专利名称：一种基于uba2014的荧光灯变频调光方法
技术领域：
本发明属于电工电子技术领域，涉及一种基于UBA2014的荧光灯变频调光方法。
背景技术：
荧光灯的电子镇流器电路调光，目前存在以下3种方案①降低电子镇流器逆变 电路的直流供电电压；②改变电子镇流器逆变电路输出脉宽来控制总电流；③控制电子镇 流器逆变电路的工作频率，通过调节镇流电感的阻抗来调光。第一种方案的工作原理简单直观，但无法直接使用成熟并普及应用的晶闸管白炽 灯调光电路；第二种方案的脉宽调制法存在大范围改变脉冲宽度，造成电流不连续、逆变器 输出晶体管应力大、EMI大，以及荧光灯管的电压降加大的缺陷。Philips、NXP公司用于驱动荧光灯的电子镇流器控制集成电路UBA2014，可直接 驱动两个功率MOS管，形成的半桥输出电路后接镇流器电感模块(由电感器组成)，荧光灯、 谐振电路模块；集成电路内部含有电平移位元电路、自激振荡器、驱动控制电路、灯电压检 测传感器、灯电流控制电路、定时功能以及保护功能电路等。数据手册给出的电子荧光灯典型外围电路，按实际各功能模块简化后，如图1所 示。电路通过控制预热的时间、电流和振荡频率，定制启动时间和工作电流，延长了灯丝寿 命。集成电路的检测-反馈电路引脚引脚12ACM为自适应非交叠定时与电容性模式保护检 测器，其外围信号产生模块为第一反馈模块；引脚I3为灯电压传感器LVS输入端，接由灯管 压降经滤波形成的第二反馈模块；R14是驱动管的电流取样电阻，由其形成第三反馈模块， 经R8、R9分别反馈到引脚8的PCS，进入预热电流传感器，以及引脚16的CSN，进入平均电 流传感器负端。UBA2014具有控制灯丝电流及预热时间、电容性模式保护功能确保功率MOS 管(TRl和TR2)处于安全工作模式。在灯点亮阶段，控制灯的平均电流。改变集成电路输 出频率和脉宽，可大幅度地改变灯的平均电流，实现调光功能。UBA2014在启动阶段具有控制频率的功能，工作阶段采用脉宽调制的形式控制 灯管电流恒定。集成电路的输出工况分别反馈到引脚12ACM、引脚13LVS。按数据手册， UBA2014集成电路在如图1所示的典型参数下，其输出振荡频率fmin约为40kHz，fmax为 100kHz，其中fmax仅在上电启动的数秒钟内出现，平时为输出频率恒定的脉宽调制波。fmin 和的计算式如下Imm=^f- (kHz)(1)
cCF X kIsetfmax = 2.5 Xfmin (kHz) (2)其中Rikef即为图1中的电阻R12，单位为kQ，Ccf即为图1中的电容C14，单位为 pF0UBA2028是在UBA2014IC的基础上，将图1UBA2014集成电路外围的两只MOSFET功 率管TR1、TR2集成到芯片内部，形成属于半桥电路、带功率输出的集成电路，可直接驱动荧 光灯；集成电路的外围电路与UBA2014相似。
可用基于UBA2014或者2028集成电路实现荧光灯调光电子镇流器，通过控制电 流反馈信号输入端CSP、CSN的信号，集成电路自动通过内部脉宽调制功能限制工作电流。 目前常用晶间管白炽灯调光器结合脉宽调光。这一类调光方案需要外加一部分器件，脉宽 调制的电流不连续，调整范围大会引起电流停顿时间长，造成灯管瞬间熄弧，加大了灯管压 降；此外开关管上的电压应力大以及EMI大也是需要解决的设计问题，这些均增加了电路 的复杂性和工业化生产的工艺控制难度。
发明内容
本发明针对现有的UBA2014调光电路的不足，采用变频技术控制荧光灯的电流， 达到调光的目的。本发明方法具体是根据计算式(1)的工作频率fmin由电阻Rikef和电容Ccf的乘积 决定，采用调整电阻Rikef和电容C。F的乘积来控制压控振荡器的频率，进而按1/2压控振荡 器频率控制UBA2014的基础振荡频率，驱动功率MOS管TRl、TR2交替导通，达到调节镇流器 的工作频率和电流的目的，从而实现荧光灯变频调光。更进一步地说，电阻Rikef和电容CeF的乘积是通过改变集成电路UBA2014引脚4的 外接电阻Rikef来实现的。本发明相对现有技术具有以下有益效果本发明通过改变UBA2014控制的电子镇 流器的基础工作频率，实现变频调光和扩大变频范围。利用UBA2014组成智能调光荧光灯、 节能灯电路，外围电路简单，利用电位器直接控制压控振荡器频率，改变电子镇流器的工作 频率，代替复杂的晶闸管电子节能灯调光电路，通过Rikef控制该集成电路的参考电流Ikef， 控制压控振荡器频率达到调光的目的。调光范围可达3 5倍，并用数字电位器模块形成 数字化变频调光镇流器电路，为UBA2014数字化远程控制调光奠定了基础电路。运用该模 块的调光电路实施方便，工作可靠性高，没有普遍使用的脉宽调制电路的电流不连续、器件 冲击应力和EMI辐射大的缺陷。
图1为典型的基于UBA2014的荧光灯电路；图2为本发明的第一实施例电路图；图3为荧光灯、谐振电路模块；图4为可变电阻数字电位器及其外围电路；图5为本发明的第二实施例电路图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详尽的描述。一种基于UBA2014的荧光灯变频调光方法具体是根据工作频率fmin由Rikef和Ccf 的乘积决定，采用调整Rikef和C。F的乘积来控制压控振荡器的频率，达到调节镇流器的工作 频率和电流的目的，从而实现荧光灯变频调光。本发明的一个实施例如图2所示，图2中电路绝大多数外围元器件参数与图1典 型参数相同；外围电路的电容Ccf固定，可以选择保持典型参数的IOOpF,或者在士30%范围微调。电阻Rikef在31Ω (-45% +100% )范围变动(电阻R腳由Rl2、RO或R0，确 定)，可获得近200%的调整范围。图2中的R12取20Κ Ω，可变电阻RO为43Κ Ω，频率可变 范围从100% 300% ；输出振荡频率约为20ΚΗζ 60ΚΗζ。当R12取20ΚΩ，可变电阻RO 为22ΚΩ，频率可变范围从100% 200% ；输出振荡频率约为30ΚΗζ 60ΚΗζ。图2中的R0’、单刀双掷开关KO组成了正常亮度(含启动)、变频调光2挡控制。 当单刀双掷开关KO的刀拨向上方，KO分路的一端接R0’的一端，RO'的另一端接R12的一 端，R12的一端同时接电位器RO的另一端；R12的另一端接IC引脚4 (IREF)，组成正常亮度 照明。当单刀双掷开关KO的刀拨向下方，KO分路的另一端接电位器RO的一端，RO的一 端同时接RO的中间滑动抽头，RO的另一端接R12的一端，R12的另一端接IC引脚4 (IREF)， 形成了变频调光电路。推荐最小工作频率fMIN选25 30kHz左右。若接36W荧光灯，选定最低工作频率 f IN = 30kHz下的镇流电感模块的电感器取2. 4mH ；若选取最低工作频率fMIN = 25kHz，对应 的镇流电感器取2. 9mH ；fMIN = 20kHz，镇流电感器取3. 6mH。UBA2014变频调光有平稳控制 亮度的特性，可实现多挡功率输出。图1和图2中的①为直流电源VD。；②为集成电路UBA2014的直流供电VDD。图3为 荧光灯、谐振电路模块，适合大范围调光下，为荧光灯灯丝供电的电路；其中Lla、Lib分别 为上下两个灯丝的供电线圈，与镇流电感器共用磁芯。C22、C23和C24典型参考值如图3，其 中Lla、Llb的典型值为OmH ；当调光范围很大时，灯丝温度变化大，需要增加灯丝保温，需启 用Lla、Llb。C22、C23和C24均在典型参考值上加了 “*”，需要根据实际最低工作频率和荧 光灯管参数调整。例如，36W荧光灯的C22，变频最低工作频率30KHz可选6. SnF,最低工作 频率25KHz可选5. 6nF,最低工作频率20KHz可选4. 7nF。表1为针对NXP公司的UBA2014， 不同的R12阻值对应的电子镇流器工作频率(Cct保持IOOpF不变)。表1不同工作频率对应的Rikef数值
f /kHz30405060Wk Ω42312522 图4是数字调节电路，用于代替图2中的可调电阻RO。图4的虚线框内为数字电位 器集成电路内部结构与连线，虚线框外为设计的外围电路。图4采用有记忆功能的数字电 位器X9312，也可采用其他公司生产的各类数字电位器；X9312可形成32级、64级甚至100 级可调电阻。X9312分总电阻10kQ，50kQ与IOOkQ几种规格，通过EEPROM数字写入，该 数字电位器系有源器件，需要+5V的Vcc、GND，电位器部分的VH、\和Vw与器件本身的电源
Vcc隔离，数字电位器的阻值控制由■(低电平有效)改变，电路中通过电子防颤按钮开 关K2产生负脉冲；增/减方向由U/5控制，电子防颤调光开关Kl选择增/减方向；斤为使 能端，通过电子防颤开关K3选择低电平有效。当^通过电子防颤开关K3选择低电平，U/D
确定了高/低电平后，在■端每加一个负脉冲，输出抽头Vw的位置顺序升/降一个位置， 阻值随之变化。电路中的上拉电阻RD1、RD2、RD3的一端并联后，接Vcc ；上拉电阻RDl的 另一端接电子防颤开关Kl的一端、数字电位器的U/石端；上拉电阻RD2的另一端接电子防
颤开关K2的一端、数字电位器的⑩端；上拉电阻RD3的的另一端接电子防颤开关K3的-端、数字电位器的斤端；电子防颤开关K1、K2、K3的另一端并联后接地。数字电位器的Vcc 端接+5V，GND端接地。图5中数字电位器的电阻抽头端Vw与电阻的一端Vh并联后，外接UBA2014集成电 路的外围电路的R12的一端，R12的另一端接UBA2014的引脚4IKEF ；数字电位器的电阻的另 一端\接UBA2014集成电路外围电路的地。组成的数字调光荧光灯、节能灯在增加部分逻 辑电路后，可单线输入调整UBA2014的输出频率，控制调光亮度。图5中的RO，、单刀双掷开关KO组成了正常亮度(含启动)，单刀双掷开关KO、数 字电位器组成了变频调光共2挡控制。当单刀双掷开关KO的刀拨向左方，KO分路的一端接 R0’的一端，RO'的另一端接R12的一端，RO'的另一端同时接数字电位器的Vh端和Vw端； R12的一端同时接数字电位器的Vh端和Vw端；R12的另一端接IC引脚4 (IREF)，组成正常 亮度照明模式，电阻Rikef由R12和R0’确定。当单刀双掷开关KO的刀拨向右方，KO分路的另一端接数字电位器的\端，数字电 位器的Vh端接数字电位器的中间滑动抽头￥ 端，再接R12的一端，R12的另一端接IC引脚 4 (IREF)，形成了变频调光电路，电阻Rikef由R12和数字电位器的阻值确定。本发明中电路各元器件的参考参数如下电位器R01/4 1/8W线性，可选电位 器带推拉式开关KO或单刀双掷开关K0，镇流电感模块器件，带E型磁芯线圈，取决于灯管 的功率、工作电流和电压降和镇流器工作频率，电感量1. 9 3. 6mH(36ff荧光灯)，副绕组 Lla、Lib, E型磁芯线圈0 3匝，保险丝F1-1A，C22-4. 3 8. 2nF/1500V (36W荧光灯)， C23、C24-43 100nF/250V, R14-0. 5 1. ΟΩ/lff,其他电阻的散热功率 1/8W 1/4W, C5-100nF/250V，其他电容器耐压-63V，RD1、RD2、RD3-51 100K Ω/1/8W，K1、K2、K3-电子防 颤开关，由普通电工开关附加公知的简单逻辑门防颤电路组成，数字电位器型号为Χ9312， 也可选其他公司的数字电位器。
权利要求
一种基于UBA2014的荧光灯变频调光方法，其特征在于该方法是根据镇流器工作频率由电阻RIREF和电容CCF的乘积决定，采用调整电阻RIREF和电容CCF的乘积来控制压控振荡器频率，进而按1/2压控振荡器频率控制集成电路UBA2014的基础振荡频率，驱动功率MOS管TR1和MOS管TR2交替导通，达到调节镇流器的工作频率和电流的目的，从而实现荧光灯变频调光。
2.根据权利要求1所述的荧光灯变频调光方法，其特征在于电阻Rikef和电容C。F的乘 积调整是通过改变集成电路UBA2014弓丨脚4的外接电阻Rikef来实现。
全文摘要
本发明涉及一种基于UBA2014的荧光灯变频调光方法。目前的调光方法需要外加一部分器件，脉宽调制的电流不连续，调整范围大会引起电流停顿时间长，造成灯管瞬间熄弧，加大了灯管压降。本发明是根据镇流器工作频率由电阻RIREF和电容CCF的乘积决定，采用调整电阻RIREF和电容CCF的乘积来控制压控振荡器的频率，达到调节镇流器的工作频率和电流的目的，从而实现荧光灯变频调光。本发明通过改变电子镇流器的基础工作频率，实现了变频调光和扩大变频范围。
文档编号H05B41/38GK101969734SQ20101052346
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者胡建人 申请人:杭州电子科技大学