专利名称：数字式高压钠灯电子镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及镇流器，尤其是高压钠灯用镇流器。
背景技术：
高压钠灯是一种性能优异的高强度气体放电灯(HID),其特点是光 效高、寿命长、光色好，所以被广发应用。但其必须与镇流器配合一起 实用，据统计，若全国高压气体放电灯都换上电子镇流器，全国全年可 节电246亿千瓦时，可解决目前全国1/3的电力缺口。因此许多在高压钠 灯电子镇流器领域的设计人员为了达到较高的技术指标和特点，在设计 中融入了许多高新技术，如公开号为CN101163363A的一种高压钠灯电 子镇流器，运用触发电路控制LC振荡电路产生高压脉冲，从而点亮高压 钠灯。在镇流器上还设有电流取样磁环和MCU控制器，在LC振荡电路 和高压钠灯之间设有电流取样磁环，电流取样磁环取得的灯电流信号输 入MCU控制器，MCU控制器根据输入的电流值控制独立驱动电路和启 动触发电路。虽然做了改进，但还存在一定的缺点，无法提供更高的击 穿电压以适用高压钠灯冷、热启动的需要；无法做到高精度的闭环恒功 率控制，从而没办法更进一步提高高压钠灯的工作寿命。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种数字式高压钠灯电子镇 流器，可以较好的符合相关标准对高压钠灯的要求，无冲击的启动；当 负载发生故障时，能及时切断驱动信号，保护镇流器不被烧毁；当市电 超出正常范围，关闭驱动信号，直至市电恢复正常后，重新启动。当输入
3电压变化时，通过闭环恒功率控制，保证灯功率不变，以提高高压钠灯 的工作寿命。
为解决上述技术问题本实用新型的技术方案是 一种数字式高压钠 灯电子镇流器，包括滤波桥式整流电路、启动电路、全桥功率驱动电路、 DC/DC变换电路、FET驱动器、电压和电流采样电路、MPU单元电路， 所述MPU单元电路与所述全桥功率驱动电路连接；所述DC/DC变换电 路与所述MPU单元电路连接，所述DC/DC变换电路的输入端与所述滤 波桥式整流电路的输出端连接，所述DC/DC变换电路电压输出端与所述 全桥功率驱动电路输入端连接；所述DC/DC变换电路设有高频变压器， 所述高频变压器二次侧与启动电路连接，所述启动电路由电阻Rs、启动 电容Cs、气体放电管Ds和高压包连接组成。
作为改进，所述MPU单元电路主频为20MHz并设有四路A/D端口 ， 所述滤波桥式整流电路输出端设有市电采样电路，所述启动电路中的启 动电容Cs两端设有电压采样电路，所述全桥功率输出电路上设有电流采 样电路。所述市电采样电路、电压采样电路、电流采样电路均与MPU单 元电路的A/D端口连接，MPU单元电路根据输入的市电电压值，随时检 测市电电压的变化，当市电超出正常范围(180 260V)时，关闭驱动信 号，直至市电恢复正常后，重新启动镇流器。MPU单元根据电压采样瞬 时值u和电流采样瞬时值i，瞬时功率w^84，然后对瞬时功率值与额定 功率进行比较，判断增加或减小PWM信号的正向时间，PWM信号再由 FET驱动器驱动DC/DC变换电路的大功率MOS管，从而控制高压钠灯 以一定的功率工作。
作为改进，所述全桥功率驱动电路输出的其中两个臂连接有电平平 移电路，有两个臂连接有电平变换电路，全桥功率驱动电路输出控制及 时改变高压钠灯的灯电压极性，延长高压钠灯的工作寿命。
作为改进，所述DC/DC变换电路内设有MOS管，所述MOS管的栅极与所述FET驱动器连接，且MOS管的漏极与高频变压器一次侧 连接；FET驱动器从MPU得到PWM信号，经变换后，信号直接控制 MOS管开启或关断，同时在MPU关闭PWM信号时，MOS管处于截止 状态，从而停止DC/DC变换电路工作。
作为改进，所述高频变压器的一次侧连接有磁复位网络，二次侧与 恢复二极管连接。
本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是
本实用新型所述的数字式高压钠灯电子镇流器，包括滤波桥式整流 电路、DC/DC变换电路、启动电路、全桥功率驱动电路、MPU单元电路。
1. 滤波桥式整流电路把市电电压经过滤波整流后得到一个直流电 压输出，直流电压输出经过DC/DC变换电路后，启动电路得到 直流电压，该电压被启动电容Cs吸收，当启动电容Cs的电压达 到某一值时，气体放电管Ds击穿短路，激活高压包，并向钠灯 发送超高电压以点亮钠灯。钠灯的启动过程更可靠，提供更高的 击穿电压以适用高压钠灯冷、热启动的需要，且该启动方式对电 路无冲击。
2. MPU单元电路直接对电路进行采样，对市电电压和钠灯的工作 时的功率实时检测，及时的对电路进行控制，在市电电压过高时 可以及时的关断DC/DC变换电路从而关断钠灯，保护钠灯免受 损坏。
3. DC/DC变换电路、MPU单元电路、全桥功率驱动电路，之间通 过电流电压的瞬时采样，形成一个可控制钠灯在接近恒功率状态 下工作的闭环回路。
图l为本实用新型工作原理图；图2为本实用新型中启动电路工作原理图3为本实用新型中全桥功率驱动电路原理图4为本实用新型中电流电压采样工作原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。
如图1~4所示， 一种数字式高压钠灯电子镇流器，包括滤波桥式整
流电路l、 DC/DC变换电路2、启动电路8、全桥功率驱动电路3和主频 为20MHz的MPU单元电路4。所述DC/DC变换电路2的输入端与所述 滤波桥式整流电路1的输出端连接，所述DC/DC变换电路2设有50: 20高频变压器16，滤波桥式整流电路1的输出端与高频变压器16 —次 侧连接，高频变压器16 —次侧还设有磁复位网络10，并与一 MOS管 Q3漏极连接。所述高频变压器16 二次侧与恢复二极管11 一端连接，恢 复二极管11的另一端即为DC/DC变换电路2电压输出端，该电压输出 端与一滤波电容连接，且与全桥功率驱动电路3输入端连接，为钠灯在 正常工作时提供正常电压。DC/DC变换电路2的电压输出端还依次连接 有电阻Rs、启动电容Cs、气体放电管Ds和2: 50高压包12。所述MPU 单元电路4设有1个PWM信号输出端和4个A/D端口 ， PWM信号输出 端连接有FET驱动器9，所述FET驱动器9与MOS管Q3的栅极连接； 所述滤波桥式整流电路1输出端设有市电采样电路5，所述启动电路8 中的启动电容Cs两端设有电压采样电路6,所述全桥功率驱动电路3上 设有电流采样电路7;所述市电采样电路5、电压采样电路6、电流采样 电路7均与MPU单元电路4的A/D端口连接。所述全桥功率驱动电路3 设有四个功率管Q40-Q43选10N60,还有电平变换电路15和电平平移 电路14。
如图1所示，MPU单元电路4控制整个电路，工作原理如下MPU单元电路4上电复位后，以一定的功率瓦数驱动DC/DC变换电路2，同 时启动全桥功率驱动电路3输出信号，当DC/DC变换电路2的输出电压 高于一定值时，高压包12输出，高压钠灯被击穿，点着后，MPU单元 电路4按既定功率瓦数对高压钠灯进入恒功率控制。
如图2所示，市电电压经过滤波桥式整流电路1后直接整流为300V 直流电，供给DC/DC变换电电路，DC/DC变换电路2中的50:20高频 变压器16以PC40磁芯为主体，釆用单端反激变换电路，然后输出另一 直流电压直接作用于启动电路8，启动电路8上的启动电容Cs不断积累 来自DC/DC变换电路2输出的电量，当启动电容两端的电压达到某一值 时，气体放电管Ds被击穿，并激发高压包12发送一超高电压，从而点 亮高压钠灯。DC/DC变换电路2中的MOS管Q3选用G60N100D，控 制MOS管Q3开闭的PWM信号的频率为100KHz， MPU的PWM信号 通过FET驱动器9直接控制MOS管Q3的开闭，从而通过高频变压器 16把电能提供给下一级。
如图3所示，全桥功率驱动电路3上的四个功率管Q40~Q43选 10N60,功率管Q40和功率管Q41分别与电平平移电路连接，功率管 Q42和功率管Q43分别与电平变换电路连接。四个功率管Q40 Q43最 后连接到MPU单元电路4中，其开关状态由MPU控制电路进行控制，
从而实现高压钠灯的灯电压极性变化。
如图4所示，MPU单元电路4主频20MHz，设有4路8BitA/D端 口 ， 1路PWM信号输出端口 ， PWM信号频率为100KHz， Tpwm为PWM 导通时间，灯电压采样电路6占一路A/D, 1/51的分压系数，其电压基准为Vdd(+5V)，灯电流采样电路7占另一路A/D，用0.125欧姆电阻上 的压降代表灯电流，其电压基准为l/5Vdd=lV，市电采样电路5占一路 A/D， 1/101的分压系数，其电压基准为Vdd(+5V), MPU采集灯电压u 和灯电流i的瞬时值，瞬时功率『u4， Aw=w —W_const，当AwX) 时，Tpwm=Tpwm— 1 ，当AwO时，Tpwm=Tpwm+l 。 W一const为额定功 率，Tpwm为PWM的导通时间，因此MPU单元电路4按既定瓦数进行 恒功率控制。
当市电电压超出正常范围时，MPU单元电路4根据采样回来的市电 电压值作出判断，关闭PWM驱动信号，使得FET驱动器9不能工作， DC/DC变换电路2得不到驱动无法工作，高压钠灯也就无法被点燃。直 至市电电压恢复正常后，MPU单元电路4根据采样回来的市电电压值， 重新启动输出PWM驱动信号，FET驱动器9驱动DC/DC变换器，DC/DC 变换电路2向启动电路8提供电压，进而点亮高压钠灯。当输入电压变 化时，通过闭环恒功率控制，保证灯功率不变，以提高高压钠灯的工作 寿命。
本实用新型的数字式高压钠灯电子镇流器，可以较好的符合相关标 准对高压钠灯的要求，无冲击的启动。当负载发生故障时，能及时切断 驱动信号，保护镇流器不被烧毁。当市电超出正常范围，关闭驱动信号， 直至市电恢复正常后，重新启动。当输入电压变化时，通过闭环恒功率 控制，保证灯功率不变，以提高高压钠灯的工作寿命。
8
权利要求1.一种数字式高压钠灯电子镇流器，包括滤波桥式整流电路、启动电路、DC/DC变换电路、全桥功率驱动电路、FET驱动器、MPU单元电路、电压和电流采样电路，其特征在于设有DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路与所述MPU单元电路连接，所述DC/DC变换电路的输入端与所述滤波桥式整流电路的输出端连接，所述DC/DC变换电路电压输出端与所述全桥功率驱动电路输入端连接；所述DC/DC变换电路内设有高频变压器，所述高频变压器二次侧与启动电路连接，所述启动电路由电阻Rs、启动电容Cs、气体放电管Ds和高压包依次连接组成。
2. 根据权利要求1所述的数字式高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述 MPU单元电路主频为20MHz并设有A/D端口，所述MPU单元电路有 1路PWM输出连接到FET驱动器。
3. 根据权利要求2所述的数字式高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述 全桥功率驱动电路中连接有电平平移电路和电平变换电路。
4. 根据权利要求3所述的数字式高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述 DC/DC变换电路内设有MOS管，所述MOS管的栅极与所述FET驱动 器连接，且MOS管的漏极与高频变压器一次侧连接。
5. 根据权利要求1 4任意一项所述的数字式高压钠灯电子镇流器，其特征 在于所述滤波桥式整流电路输出端设有市电采样电路，所述启动电路 中的启动电容Cs两端设有电压采样电路，所述全桥功率输出电路上设 有电流采样电路；所述市电采样电路、电压采样电路、电流采样电路均 与MPU单元电路的A/D端口连接。
6. 根据权利要求l所述的数字式高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述 高频变压^l的一次侧连接有磁复位网络，二次侧与恢复二极管连接。
专利摘要本实用新型公开一种数字式高压钠灯电子镇流器，设有DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路受MPU单元电路控制，市电整流后的直流电压经过DC/DC变换电路后向启动电路输出另一直流电压，当启动电路上电压达到一定值时就激发高压包，从而点亮高压钠灯。MPU单元电路对整个电路进行实时检测，根据不同情况对电路作出控制。可以无冲击的启动；当负载发生故障时，能及时切断驱动信号，保护镇流器不被烧毁；当市电超出正常范围，关闭驱动信号，直至市电恢复正常后，重新启动。当输入电压变化时，通过闭环恒功率控制，保证灯功率不变，以提高高压钠灯的工作寿命。
文档编号H05B41/288GK201303455SQ20082020261
公开日2009年9月2日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者何宇峰, 何庆众, 丹 郑 申请人:何宇峰