專利名稱：一種無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種照明光源電源的數(shù)字控制方法，尤其涉及一種無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
無極燈的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是壽命長(zhǎng)、節(jié)能、環(huán)保、無頻閃、顯色性好、色溫可選、可見光比例高、不需預(yù)熱、電氣性能優(yōu)良、安裝適應(yīng)性強(qiáng)等。目前已經(jīng)在工廠、超市、公共照明和道路照明等工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院楊一平等介紹了一種高頻無極燈高頻電源(照明工程學(xué)報(bào)，2010,21(1) :82-86 “高頻無極燈高頻電源的研究”)，通過對(duì)無極燈高頻發(fā)生器與耦合器的工作原理進(jìn)行研究。給出了電源部分、功能因素控制功能、逆變電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。 但是，沒有研究可靠性和無極燈啟動(dòng)等關(guān)鍵技術(shù)問題。合肥工業(yè)大學(xué)張興等介紹了一種用于獨(dú)立光伏照明系統(tǒng)的高頻無極燈照明設(shè)計(jì)方法，(太陽能學(xué)報(bào)，2010，3(K2) :211-216 “高頻無極燈獨(dú)立光伏照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)”)，分別對(duì)基于獨(dú)立光伏系統(tǒng)的無極燈照明電路，實(shí)現(xiàn)太陽能控制器與無極燈鎮(zhèn)流器的一體化，但是， 沒有深入研究無極燈的啟動(dòng)問題和各種情況下的保護(hù)問題。國(guó)外主要有松下電器、飛利浦、GE、0SRAM等四家公司開發(fā)無極燈產(chǎn)品。第一支推向市場(chǎng)的是1990年日本松下的Everlight無極熒光燈，該燈高頻發(fā)生器與燈管成一體配置， 耦合線圈繞于燈管外側(cè)，屬外激發(fā)式，工作頻率13. 56MHz。飛利浦開發(fā)的QL系列無極燈，該燈為內(nèi)激發(fā)式，感應(yīng)線圈置于燈管內(nèi)中心空槽中，燈工作頻率2. 65MHz。1994年美國(guó)GE公司生產(chǎn)的緊湊型反射式無極燈投入市場(chǎng)。OSRAM不甘落后，在1997年成功開發(fā)出外耦合式大功率無極燈，燈工作頻率250KHz。但是由于技術(shù)和市場(chǎng)的原因，在無極燈的啟動(dòng)方式、控制方法和保護(hù)方面沒有深入的介紹。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)沒有深入研究無極燈的啟動(dòng)方式、控制方法和保護(hù)方法等關(guān)鍵技術(shù)的不足而提供一種以嵌入式單片機(jī)為核心的、具有自適應(yīng)尋優(yōu)啟動(dòng)功能和多種保護(hù)功能的無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器包括電源電路、PFC功率因數(shù)控制電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、負(fù)載匹配電路、嵌入式微處理控制器電路、保護(hù)電路、串行通信接口以及軟件單元。優(yōu)選的，所述嵌入式微處理控制器電路采用STC12C5616AD芯片，所述半橋驅(qū)動(dòng)電路采用IR2184芯片。優(yōu)選的，所述電源電路包括差模噪聲濾波器、共模噪聲濾波器、整流橋和濾波電容；所述PFC功率因數(shù)控制電路包括FAN7530控制芯片、儲(chǔ)能電感和開關(guān)管；所述串行通信接口可與上位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)連接。[0010]優(yōu)選的，所述無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器還包括負(fù)載檢測(cè)電路和信號(hào)調(diào)理電路，所述信號(hào)調(diào)理電路采用LM3M芯片；所述負(fù)載檢測(cè)電路由取樣電路、濾波電路、放大電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器組成。本實(shí)用新型的控制方法是以所述嵌入式微處理控制器電路采用的STC12C5616AD 芯片為處理核心，采用主動(dòng)式的變頻啟動(dòng)和自適應(yīng)檢測(cè)無極燈負(fù)載的工作狀態(tài)的分析方法，處理無極燈啟動(dòng)與控制問題，實(shí)現(xiàn)在工作頻率處的恒功率控制并實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)、壞燈在線檢測(cè)保護(hù)、無負(fù)載保護(hù)和短路保護(hù)。優(yōu)選的，所述主動(dòng)式的變頻啟動(dòng)是在無極燈啟動(dòng)時(shí)由所述STC12C5616AD芯片發(fā)出高于諧振頻率的矩形波信號(hào)，并逐步降低信號(hào)的頻率，使得無極燈耦合器兩端的電壓逐步上升，當(dāng)達(dá)到啟動(dòng)電壓時(shí)，點(diǎn)亮無極燈；所述自適應(yīng)檢測(cè)無極燈負(fù)載的工作狀態(tài)的分析方法是所述STC12C5616AD芯片在檢測(cè)燈管導(dǎo)通信號(hào)后，穩(wěn)定輸出頻率為工作頻率，實(shí)現(xiàn)在無極燈諧振頻率處的恒功率控制。由于溫度和燈參數(shù)發(fā)散等原因在上述啟動(dòng)電壓對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)，燈沒有點(diǎn)亮，則所述STC12C5616AD芯片輸出的頻率繼續(xù)下降到某一頻率點(diǎn)，點(diǎn)亮燈，以此類推，直到頻率為所述半橋驅(qū)動(dòng)電路的諧振頻率，從而提高了該電路點(diǎn)火的自適應(yīng)能力。優(yōu)選的，經(jīng)所述電源電路的差模噪聲濾波器、共模噪聲濾波器、整流橋和濾波電容整流濾波后的電壓信號(hào)經(jīng)分壓，送所述信號(hào)調(diào)理電路中的LM324芯片處理后，送所述 STC12C5616AD芯片實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)，無極燈負(fù)載的電壓、電流經(jīng)所述取樣電路和信號(hào)調(diào)理電路后送所述STC12C5616AD芯片實(shí)現(xiàn)壞燈在線檢測(cè)保護(hù)、無負(fù)載保護(hù)和短路保護(hù)。優(yōu)選的，所述嵌入式微處理控制器電路對(duì)所述半橋驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行變頻啟動(dòng)和正常工作控制；所述STC12C5616AD芯片為系統(tǒng)核心控制系統(tǒng)其他部分協(xié)調(diào)工作。優(yōu)選的，所述負(fù)載檢測(cè)電路對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波和模/數(shù)轉(zhuǎn)換、設(shè)定不同的電壓參數(shù)，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，提供給所述STC12C5616AD芯片進(jìn)行正常工作監(jiān)控和保護(hù)處理。優(yōu)選的，基于不同初始頻率設(shè)定的無極燈啟動(dòng)方式，根據(jù)不同的負(fù)載再設(shè)定初始啟動(dòng)頻率與時(shí)間間隔范圍，初始啟動(dòng)頻率范圍為260KHz 300KHz，時(shí)間間隔范圍為Ims 25ms。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果如下1、能根據(jù)負(fù)載和電路參數(shù)發(fā)散以及環(huán)境穩(wěn)定變化自適應(yīng)啟動(dòng)無極燈，改變固定LC 諧振頻率啟動(dòng)時(shí)對(duì)不同負(fù)載參數(shù)變化的適應(yīng)性難的問題。2、本質(zhì)上避免了由于啟動(dòng)不成功造成的電子鎮(zhèn)流器損害或啟動(dòng)電壓過高對(duì)耦合器和燈管造成的損害。3、實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)、壞燈在線檢測(cè)保護(hù)、無負(fù)載保護(hù)和短路保護(hù)，提高了無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器的穩(wěn)定性。

圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)的硬件框圖；圖2為本實(shí)用新型中半橋逆變與LC諧振電路部分的原理圖；圖3為無極燈變頻啟動(dòng)時(shí)，耦合器輸出電壓與驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率之間變化趨勢(shì)的關(guān)系示意圖；[0024]圖4是本實(shí)用新型中負(fù)載自適應(yīng)無極燈啟動(dòng)和控制電路部分的原理圖；圖5是本實(shí)用新型中無極燈工作狀態(tài)檢測(cè)電路與信號(hào)調(diào)理電路部分的原理圖；圖6是本實(shí)用新型中串行通信接ロ電路部分的原理圖；圖7是本實(shí)用新型軟件單元的框圖；圖8是本實(shí)用新型軟件單元中半橋啟動(dòng)子程序流程圖；圖9是本實(shí)用新型軟件單元中負(fù)載保護(hù)子程序流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示，交流電源經(jīng)過EMI濾波(差模噪聲濾波、共模噪聲濾波)、整流和電容 濾波后轉(zhuǎn)換為400V的直流電，再經(jīng)過半橋逆變電路變換成高頻電能，產(chǎn)生ー個(gè)工作頻率為 250KHz的高頻矩形波電壓，并同時(shí)經(jīng)LC電路產(chǎn)生ー個(gè)3000V左右的點(diǎn)火電壓，經(jīng)過饋線傳 送至功率耦合器。當(dāng)高頻電流通過功率耦合器時(shí)，產(chǎn)生ー個(gè)高頻電磁場(chǎng)。在高頻磁場(chǎng)的作 用下，燈泡內(nèi)部產(chǎn)生ー個(gè)垂直于磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)，使放電空間的電子加速，當(dāng)能量達(dá)到一定 值時(shí)，與玻殼內(nèi)的氣體分子發(fā)生碰撞，泡殼內(nèi)部的惰性氣體發(fā)生電離并進(jìn)而產(chǎn)生雪崩效應(yīng)， 氣體雪崩電離形成等離子體，燈泡內(nèi)等離子體受激原子返回基態(tài)時(shí)，自發(fā)輻射出紫外線并 激發(fā)燈泡壁上的三基色熒光粉而發(fā)出可見光。在圖2所示的L2CsCp諧振電路中，燈的工作電壓Vlamp、逆變器呈感性和容性的邊界 頻率fr分別為
權(quán)利要求1.一種無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器包括電源電路、PFC功率因數(shù)控制電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、負(fù)載匹配電路、嵌入式微處理控制器電路、保護(hù)電路和串行通信接口。
2.如權(quán)利要求1所述的一種無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述嵌入式微處理控制器電路采用STC12C5616AD芯片，所述半橋驅(qū)動(dòng)電路采用頂2184芯片。
3.如權(quán)利要求2所述的一種無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述電源電路包括差模噪聲濾波器、共模噪聲濾波器、整流橋和濾波電容；所述PFC功率因數(shù)控制電路包括 FAN7530控制芯片、儲(chǔ)能電感和開關(guān)管；所述串行通信接口與上位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)連接。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器還包括負(fù)載檢測(cè)電路和信號(hào)調(diào)理電路，所述信號(hào)調(diào)理電路采用LM3M芯片；所述負(fù)載檢測(cè)電路由取樣電路、濾波電路、放大電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器，所述無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器包括電源電路、PFC功率因數(shù)控制電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、負(fù)載匹配電路、嵌入式微處理控制器電路、保護(hù)電路、串行通信接口以及軟件單元；所述嵌入式微處理控制器電路采用STC12C5616AD芯片，所述半橋驅(qū)動(dòng)電路采用IR2184芯片；所述串行通信接口與上位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)連接；所述無極燈數(shù)字電子鎮(zhèn)流器還包括負(fù)載檢測(cè)電路和信號(hào)調(diào)理電路，所述信號(hào)調(diào)理電路采用LM324芯片；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有自適應(yīng)尋優(yōu)啟動(dòng)功能和多種保護(hù)功能，避免了由于啟動(dòng)不成功造成的電子鎮(zhèn)流器損害或啟動(dòng)電壓過高對(duì)負(fù)載(耦合器和燈管)造成的損害。
文檔編號(hào)H05B41/285GK202077252SQ2011201623
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者徐曉斌, 王建平, 王有鎖, 王連明, 鄧凡李, 錢自拓, 魏常勇 申請(qǐng)人:安徽卓越電氣有限公司