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CN102131334B - 电子镇流器的照明电流控制系统及其控制方法 - Google Patents

电子镇流器的照明电流控制系统及其控制方法 Download PDF

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CN102131334B CN201110094976.6A CN201110094976A CN102131334B CN 102131334 B CN102131334 B CN 102131334B CN 201110094976 A CN201110094976 A CN 201110094976A CN 102131334 B CN102131334 B CN 102131334B
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邱明
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Lumlux Lighting Suzhou Inc
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Abstract

本发明揭示了一种照明电流控制系统及方法，基于照明电路设有两路闭环反馈电路和一个PWM控制芯片U1，该PWM控制芯片U1的两个输出端连至用以驱动照明电路的半桥电路Q1和Q2，其中第一路包含电流互感器L、整流二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1及单片机U2；第二路包含功率检测电阻R2、二极管D3以及运算放大电路；单片机U2的输出端连至积分电路电阻R3的一端，运算放大电路运放U3的输出端VOUT经二极管D3连至PWM控制芯片U1的一个输入端。一路闭环反馈由互感器检测电流，并变换为电压信号，经单片机处理后输出PWM波；另一路闭环反馈检测功率，通过运算放大器放大电流信号，PWM控制芯片采集这两路信号比较后输出的高或低电平，调节PWM的频率，从而对灯电流实现控制。

Description

电子镇流器的照明电流控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种电子镇流器应用下的照明电流控制系统及其控制方法，属于照明控制技术领域。
背景技术
高压钠灯由于制作工艺不同或不同国家的标准不同，使相同功率的高压钠灯在不同功率段时的灯电压差别很大。
传统的电感镇流器是恒流控制型的，电感镇流器在匹配高压钠灯点火灯亮之后，灯电流＜5A，并且电流基本上恒定，随灯电压的升高灯功率升高，灯电压升高到最大值，灯功率稳定。但是由于不同的高压钠灯灯电压差别大，不同型号或不同标准的灯匹配同一型号的电感镇流器时功率会有差别，功率过小发挥不了电感镇流器的性能，功率过大会降低灯泡寿命甚至损坏灯泡。电感镇流器表现出与灯泡的匹配性差的缺陷。
传统的电子镇流器是恒功率控制型的，但是在点火后到满功率的阶段，功率呈线性增长，功率上升阶段无法控制灯的电流。电子镇流器的VBUS是恒定的，通过检测电流可以使灯功率恒定，不同的灯泡在满功率后不会出现功率的不同。在匹配高压钠灯使用，为了保持高压钠灯的寿命，在点火后，初始功率设定在与满功率成一定比例的值，但是一些灯泡在上述设定好的初始功率下的灯电压很低，导致高压钠灯在点火后电流很大，然而功率呈线性增长无法改变，使高压钠灯在大电流下工作较长时间，因此无法有效地保持灯泡的使用寿命甚至在点火后一会儿灯泡便损坏。所以传统的电子镇流器与灯泡的匹配性也难于达到理想的程度。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种电子镇流器的照明电流控制系统及其控制方法，以解决电子镇流器应用下的照明电流不恒定，或电流过大影响照明灯具寿命的缺陷。
本发明的上述第一个目的，将技术方案为：
电子镇流器的照明电流控制系统，其特征在于：所述电流控制系统基于照明电路设有两路闭环反馈电路和一个PWM控制芯片U1，所述PWM控制芯片U1的两个输出端连至用以驱动照明电路的半桥电路Q1和Q2，其中第一路为照明电路的电流检测闭环反馈电路，包含电流互感器L、整流二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1及单片机U2；第二路为功率检测闭环反馈电路，包含功率检测电阻R2、由电阻R3和电容C3构成的积分电路、二极管D3以及包含运放U3和U4的运算放大电路；所述单片机U2的输出端连至积分电路电阻R3的一端，所述运算放大电路运放U3的输出端VOUT经二极管D3连至PWM控制芯片U1的一个输入端。
进一步地，所述PWM控制芯片U1至少为SG3525AN，所述单片机U2至少为12F508，所述运算放大电路至少为LM324，并且所述照明电路中的照明光源为高压钠灯。
本发明的上述第二个目的，基于目的一的照明电流控制系统实现，其技术解决方案包括步骤：
I、采用电子镇流器点亮照明电路中的高压钠灯，设定PWM控制芯片U1的一个初始频率，使照明电路具有一个初始功率；
II、将照明电路的初始电流经电流互感器变换、二极管整流后，输入单片机U2处理，所得的PWM信号再经积分电路处理后输入运放U3的V+，根据所得到的VOUT调制PWM控制芯片U1的的输出频率，进而调节照明电路的功率和电流，直至照明电路的电流达到预设的最大额定电流。
进一步地，当初始功率下的照明电路电流小于最大额定电流时，VOUT输出为高电平，PWM控制芯片的输出频率减小，照明电路的功率和电流均增大；当初始功率下的照明电路电流大于最大额定电流时，VOUT输出为低电平，PWM控制芯片的输出频率增大，照明电路的功率和电流均减小。
本发明电子镇流器的照明电流控制系统及其控制方法，其突出效果为：通过在恒定灯电流的基础上调节灯的功率，在灯电压自主上升中增大灯的功率，在灯电压稳定后灯功率也稳定，达到高压钠灯在点亮之后灯电流一直恒定，在满功率后灯功率也恒定的目的。改变了传统的电子镇流器在高压钠灯点亮之后功率线性增长，电流不恒定，容易损坏灯泡和灯泡匹配性差的缺点。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明照明电流控制系统的基本电路框图。
具体实施方式
为了有效地解决电子镇流器的灯电流不恒定的现状，本发明提出了一种电子镇流器的照明电流控制方案，具体到系统及其控制方法两个层面。本方案采用两路闭环反馈的方式控制电子镇流器的灯电流。一路闭环反馈电流，通过电流互感器检测灯电流，并且将检测到的电流信号转换为电压信号送入单片机，单片机中烧写有程序，程序控制单片机处理电压信号后输出PWM信号。将灯电流设置在一定的值，单片机输出的PWM信号经积分电路后成一个电压信号。另一路闭环反馈电路，通过功率电阻上的电压检测灯的功率，通过一个运算放大器将电压放大输出一个放大的电压信号。两路闭环反馈电路输出的电压相互比较，输出高电平或低电平调节PWM控制芯片的振荡频率。
PWM控制芯片输出驱动半桥中的场效应管交替工作，调节输出的频率可以调节灯的功率。当信号的频率增大，灯功率降低；当信号的频率减小，灯功率增大。
高压钠灯(以下简称“灯”)在点亮之后灯电压会自主地上升，上升到一定的值功率便恒定。本发明所述的用于电子镇流器的灯电流控制方案通过在恒定灯电流的基础上调节灯的功率，在灯电压自主上升中增大灯的功率，在灯电压稳定后灯功率也稳定，达到高压钠灯在点亮之后灯电流一直恒定，在满功率后灯功率也恒定的目的。改变了传统的电子镇流器在高压钠灯点亮之后功率线性增长，电流不恒定，容易损坏灯泡和灯泡匹配性差的缺点。
本发明所述的用于电子镇流器的灯控制方案图1所示，包含PWM控制芯片U1，U1是SG3525AN，半桥电路Q1和Q2，照明电路，电流互感器L，整流二极管D2，二极管D3，电阻R1和R2，单片机U2，U2是12F508，运算放大器LM324中的两个运算放大器U3和U4。
U1的输出A和输出B连接半桥电路，控制U1的振荡频率可以控制加载到高压钠灯的功率，在电子镇流器点亮高压钠灯后，U1设定一个初始频率使高压钠灯有一个初始功率。要求高压钠灯的电流最大为5A，L检测照明网络的电流，将电流以一定比例变换为低电流，经D1整流和R1电流变电压，在R1两端产生一个电压，再通过稳压二极管D2在单片机U2的5脚输入电压信号，经单片机处理后输出PWM信号，经积分电路R3和C3后，输出电压V+。当灯电流＞5A时，PWM信号的占空比减小，积分后的V+也减小；当灯电流＜5A时，PWM信号的占空比增加，积分后的V+也增加；
R2是灯的功率检测电阻，R2上的电压通过运算放大器U4输出一个放大的电压信号V-，随功率升高，V-增大。V+和V-通过比较器U3比较输出VOUT。如果高压钠灯在初始功率下的电流＞5A，V+不断减小，直到V-＞V+，此时VOUT为低电平，PWM控制芯片的输出频率增大，则灯功率和灯电流都减小；如果高压钠灯在初始功率下的电流＜5A，V+不断增大，直到V-＜V+，此时VOUT为高电平，PWM控制芯片的输出频率减小，则灯功率和灯电流都增大。
通过上述的反馈方式，高压钠灯的电流保持恒定，随着灯电压的上升，灯的功率不断上升，当满功率时V-＝V+，PWM控制芯片的频率不再变化，灯功率恒定。
以上是对本发明的详细说明，以加深对本发明的理解，并不是限定本发明的多种形式，凡基于本发明的技术方案进行简单的修改电路结构或元件型号参数，都在本专利请求的保护范围。

Claims (5)

1.电子镇流器的照明电流控制系统，其特征在于：所述电流控制系统基于照明电路设有两路闭环反馈电路和一个PWM控制芯片U1，所述PWM控制芯片U1的两个输出端连至用以驱动照明电路的半桥电路Q1和Q2，其中第一路为照明电路的电流检测闭环反馈电路，包含电流互感器L、整流二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1及单片机U2；第二路为调制运算闭环反馈电路，包含功率检测电阻R2、由电阻R3和电容C3构成的积分电路、二极管D3以及包含运放U3和U4的运算放大电路；所述单片机U2的输出端连至积分电路电阻R3的一端，所述运放U3的输出端VOUT经二极管D3连至PWM控制芯片U1的一个输入端调制PWM控制芯片U1的振荡频率；所述运放U3的V+输入端信号为照明电流经电流互感器L输入单片机U2处理得到PWM信号再经积分电路的电压信号，所述运放U3的V-输入端信号为通过功率检测电阻R2检测灯的功率并通过运放U4将电压放大输出的电压信号。
2.根据权利要求1所述的电子镇流器的照明电流控制系统，其特征在于：所述PWM控制芯片U1设置为SG3525AN，所述单片机U2设置为12F508，所述运算放大电路设置为LM324。
3. 根据权利要求1所述的电子镇流器的照明电流控制系统，其特征在于：所述照明电路中的照明光源为高压钠灯。
4. 电子镇流器的照明电流控制方法，基于权利要求1所述的照明电流控制系统实现，其特征在于包括步骤：Ⅰ、采用电子镇流器点亮照明电路中的高压钠灯，设定PWM控制芯片U1的一个初始频率，使照明电路具有一个初始功率；Ⅱ、将照明电路的初始电流经电流互感器变换、二极管整流后，输入单片机U2处理，所得的PWM信号再经积分电路处理后输入运放U3的V+，利用功率检测电阻R2检测灯的功率且将功率检测电阻R2的电压经运放U4进行运算后输入运放U3的V-；根据所得到的VOUT调制PWM控制芯片U1的输出频率，进而调节照明电路的功率和电流，直至照明电路的电流达到预设的最大额定电流。
5. 根据权利要求4所述的电子镇流器的照明电流控制方法，其特征在于：当初始功率下的照明电路电流小于最大额定电流时，VOUT输出为高电平，PWM控制芯片的输出频率减小，照明电路的功率和电流均增大；当初始功率下的照明电路电流大于最大额定电流时，VOUT输出为低电平，PWM控制芯片的输出频率增大，照明电路的功率和电流均减小。
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