數(shù)字控制系統(tǒng)由異常檢測(cè)保護(hù)模塊、采樣檢測(cè)模塊、ARM微處理器系統(tǒng)、高頻驅(qū)動(dòng)模塊、參數(shù)給定模塊和串行總線通信模塊相互連接組成；其中，所述單相交流輸入電源通過(guò)異常檢測(cè)保護(hù)模塊和ARM微處理器系統(tǒng)相連接；所述變壓整流模塊的輸出還與采樣檢測(cè)模塊和ARM微處理器系統(tǒng)依次連接；所述ARM微處理器系統(tǒng)和高頻驅(qū)動(dòng)模塊以及功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊依次連接；所述串行總線通信模塊與ARM微處理器系統(tǒng)相互連接；所述參數(shù)給定模塊與ARM微處理器系統(tǒng)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，其特征是，所述功率 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊采用高頻諧振移相全橋軟開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以高頻功率 MOSFET作為功率開(kāi)關(guān)管，功率MOSFET工作于零電壓軟開(kāi)關(guān)換流模式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，其特征是，所述數(shù)字 化控制系統(tǒng)中的采樣檢測(cè)模塊由串聯(lián)于功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的變壓整流模塊處的精密采樣電阻 R1、并聯(lián)于功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的變壓整流模塊處的采樣電阻R2、R3、電流隨光照度增強(qiáng)呈線性變 化的可見(jiàn)光照度傳感器0n9658F和轉(zhuǎn)換隔離電路及其外圍電路相互連接組成；所述轉(zhuǎn)換隔 離電路由高線性度、高穩(wěn)定度、寬頻帶的光藕HCNR200、運(yùn)算放大器LF353以及LM324相互連 接組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，其特征是，所述數(shù) 字化控制系統(tǒng)中的ARM微處理器系統(tǒng)由基于32位Cortex-M3內(nèi)核的、固化有以RTX-Kernel 為實(shí)時(shí)內(nèi)核的軟件系統(tǒng)、能夠產(chǎn)生4路數(shù)字P麗以及具備可編程UART的ARM嵌入式微處理 器LM3S818、晶振電路、濾波電路、復(fù)位電路及其外圍電路相互連接組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，其特征是，所述數(shù) 字化控制系統(tǒng)中的串行總線通信模塊由芯片MAX232A及其外圍電路相互連接組成；其中， MAX232A的13和14引腳直接連接到ARM微處理器系統(tǒng)的32位ARM微處理器LM3S818的 17和18引腳。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，其特征是，所述數(shù)字 化控制系統(tǒng)中的高頻驅(qū)動(dòng)模塊由芯片MC34152和KD101及其外圍電路相互連接組成；其中， 芯片MC34152和KD101與ARM微處理器LM3S818的25、26、29和30引腳相連接，將LM3S818 產(chǎn)生的4路數(shù)字移相P麗信號(hào)進(jìn)行隔離和放大。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，其特征是，所述數(shù)字 化控制系統(tǒng)中的參數(shù)給定模塊由3個(gè)電位器以及2個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)成，分別與ARM微處理器系統(tǒng) 的ARM芯片LM3S818的A/D端口和1/0端口直接連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，其特征是，所述數(shù)字 化控制系統(tǒng)中的異常檢測(cè)保護(hù)模塊由橋式檢測(cè)電路、與非門(mén)及其外圍電路相互連接組成。
全文摘要
本發(fā)明為組網(wǎng)型大功率成組LED智能調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，包括功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和數(shù)字化控制系統(tǒng)；功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)由接入單相交流輸入電源的單相整流濾波模塊、諧振軟開(kāi)關(guān)逆變模塊、變壓整流模塊依次連接組成；數(shù)字控制系統(tǒng)由異常檢測(cè)保護(hù)模塊、采樣檢測(cè)模塊、ARM微處理器系統(tǒng)、高頻驅(qū)動(dòng)模塊、參數(shù)給定模塊和串行總線通信模塊相互連接組成。本發(fā)明能夠根據(jù)大功率成組LED的工作特性自動(dòng)匹配恒流、恒壓以及變特性驅(qū)動(dòng)輸出，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程組網(wǎng)以及智能調(diào)光。
文檔編號(hào)H02M7/08GK101697653SQ200910193438
公開(kāi)日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者吳祥淼, 張岑, 王振民 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué);