專利名稱：含有功率閉環(huán)控制電路的數(shù)字式電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓氣體放電燈數(shù)字式電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度氣體放電燈具有光效高、壽命長(zhǎng)和功率范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為繼白熾燈、熒光燈之后的第三代電光源，廣泛應(yīng)用于廣場(chǎng)、碼頭、車間和道路等室內(nèi)外照明環(huán)境中。但是由于高強(qiáng)度氣體放電燈具有負(fù)阻抗特性，因此需要有鎮(zhèn)流器提供適當(dāng)?shù)南拗齐妷?、電流的措施才能穩(wěn)定工作。而且，在高強(qiáng)度氣體放電燈燃點(diǎn)的過程中，工作點(diǎn)會(huì)發(fā)生移動(dòng)。比如一只新的高壓鈉燈到老化時(shí)，燈電壓可能上升到原來的170％。隨著高壓鈉燈的燈電壓上升，鎮(zhèn)流器給燈提供的電流會(huì)越來越小，直到不能維持燈的正常燃點(diǎn)，出現(xiàn)“熄弧”現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)電子鎮(zhèn)流器時(shí)，鎮(zhèn)流器應(yīng)該控制燈在額定的功率上，使燈工作的特性曲線在允許的范圍內(nèi)，這樣可有效地防止燈的老化，延長(zhǎng)燈的壽命。但目前使用最多的電感鎮(zhèn)流器并不具備這樣的功能，反而會(huì)加速高壓氣體放電燈的老化。當(dāng)前一般的電子鎮(zhèn)流器功率閉環(huán)控制方法要對(duì)高壓氣體放電燈的燈電壓和燈電流進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而通過計(jì)算得到燈功率的反饋值，與功率給定值相比較得出控制信號(hào)。一般來說電路(尤其是檢測(cè)電路)比較復(fù)雜，可靠性較差。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服已有的電子鎮(zhèn)流器閉環(huán)控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差的缺陷，提供一種其功率閉環(huán)控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的電子鎮(zhèn)流器。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的方案如下一種含有功率閉環(huán)控制電路的數(shù)字式電子鎮(zhèn)流器，它由整流及功率因數(shù)校正電路1、負(fù)載電路2、逆變橋驅(qū)動(dòng)電路4、單片機(jī)5、電流檢測(cè)與變換電路6、功率管G1和功率管G2組成，整流及功率因數(shù)校正電路1的兩個(gè)輸入端連接在市電上，整流及功率因數(shù)校正電路1的正極輸出端連接功率管G1的漏極，功率管G1的源極連接負(fù)載電路2的一個(gè)輸入端和功率管G2的漏極，功率管G2的源極連接電流檢測(cè)與變換電路6的輸入端，整流及功率因數(shù)校正電路1的負(fù)極輸出端連接負(fù)載電路2的另一個(gè)輸入端并接地，電流檢測(cè)與變換電路6的輸出端連接單片機(jī)5的輸入端，單片機(jī)5的輸出端連接逆變橋驅(qū)動(dòng)電路4的輸入端，逆變橋驅(qū)動(dòng)電路4的兩個(gè)輸出端分別連接功率管G1和功率管G2的柵極。本實(shí)用新型工作時(shí)，整流及功率因數(shù)校正電路1接入市電，通過功率管G1和功率管G2完成交流逆變，給負(fù)載電路2中的氣體放電燈L提供電能，連接在功率管G2源極的電流檢測(cè)與變換電路6檢測(cè)到電流值并輸入單片機(jī)5，與單片機(jī)5程序中的預(yù)定值進(jìn)行比較，從而控制逆變橋驅(qū)動(dòng)電路4，決定功率管G1和功率管G2的開關(guān)頻率。本實(shí)用新型充分利用了電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)校正級(jí)所輸出的直流母線電壓的穩(wěn)定性，使傳統(tǒng)的恒功率控制簡(jiǎn)化為恒電流控制，在半橋逆變級(jí)前的直流母線電壓恒定的情況下，由于負(fù)載回路效率基本不變，控制母線電流即可控制功率保持在給定值。具體方法為，將電流檢測(cè)與變換電路6所得的采樣值與單片機(jī)5程序中對(duì)應(yīng)的母線電流設(shè)定值相減，若所得差值大小在允許的范圍內(nèi)(比如設(shè)定值的正負(fù)百分之一)，則不做調(diào)整；若超出范圍，則調(diào)整半橋逆變級(jí)的工作頻率，從而改變負(fù)載回路的電流大小，最終使電流采樣值穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)，從而使母線電流保持在所允許的范圍內(nèi)。根據(jù)本文上面的說明，即可完成燈功率的閉環(huán)控制。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實(shí)用新型實(shí)施方式二中的電流檢測(cè)與變換電路6的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由整流及功率因數(shù)校正電路1、負(fù)載電路2、逆變橋驅(qū)動(dòng)電路4、單片機(jī)5、電流檢測(cè)與變換電路6、功率管G1和功率管G2組成，整流及功率因數(shù)校正電路1的兩個(gè)輸入端連接在市電上，整流及功率因數(shù)校正電路1的正極輸出端連接功率管G1的漏極，功率管G1的源極連接負(fù)載電路2的一個(gè)輸入端和功率管G2的漏極，功率管G2的源極連接電流檢測(cè)與變換電路6的輸入端，整流及功率因數(shù)校正電路1的負(fù)極輸出端連接負(fù)載電路2的另一個(gè)輸入端并接地，電流檢測(cè)與變換電路6的輸出端連接單片機(jī)5的輸入端，單片機(jī)5的輸出端連接逆變橋驅(qū)動(dòng)電路4的輸入端，逆變橋驅(qū)動(dòng)電路4的兩個(gè)輸出端分別連接功率管G1和功率管G2的柵極。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖2具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是，電流檢測(cè)與變換電路6由五個(gè)電阻(R1-R5)、電感L1、四個(gè)電容(C1-C4)、集成運(yùn)算放大器A1組成，功率管G2的源極連接電阻R1的一端和電感L1的一端，電阻R1的另一端接地，電感L1的另一端連接電容C1的正極和電阻R2的一端，電容C1的負(fù)極接地，電阻R2的另一端連接集成運(yùn)算放大器A1的同相輸入端和電容C2的一端，電容C2的另一端接地，集成運(yùn)算放大器A1的反相輸入端連接電阻R3的一端、電阻R4的一端和電容C3的一端，電阻R3的另一端接地，集成運(yùn)算放大器A1的輸出端連接電阻R4的另一端、電容C3的另一端和電阻R5的一端，電阻R5的另一端連接電容C4的一端和單片機(jī)5的輸入端，電容C4的另一端接地。電流檢測(cè)與變換電路6所接為半橋逆變器下開關(guān)管G2的源級(jí)。源級(jí)與地之間串接的阻值極小的采樣電阻R1，將流過其上的交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘?hào)，然后經(jīng)由L1、C1組成的無(wú)源低通濾波器濾波(相當(dāng)與取其平均值)后，經(jīng)過電阻R2連接到運(yùn)算放大器A1的同相輸入端。運(yùn)算放大器與其外圍元件構(gòu)成了同時(shí)具有放大功能的一階低通有源濾波器。其同相輸入端通過電容C2接地，反相輸入端所連的接地電阻R3與反饋電阻R4決定了其放大倍數(shù)，具體由采樣信號(hào)的大小和單片機(jī)A/D口所允許的輸入電平?jīng)Q定。運(yùn)放A1輸出端所連電阻R5與電容C4構(gòu)成一階低通無(wú)源濾波器，對(duì)A1輸出的信號(hào)再次進(jìn)行濾波后送入單片機(jī)的A/D輸入管腳。該檢測(cè)電路所實(shí)現(xiàn)的功能是將母線電流在采樣電阻R1上產(chǎn)生的交流電壓信號(hào)經(jīng)濾波放大得到相應(yīng)的直流電壓，即相當(dāng)于得到的是放大一個(gè)固定常數(shù)倍后的母線電流平均值。
權(quán)利要求1.一種含有功率閉環(huán)控制電路的數(shù)字式電子鎮(zhèn)流器，其特征是它由整流及功率因數(shù)校正電路(1)、負(fù)載電路(2)、逆變橋驅(qū)動(dòng)電路(4)、單片機(jī)(5)、電流檢測(cè)與變換電路(6)、功率管(G1)和功率管(G2)組成，整流及功率因數(shù)校正電路(1)的兩個(gè)輸入端連接在市電上，整流及功率因數(shù)校正電路(1)的正極輸出端連接功率管(G1)的漏極，功率管(G1)的源極連接負(fù)載電路(2)的一個(gè)輸入端和功率管(G2)的漏極，功率管(G2)的源極連接電流檢測(cè)與變換電路(6)的輸入端，整流及功率因數(shù)校正電路(1)的負(fù)極輸出端連接負(fù)載電路(2)的另一個(gè)輸入端并接地，電流檢測(cè)與變換電路(6)的輸出端連接單片機(jī)(5)的輸入端，單片機(jī)(5)的輸出端連接逆變橋驅(qū)動(dòng)電路(4)的輸入端，逆變橋驅(qū)動(dòng)電路(4)的兩個(gè)輸出端分別連接功率管(G1)和功率管(G2)的柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有功率閉環(huán)控制電路的數(shù)字式電子鎮(zhèn)流器，其特征是電流檢測(cè)與變換電路(6)由五個(gè)電阻(R1-R5)、電感(L1)、四個(gè)電容(C1-C4)、集成運(yùn)算放大器(A1)組成，功率管(G2)的源極連接電阻(R1)的一端和電感(L1)的一端，電阻(R1)的另一端接地，電感(L1)的另一端連接電容(C1)的正極和電阻(R2)的一端，電容(C1)的負(fù)極接地，電阻(R2)的另一端連接集成運(yùn)算放大器(A1)的同相輸入端和電容(C2)的一端，電容(C2)的另一端接地，集成運(yùn)算放大器(A1)的反相輸入端連接電阻(R3)的一端、電阻(R4)的一端和電容(C3)的一端，電阻(R3)的另一端接地，集成運(yùn)算放大器(A1)的輸出端連接電阻(R4)的另一端、電容(C3)的另一端和電阻(R5)的一端，電阻(R5)的另一端連接電容(C4)的一端和單片機(jī)(5)的輸入端，電容(C4)的另一端接地。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種高壓氣體放電燈數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器——含有功率閉環(huán)控制電路的數(shù)字式電子鎮(zhèn)流器。它由整流及功率因數(shù)校正電路(1)、負(fù)載電路(2)、逆變橋驅(qū)動(dòng)電路(4)、單片機(jī)(5)、電流檢測(cè)與變換電路(6)、功率管(G1)和功率管(G2)組成，(1)的兩個(gè)輸入端連接在市電上，(1)的正極輸出端連接(G1)的漏極，(G1)的源極連接(2)的一個(gè)輸入端和(G2)的漏極，(G2)的源極連接(6)的輸入端，(1)的負(fù)極輸出端連接(2)的另一個(gè)輸入端并接地，(6)的輸出端連接(5)的輸入端，(5)的輸出端連接(4)的輸入端，(4)的兩個(gè)輸出端分別連接(G1)和(G2)的柵極。它利用了電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)校正級(jí)所輸出的直流母線電壓的穩(wěn)定性，使恒功率控制簡(jiǎn)化為恒電流控制，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B41/288GK2698012SQ20042001871
公開日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者徐殿國(guó), 劉漢奎, 莫桂林, 楊華, 于志 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)