专利名称：一种“交-交调控”的数控hid驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种“交-交调控”的数控HID驱动(包括降压型驱动、升压型驱动和降压升压型驱动)器，属于电器照明领域，它是高压气体放电灯(简称HID)新一代的重要配件。本实用新型适用于高压钠灯、金卤灯、高压汞灯、镝灯等不同管电压的HID。适用范围广，可含盖从小功率射灯、柜台灯、近光装饰灯、聚光灯，到大功率舞台灯、路灯，广场、车站、码头、体育场馆照明灯，及演艺场馆、餐厅、车用、船用照明的HID驱动。
背景技术：
1、HID光源及镇流器HID是当前大功率照明的主光源，由于其光效高、功率因素高、显色性好等优点，在LED光源飞速发展的时代，仍以穿透性高和舒适度好等不可取代的优点，成为照明领域大规模照明的主体。但由于HID为气体放电灯，需要高压启动和电流控制，所以，必须配以镇流器、触发器才能工作。传统HID照明，多以电感镇流器供电，因其功率因素低，效率低，照明质量不稳定，不可调控，耗能闻等缺点，将逐步被淘汰。电子镇流器的出现，以其高效率、高功率因素和便于自动控制等优点，日趋受到用户的青睐。但由于其成本高、寿命短的致命弱点，限制了其推广使用。“交-交调控”是当今世界自动控制领域里的最新技术。本实用新型将“交-交调控”应用于数控HID驱动领域，打破了电子镇流器常规的“交-直-交控制”的技术路线，取消了直流控制环节，所以，简化了电路，大大降低了成本，大大提高了产品的可靠性，大大延长了 HID灯及配属设备的寿命，并使HID调控数控化成为可能。2、“交-交调控”数控HID驱动与HID电子镇流器驱动对比采用“交-交调控”数控HID驱动与HID电子镇流器驱动相比，具有极明显优点:(I)HID电子镇流器采用的是“低频方波式高频电路”的技术路线，将交流供电转为直流，再在直流电路内进行电流，电压的模拟控制，以达到输出功率稳定的效果，而采用“交-交调控”数控HID驱动，是由嵌入式控制器直接对输入交流电源进行调制，以可控的恒功率模式直接输出交流电能，向HID恒功率供电。同时在供电过程中，电流、电压经嵌入式控制器采样反馈处理后，直接控制交流恒功率输出。(2)由于采用“交-交调控”数控HID驱动器是以嵌入式控制器为前提的，所以调控系统可以很方便的构成。以嵌入式控制器模块和“交-交调控”模块为核心，配以不同功率的驱动模块，即可构成适用于不同功率的HID照明，提高标准化，通用化水平，大大减化电路，制作简单，成本低廉。(3)由于采用“交-交调控”数控HID驱动是以嵌入式控制器为核心，系统的数控化易于实现。如:恒功率控制，过流、过压、过热、短路保护等，均由嵌入式控制器直接控制完成。同时，系统也易于实现开放式接口，便于与无线、有线及电力载波网络联接，实现系统通信及控制。[0012](4)由于采用“交-交调控”数控HID驱动，其整个系统变换完全是在交流环节完成的，避开了直流转换环节，大幅度减少了电子元器件，降低了成本，同时，由于没有电解电容等易损兀件的存在，还大大提闻了电路的可罪性和广品寿命。
发明内容本实用新型涉及一种“交-交调控”的数控HID驱动方法及其驱动器。本实用新型的目的是:提供一种高效率，高可靠性，长寿命，低成本，功率因素可达1，能实现降压、升压、降压升压驱动的交流正弦输出的数控HID驱动方法及驱动器，以满足高压钠灯、金卤灯、高压汞灯、镝灯等不同管电压的HID，以及小功率射灯，柜台灯，近光装饰灯，聚光灯，到大功率的舞台灯、路灯、广场照明灯、车站、码头、体育场馆用灯，以及演艺场馆、餐厅、车用、船用照明的HID照明要求。为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种“交-交调控”的数控HID驱动器。它是应用“交-交调控”的数控HID驱动方法实现一种电路设备，其电路组成包括=EMI及输入滤波电路2，交流正弦输出滤波电路4，电流、电压采样电路5，高压触发驱动模块6，通信控制接口电路7，HID灯泡8和输入交流电源9。与输入交流电源9相连接的EMI及输入滤波电路2，用于隔离外部电源与本发明设备之间的干扰与噪声，调理后的输入交流电源一路供给“交-交调控”驱动模块3进行“交-交调控”;另一路供给嵌入式控制器I，用于输入电源采样及提供嵌入式控制器I的工作电源；与“交-交调控”驱动模块3相连接的交流正弦输出滤波电路4，用于抑制“交-交调控”驱动模块3的输出噪声；串接于交流正弦输出滤波电路4和HID灯泡8之间的电流/电压采样反馈电路5，用于采样HID灯泡8的工作电流和电压，调理后供嵌入式控制器I分析；串接于HID灯泡8之前的高压触发驱动电路6，在给定工作电压范围内，产生HID启辉的触发电平，点亮HID灯泡8 ；与嵌入式控制器I相连接的通信控制接口电路7，用于接收外部设定的工作参数，接收外部的控制指令，发送实时工况数据；其特征在于它还包括嵌入式控制器1，和“交-交调控“驱动模块3:嵌入式控制器I采样EMI及输入滤波电路2的输入以及交流正弦输出滤波电路4的输出，比对系统设定的工作参数，产生“交-交调控”驱动模块3工作的操作控制指令，实现电源的“交-交调控”变换；它通过通信接口电路7，实现与外部的数据交互及互联集群控制；它通过对电流/电压采样反馈电路5反馈的电流、电压值及对系统工作模型的分析，比对系统设定参数可实现过流、过压、过热及短路保护功能；“交-交调控”驱动模块3，与EMI及输入滤波电路2相连接，用于对输入电源直接进行“交-交调控”变换处理，同时它执行嵌入式控制器I给出的操作控制指令，将输入电源直接变换为HID灯泡8的工作电源。本实用新型的有益效果是:采用“交-交调控”技术实现了正弦交流直接变换，有效地提高了 HID及配属设备的使用寿命；通过“交-交调控”，可实现降压、升压及降压升压型交流电源变换；能适应85V 275V的宽电压交流供电。通过外部指令设置，可对输出电压的工作范围进行控制，以满足各类HID灯照明的工作参数要求，有效地实现HID的恒功率控制；同时，还可以方便地实现连续线性恒功率控制及调光。由于“交-交调控”是以嵌入式控制器为前提，因而调控系统构成方便。以嵌入式控制器模块和“交-交调控”驱动模块为核心，配以不同功率的驱动模块，即可构成适用于不同功率的HID驱动器，大大减化了电路，制作简单，通用性强。易于实现系统的各种有效保护。由于“交-交调控”变换是在交流变换环节完成，避免了电子镇流器变换的直流环节，大幅度减少了电子元器件，降低了成本；同时没有电解电容易损件存在，大大提高了电路可靠性和产品寿命。
图1是本实用新型一种“交-交调控”的数控HID驱动器组成示意图。图2是本实用新型一种“交-交调控”的数控HID驱动器中嵌入式控制器I原理示意图。图3 图6是本实用新型一种“交-交调控”的数控HID驱动器中“交-交调控”驱动模块3拓扑结构的几种典型电路图。其中:图3是用于实现降压型变换的双Buck电路图。图4是用于实现升压型变换的双Boost电路图。图5是用于实现降压升压型变换的双Buck-Boost电路图。图6是双CuK电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种“交-交调控”的数控HID驱动器，由嵌入式控制器1，EMI及输入滤波电路2，“交-交调控”驱动模块3，交流正弦输出滤波电路4，电流/电压采样反馈电路5，高压触发驱动模块6，通信控制接口电路7，HID灯泡8和输入交流电源9组成。EMI及输入滤波电路2滤除输入交流电源9输入的射频、电磁干扰，同时，也防止本实用新型驱动器衍生的射频、电磁干扰进入外部输入电源，起到双向隔离作用。经EMI及输入滤波电路2的交流电源一路输出到嵌入式控制器I，作为嵌入式控制器I的工作电源和过零检测信号源，另一路输出到“交-交调控”驱动模块3，用于直接进行“交-交调控”用的交流电源。“交-交调控”驱动模块3将EMI及输入滤波电路2所供给的交流电源，按嵌入式控制器I给出的操作控制指令，进行“交流-交流”电源变换操作，输出符合系统设定的额定交流电源到交流正弦输出滤波电路4。交流正弦输出滤波电路4对“交-交调控”驱动模块3输出的额定交流电源进行滤波，去除干扰噪声后，将满足HID灯照明要求的交流正弦电源信号经高压触发驱动模块6输出到HID灯泡8。[0040]电流/电压采样反馈电路5串接在交流正弦输出滤波电路4和HID灯泡8之间，对HID灯泡8的工作电流、电压进行采样，经调理后反馈给嵌入式控制器I。通信控制接口电路7用于本实用新型驱动器的开放式接口，便于实现有线、无线或电力载波网络连接，实现系统的联网或集群控制。通过接口，可接受上位机设定的外部指令，实现内部工作参数的设定、对输出功率的修改、以及系统工作数据的输出(如累计有效工作时间、累计有效的有功输出功率等)；通过该接口，还可实现HID的“开/关”控制以及调功率调光控制。HID灯泡8包括高压钠灯、金卤灯、高压汞灯、镝灯等不同功率、不同管电压的高压气体放电灯。输入交流电源9为本实用新型提供供电电源，可以是85V 275V的宽电压交流电源。嵌入式控制器I是本实用新型的核心和管理控制中心。嵌入式控制器I严格按设定的工作模型和参数，比对电流/电压采样反馈电路5反馈的采样数据，计算并给出“交-交调控”驱动模块3的操作控制指令，控制“交-交调控”驱动模块3输出满足HID恒功率控制所需要的交流电源；嵌入式控制器I根据启辉控制模型，给出“交-交调控”驱动模块3的操作控制指令，控制高压触发驱动模块6按启辉控制模型点亮HID灯泡8。嵌入式控制器I通过通信控制接口电路7，接收并存储外部设定的系统工作参数；实时接收外部指令，进行“开、关”控制，调功率调光控制，以及过流、过压、过热、短路保护控制，并可根据外部指令要求，输出系统的实时工作状态及参数。图2是嵌入式控制器I的原理示意图。嵌入式控制器I的基本电路由主控制器MPU10，系统工作参数存储器11，“交-交调控”逻辑控制电路12，过零检测逻辑控制电路13，AC-DC模块14，通信控制器15组成，它严格按设定的工作模型和参数，比对电流/电压采样反馈电路(5)反馈的数据，计算并给出“交-交调控”驱动模块⑶的操作控制指令，控制“交-交调控”驱动模块⑶输出满足HID恒功率控制所需交流电源实现“交-交调控”工作电源的数控闭环管理；它还根据启辉控制模型，给出“交-交调控”驱动模块(3)的操作控制指令，控制高压触发驱动模块(6)按启辉控制模型点亮HID灯泡(8);它还通过通信控制接口电路(7)，接收并储存外部设定的系统工作参数，实时接收外部指令，进行开、关控制，调功率调光控制，过流、过压、过热、短路保护控制。主控制器10是嵌入式控制器I的中枢，承担嵌入式控制器I的主要管理控制职能，与嵌入式控制器I内部各组成部分之间和本实用新型驱动器各组成部分之间多有连接。AC-DC模块14将EMI及电源滤波电路2处理后的交流电源变换为低压直流电源供主控制器10工作使用；过零检测逻辑控制电路13对EMI及电源滤波电路2处理后的交流电源供主控制器MPUlO采样使用；交-交调控逻辑控制电路12按主控制器MPUlO提供驱动信息，经过编程后发出“交-交调控”驱动指令给“交-交调控”驱动模块3 ;通信控制器15与通信控制接口电路7连接，接收并存储外部设定的系统工作参数，实时接收外部指令，并传输给主控制器MPU10，主控制器MPUlO经过比对，处理后传输给通信控制器15，并通过通信控制器15与通信控制接口电路7连接，实现与外部数据的交互及互联集群控制；系统工作参数存储器11用于系统设置工作参数存储，与主控制器10进行数据比对、交换。从主控制器MPUlO和“交-交调控”驱动模块3输出的经“交-交调控”后的交流电源到交流正弦输出滤波电路4，进行滤波处理后使用。主控制器MPUlO接收电流电压采样反馈电路5采集并调理后的HID灯泡8的工作电流、电压信息，严格按启辉控制模型和设定的参数进行比对，计算并给出“交-交调控”驱动模块3的操作控制指令，并通过“交-交调控”逻辑控制电路12发出控制驱动指令，控制高压触发驱动模块6按启辉控制模型点亮HID灯泡8和HID灯泡8的恒功率控制。图3 图6是本实用新型的“交-交调控”驱动模块3拓扑结构的几种典型电路图。实现本实用新型的“交-交调控”驱动模块3，根据不同功率、不同管电压的需求，可以有多种电路，本实用新型给出了几种具有代表性的典型电路。图3是用于实现降压型变换的双Buck电路，图4是用于实现升压型变换的双Boost电路，图5是用于实现降压升压型变换的双Buck-Boost电路，图6是一种变形的双CuK电路。本实用新型只需变换一种“交-交调控”驱动模块3的拓扑电路，就能组成一种“交-交调控”的数控HID驱动器，大大减化了设计方法，实现产品设计更高层次的标准化，通用化水平，大幅度降低成本。
权利要求1.一种“交-交调控”的数控HID驱动器，它是应用“交-交调控”数控HID驱动方法实现的一种电路设备，其电路组成包括=EMI及输入滤波电路(2)，交流正弦输出滤波电路(4)，电流/电压采样电路(5)，高压触发驱动模块(6)，通信控制接口电路(7)，HID灯泡(8)和输入交流电源(9)，其特征在于，它还包括嵌入式控制器(I)和“交-交调控”驱动模块(3);嵌入式控制器⑴采样EMI及输入滤波电路(2)的输入以及交流正弦输出滤波电路(4)的输出，比对系统设定的工作参数，产生“交-交调控”驱动模块(3)工作的操作控制指令，实现电源的“交-交调控”变换；它通过通信控制接口电路(7)，实现与外部的数据交互及互联集群控制；它通过对电流/电压采样反馈电路(5)反馈的电流、电压值及对系统工作模型的分析，比对系统设定参数实现过流、过压、过热及短路保护；“交-交调控”驱动模块(3)，与EMI及输入滤波电路(2)连接，用于对输入电源直接进行“交-交调控”变换处理，同时执行嵌入式控制器(I)给出的操作控制指令，将输入电源直接变换为HID灯泡(8)的工作电源。
2.根据权利要求1所述的一种“交-交调控”的数控HID驱动器，其特征在于:所述嵌入式控制器(I)的基本电路由主控制器MPU(IO)，系统工作参数存储器(11)，交-交调控逻辑控制电路(12)，过零检测逻辑控制电路(13)，AC-DC模块(14)，通信控制器(15)组成，它严格按设定的工作模型和参数，比对电流/电压采样反馈电路(5)反馈的数据，计算并给出“交-交调控”驱动模块⑶的操作控制指令，控制“交-交调控”驱动模块⑶输出满足HID恒功率控制所需交流电源实现“交-交调控”工作电源的数控闭环管理；它还根据启辉控制模型，给出“交-交调控”驱动模块(3)的操作控制指令，控制高压触发驱动模块(6)按启辉控制模型点亮HID灯泡(8);它还通过通信控制接口电路(7)，接收并储存外部设定的系统工作参数，实时接收外部指令，进行开、关控制，调功率调光控制，过流、过压、过热、短路保护控制。
专利摘要本实用新型涉及一种“交-交调控”的数控HID驱动器，包括EMI及输入滤波电路(2)，交流正弦输出滤波电路(4)，电流/电压采样电路(5)，高压触发驱动模块(6)，通信控制接口电路(7)，HID灯泡(8)和输入交流电源(9)，其特征在于，它还包括嵌入式控制器(1)和“交-交调控”驱动模块(3)；嵌入式控制器(1)采样EMI及输入滤波电路(2)的输入以及交流正弦输出滤波电路(4)的输出，比对系统设定的工作参数，产生“交-交调控”驱动模块(3)工作的操作控制指令，实现电源的“交-交调控”变换；“交-交调控”驱动模块(3)，与EMI及输入滤波电路(2)连接，用于对输入电源直接进行“交-交调控”变换处理。
文档编号H05B41/38GK203015255SQ20122043191
公开日2013年6月19日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者刘松岳, 武青, 李能, 刘敏, 黄财文 申请人:湖北宝努斯照明电器有限公司