专利名称：含有功率闭环控制电路的数字式电子镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压气体放电灯数字式电子镇流器。
背景技术：
高强度气体放电灯具有光效高、寿命长和功率范围广等诸多优点，已经成为继白炽灯、荧光灯之后的第三代电光源，广泛应用于广场、码头、车间和道路等室内外照明环境中。但是由于高强度气体放电灯具有负阻抗特性，因此需要有镇流器提供适当的限制电压、电流的措施才能稳定工作。而且，在高强度气体放电灯燃点的过程中，工作点会发生移动。比如一只新的高压钠灯到老化时，灯电压可能上升到原来的170％。随着高压钠灯的灯电压上升，镇流器给灯提供的电流会越来越小，直到不能维持灯的正常燃点，出现“熄弧”现象。在设计电子镇流器时，镇流器应该控制灯在额定的功率上，使灯工作的特性曲线在允许的范围内，这样可有效地防止灯的老化，延长灯的寿命。但目前使用最多的电感镇流器并不具备这样的功能，反而会加速高压气体放电灯的老化。当前一般的电子镇流器功率闭环控制方法要对高压气体放电灯的灯电压和灯电流进行检测，进而通过计算得到灯功率的反馈值，与功率给定值相比较得出控制信号。一般来说电路(尤其是检测电路)比较复杂，可靠性较差。
实用新型内容为了克服已有的电子镇流器闭环控制电路结构复杂、可靠性差的缺陷，提供一种其功率闭环控制电路结构简单、工作可靠的电子镇流器。实现本实用新型目的方案如下一种含有功率闭环控制电路的数字式电子镇流器，它由整流及功率因数校正电路1、负载电路2、逆变桥驱动电路4、单片机5、电流检测与变换电路6、功率管G1和功率管G2组成，整流及功率因数校正电路1的两个输入端连接在市电上，整流及功率因数校正电路1的正极输出端连接功率管G1的漏极，功率管G1的源极连接负载电路2的一个输入端和功率管G2的漏极，功率管G2的源极连接电流检测与变换电路6的输入端，整流及功率因数校正电路1的负极输出端连接负载电路2的另一个输入端并接地，电流检测与变换电路6的输出端连接单片机5的输入端，单片机5的输出端连接逆变桥驱动电路4的输入端，逆变桥驱动电路4的两个输出端分别连接功率管G1和功率管G2的栅极。本实用新型工作时，整流及功率因数校正电路1接入市电，通过功率管G1和功率管G2完成交流逆变，给负载电路2中的气体放电灯L提供电能，连接在功率管G2源极的电流检测与变换电路6检测到电流值并输入单片机5，与单片机5程序中的预定值进行比较，从而控制逆变桥驱动电路4，决定功率管G1和功率管G2的开关频率。本实用新型充分利用了电子镇流器功率因数校正级所输出的直流母线电压的稳定性，使传统的恒功率控制简化为恒电流控制，在半桥逆变级前的直流母线电压恒定的情况下，由于负载回路效率基本不变，控制母线电流即可控制功率保持在给定值。具体方法为，将电流检测与变换电路6所得的采样值与单片机5程序中对应的母线电流设定值相减，若所得差值大小在允许的范围内(比如设定值的正负百分之一)，则不做调整；若超出范围，则调整半桥逆变级的工作频率，从而改变负载回路的电流大小，最终使电流采样值稳定在设定的范围内，从而使母线电流保持在所允许的范围内。根据本文上面的说明，即可完成灯功率的闭环控制。本实用新型具有结构简单、工作可靠的优点。
图1是本实用新型的结构示意图，图2是本实用新型实施方式二中的电流检测与变换电路6的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式由整流及功率因数校正电路1、负载电路2、逆变桥驱动电路4、单片机5、电流检测与变换电路6、功率管G1和功率管G2组成，整流及功率因数校正电路1的两个输入端连接在市电上，整流及功率因数校正电路1的正极输出端连接功率管G1的漏极，功率管G1的源极连接负载电路2的一个输入端和功率管G2的漏极，功率管G2的源极连接电流检测与变换电路6的输入端，整流及功率因数校正电路1的负极输出端连接负载电路2的另一个输入端并接地，电流检测与变换电路6的输出端连接单片机5的输入端，单片机5的输出端连接逆变桥驱动电路4的输入端，逆变桥驱动电路4的两个输出端分别连接功率管G1和功率管G2的栅极。
具体实施方式
二下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，电流检测与变换电路6由五个电阻(R1-R5)、电感L1、四个电容(C1-C4)、集成运算放大器A1组成，功率管G2的源极连接电阻R1的一端和电感L1的一端，电阻R1的另一端接地，电感L1的另一端连接电容C1的正极和电阻R2的一端，电容C1的负极接地，电阻R2的另一端连接集成运算放大器A1的同相输入端和电容C2的一端，电容C2的另一端接地，集成运算放大器A1的反相输入端连接电阻R3的一端、电阻R4的一端和电容C3的一端，电阻R3的另一端接地，集成运算放大器A1的输出端连接电阻R4的另一端、电容C3的另一端和电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电容C4的一端和单片机5的输入端，电容C4的另一端接地。电流检测与变换电路6所接为半桥逆变器下开关管G2的源级。源级与地之间串接的阻值极小的采样电阻R1，将流过其上的交流电流信号转变为交流电压信号，然后经由L1、C1组成的无源低通滤波器滤波(相当与取其平均值)后，经过电阻R2连接到运算放大器A1的同相输入端。运算放大器与其外围元件构成了同时具有放大功能的一阶低通有源滤波器。其同相输入端通过电容C2接地，反相输入端所连的接地电阻R3与反馈电阻R4决定了其放大倍数，具体由采样信号的大小和单片机A/D口所允许的输入电平决定。运放A1输出端所连电阻R5与电容C4构成一阶低通无源滤波器，对A1输出的信号再次进行滤波后送入单片机的A/D输入管脚。该检测电路所实现的功能是将母线电流在采样电阻R1上产生的交流电压信号经滤波放大得到相应的直流电压，即相当于得到的是放大一个固定常数倍后的母线电流平均值。
权利要求1.一种含有功率闭环控制电路的数字式电子镇流器，其特征是它由整流及功率因数校正电路(1)、负载电路(2)、逆变桥驱动电路(4)、单片机(5)、电流检测与变换电路(6)、功率管(G1)和功率管(G2)组成，整流及功率因数校正电路(1)的两个输入端连接在市电上，整流及功率因数校正电路(1)的正极输出端连接功率管(G1)的漏极，功率管(G1)的源极连接负载电路(2)的一个输入端和功率管(G2)的漏极，功率管(G2)的源极连接电流检测与变换电路(6)的输入端，整流及功率因数校正电路(1)的负极输出端连接负载电路(2)的另一个输入端并接地，电流检测与变换电路(6)的输出端连接单片机(5)的输入端，单片机(5)的输出端连接逆变桥驱动电路(4)的输入端，逆变桥驱动电路(4)的两个输出端分别连接功率管(G1)和功率管(G2)的栅极。
2.根据权利要求1所述的含有功率闭环控制电路的数字式电子镇流器，其特征是电流检测与变换电路(6)由五个电阻(R1-R5)、电感(L1)、四个电容(C1-C4)、集成运算放大器(A1)组成，功率管(G2)的源极连接电阻(R1)的一端和电感(L1)的一端，电阻(R1)的另一端接地，电感(L1)的另一端连接电容(C1)的正极和电阻(R2)的一端，电容(C1)的负极接地，电阻(R2)的另一端连接集成运算放大器(A1)的同相输入端和电容(C2)的一端，电容(C2)的另一端接地，集成运算放大器(A1)的反相输入端连接电阻(R3)的一端、电阻(R4)的一端和电容(C3)的一端，电阻(R3)的另一端接地，集成运算放大器(A1)的输出端连接电阻(R4)的另一端、电容(C3)的另一端和电阻(R5)的一端，电阻(R5)的另一端连接电容(C4)的一端和单片机(5)的输入端，电容(C4)的另一端接地。
专利摘要本实用新型公开一种高压气体放电灯数字化电子镇流器——含有功率闭环控制电路的数字式电子镇流器。它由整流及功率因数校正电路(1)、负载电路(2)、逆变桥驱动电路(4)、单片机(5)、电流检测与变换电路(6)、功率管(G1)和功率管(G2)组成，(1)的两个输入端连接在市电上，(1)的正极输出端连接(G1)的漏极，(G1)的源极连接(2)的一个输入端和(G2)的漏极，(G2)的源极连接(6)的输入端，(1)的负极输出端连接(2)的另一个输入端并接地，(6)的输出端连接(5)的输入端，(5)的输出端连接(4)的输入端，(4)的两个输出端分别连接(G1)和(G2)的栅极。它利用了电子镇流器功率因数校正级所输出的直流母线电压的稳定性，使恒功率控制简化为恒电流控制，具有结构简单、工作可靠的优点。
文档编号H05B41/288GK2698012SQ20042001871
公开日2005年5月4日 申请日期2004年4月2日 优先权日2004年4月2日
发明者徐殿国, 刘汉奎, 莫桂林, 杨华, 于志 申请人:哈尔滨工业大学