一种新型HID镇流器的制作方法

本发明属于照明的技术领域，具体涉及一种新型hid镇流器。

背景技术：

自从爱迪生发明第一支灯泡开始，人类就不停地改善照明环境，不停的改善灯泡的色温，效率，穿透性，驱动便利性，寿命。因此，先后出现了白炽灯，惰性气体光源，固态光源等，hid（高亮度气体放电灯）作为惰性气体光源，由于其色温良好（所有光源里面最接近阳光），穿透性好，效率高而被广泛应用在路灯，汽车照明，工业照明和生物照明等领域。

hid内部充有刚强度氙气（常温下9kg/cm²）,并加入特定的金属卤化物元素，碘化钠，碘化钾，碘化铯及微量金属汞。气体存放在放电管里，放电管有两个电机，当通高压时，两个电机会释放出电子，电子在电场的作用下产生定向移动，移动中过程中电子碰撞气体原子，气体原子产生不规则高速运动，摩擦中生产热量，热量越来越高，而产生热辐射，而原子在热辐射的情况下产生电离，原子不停的是释放正离子和电子，在运动过程中，原子和电子不停的结合，结合过程中释放能量，产生可见光。由于强电场的存在，离子和原子不停的分离，结合，最终形成崩溃短路，必须实时降低电场强度，降低电极两端电压。上述过程需要一个外部电源，而这个电源被称为镇流器。

参见图1，传统的镇流器，采用固定频率，调整占空比，根据灯管电流电压反馈来判定灯的工作状态，缺点是反应速度慢，不能及时调整，由于灯管在热启动的状态下需要更高的能量，经常出现启动不成功现象，因此对hid的一致性要求很高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种新型hid镇流器。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种新型hid镇流器，包括灯管输出电压电路、电压触发器电路、高压谐振发生器电路和mcu电路；灯管输出电压电路用于灯光成功启动之后，输出电压直接驱动灯管，输出扫频电压；高压谐振发生器电路用于高压变频驱动灯管；mcu电路根据灯管电压反馈调灯管输出电压，同时可调整谐振发生器的频率和监控灯管的电流电压。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的灯管输出电压电路是tl494驱动的半桥电路，包括芯片tl494，芯片tl494第12pin用12v供电，12v同时给8pin和11pin内部两个驱动源的集电极供电，通过第9pin和10pin用于两个驱动源的发射极去驱动mos管q1和q3。

上述的灯管输出电压电路采用同步mcu频率作为震荡频率，开始工作时，mcu电路中,mcu通过第6pin输入一个高频频率，9pin和10pin交替驱动q1和q3，电路输出ec电压180v给灯管驱动电压，同时mcu电路中mcu通过检测ec经过r12和r17的分压来监控电压ec输出，使之在灯管没启动之前保持在180v。

上述的电压触发器电路是tl494驱动的半桥电路，电压触发器电路把输出ec电压逆变，直流输出变成交替的方波输出，pd2和pd3是mcu电路中mcu的两个io，mcu电路中mcu通过pd2和pd3驱动电压触发器电路半桥电路，pd2和pd3的频率为半桥电路的频率。vs1和vs2是输出电压ec的两个电位点，当pd2是高电平，pd3是低电平时，vs1是高电平，vs2是低电平,当pd3是高电平，pd2是低电平时，vs2是高电平，vs1是低电平,这样产生一个交替的方波电压

上述的高压谐振发生器电路中，l2是线性电感，c21和c20是薄膜电容，通过以vs1和vs2为正反幅值的方波驱动，分别形成正负两个lc震荡电路，在灯管没有驱动成功之前，震荡电压越来越高，当震荡电压高过ds1门限电压600v之后，ds导通，此时震荡电压通过变压器t1倍压100倍，瞬间形成20kv以上高压驱动灯管；灯管驱动成功之后，瞬间大电流把ec电压拉低，mcu电路中mcu检测到ec电压变低到20v，降低对灯管输出电压电路的输入频率，使电压ec的输出范围从20-180cv输出变成稳定的70v输出，此时灯管导通，vs1和vs2电压直接作用于灯管两端，形成电压通路，l2和c21,c20不构成震荡电路，产生不了高压。

上述的mcu电路中mcu为stm8s103f3。

本发明具有以下有益效果：

本发明是为了解决hid一致性问题，传统电路中，应用的都是模拟电路，如果hid灯一致性好的时候，模拟电路没问题，模拟电路是设定好的流程，调试过程中不灵活，这就导致对hid的一致性要求太高（hid的灯管驱动电压范围太窄，如果电路输出不满足hid的电压范围，容易造成hid驱动不成功或者炸裂，产品良率太低），从而造成灯具的成本太高，应用本发明电路，由于mcu的调试比较灵活，对hid的一致性要求很低，增加了产品良率，降低了成本。

附图说明

图1是传统镇流器的电路原理图；

图2是本发明的一种新型hid镇流器电路框图；

图3是本发明的一种新型hid镇流器中灯管输出电压电路原理图；

图4是芯片tl494的引脚功能图；

图5是本发明的一种新型hid镇流器中电压触发器电路原理图；

图6是本发明的一种新型hid镇流器中高压谐振发生器电路原理图；

图7是本发明的一种新型hid镇流器中mcu电路原理图；

图8是本发明的一种新型hid镇流器的工作过程。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

参见图2，本发明的一种新型hid镇流器，包括灯管输出电压电路、电压触发器电路、高压谐振发生器电路和mcu电路；灯管输出电压电路用于灯光成功启动之后，输出电压直接驱动灯管，输出扫频电压；高压谐振发生器电路用于高压变频驱动灯管；mcu电路根据灯管电压反馈调灯管输出电压，同时可调整谐振发生器的频率和监控灯管的电流电压。

参见图3，实施例中灯管输出电压电路是tl494驱动的半桥电路，包括芯片tl494，芯片tl494第12pin用12v供电，12v同时给8pin和11pin内部两个驱动源的集电极供电，通过第9pin和10pin用于两个驱动源的发射极去驱动mos管q1和q3。

此电路采用了数字电路和模拟电路相互配合的方法，对于经过pfc电路后的400v电压，通过tl494的半桥驱动，实现20-180v的电压。

tl494是一款非常普及的电源芯片，引脚功能参见图4，其内部集成2个驱动源，可以做半桥驱动，也可以2个驱动源并联作为单个驱动，同时可以采用自激rc震荡频率电路和同步外部频率，广泛应用于电源电路。

参见图5，实施例中灯管输出电压电路采用同步mcu频率作为震荡频率，开始工作时，mcu电路中mcu通过第6pin输入一个高频频率，在100k左右，占空比48%，9pin和10pin交替驱动q1和q3，ec输出180v给灯管驱动电压，同时mcu电路中mcu通过检测ec经过r12和r17的分压来监控ec输出，使之在灯管没启动之前保持在180v。（mcu通过调整第6pin的输入频率，频率越高，输出电压越高）

参见图6，实施例中电压触发器电路是tl494驱动的半桥电路，电压触发器电路把二次ec直流输出变成交替的方波输出，pd2和pd3是mcu电路中mcu的两个io，mcu电路中mcu通过pd2和pd3驱动电压触发器电路半桥电路，pd2和pd3的频率为半桥电路的频率。

参见图7，实施例中高压谐振发生器电路中，l2是线性电感，c21和c20是薄膜电容，通过以vs1和vs2为正反幅值的方波驱动，分别形成正负两个lc震荡电路，在灯管没有驱动成功之前，震荡电压越来越高，当震荡电压高过ds1门限电压600v之后，ds导通，此时震荡电压通过t1倍压100倍，瞬间形成20kv以上高压驱动灯管；灯管驱动成功之后，瞬间大电流把ec电压拉低，mcu电路中mcu检测到电压变低到20v，降低对灯管输出电压电路的输入频率，使电压ec的输出范围从20-180cv输出变成稳定的70v输出，此时灯管导通，vs1和vs2电压直接作用于灯管两端，形成电压通路，l2和c21,c20不构成震荡电路，产生不了高压。

实施例中mcu电路中mcu为stm8s103f3。

参见图8，本发明的工作过程包括如下部分：

1：点灯过程：

动作：l494的半桥都在最大占空比48%，在规定的点灯时间内；电路中，首先灯管输出电压电路中，灯管电压ec输出电压是180v，ec电压经过电压触发器电路中pd2和pd3斩波，变为以vs1和vs2为正负幅值的方波电压，此方波电压经过高压谐振发生器电路l3和c20,c21组成的高压谐振，产生20kv以上电压，成功驱动灯管。

2：预热过程---点灯成功：

动作：

1）：根据设定的功率和检测的灯管电压，对tl494进行反馈电压控制，从而控制灯管电压；，本发明中，灯管电压是70w,灯管的电压在启动瞬间后，灯管输出电压电路中灯管电压ec会掉到20v（灯管特性），mcu电路中mcu会检测到灯管电压ec的变化，通过mcu调整灯管输出电压电路中tl494的频率。实现匹配hid的灯管电压。

2）：对灯管电压进行分时间（或者电压）分阶段判断，每个不同的阶段不同的恒流驱动；

动作：灯管电压分为三个阶段：

（1）第一阶段，hid没点亮之前，这个时候为了电路效率，设定电压为180v；

（2）第二阶段，hid点火过程中，这个过程持续时间按照hid的特性，一般作为2s，这个时间之内，点火电压要求20kv以上，如果点火成功，灯管电压会掉到20v；

（3）正常运行过程中，hid最理想电压是70v，这个时候mcu不停的调整灯管输出电压电路中tl494的工作频率，实现恒电压。

3：保护过程：

动作：

1）：点灯不成功：设定时间内点灯不成功，进行电路保护；

如果在2s之内，灯管输出电压电路中的ec输出电压还是180v，mcu电路中的mcu控制整个电路不工作；

2）：开路短路保护：灯管电压在正常工作的时候，电压过高或者过低，超过一定时间，进行保护；

mcu中的mcu检测图1中的输出电压ec的范围，如果偏离70v，精度是正负5v,在规定的2s时间内，不能恢复，认为hid灯管异常，mcu控制整个电路不工作。

4：干扰过程：

mcu检测灯管输出电压ec电压信号，灯管正常工作的状态下，正常检测过程中，ec电压异常信号连续捕捉超过10次，在设定的时间内，直接保护；如果在设定的时间内没有超过10次，异步信号处理器清0，重新计算。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。