专利名称：陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统及陶瓷金卤灯镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及功率控制领域，更具体地说，涉及一种陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，能源问题越来越引起人们的重视，节能降耗已经成为当今中国的一项重大战略课题。陶瓷金卤灯作为一种节能、高效的新型光源，越来越显示出其优越性。广泛应用于家居、广场、码头、车间、道路等室内外照明环境中，在当今照明系统中占有重要的地位。电子镇流器是一种电源变换装置，由于陶瓷金卤灯负载对电子镇流器的特殊要求而增加了其设计的复杂性。目前市场上的陶瓷金卤灯镇流器方案大部分都是采用全桥双BUCK(降压)电路的三级方案，其采用模拟芯片进行恒功率控制，由于全桥电路开关管数量多、元器件多、成本高。因此三级方案需要进行改进。而与全桥电路相比，两级方案的半桥电路开关管数量少，成本相对低。因为半桥电路只有两个开关管，利用半桥驱动IC(芯片)没有同时通断的问题，且其抗不平衡能力强，也就是说对PWM (脉宽调制)的要求不是很高，所以驱动电路相对于全桥就简单很多，适合应用在电子镇流器等功率电子设备中。由于两级方案采用的是半桥结构，大多都是采用 MCU (单片机)或者MCU (单片机)集成的芯片来进行镇流器的恒功率控制。采用MCU (单片机)对陶瓷金卤灯灯管两端电压及流过陶瓷金卤灯的电流进行A/D(模数)转换采样进行恒功率的控制，由于A/D(模数)转换本身分辨率有限，对于小信号特别是经过RC(电阻电容)滤波后的信号采样存在误差，再加上A/D (模数)转换采样本身就存在微小误差，这样就不能精确地对恒功率进行控制，因此一般都需要进行采样补偿。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有的陶瓷金卤灯镇流器的两级方案中使用MCU进行恒功率的控制存在误差的缺陷，提供一种通过对采样进行功率补偿，可以精确地进行陶瓷金卤灯镇流器输出恒功率控制的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统，其中包括用于判断半桥双BUCK电路中的下桥臂的开关管M2是否导通的导通判断模块；用于根据所述导通判断模块的判断结果对陶瓷金卤灯的工作电流进行采样，得到电流采样值的采样回路；用于对所述电流采样值进行分段补偿计算，得到补偿后的电流采样值的补偿模块；以及用于根据所述补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤灯镇流器的输出功率进行调节的计算模块。在本实用新型所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统中，所述系统还包括用于
根据偏差公式xe—&设定所述分段补偿计算中的多个分段补偿量以及相应的分段 K 2补偿区间的设定模块；其中&为采样电阻，K为比例常数，I2为陶瓷金卤灯的工作电流，R1为所述采样回路的滤波电阻，C5为所述采样回路的滤波电容，t为所述采样回路的充电时间。在本实用新型所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统中，所述补偿模块包括用于判断所述电流采样值所在的分段补偿区间的判断单元；以及用于根据所述电流采样值所在的分段补偿区间相应的分段补偿量对所述电流采样值进行分段补偿计算，得到补偿后的电流采样值的补偿单元。在本实用新型所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统中，所述系统还包括用于进行电压信号采样的辅助采样模块。在本实用新型所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统中，所述采样回路的滤波电阻R1和所述采样回路的滤波电容C5的乘积最大为10_4 ；所述采样回路的滤波电容C5的最大值为100nF。本实用新型还涉及一种陶瓷金卤灯镇流器，其中包括输出PWM控制信号的可编程器件、用于驱动半桥开关管Ml和半桥开关管M2的半桥驱动IC以及用于通过采样陶瓷金卤灯的工作电流进行陶瓷金卤灯镇流器输出功率补偿的功率补偿系统，所述可编程器件与所述半桥驱动IC连接，所述半桥开关管M2与所述功率补偿系统连接。在本实用新型所述的陶瓷金卤灯镇流器中，所述功率补偿系统包括用于判断半桥双BUCK电路中的下桥臂的开关管M2是否导通的导通判断模块；用于根据所述导通判断模块的判断结果对陶瓷金卤灯的工作电流进行采样，得到电流采样值的采样回路；用于对所述电流采样值进行分段补偿计算，得到补偿后的电流采样值的补偿模块；以及用于根据所述补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤灯镇流器的输出功率进行调节的计算模块。在本实用新型所述的陶瓷金卤灯镇流器中，所述功率补偿系统还包括用于根据
偏差公式设定所述分段补偿计算中的多个分段补偿量以及相应的分段补偿 K 2
区间的设定模块；其中R2为采样电阻，K为比例常数，I2为陶瓷金卤灯的工作电流，R1为所述采样回路的滤波电阻，C5为所述采样回路的滤波电容，t为所述采样回路的充电时间。在本实用新型所述的陶瓷金卤灯镇流器中，所述补偿模块包括用于判断所述电流采样值所在的分段补偿区间的判断单元；以及用于根据所述电流采样值所在的分段补偿区间相应的分段补偿量对所述电流采样值进行分段补偿计算，得到补偿后的电流采样值的补偿单元。在本实用新型所述的陶瓷金卤灯镇流器中，所述采样回路的滤波电阻R1和所述采样回路的滤波电容C5的乘积最大为10_4 ；所述采样回路的滤波电容C5的最大值为lOOnF。实施本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统及陶瓷金卤灯镇流器，具有以下有益效果通过对采样进行功率补偿，可以精确地进行陶瓷金卤灯镇流器输出恒功率控制，避免了现有的陶瓷金卤灯镇流器的两级方案中使用MCU进行恒功率的控制存在误差的缺陷。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的第一优选实施例的流程图；图2是本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的第二优选实施例的流程图；图3是本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的第三优选实施例的流程图；图4是本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的第四优选实施例的流程图；图5是本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的第一优选实施例的结构示意图；图6是本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的第二优选实施例的结构示意图；图7是本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的第三优选实施例的结构示意图；图8是本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的优选实施例的具体电路图；图9是本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的优选实施例的具体流程图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的电流采样部分的硬件原理图如图8所示Vbus为陶瓷金卤灯镇流器的母线电压，当上桥臂开关管Ml导通时，上桥臂工作， 此时通过控制信号将下桥臂开关管M2截止，采样电阻民上无电流通过，此时不对陶瓷金卤灯的工作电流进行采样；而当下桥臂开关管M2导通时，下桥臂工作，此时通过控制信号将上桥臂开关管Ml截止，同时对陶瓷金卤灯的工作电流进行采样。由于半桥双BUCK拓扑结构不能有效地直接采样流过陶瓷金卤灯的电流，而是采样等效陶瓷金卤灯的电流，从而影响了对于陶瓷金卤灯的恒功率的控制精度，导致陶瓷金卤灯的实际运行功率变化范围大， 超过目标控制功率值的士5%，所以有必要对采样到的电流进行算法补偿，以使得经算法补偿后的电流值和陶瓷金卤灯的实际电流值线性相关。下面通过图8对补偿量获得的原理进行描述。流过下桥臂开关管M2的电流和陶瓷金卤灯的实际电流关系，以及到达编程器件IO 口的信号等分析如下采样电阻&把下桥臂开关管M2导通时的流过源极和漏极电流I1G1的平均值，可认为是L/2，和陶瓷金卤灯的工作电流I2近似线性相关，因此可认为I2 = KX I1, K为比例常数)转化为电压信号V1 (V1 = R2XI1)，此电压信号经过R1和
C5充电回路，向C5进行充电，得到电容C5上的电压信号^ )，所以有
权利要求1.一种陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统，其特征在于，包括用于判断半桥双BUCK电路中的下桥臂的开关管M2是否导通的导通判断模块(1)； 用于根据所述导通判断模块(1)的判断结果对陶瓷金卤灯的工作电流进行采样，得到电流采样值的采样回路O)；用于对所述电流采样值进行分段补偿计算，得到补偿后的电流采样值的补偿模块(3)；以及用于根据所述补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤灯镇流器的输出功率进行调节的计算模块⑷。
2.根据权利要求1所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统，其特征在于，所述系统还包括用于根据偏差公式xe—&设定所述分段补偿计算中的多个分段补偿量以及相 K 2应的分段补偿区间的设定模块(5)；其中&为采样电阻，K为比例常数，I2为陶瓷金卤灯的工作电流，R1为所述采样回路⑵的滤波电阻，C5为所述采样回路(2)的滤波电容，t为所述采样回路O)的充电时间。
3.根据权利要求2所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统，其特征在于，所述补偿模块⑶包括用于判断所述电流采样值所在的分段补偿区间的判断单元(31)；以及用于根据所述电流采样值所在的分段补偿区间相应的分段补偿量对所述电流采样值进行分段补偿计算，得到补偿后的电流采样值的补偿单元(32)。
4.根据权利要求1所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统，其特征在于，所述系统还包括用于进行电压信号采样的辅助采样模块(6)。
5.根据权利要求2所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统，其特征在于，所述采样回路⑵的滤波电阻队和所述采样回路⑵的滤波电容C5的乘积最大为10_4 ；所述采样回路 (2)的滤波电容C5的最大值为lOOnF。
6.一种陶瓷金卤灯镇流器，其特征在于，包括输出PWM控制信号的可编程器件、用于驱动半桥开关管Ml和半桥开关管M2的半桥驱动IC以及用于通过采样陶瓷金卤灯的工作电流进行陶瓷金卤灯镇流器输出功率补偿的功率补偿系统，所述可编程器件与所述半桥驱动 IC连接，所述半桥开关管M2与所述功率补偿系统连接；所述功率补偿系统包括用于判断半桥双BUCK电路中的下桥臂的开关管M2是否导通的导通判断模块(1)；用于根据所述导通判断模块(1)的判断结果对陶瓷金卤灯的工作电流进行采样，得到电流采样值的采样回路O)；用于对所述电流采样值进行分段补偿计算，得到补偿后的电流采样值的补偿模块(3)；以及用于根据所述补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤灯镇流器的输出功率进行调节的计算模块⑷。
7.根据权利要求6所述的陶瓷金卤灯镇流器，其特征在于，所述功率补偿系统还包括用于根据偏差公式xe—W设定所述分段补偿计算中的多个分段补偿量以及相 K 2应的分段补偿区间的设定模块(5)；其中&为采样电阻，K为比例常数，I2为陶瓷金卤灯的工作电流，R1为所述采样回路⑵的滤波电阻，C5为所述采样回路(2)的滤波电容，t为所述采样回路O)的充电时间。
8.根据权利要求7所述的陶瓷金卤灯镇流器，其特征在于，所述补偿模块C3)包括 用于判断所述电流采样值所在的分段补偿区间的判断单元(31)；以及用于根据所述电流采样值所在的分段补偿区间相应的分段补偿量对所述电流采样值进行分段补偿计算，得到补偿后的电流采样值的补偿单元(32)。
9.根据权利要求7所述的陶瓷金卤灯镇流器，其特征在于，所述采样回路( 的滤波电阻R1和所述采样回路⑵的滤波电容C5的乘积最大为10_4 ；所述采样回路(2)的滤波电容 C5的最大值为lOOnF。
专利摘要本实用新型涉及一种陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统，其中包括用于判断半桥双BUCK电路中的下桥臂的开关管M2是否导通的导通判断模块；用于根据所述导通判断模块的判断结果对陶瓷金卤灯的工作电流进行采样，得到电流采样值的采样回路；用于对电流采样值进行分段补偿计算，得到补偿后的电流采样值的补偿模块以及用于根据补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤灯镇流器的输出功率进行调节的计算模块。本实用新型还涉及一种陶瓷金卤灯镇流器。本实用新型通过对采样进行功率补偿，可以精确地进行陶瓷金卤灯镇流器输出恒功率控制，避免了现有的陶瓷金卤灯镇流器的两级方案中使用MCU进行恒功率的控制存在误差的缺陷。
文档编号H05B41/282GK202095165SQ20112013469
公开日2011年12月28日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者刘伟, 周懋花, 廖华平 申请人:深圳世强电讯有限公司