小功率hid灯驱动电路的降压电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及照明装置驱动电路，具体涉及一种小功率HID灯驱动电路的降压 电路。
【背景技术】
[0002] 照明光源是人类生活中不可或缺的要素，随着人口不断的增加，人们对于照明光 源之需求也日益增加。而高强度气体放电灯（HID)具有亮度高、发光效率高、不诱虫、寿命 长等良好的发光特性，因而具有研宄的价值。
[0003] 现有的小功率HID灯，其驱动电路一般包括依次相连接的整流滤波电路、功率因 数校正电路、降压电路和全桥逆变及点火电路，整流滤波电路的输入端连接市电电源，全桥 逆变及点火电路的输出端连接负载；还包括单片机控制电路，单片机控制电路的输出端分 别与功率因数校正电路、降压电路和全桥逆变及点火电路的相应控制端相连接。这种驱动 电路一般都只是采用从HID灯工作电流得到反馈进行恒功率控制，无法人为地自由改变 HID灯的输出功率、调节HID灯的亮度。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种小功率HID灯驱动电路的降压电路，通过此降压电 路可人为地自由改变HID灯的输出功率，最终实现调节HID灯亮度。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0006] 小功率HID灯驱动电路的降压电路，包括运算放大器、电流控制型脉宽调制器和 第一开关管，运算放大器的同相输入端连接至第一开关管的源极，运算放大器的反相输入 端连接有基准电阻，此基准电阻包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，第一电阻与第二电阻 并联后与第三电阻相串联，第一电阻为可调电阻，第二电阻为数控电阻；运算放大器的输出 端连接电流控制型脉宽调制器的输入端，电流控制型脉宽调制器的输出端连接第一开关管 的栅极，第一开关管的漏极连接小功率HID灯驱动电路的功率因数校正电路的输出端，第 一开关管的源极为降压电路的输出端；数控电阻的控制端连接至小功率HID灯驱动电路的 单片机控制电路的相应输出端，且单片机控制电路以有线或无线的方式连接有用以调节数 控电阻的阻值的调节部件。
[0007] 上述单片机控制电路以ARMCortex-M3内核的STM32F103作为主控芯片；上述运 算放大器的型号为LM2904,上述电流控制型脉宽调制器的型号为UC3845,上述第一开关管 的型号为4N60，上述数控电阻采用数字电位器X9313WSZ。
[0008] 上述单片机控制电路的通讯接口连接有蓝牙模块或NRF模块。
[0009]采用上述方案后，本实用新型的小功率HID灯驱动电路的降压电路，采用脉宽调 制式DC-DC电路，包括运算放大器、电流控制型脉宽调制器和第一开关管，降压电路的输出 电压由电流控制型脉宽调制器的输出脉宽决定，而电流控制型脉宽调制器输出的脉宽由运 算放大器进行调节。本实用新型通过在降压电路的运算放大器的反相输入端连接有基准电 阻，此基准电阻由可调电阻与数控电阻并联后与第三电阻相串联，全桥输出电流的反馈信 号流入运放的同相输入端，此反馈信号的反馈输入值只与基准电阻中的数控电阻的阻值有 关，最终可通过控制数控电阻的阻值来改变电路的输出功率（灯功率）。当数控电阻的阻值 越大导致反馈电阻越大，则灯功率越大；反之，数控电阻的阻值越小导致反馈电阻越小，则 灯功率越小。使用者通过操作部件对单片机控制电路发出指令，单片机控制电路输出控制 信号给数控电阻，控制数控电阻的阻值，从而实现人为地自由改变HID灯的输出功率、调节 HID灯亮度。
【附图说明】
[0010] 图1为小功率HID灯驱动电路的电路原理框图；
[0011] 图2为图1中功率因数校正电路的电路原理图；
[0012] 图3为本实用新型降压电路的电路原理图；
[0013] 图4为图3中运算放大器与电流控制型脉宽调制器的功率控制原理图；
[0014] 图5为图1中全桥逆变及点火电路的电路原理图；
[0015] 图6为图1中单片机控制电路的电路原理图；
[0016] 图7为本实用新型中数字电位器X9313的功能框图；
[0017] 图8为本实用新型中单片机控制电路的信号处理流程图；
[0018] 图9为本实用新型中遥控端显示屏的菜单示意图；
[0019] 图10为本实用新型中调功电阻阻值与输出功率关系图。
【具体实施方式】
[0020] 采用本实用新型降压电路的小功率HID灯驱动电路，如图1所示，包括EMI整流 /滤波电路、功率因数校正电路、降压电路、DC/AC全桥逆变及点火电路和单片机控制电路。 EMI整流/滤波电路的输入端连接市电输入电源~220V，EMI整流/滤波电路的输出端依 次连接功率因数校正电路、降压电路和DC/AC全桥逆变及点火电路，DC/AC全桥逆变及点火 电路的输出端连接负载，单片机控制电路的输出端分别与功率因数校正电路、降压电路和 全桥逆变及点火电路的相应控制端相连接。
[0021] 电磁干扰（EMI)是因电磁波造成设备、传输通道或系统性能降低的一种电磁现 象。因此，在电路的输入端就要抑制电磁干扰，从而得到一个稳定的系统。为了保证HID灯 驱动电路能够正常工作，驱动电路中，设置了EMI整流/滤波电路，市电~220V电压经过 EMI共模滤波到整流桥，输出310V脉动直流电压作为整个驱动电路的供电电源。为了提高 驱动电路的工作可靠性，驱动电路还配备有辅助电源。
[0022] 交流输入经滤波和整流后，非线性负载使波形畸变，输入电流呈脉冲波形，含有大 量的谐波分量，造成功率因数低。为了提高功率因数，驱动电路设置了功率因数校正电路。
[0023] 如图2所示，功率因数校正电路主要由功率因数校正控制器Ul(L6561D)、变压器 T3、功率开关管Q7、二极管D4、输出电容C25及反馈网络构成。功率因数校正控制器Ul使用 瞬时模式技术（TransitionModeTechnique)来达到使输入电流为sin波形、S卩电流与电 压同相位的目的。电路中电阻R18、R19构成电压分压网络，用于检测输入电压波形和相位，经 功率因数校正控制器Ul的第3脚输入，作为乘法器的一输入源。升压后电压经电阻R25、R26 分压输入功率因数校正控制器Ul的第1脚与IC内部参考点位作比较后，再经第1脚与第 2脚两端之间的补偿网络输出，以作为内部乘法器的另一输入源，这两个电压经乘法器乘积 后，可得一比例弦波参考电压VHt)做为功率开关截止时机的依据。功率因数校正控制器Ul 的第7脚输出驱动信号，电阻R22起到让功率开关管Q7慢导通快截止功能，当功率因数校正 控制器Ul的第7脚闸级驱动信号使功率开关管Q7导通时，电感电流依dVdt斜率上升，流 经电阻R24，取电阻R24的跨压VK24经功率因数校正控制器Ul的第4脚与参考电压V作比 较，当VSK21>VHt)时，功率因数校正控制器Ul的第7脚拉低电压，使功率开关管Q7截止。变 压器T3初级线圈主要用作升压电感，次级线圈检测电感电流过零信号，电阻R21是电感电流 检测电阻。功率因数校正控制器Ul有输出过压保护（OVP)功能，当输出电压过大时，过冲 电流经过电阻R25流进功率因数校正控制器Ul的误差放大器，如果流入误差放大器的电流 大于40yA，功率因数校正控制器Ul将关闭驱动输出以保护电路。
[0024] 通过前级的功率因数校正电路之后，可以得到一个稳定的400V直流电压，但HID 灯的工作电压远低于400V，所以需要通过降压电路把400V的直流电进行降压。
[0025] 本实用新型中采用的是脉宽调制（PWM)式DC-DC电路。如图3所示，降压电路包 括运算放大器U2 (LM2904)、电流控制型脉宽调制器U3 (UC3845)和开关管Q6 (4N60)。降压 电路的输出电压由电流控制型脉宽调制器U3的输出脉宽决定，而电流控制型脉宽调制器 U3输出的脉宽由运算放大器U2进行调节。运算放大器U2的同相输入端（第3脚）通过电 阻R9和二极管D3连接至开关管Q6的源极，运算放大器U2的反相输入端（第2脚）连接 有基准电阻，此基准电阻包括电阻R8、电阻Rx和电阻R10,电阻R8与电阻Rx并联后与电阻 RlO相串联，电阻R8为可调电阻，电阻Rx为数控电阻。运算放大器U2的输出端（第1脚） 连接电流控制型脉宽调制器U3的输入端（第2脚），电流控制型脉宽调制器U3的输出端 (第6脚）通过变压器T2连接至开关管Q6的栅极，开关管Q6的漏极连接功率因数校正电 路的输出端（直流400V电压），开关管Q6的源极为降压电路的输出端。
[0026] 运算放大器U2(LM2904)与电流控制型脉宽调制器U3(UC3845)的电路可以简化为 如图4所示的功率控制图，功率的变化实质上为PWM占空比的改变，因此图4也是PWM占空 比的控制图。如图4所示，电阻R8与数控电阻R、并联后再与电阻R1(|串联构成基准电阻， 运算放大器U2的第1脚为其输出端，电阻R7为反馈电阻。KJump为全桥输出电流的反馈信 号，KiIump通过一个与之串联的以地为参考取样电阻R15转换成电压，再过一