专利名称：高强度气体放电灯数字化电子镇流器驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高强度气体放电灯电子镇流器驱动电路，适用于高压钠灯和金属卤化物灯镇流器的逆变电路驱动。
背景技术：
高强度气体放电灯在当今照明系统中占有重要的地位。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。在高强度气体放电灯点亮过程中，电子束穿过气体媒介时产生光。高频电子镇流器已经越来越多地代替传统的电感式镇流器，它具有效率高、体积小、控制灵活等特点。高频电子镇流器的基本结构如图1所示，它一般由整流及功率因数校正电路1、高频逆变电路3、带有高强度气体放电灯L的负载电路2和逆变桥驱动电路4组成，高频逆变电路3使灯工作在高频，它是通过逆变桥驱动电路产生两个交替的高频控制脉冲，使高频逆变电路的上下两个功率开关交替动作，产生高频的方波输出，通过负载电路2在稳定状态下为灯提供一个稳定的电流。传统的逆变桥驱动电路一般结构复杂、工作不可靠。
实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种结构简单、工作可靠的逆变桥驱动电路。本实用新型的技术方案如下一种高强度气体放电灯数字化电子镇流器驱动电路，它由信号发生电路5、信号处理电路6和驱动信号输出电路7组成，信号发生电路5由单片机U1、晶振体XT1、三个电容(C23-C25)、电阻R37和电源+VC组成，单片机U1的脚1连接电容C23的一端并接地，单片机U1的脚2至脚8、脚11、脚12、脚14、脚15都悬空，单片机U1的脚9连接电阻R37的一端、晶振体XT1的一端和电容C25的一端，电容C25的另一端接地，单片机U1的脚10连接电阻R37的另一端、晶振体XT1的另一端和电容C24的一端，电容C24的另一端接地，单片机U1的脚16连接电容C23的另一端和电源+VC，单片机U1的脚13连接信号处理电路6的输入端，信号处理电路6的输出端连接驱动信号输出电路7的输入端。本实用新型工作时，驱动信号输出电路7的两个输出端分别用于驱动功率管G1和功率管G2，从而完成高频逆变的过程。在本电路设计中使用单片机产生PWM输出信号。单片机使用Motorola的MC908KX型号单片机，使用直流5V电压供电，采用19.6608MHZ外部晶振。因为单片机结构小巧，工作可靠，能在其内部编写程序来完成很多实际运行中所需要的功能，如通过在U1的脚7和脚8采集负载的功率反馈信号来进行自动的功率调节和滑频，利用U1的脚14输出气体放电灯的启动信号等功能，在本设计中还利用单片机的RXD和TXD和外界进行串行通讯，用它接受外界的控制调节要求和传送镇流器的工作状态信息，实现镇流器的信息化和自动化控制。本实用新型具有结构简单、工作可靠和利于推广的优点。
图1是现有电子镇流器的结构示意图，图2是本实用新型的结构示意图，图3是本实用新型实施方式一中信号发生电路5的结构示意图，图4是实施方式二中信号处理电路6的结构示意图，图5是实施方式三中驱动信号输出电路7的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图2、图3具体说明本实施方式。本实施方式由信号发生电路5、信号处理电路6和驱动信号输出电路7组成，信号发生电路5由单片机U1、晶振体XT1、三个电容(C23-C25)、电阻R37和电源+VC组成，单片机U1的脚1连接电容C23的一端并接地，单片机U1的脚2至脚8、脚11、脚12、脚14、脚15都悬空，单片机U1的脚9连接电阻R37的一端、晶振体XT1的一端和电容C25的一端，电容C25的另一端接地，单片机U1的脚10连接电阻R37的另一端、晶振体XT1的另一端和电容C24的一端，电容C24的另一端接地，单片机U1的脚16连接电容C23的另一端和电源+VC，单片机U1的脚13连接信号处理电路6的输入端，信号处理电路6的输出端连接驱动信号输出电路7的输入端。
具体实施方式
二下面结合图4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，信号处理电路6由三个电阻(R1-R3)、三个电容(C1-C3)、三个三极管(Q1-Q3)和电源+VA组成，电阻R1的一端连接电容C1的一端和信号发生电路5的输出端，电阻R1的另一端连接电容C1的另一端和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2的另一端连接电源+VA，电阻R3的另一端连接三极管Q2的基极和三极管Q3的基极，三极管Q2的集电极连接电源+VA，三极管Q2的发射极连接三极管Q3的发射极、电容C2的一端和电容C3的一端，三极管Q3的集电极接地，电容C2和电容C3的另一端连在一起并连接在驱动信号输出电路7的输入端上。信号处理电路6的主要作用是对单片机输出的PWM信号进行处理。单片机输出的PWM信号通过电阻R1和电容C1加到三极管Q1上，电容起到加速信号的作用，电阻起到限流的作用。三极管Q1和电阻R2组成一个非门电路，三极管Q1的集电极点输出一个与PWM信号相反的信号，并作为输入信号通过电阻R3向下一级传送，其中三极管Q1的集电极是通过电阻R2和直流电压相连，这样就可以把单片机的低压信号变成高一点的电压，产生了电平变换。下一级电路为由三极管Q2和Q3组成的推挽式输出电路，其主要起信号放大作用，同样也可以加快信号的上升和下降速度，推挽输出信号再次经过电容C2和C3加入到下级驱动输出部分电路中的脉冲变压器T1的输入端，电容的作用是隔离直流的作用，防止脉冲变压器磁芯磁化，同时它还有一定的滤波功能，可以有效滤除信号中的杂波。经过处理过的信号加入到下级的驱动信号输出电路中。
具体实施方式
三下面结合图5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，驱动信号输出电路7由脉冲变压器T1、输出电路7-1和输出电路7-2组成，脉冲变压器T1原边线圈的同名端连接信号处理电路6的输出端，脉冲变压器T1原边线圈的非同名端接地，输出电路7-1由三个电阻(R4、R5、R6)、两个二极管(D1-D2)、三极管Q4和稳压管D3组成，脉冲变压器T1副边线圈L1同名端连接电阻R5的一端和二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接电阻R6的一端、三极管Q4的发射极和稳压管D3的阳极并接地，电阻R5的另一端连接电阻R6的另一端、二极管D2的阳极和三极管Q4的基极，稳压管D3的阴极连接三极管Q4的集电极、二极管D2的阴极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接副边线圈L1的非同名端，脉冲变压器T1的副边线圈L2的同名端与副边线圈L1的同名端相位相反，输出电路7-2的组成和连接方式与输出电路7-1相同。本实施方式工作时，稳压管D3的阳极和阴极分别连功率管G1的源极和栅极，稳压管D6的阳极和阴极分别连接功率管G2的源极和栅极，从而完成对高频逆变电路3的驱动。驱动信号输出电路7的主要作用是把一个输入信号生成两个互补的脉冲信号，以驱动高频逆变器电路3中的上下两个功率MOSFET管的交替关断。经信号处理电路6处理后的信号加到本部分脉冲变压器的输入端，脉冲变压器的原端接一个线圈，副端接两个极性相反的线圈，在工作时产生一对互补的信号输出，来驱动半桥上下两个功率MOSFET管产生交替开关动作，实现镇流器的高频逆变交流方波输出。信号处理电路6输出的信号经过脉冲变压器的作用，在脉冲变压器副边产生极性相反的两路信号，上面为正极性时，下面即为负极性，半个周期产生一次交替变化。其工作原理为当上面周期为正极性时，电流顺时针流动，输出上正下负，二极管D1、T1副端线圈L1、电阻R4再加上功率MOSFET管形成通路，由于二极管D1处于正向导通状态，所以电阻R5、R6上的电压很低，同时加在三极管Q4基极上的电压也很低，三极管Q4处于截止状态，二极管D2也反相截止，D3二极管为稳压二极管，它使输出的驱动信号电压稳定在一定的值上，防止电压过高击穿功率MOSFET管；当上线圈为阴极性时，电流逆时针流动，D1截止，D2开通，电阻R4、副边线圈L1、电阻R5、二极管D2形成电流回路，这样使加在三极管Q4基极上的电压升高，使三极管Q4导通，形成回路，抽走功率MOSFET管栅极上的积聚电荷，使功率MOSFET管快速关断。另一路输出信号和上一路输出信号为互补关系，工作原理相同。
权利要求1.一种高强度气体放电灯数字化电子镇流器驱动电路，其特征是它由信号发生电路(5)、信号处理电路(6)和驱动信号输出电路(7)组成，信号发生电路(5)由单片机(U1)、晶振体(XT1)、三个电容(C23-C25)、电阻(R37)和电源(+VC)组成，单片机(U1)的脚1连接电容(C23)的一端并接地，单片机(U1)的脚2至脚8、脚11、脚12、脚14、脚15都悬空，单片机(U1)的脚9连接电阻(R37)的一端、晶振体(XT1)的一端和电容(C25)的一端，电容(C25)的另一端接地，单片机(U1)的脚10连接电阻(R37)的另一端、晶振体(XT1)的另一端和电容(C24)的一端，电容(C24)的另一端接地，单片机(U1)的脚16连接电容(C23)的另一端和电源(+VC)，单片机(U1)的脚13连接信号处理电路(6)的输入端，信号处理电路(6)的输出端连接驱动信号输出电路(7)的输入端。
2.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯数字化电子镇流器驱动电路，其特征是信号处理电路(6)由三个电阻(R1-R3)、三个电容(C1-C3)、三个三极管(Q1-Q3)和电源(+VA)组成，电阻(R1)的一端连接电容(C1)的一端和信号发生电路(5)的输出端，电阻(R1)的另一端连接电容(C1)的另一端和三极管(Q1)的基极，三极管(Q1)的发射极接地，三极管(Q1)的集电极连接电阻(R2)的一端和电阻(R3)的一端，电阻(R2)的另一端连接电源(+VA)，电阻(R3)的另一端连接三极管(Q2)的基极和三极管(Q3)的基极，三极管(Q2)的集电极连接电源(+VA)，三极管(Q2)的发射极连接三极管(Q3)的发射极、电容(C2)的一端和电容(C3)的一端，三极管(Q3)的集电极接地，电容(C2)和电容(C3)的另一端连在一起并连接在驱动信号输出电路(7)的输入端上。
3.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯数字化电子镇流器驱动电路，其特征是驱动信号输出电路(7)由脉冲变压器(T1)、输出电路(7-1)和输出电路(7-2)组成，脉冲变压器(T1)原边线圈的同名端连接信号处理电路(6)的输出端，脉冲变压器(T1)原边线圈的非同名端接地，输出电路(7-1)由三个电阻(R4、R5、R6)、两个二极管(D1-D2)、三极管(Q4)和稳压管(D3)组成，脉冲变压器(T1)副边线圈(L1)同名端连接电阻(R5)的一端和二极管(D1)的阴极，二极管(D1)的阳极连接电阻(R6)的一端、三极管(Q4)的发射极和稳压管(D3)的阳极并接地，电阻(R5)的另一端连接电阻(R6)的另一端、二极管(D2)的阳极和三极管(Q4)的基极，稳压管(D3)的阴极连接三极管(Q4)的集电极、二极管(D2)的阴极和电阻(R4)的一端，电阻(R4)的另一端连接副边线圈(L1)的非同名端。
专利摘要本实用新型公开高强度气体放电灯电子镇流器驱动电路——高强度气体放电灯数字化电子镇流器驱动电路。它由信号发生电路(5)、信号处理电路(6)和驱动信号输出电路(7)组成，(5)由单片机(U1)、晶振体(XT1)、三个电容(C23－C25)、电阻(R37)和电源(+VC)组成，(U1)的脚1连接(C23)的一端并接地，(U1)的脚9连接(R37)的一端、(XT1)的一端和电容(C25)的一端，(C25)的另一端接地，(U1)的脚10连接(R37)的另一端、(XT1)的另一端和(C24)的一端，(U1)的脚16连接(C23)的另一端和(+VC)，(U1)的脚13连接(6)的输入端，(6)的输出端连接(7)的输入端。本电路设计中使用单片机产生PWM输出信号。单片机结构小巧，工作可靠。本实用新型具有结构简单、工作可靠和利于推广的优点。
文档编号H05B41/28GK2698010SQ20042001871
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, 于志, 杨华 申请人:哈尔滨工业大学