一种快速稳定的hid电子镇流器的制造方法
【专利摘要】本实用新型供一种快速稳定的HID电子镇流器，包括DC－DC电路和DC－AC电路，所述的DC－DC将直流输入电压转换成HID氙气灯工作所需要的电压幅值，所述的DC－AC电路将DC－DC电路的输出逆变为低频200Hz的交流方波与HID氙气灯的电源输入端相连；还包括DC－DC电路的控制电路，所述的控制电路通过检测单片机U5第8脚的电压值判断HID灯是处于完全冷却状态还是工作后逐步熄灭状态。在HID氙气灯为冷却状态时，控制DC?DC电路提升输出功率增加的速度，当HID氙气灯处于工作后熄灭状态时，控制DC?DC电路产生正常的氙气灯所需功率工作。
【专利说明】
一种快速稳定的HID电子镇流器
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及快速稳定的HID电子镇流器。
【背景技术】
[0002]HID氙气灯以其独特的高发光效率，在夜间及雾中提升视线清晰度有明显的效果。HID氙气灯没有灯丝，氙气灯一旦发生故障不会瞬间熄灭，而是通过逐渐变暗的方式熄灭，这就给用户提供了时间将刚刚熄灭的HID氙气灯瞬间点亮至原额定工作状态。然而，上述特性是HID氙气灯稳定工作以后熄灭并再次点亮的优点，但HID氙气灯处于完全冷却，从完全停止工作状态至稳定的额定工作状态这段时间，HID氙气灯的输出是缓慢提升，逐步达到稳定状态的，时间可长达30秒至I分钟。此处所述的完全停止工作状态为HID氙气灯有较长一段时间未工作，灯泡处于冷却状态。传统的HID电子镇流器在HID氙气灯从冷却至稳定这段时间在某些需要快速照明的场合存在缺陷。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的就是提供一种电子镇流器，让冷却的HID氙气灯快速达到稳定状态，满足用户对快速照明的要求。
[0004]本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是:一种快速稳定的HID电子镇流器，包括DC—DC电路和DC—AC电路，所述的DC—DC将直流输入电压转换成HID氙气灯工作所需要的直流电压，所述的DC—AC电路将DC — DC电路的输出逆变为低频200Hz的交流方波与HID氙气灯的电源输入端相连;还包括DC—DC电路的控制电路，所述的控制电路通过检测单片机U5第8脚的电压值判断HID灯是处于完全冷却状态还是工作后逐步熄灭状态。在HID氙气灯为冷却状态时，控制DC-DC电路提升输出功率增加的速度，当HID氙气灯处于工作后熄灭状态时，控制DC-DC电路产生正常的氙气灯所需功率工作。
[0005]控制电路通过检测到HID氙气灯是冷却状态时，控制DC— DC电路输出高电压，使HID氙气灯快速启动。
[0006]进一步的，上述的快速稳定的HID电子镇流器中:所述的控制电路包括判断HID氙气灯是冷却状态还是处于工作后逐步熄灭状态的判断电路，将判断电路产生的携带有HID氙气灯是冷却状态还是处于工作后逐步熄灭状态信息的信号与采集到的DC-DC输出端电流检测信号比较的差分比较电路，根据差分比较电路的输出结果控制DC—DC电路输出电压的驱动电路，所述的驱动电路控制DC—DC电路的输出电压使差分比较电路中的输入的状态信息的信号和采集信号放大后的信号幅度相等。
[0007]进一步的，上述的快速稳定的HID电子镇流器中:其特征在于:所述的判断电路包括单片机U5，所述的单片机U5根据HID氙气灯的状态产生与HID氙气灯的状态相适配的PWM信号。
[0008]进一步的，上述的快速稳定的HID电子镇流器中:其特征在于:所述的单片机U5的型号为16F616，单片机U5的第I脚接单片机电源VERF，第14脚接地，在第I脚与14脚之间设置电容C33;所述的单片机U5的第8脚为HID氙气灯的状态信号输入端，第5脚输出PffM信号；
[0009]HID氙气灯的状态信号输入电路包括电阻R5、电阻R6和二极管D13，电阻R6的两端分别与单片机U5的第8脚和第10脚相连；电阻R5两端电解电容E5两端相连，电解电容E5正极与单片机U5的第8脚相连，电解电容E5的负极与二极管D13的阳极相连，二极管D13的阴极接地；
[0010]当电子镇流器进入保护状态时，单片机U5的第9脚输出SHUT信号，低电平有效。
[0011 ]进一步的，上述的快速稳定的HID电子镇流器中:所述的差分比较电路包括对PWM信号进行积分形成直流电压信号的积分电路，对采集到DC-DC输出端电流检测信号进行放大的运算放大电路，对积分电路和运算放大电路进行比较的比较器；
[0012]所述的积分电路包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容Cl、电容C2 ；单片机U5的PWM信号输出端接电阻Rl、电阻Rl的另一端接R3的一端，电阻R3的另一端接电阻R4;电阻Rl与电阻R3之间通过电阻R2和电容Cl的并联电路接地；电阻R3和电阻R4之间通过电容C2接地；
[0013]所述的运算放大电路包括运算放大器U1A、电阻R8、电阻R9、电阻RlO、电阻Rll、电阻R12、电阻R13、电容C4、电容C5和电容C6;DC-DC输出端电流检测信号(IP)通过电阻R9接运算放大器UlA的异相端，运算放大器UlA的同相端通过电阻R8接地;在运算放大器UlA的异相端与输出端之间并联接入电阻RlO和电容C4，运算放大器UlA的输出端通过电阻Rll与电阻R13的串连电路，电阻Rll与电阻R13之间通过电阻R12和电容C5并联电路接地，在电阻R13的另一端通过电容C6接地；
[0014]所述的比较器包括运算放大器U1B，电容C3，电阻R14;所述的运算放大器UlB的同相端和异相端分别接电阻R13和电阻R4，电容C13跨接在运算放大器UlB异相端与输出端之间，在运算放大器UlB的输出端通过电阻R14输出VFA。
[0015]进一步的，上述的快速稳定的HID电子镇流器中:所述的驱动电路包括高性能的电流模式控制器U2，电流模式控制器U2根据所述的差分比较电路的运算放大器UlB的输出VFA产生限制DC-DC原边最大工作电流的DC-DC原边输入电流信号和驱动信号。
[0016]进一步的，上述的快速稳定的HID电子镇流器中:所述的电流模式控制器U2的型号为UC2843;
[0017]所述的电流模式控制器U2的3脚通过电阻R15接DC-DC原边输入电流信号；在电阻Rl 5与电流模式控制器U2的第3脚之间还通过电阻Rl 7和电容C26组成的并联电路接地，在电流模式控制器U2的第3脚与第4脚之间连接有由电阻R18及电容C40并联形成斜坡补偿电路；
[0018]所述的电流模式控制器U2的第2脚接所述的差分比较电路的运算放大器UlB的输出立而;
[0019]电阻R19与电容C28并接在所述的电流模式控制器U2的第I脚与第2脚之间形成反馈电阻及相位补偿电路。
[0020]进一步的，上述的快速稳定的HID电子镇流器中:在所述的电流模式控制器U2的第I脚上还连接有关机信号产生电路包括电阻R7、电阻R16、电容C19和三极管Q20;
[0021]单片机U5的第9脚通过电阻R7接三极管Q20的基极，在三极管Q20的基极和集电极之间连接有电阻Rl 6和电容Cl 9;三极管Q20的发射极接所述的电流模式控制器U2的第I脚。
[0022]进一步的，上述的快速稳定的HID电子镇流器中:所述的电流模式控制器U2的振荡频率由第4脚引入;所述的电流模式控制器U2的第8脚输出的电压信号通过电阻R20接所述的电流模式控制器U2的第4脚，所述的电流模式控制器U2的第4脚通过电容C30接地。
[0023]本实用新型的快速启动的HID电子镇流器中，包括DC-DC部分，DC-AC部分及控制部分。DC-DC部分将直流输入转化为电路所需要的电压，电路启动时DC-DC的输出电压为400V，点亮HID氙气灯以后则为氙气灯的灯管电压。DC-AC部分则将DC-DC部分输出的直流电压逆变为低频200Hz的交流方波。控制部分则控制电子镇流器的启动速度，及启动方式。根据HID氙气灯是处于冷却状态还是工作后熄灭状态，提供不同的启动方式，满足用户快速照明的需求。所述的控制部分由三部分组成:状态判断电路、差分比较电路、及驱动电路。状态判断电路功能为判断HID氙气灯是冷却状态还是处于工作后逐步熄灭状态。差分比较电路则将电路中的电流信号与基准比较，提取差值，控制后端驱动电路。驱动电路控制DC-DC的工作状态，进而控制电子镇流器的运行方式。
[0024]以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
【附图说明】
[0025]图1是本实用新型的框架图。
[0026]图2是本实用新型控制部分的状态判断电路。
[0027]图3是本实用新型控制部分的差分比较电路。
[0028]图4是本实用新型控制部分的驱动电路。
【具体实施方式】
[0029]实施例1，如图1所示为本实施例的框架图，整个电子镇流器主要由DC-DC电路、DC-AC电路、控制部分组成。在电子镇流器中，用DC-DC电路将直流输入转化为电路所需要的电压，电路启动时DC-DC电路的输出电压为400V，点亮HID氙气灯以后则为氙气灯的灯管电压。DC-AC电路则将DC-DC部分输出的直流电压逆变为低频200Hz的交流方波接入到HID氙气灯。
[0030]本实施例中，具有一个不同的控制电路，该控制电路通过检测HID氙气灯的状态，对DC-DC电路进行控制，开机时，控制DC-DC电路产生不同的输出功率，在HID氙气灯为冷却状态时，控制DC-DC电路提升输出功率增加的速度，当HID氙气灯处于工作后熄灭状态时，控制DC-DC电路产生正常的氙气灯所需功率工作。
[0031]本实施例中，控制电路包括判断HID氙气灯是冷却状态还是处于工作后逐步熄灭状态的判断电路如图2所示，将判断电路产生的携带有HID氙气灯是冷却状态还是处于工作后逐步熄灭状态信息的信号与采集到的DC-DC输出端电流检测信号比较的差分比较电路如图3所示，根据差分比较电路的输出结果控制DC — DC电路输出电压的驱动电路如图4所示，本实施例中的驱动电路控制DC — DC电路的输出电压使差分比较电路中的输入的状态信息的信号和采集信号放大后的信号幅度相等。
[0032]图2为HID氙气灯状态判断电路。由单片机U5、电容C33、电阻R6、电阻R5、HID氙气灯E5、二极管D13组成，本实施例中间单片机U5型号为16F616，单片机U5第I脚为输入的供电电压VREF，第5脚输出的是PffM信号，它是基准占空比方波，第9脚输出的SHUT为关断信号，该信号低电平有效，第14脚接的GND为电路地。第I脚接供电电压VREF，VREF为5V。第5脚接HVM信号，PBi信号由U5自身发出。第8脚同时接电阻R5、电阻R6、电解电容E5正极。第9脚输出SHUT信号，SHUT信号为U5自己产生，该信号低电平有效。第10脚接电阻R6另外一端。第14脚接电路地GND。电容C33—端接VREF，另外一端接GND，电容容值为104PF。电阻R6—端连接U5第10脚，另外一端连接1]5第8脚。电阻R5与E5并联。电解电容E5的正极接1]5第8脚，负极接D13的正极。二极管D13正极接电解电容E5负极，负极接GND。通过检测第8脚电压，单片机U5可判断与电子镇流器输出连接的HID氙气灯的冷热状态情况。当第8脚电压小于1.5V，U5判断氙气灯的处于冷却状态，包括长时间未工作的完全冷却状态及工作结束后熄灭状态持续一段时间，U5输出PffM的占空比为100 %，可让氙气灯快速抬升输出功率，在达到额定输出功率时快速调节占空比让电子镇流器稳定运行。当检测的电压大于2.5V时，判断氙气灯处于热状态，U5输出75 %占空比，点亮后氙气灯直接达到额定输出功率，此时让镇流器快速降低占空比至稳定运行状态。当检测的电压处于1.5V至2.5V之间时，判断氙气灯处于半冷半热状态，单片机U5输出PWM90%占空比，点亮后HID氙气灯后，电子镇流器达到额定输出功率时同步调整占空比至稳定状态。上述所说的稳定运行时的占空比为38%。不同阶段需要不同的占空比，不同的调节速度。
[0033 ] 图3为差分比较电路。差分比较电路由电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、运算放大器芯片Ul组成。Pmi为单片机U5的输出信号，Ip为DC-DC输出端电流检测信号，VFA为本比较电路的输出信号。运算放大器芯片Ul由运算放大器UlA和运算放大器UlB组成。其中电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容Cl、电容C2组成积分电路，可将PffM方波信号平滑为一个同有效值的直流信号，连接于UlB的6脚，此脚为运放负输入端。电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C4、运算放大器UlA组成比例放大电路，将Ip按一定比例放大后由去处放大器UlA的第I脚输出。此放大了的信号经过电阻Rll、电阻R12、电阻R13、电容C5、电容C6的分压及平滑后，进入运算放大器UlB的第5脚，此脚为运放正输入端。运算放大器UlB将第5脚的电流放大信号，与第6脚的PffM积分信号进行比较，经过电阻R14输出VFA信号。运算放大器UlB的工作原理为调节VFA的电压直，使进入运算放大器UlB正负两端的信号相等。本实施例中利用此特性，通过VFA调节驱动电路使工作电流Ip对应的放大信号与前端U5设定的PWM相等，进而调节电子镇流器的工作状态。
[0034]图4为驱动电路。由电流模式控制器U2、三级管Q20，电阻R7、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20，电容C19、电容C26、电容C28、电容C30、电容C40组成。其中电流模式控制器U2芯片型号为UC2843。电流模式控制器U2第7脚接VCC供电，5脚接电路地GND，8脚产生5V电压VREF，6脚输出驱动信号DRC。第4脚为芯片振荡脚，通过接地的电容C30、接VREF的电阻R20充放电形成振荡频率。3脚通过电阻Rl 5接DC-DC原边输入电流信号IS，此脚功能为限制DC-DC原边最大工作电流。电阻R18及电容C40并联于第3脚与第四脚之间，功能为斜坡补偿，在U2驱动信号占空比大于50 %时，能逐波调整DC-DC原边电流。2脚接差分比较电路输出信号VFA。电阻R19与电容C28并接在I脚与2脚，功能为反馈电阻及相位补偿。电阻R7、电阻R16、电容C19、三极管Q20则为关断功能，当电子镇流器进入保护状态时，SHUT出低电平，电流模式控制器U2的I脚电压被拉低至OV，U2第6脚关闭输出。
[0035]本实施例通过单片机U5第8脚电压检测，判断电子镇流器输出端HID氙气灯处于何种冷热状态，根据不同的状态输出不同的基准PWM，PWM积分后与将Ip放大后的数值比较，输出VFA信号，通过VFA调节芯片U2的驱动占空比，进而调节DC-DC部分，最终达到调节HID电子镇流器输出功率的目的。
[0036]特别的在检测到HID氙气灯处于完全冷却状态时，单片机U5输出最大占空比PffM信号，快速抬升电子镇流器输出功率，在8秒内可将输出功率抬升至额定功率的80 %以上，而传统方式的时间需要30秒至I分钟之久。极大的缩短了使HID氙气灯达到所需亮度的时间，很好的满足快速照明需求用户的要求。
【主权项】
1.一种快速稳定的HID电子镇流器，包括DC—DC电路和DC—AC电路，所述的DC—DC将直流输入电压转换成HID氙气灯工作所需要的直流电压，所述的DC—AC电路将DC—DC电路的输出逆变为低频200Hz的交流方波与HID氙气灯的电源输入端相连；其特征在于:还包括DC—DC电路的控制电路，所述的控制电路通过检测单片机U5第8脚的电压值判断HID灯是处于完全冷却状态还是工作后逐步熄灭状态，在HID氙气灯为冷却状态时，控制DC-DC电路提升输出功率增加的速度，当HID氙气灯处于工作后熄灭状态时，控制DC-DC电路产生正常的氙气灯所需功率工作。2.根据权利要求1所述的快速稳定的HID电子镇流器，其特征在于:所述的控制电路包括判断HID氙气灯是冷却状态还是处于工作后逐步熄灭状态的判断电路，将判断电路产生的携带有HID氙气灯是冷却状态还是处于工作后逐步熄灭状态信息的信号与采集到的DC-DC输出端电流检测信号比较的差分比较电路，根据差分比较电路的输出结果控制DC—DC电路输出电压的驱动电路，所述的驱动电路控制DC—DC电路的输出电压使差分比较电路中的输入的状态信息的信号和采集信号放大后的信号幅度相等。3.根据权利要求2所述的快速稳定的HID电子镇流器，其特征在于:所述的判断电路包括单片机U5，所述的单片机U5根据HID氙气灯的状态产生与HID氙气灯的状态相适配的PWM信号。4.根据权利要求3所述的快速稳定的HID电子镇流器，其特征在于:所述的单片机U5的型号为16F616，单片机U5的第I脚接单片机电源VERF，第14脚接地，在第I脚与14脚之间设置电容C33;所述的单片机U5的第8脚为HID氙气灯的状态信号输入端，第5脚输出PffM信号； HID氣气灯的状态信号输入电路包括电阻R5、电阻R6和二极管D13，电阻R6的两端分别与单片机U5的第8脚和第10脚相连；电阻R5两端与点解电容E5相连，E5正极与单片机U5的第8脚相连，E5的负极与二极管D13的阳极相连，二极管D13的阴极接地； 当电子镇流器进入保护状态时，单片机U5的第9脚输出SHUT信号，低电平有效。5.根据权利要求4所述的快速稳定的HID电子镇流器，其特征在于:所述的差分比较电路包括对PWM信号进行积分形成直流电压信号的积分电路，对采集到DC-DC输出端电流检测信号(IP)进行放大的运算放大电路，对积分电路和运算放大电路进行比较的比较器； 所述的积分电路包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容Cl、电容C2 ；单片机U5的PWM信号输出端接电阻Rl、电阻Rl的另一端接R3的一端，电阻R3的另一端接电阻R4;电阻Rl与电阻R3之间通过电阻R2和电容Cl的并联电路接地；电阻R3和电阻R4之间通过电容C2接地； 所述的运算放大电路包括运算放大器U1A、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C4、电容C5和电容C6;DC-DC输出端电流检测信号(IP)通过电阻R9接运算放大器UlA的异相端，运算放大器UlA的同相端通过电阻R8接地;在运算放大器UlA的异相端与输出端之间并联接入电阻RlO和电容C4，运算放大器UlA的输出端通过电阻Rl I与电阻R13的串连电路，电阻Rl I与电阻Rl 3之间通过电阻Rl 2和电容C5并联电路接地，在电阻Rl 3的另一端通过电容C6接地； 所述的比较器包括运算放大器U1B，电容C3，电阻R14;所述的运算放大器UlB的同相端和异相端分别接电阻R13和电阻R4，电容C13跨接在运算放大器UlB异相端与输出端之间，在运算放大器UlB的输出端通过电阻R14输出VFA。6.根据权利要求5所述的快速稳定的HID电子镇流器，其特征在于:所述的驱动电路包括高性能的电流模式控制器U2，电流模式控制器U2根据所述的差分比较电路的运算放大器UIB的输出VFA产生限制DC-DC原边最大工作电流的DC-DC原边输入电流信号(I S)和驱动信号(DRC) 07.根据权利要求6所述的快速稳定的HID电子镇流器，其特征在于:所述的电流模式控制器U2的型号为UC2843; 所述的电流模式控制器U2的3脚通过电阻R15接DC-DC原边输入电流信号(IS);在电阻Rl 5与电流模式控制器U2的第3脚之间还通过电阻Rl 7和电容C26组成的并联电路接地，在电流模式控制器U2的第3脚与第4脚之间连接有由电阻R18及电容C40并联形成斜坡补偿电路； 所述的电流模式控制器U2的第2脚接所述的差分比较电路的运算放大器UlB的输出输出立而; 电阻R19与电容C28并接在所述的电流模式控制器U2的第I脚与第2脚之间形成反馈电阻及相位补偿电路。8.根据权利要求7所述的快速稳定的HID电子镇流器，其特征在于:在所述的电流模式控制器U2的第I脚上还连接有关机信号产生电路包括电阻R7、电阻R16、电容C19和三极管Q20； 单片机U5的第9脚通过电阻R7接三极管Q20的基极，在三极管Q20的基极和集电极之间连接有电阻Rl 6和电容Cl 9;三极管Q20的发射极接所述的电流模式控制器U2的第I脚。9.根据权利要求7所述的快速稳定的HID电子镇流器，其特征在于:所述的电流模式控制器U2的振荡频率由第4脚引入;所述的电流模式控制器U2的第8脚输出的电压信号通过电阻R20接所述的电流模式控制器U2的第4脚，所述的电流模式控制器U2的第4脚通过电容C30接地。
【文档编号】H05B41/288GK205693964SQ201620615179
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月21日 公开号201620615179.6, CN 201620615179, CN 205693964 U, CN 205693964U, CN-U-205693964, CN201620615179, CN201620615179.6, CN205693964 U, CN205693964U
【发明人】李少卿, 蒋中为
【申请人】深圳市电王科技有限公司