专利名称：一种无极灯数字电子镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种照明光源电源的数字控制方法，尤其涉及一种无极灯数字电子镇流器。
背景技术：
无极灯的应用相当广泛，其优点是寿命长、节能、环保、无频闪、显色性好、色温可选、可见光比例高、不需预热、电气性能优良、安装适应性强等。目前已经在工厂、超市、公共照明和道路照明等工程领域得到广泛的应用。国内许昌职业技术学院杨一平等介绍了一种高频无极灯高频电源(照明工程学报，2010,21(1) :82-86 “高频无极灯高频电源的研究”)，通过对无极灯高频发生器与耦合器的工作原理进行研究。给出了电源部分、功能因素控制功能、逆变电路和保护电路的设计。 但是，没有研究可靠性和无极灯启动等关键技术问题。合肥工业大学张兴等介绍了一种用于独立光伏照明系统的高频无极灯照明设计方法，(太阳能学报，2010，3(K2) :211-216 “高频无极灯独立光伏照明系统设计”)，分别对基于独立光伏系统的无极灯照明电路，实现太阳能控制器与无极灯镇流器的一体化，但是， 没有深入研究无极灯的启动问题和各种情况下的保护问题。国外主要有松下电器、飞利浦、GE、0SRAM等四家公司开发无极灯产品。第一支推向市场的是1990年日本松下的Everlight无极荧光灯，该灯高频发生器与灯管成一体配置， 耦合线圈绕于灯管外侧，属外激发式，工作频率13. 56MHz。飞利浦开发的QL系列无极灯，该灯为内激发式，感应线圈置于灯管内中心空槽中，灯工作频率2. 65MHz。1994年美国GE公司生产的紧凑型反射式无极灯投入市场。OSRAM不甘落后，在1997年成功开发出外耦合式大功率无极灯，灯工作频率250KHz。但是由于技术和市场的原因，在无极灯的启动方式、控制方法和保护方面没有深入的介绍。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服现有技术没有深入研究无极灯的启动方式、控制方法和保护方法等关键技术的不足而提供一种以嵌入式单片机为核心的、具有自适应寻优启动功能和多种保护功能的无极灯数字电子镇流器。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种无极灯数字电子镇流器包括电源电路、PFC功率因数控制电路、半桥驱动电路、负载匹配电路、嵌入式微处理控制器电路、保护电路、串行通信接口以及软件单元。优选的，所述嵌入式微处理控制器电路采用STC12C5616AD芯片，所述半桥驱动电路采用IR2184芯片。优选的，所述电源电路包括差模噪声滤波器、共模噪声滤波器、整流桥和滤波电容；所述PFC功率因数控制电路包括FAN7530控制芯片、储能电感和开关管；所述串行通信接口可与上位机或网络连接。[0010]优选的，所述无极灯数字电子镇流器还包括负载检测电路和信号调理电路，所述信号调理电路采用LM3M芯片；所述负载检测电路由取样电路、滤波电路、放大电路、模/数转换器组成。本实用新型的控制方法是以所述嵌入式微处理控制器电路采用的STC12C5616AD 芯片为处理核心，采用主动式的变频启动和自适应检测无极灯负载的工作状态的分析方法，处理无极灯启动与控制问题，实现在工作频率处的恒功率控制并实现母线保护、坏灯在线检测保护、无负载保护和短路保护。优选的，所述主动式的变频启动是在无极灯启动时由所述STC12C5616AD芯片发出高于谐振频率的矩形波信号，并逐步降低信号的频率，使得无极灯耦合器两端的电压逐步上升，当达到启动电压时，点亮无极灯；所述自适应检测无极灯负载的工作状态的分析方法是所述STC12C5616AD芯片在检测灯管导通信号后，稳定输出频率为工作频率，实现在无极灯谐振频率处的恒功率控制。由于温度和灯参数发散等原因在上述启动电压对应的频率点，灯没有点亮，则所述STC12C5616AD芯片输出的频率继续下降到某一频率点，点亮灯，以此类推，直到频率为所述半桥驱动电路的谐振频率，从而提高了该电路点火的自适应能力。优选的，经所述电源电路的差模噪声滤波器、共模噪声滤波器、整流桥和滤波电容整流滤波后的电压信号经分压，送所述信号调理电路中的LM324芯片处理后，送所述 STC12C5616AD芯片实现欠压保护，无极灯负载的电压、电流经所述取样电路和信号调理电路后送所述STC12C5616AD芯片实现坏灯在线检测保护、无负载保护和短路保护。优选的，所述嵌入式微处理控制器电路对所述半桥驱动电路进行变频启动和正常工作控制；所述STC12C5616AD芯片为系统核心控制系统其他部分协调工作。优选的，所述负载检测电路对检测信号进行滤波和模/数转换、设定不同的电压参数，将模拟量转换为数字量，提供给所述STC12C5616AD芯片进行正常工作监控和保护处理。优选的，基于不同初始频率设定的无极灯启动方式，根据不同的负载再设定初始启动频率与时间间隔范围，初始启动频率范围为260KHz 300KHz，时间间隔范围为Ims 25ms。与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下1、能根据负载和电路参数发散以及环境稳定变化自适应启动无极灯，改变固定LC 谐振频率启动时对不同负载参数变化的适应性难的问题。2、本质上避免了由于启动不成功造成的电子镇流器损害或启动电压过高对耦合器和灯管造成的损害。3、实现母线保护、坏灯在线检测保护、无负载保护和短路保护，提高了无极灯数字电子镇流器的稳定性。
图1为本实用新型系统的硬件框图；图2为本实用新型中半桥逆变与LC谐振电路部分的原理图；图3为无极灯变频启动时，耦合器输出电压与驱动信号频率之间变化趋势的关系示意图；[0024]图4是本实用新型中负载自适应无极灯启动和控制电路部分的原理图；图5是本实用新型中无极灯工作状态检测电路与信号调理电路部分的原理图；图6是本实用新型中串行通信接ロ电路部分的原理图；图7是本实用新型软件单元的框图；图8是本实用新型软件单元中半桥启动子程序流程图；图9是本实用新型软件单元中负载保护子程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1所示，交流电源经过EMI滤波(差模噪声滤波、共模噪声滤波)、整流和电容 滤波后转换为400V的直流电，再经过半桥逆变电路变换成高频电能，产生ー个工作频率为 250KHz的高频矩形波电压，并同时经LC电路产生ー个3000V左右的点火电压，经过馈线传 送至功率耦合器。当高频电流通过功率耦合器时，产生ー个高频电磁场。在高频磁场的作 用下，灯泡内部产生ー个垂直于磁场变化的电场，使放电空间的电子加速，当能量达到一定 值时，与玻壳内的气体分子发生碰撞，泡壳内部的惰性气体发生电离并进而产生雪崩效应， 气体雪崩电离形成等离子体，灯泡内等离子体受激原子返回基态时，自发辐射出紫外线并 激发灯泡壁上的三基色荧光粉而发出可见光。在图2所示的L2CsCp谐振电路中，灯的工作电压Vlamp、逆变器呈感性和容性的边界 频率fr分别为
权利要求1.一种无极灯数字电子镇流器，其特征在于所述无极灯数字电子镇流器包括电源电路、PFC功率因数控制电路、半桥驱动电路、负载匹配电路、嵌入式微处理控制器电路、保护电路和串行通信接口。
2.如权利要求1所述的一种无极灯数字电子镇流器，其特征在于所述嵌入式微处理控制器电路采用STC12C5616AD芯片，所述半桥驱动电路采用顶2184芯片。
3.如权利要求2所述的一种无极灯数字电子镇流器，其特征在于所述电源电路包括差模噪声滤波器、共模噪声滤波器、整流桥和滤波电容；所述PFC功率因数控制电路包括 FAN7530控制芯片、储能电感和开关管；所述串行通信接口与上位机或网络连接。
4.如权利要求1或2或3所述的一种无极灯数字电子镇流器，其特征在于所述无极灯数字电子镇流器还包括负载检测电路和信号调理电路，所述信号调理电路采用LM3M芯片；所述负载检测电路由取样电路、滤波电路、放大电路、模/数转换器组成。
专利摘要本实用新型涉及一种无极灯数字电子镇流器，所述无极灯数字电子镇流器包括电源电路、PFC功率因数控制电路、半桥驱动电路、负载匹配电路、嵌入式微处理控制器电路、保护电路、串行通信接口以及软件单元；所述嵌入式微处理控制器电路采用STC12C5616AD芯片，所述半桥驱动电路采用IR2184芯片；所述串行通信接口与上位机或网络连接；所述无极灯数字电子镇流器还包括负载检测电路和信号调理电路，所述信号调理电路采用LM324芯片；与现有技术相比，本实用新型具有自适应寻优启动功能和多种保护功能，避免了由于启动不成功造成的电子镇流器损害或启动电压过高对负载(耦合器和灯管)造成的损害。
文档编号H05B41/285GK202077252SQ2011201623
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者徐晓斌, 王建平, 王有锁, 王连明, 邓凡李, 钱自拓, 魏常勇 申请人:安徽卓越电气有限公司