專利名稱：恒功率控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力電子基礎(chǔ)電路，尤其涉及一種用于HID燈鎮(zhèn)流器的恒功 率控制電路。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度氣體放電燈(HID燈)的恒功率控制，也被稱為穩(wěn)態(tài)控制。是指要保證高強(qiáng) 度氣體放電燈在正常工作時，輸出功率保持不變。在HID燈電子鎮(zhèn)流器中，恒功率控制一 般是通過電子鎮(zhèn)流器前級的直流轉(zhuǎn)直流電路(DC-DC)電路，也就是升壓或者降壓電路實(shí)現(xiàn) 的。HID燈電子鎮(zhèn)流器的電路結(jié)構(gòu)各有不同，而恒功率控制方法在形式上也有很大差 異，但是綜合來看，主要可以將其分為直接控制和間接控制兩大類。直接控制方式是通過直接采集燈電壓、燈電流信號來控制燈兩端功率的方法。這 種控制方法需要兩個檢測回路，分別用來檢測燈兩端的電壓和流過燈的電流信號，再通過 對電流和電壓信號的處理，而后反饋到控制電路來實(shí)現(xiàn)的，但是該直接控制方式設(shè)計與實(shí) 現(xiàn)起來較為復(fù)雜，需要額外搭建乘法器等復(fù)雜的外圍電路等。而間接恒功率控制方式主要是通過對HID燈電路的分析，確定HID燈的工作狀態(tài)， 只選出與燈功率相關(guān)的控制變量，進(jìn)而進(jìn)行反饋控制的方法。下面介紹近似恒功率的控制 電路。如圖1為近似恒功率控制電路圖，也是現(xiàn)有運(yùn)用最多的一種，它假定前級的輸出電壓 不變，通過控制輸出電流來近似的控制輸出功率不變，因此是一種近似的恒功率控制方式。
可以算出其輸出功率的表達(dá)式為:p。=+.I|^v。-KvV。2]^*Kv=Ri+23+R3 ,Ki = R3,
Vo為輸出電壓，VMf為參考電壓Po為輸出功率。P。是一個以V。為自變量的二次函數(shù)，畫 出它的曲線圖可以看出，它是一個過零點(diǎn)，切開口向下的拋物線，如圖2輸出功率曲線圖所 示，Vfflid為燈管的中心電壓。所以可知在拋物線頂點(diǎn)附近，也就是圖2中Vmin至Vmax的一段 電壓的變化范圍，有一個與最大輸出功率近似相等的區(qū)域，并且在這一區(qū)域內(nèi)有dP。/dV。近 似為零，也就是說，當(dāng)電壓在Vmin至Vmax的一段范圍內(nèi)變化時，輸出功率近似恒定，也就是實(shí) 現(xiàn)了恒功率控制。這種控制方法較為簡單，一般只需要一個采樣電路就可以實(shí)現(xiàn)對燈的恒功率控 制，然而它也有明顯的不足，因?yàn)檫@種方式是實(shí)現(xiàn)的近似恒功率的控制方法，所以在控制精 度上有所欠缺。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中控制精度欠缺，本實(shí)用新型提供一種恒功率控制電路，用于 HID燈電子鎮(zhèn)流器，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時采集燈電壓與燈電流信號，并實(shí)時調(diào)整輸出功率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種用于HID燈鎮(zhèn)流器的恒功率控制電路， 包括采樣電路、數(shù)字控制電路、脈寬調(diào)制控制電路和逆變驅(qū)動電路，其中所述采樣電路輸出采樣信號至所述數(shù)字控制電路和所述脈寬調(diào)制控制電路，所述數(shù)字控制電路輸出基準(zhǔn)電 流信號至所述脈寬調(diào)制控制電路，所述脈寬調(diào)制控制電路輸出方波信號至所述逆變驅(qū)動電路。所述數(shù)字控制電路為單片機(jī)。所述逆變驅(qū)動電路為半橋逆變電路。所述逆變驅(qū)動電路與所述HID燈鎮(zhèn)流器的兩個開關(guān)MOS管(場效應(yīng)管)連接。所述采樣電路包括電壓采樣電路和電流采樣電路。所述電流采樣電路輸出采樣電流信號至所述脈寬調(diào)制控制電路。所述電壓采樣電路輸出采樣電壓信號至所述數(shù)字控制電路。因此，采用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了實(shí)時采集燈電壓與燈電流信號，并實(shí)時調(diào)整輸出功 率。

[0016]圖1為現(xiàn)有近似恒功率控制電路圖；[0017]圖2為現(xiàn)有近似恒功率控制電路中輸出功率曲線圖；[0018]圖3為本實(shí)用新型一種用于HID燈鎮(zhèn)流器的恒功率控制電路示意圖[0019]圖4為本實(shí)用新型電壓采樣電路的示意圖；[0020]圖5為本實(shí)用新型電流采樣電路的示意圖；[0021]圖6本實(shí)用新型恒功率控制電路中的數(shù)字控制電路的示意圖；[0022]圖7本實(shí)用新型恒功率控制電路中的PWM控制電路圖；[0023]圖8本實(shí)用新型恒功率控制電路中的逆變驅(qū)動電路的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖3所示，為本實(shí)用新型一種用于HID燈鎮(zhèn)流器10的恒功率控制電路示意圖， 包括電壓采樣電路11、電流采樣電路12、數(shù)字控制電路2、脈寬調(diào)制控制電路3和逆變驅(qū) 動電路4，其中所述電壓采樣電路11和電流采樣電路12輸出采樣信號包括采樣電流信號和 采樣電壓信號至所述數(shù)字控制電路2和脈寬調(diào)制控制電路3，所述數(shù)字控制電路2輸出基準(zhǔn) 電流信號至所述脈寬調(diào)制控制電路3，所述脈寬調(diào)制控制電路3輸出方波信號至所述逆變 驅(qū)動電路。該電壓采樣電路11如圖4所示，采樣得到的原始電壓信號經(jīng)過Cl，C2，C3濾波 后，Rl與R2對其進(jìn)行分壓，分壓后的信號就是要輸入到單片機(jī)中進(jìn)行采樣處理的電壓采樣 信號，Dl是一個5V穩(wěn)壓管，用來保證輸入到單片機(jī)中的采樣信號不會大于5V，否則會損壞 單片機(jī)；電流采樣電路12如圖5所示，數(shù)字地與模擬地之間連接了一個采樣電阻R，從電阻 的一端得到的就是電流采樣信號。該電流采樣電路輸出采樣電流信號至所述脈寬調(diào)制控制 電路。該電壓采樣電路輸出采樣電壓信號至所述數(shù)字控制電路。HID燈鎮(zhèn)流器部分在圖中 只示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分即兩個MOS開關(guān)Sl和S2，以及HID燈，由于HID燈鎮(zhèn)流 器部分是現(xiàn)有技術(shù)不再詳細(xì)描述。通過本實(shí)用新型恒功率控制電路不再使用近似恒功率控制方式，而是實(shí)時采集燈 電壓與燈電流信號，并實(shí)時調(diào)整輸出功率的方法。電壓采樣電路11實(shí)時地檢測HID燈10的燈電壓，并將采樣的結(jié)果采樣電壓信號送入數(shù)字控制電路2，數(shù)字控制電路2通過對采樣 電壓信號的處理，產(chǎn)生一個基準(zhǔn)電流信號。基準(zhǔn)電流信號與電流采樣電路的采樣電流信號 一起輸入到PWM控制電路3中，通過比較燈的實(shí)時電流即該采樣電流信號與基準(zhǔn)電流信號 的大小，PWM控制電路3將會產(chǎn)生一個占空比變化的方波信號。而這個方波驅(qū)動信號直接 控制了逆變驅(qū)動電路4的輸出信號的開關(guān)占空比，逆變驅(qū)動電路與所述HID燈鎮(zhèn)流器的兩 個開關(guān)MOS連接，這樣就控制了 HID燈鎮(zhèn)流器的的半橋電路的S2和S3兩個MOS開關(guān)管的 導(dǎo)通與關(guān)斷的時間長短，從而調(diào)整燈工作在額定功率下。圖6所示數(shù)字控制電路的示意圖，數(shù)字控制電路為單片機(jī)。當(dāng)電壓采樣電路將燈 電壓實(shí)時的采樣到數(shù)字控制部分，也就是采樣進(jìn)單片機(jī)中以后，經(jīng)過單片機(jī)的運(yùn)算將會輸 出一個基準(zhǔn)電流信號，而這個基準(zhǔn)電流信號與實(shí)際采樣的燈電流信號即采樣電流信號進(jìn)行 比較，通過PWM控制電路3產(chǎn)生調(diào)整信號，使燈電流即該采樣電流信號與基準(zhǔn)電流信號一 致，達(dá)到恒功率控制的目的。而這個基準(zhǔn)電流信號的產(chǎn)生過程是這樣的假設(shè)HID燈的額定 功率是P1,而電壓采樣電路采樣得到的燈電壓(采樣電壓信號)是仏，則基準(zhǔn)電流信號13可
以通過I, 得到。如圖6所示的單片機(jī)，可以看出我們利用管腳7來接收采樣電壓信號。
管腳6通過電阻Rl和R2輸出基準(zhǔn)電流信號，由于單片機(jī)結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。圖7所示為PWM控制電路圖。該電路的工作原理是當(dāng)a點(diǎn)的電壓值(即運(yùn)算 放大器的正向端所輸入的基準(zhǔn)電流信號)大于b點(diǎn)的電壓值，即Va > Vb時，說明此時的燈 電流(即電流采樣電路所采集的電流信號，該采樣電流信號是輸入運(yùn)算放大器的反向輸入 端)小于基準(zhǔn)電流信號，Ul輸出高電平，則二極管Dl會因?yàn)镃點(diǎn)的電壓高于b點(diǎn)的電壓而 導(dǎo)通，進(jìn)而b點(diǎn)的電勢得到提升。由于得到提升的b點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)的電勢，在b點(diǎn)與d點(diǎn) 之間會產(chǎn)生一個b — d的電流給電容Cl充電，Cl的電壓線性上升，從而U2的OUT端輸出 的電流信號線性增加。當(dāng)a點(diǎn)的電壓值小于b點(diǎn)的電壓值時，說明此時的燈電流(即電流采樣電路所采 集的電流信號)大于基準(zhǔn)電流信號，即Va < Vb, Ul將會輸出低電平，而二極管Dl會因?yàn)镃 點(diǎn)的電壓小于b點(diǎn)的電壓而截止，由于第一階段Cl充電的緣故，b點(diǎn)電勢會低于d點(diǎn)的電 勢，于是電容Cl放電，它的電壓線性下降，同時在b點(diǎn)與d點(diǎn)之間會產(chǎn)生一個b — d的電流， 所以U2的OUT端輸出的電流信號線性減小。以上兩個過程反復(fù)的進(jìn)行，將會使得U2的OUT端輸出近似為電流信號線性上升和 線性下降的過程。將這個信號輸入到PWM電源控制器如UC2845的電流取樣輸入端(ISENSE 引腳)，根據(jù)PWM電源控制器UC2845自身的特性原理，在它的輸出端(見管腳OUT)將會輸 出占空比不斷變化的PWM調(diào)制信號。這個PWM調(diào)制信號驅(qū)動逆變驅(qū)動電路控制兩個開關(guān) MOS管的開關(guān)占空比，從而實(shí)現(xiàn)PWM控制。由于PWM控制電路結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。圖8所示的是逆變驅(qū)動電路的電路示意圖，該逆變驅(qū)動電路為半橋逆變電路半橋 驅(qū)動電路，具體可以采用IR2104半橋芯片，與圖5所示電路結(jié)合，PWM調(diào)制信號驅(qū)動IR2104 半橋芯片控制兩個開關(guān)MOS管開關(guān)Sl和S2的占空比，從而實(shí)現(xiàn)PWM控制。就可以改變半 橋電路的開關(guān)占空比，從而調(diào)整輸出功率為所需要的功率值。由于IR2104半橋芯片結(jié)構(gòu)為 現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。因此，通過采用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了實(shí)時采集燈電壓與燈電流信號，并實(shí)時調(diào)整輸出功率。 最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明 的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求一種恒功率控制電路，其特征在于包括采樣電路、數(shù)字控制電路、脈寬調(diào)制控制電路和逆變驅(qū)動電路，其中所述采樣電路輸出采樣信號至所述數(shù)字控制電路和所述脈寬調(diào)制控制電路，所述數(shù)字控制電路輸出基準(zhǔn)電流信號至所述脈寬調(diào)制控制電路，所述脈寬調(diào)制控制電路輸出方波信號至所述逆變驅(qū)動電路。
2.如權(quán)利要求1所述的恒功率控制電路，其特征在于所述數(shù)字控制電路為單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的恒功率控制電路，其特征在于所述逆變驅(qū)動電路為半橋逆變電路。
4.如權(quán)利要求3所述的恒功率控制電路，其特征在于所述逆變驅(qū)動電路與所述高強(qiáng)度 氣體放電燈鎮(zhèn)流器的兩個開關(guān)MOS管連接。
5.如權(quán)利要求4所述的恒功率控制電路，其特征在于所述采樣電路包括電壓采樣電路 和電流采樣電路。
6.如權(quán)利要求5所述的恒功率控制電路，其特征在于所述電流采樣電路輸出采樣電流 信號至所述脈寬調(diào)制控制電路。
7.如權(quán)利要求6所述的恒功率控制電路，其特征在于所述電壓采樣電路輸出采樣電壓 信號至所述數(shù)字控制電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于HID燈鎮(zhèn)流器的恒功率控制電路，包括采樣電路、數(shù)字控制電路、脈寬調(diào)制控制電路和逆變驅(qū)動電路，其中所述采樣電路輸出采樣信號至所述數(shù)字控制電路和所述脈寬調(diào)制控制電路，所述數(shù)字控制電路輸出基準(zhǔn)電流信號至所述脈寬調(diào)制控制電路，所述脈寬調(diào)制控制電路輸出方波信號至所述逆變驅(qū)動電路。采用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了實(shí)時采集燈電壓與燈電流信號，并實(shí)時調(diào)整輸出功率。
文檔編號H05B41/36GK201657471SQ20102004697
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者喬凱, 王迎豐, 都金龍, 鄂凌松 申請人:中國電子為華實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司