CN101447737B - 恒功率输出直流变换电路 - Google Patents

恒功率输出直流变换电路 Download PDF

Info

Publication number
CN101447737B
CN101447737B CN2008101637007A CN200810163700A CN101447737B CN 101447737 B CN101447737 B CN 101447737B CN 2008101637007 A CN2008101637007 A CN 2008101637007A CN 200810163700 A CN200810163700 A CN 200810163700A CN 101447737 B CN101447737 B CN 101447737B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pin
filter capacitor
resistance
circuit
ground connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101637007A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101447737A (zh
Inventor
高明煜
姚建斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dianzi University
Hangzhou Electronic Science and Technology University
Original Assignee
Hangzhou Electronic Science and Technology University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Electronic Science and Technology University filed Critical Hangzhou Electronic Science and Technology University
Priority to CN2008101637007A priority Critical patent/CN101447737B/zh
Publication of CN101447737A publication Critical patent/CN101447737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101447737B publication Critical patent/CN101447737B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及恒功率输出直流变换电路。传统电路体积大、成本高。本发明包括单片机控制电路、PWM功率驱动电路、单端反激式变换电路、输出取样电路、信号调理电路。本发明中单片机产生100kHz的PWM控制脉冲，经驱动电路后控制单端反激式变换电路的MOS管通断，高频变压器副边产生的高频交流电压经二极管整流后，形成直流电压为负载供电，经电阻取样后，通过信号调理电路，反馈至单片机的A/D输入通道，由单片机对直流输出电压和电流进行运算，根据输出功率的大小调节PWM值，达到输出恒功率控制之目的。本发明具有输出开路、输出短路、输出过流、输入欠压和输入过压等多种保护功能，以及软启动能力，具有较高的可靠性。

Description

恒功率输出直流变换电路
技术领域
本发明属于电路，涉及一种恒功率输出直流变换电路，主要用于小功率高强度气体放电灯电子镇流器的灯恒功率控制。
背景技术
小功率高强度气体放电灯(以下简称HID灯)是继白炽灯和荧光灯之后的第三代高效节能绿色光源，HID的发光效率是卤钨灯的4倍、寿命是卤钨灯的10倍以上，并且显色性更好，因此是替代传统卤钨灯的理想光源。同其它传统的荧光灯一样，HID灯具有负阻效应，因此使用时必须配镇流器才能工作，传统使用的都是电感式镇流器，它不仅体积大、重量重，而且效率极低，并且不能实现瞬时快速启动。
为了延长HID灯的使用寿命，以及提高HID灯的显色性，一般要求对HID灯进行恒功率驱动。传统电子镇流器为了确保HID灯的恒功率输出，往往在电子镇流器的输入部分加一级BOOST功率因数校正及稳压电路，这种方法可以达到灯恒功率输出之目的，但是增加了电路成本和体积；另外当负载发生故障时，也不能及时切断较高的输出电压，从而增加了电路损耗，也降低了电子镇流器的可靠性。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种新型的HID灯电子镇流器恒功率控制电路。
本发明包括单片机控制电路、PWM功率驱动电路、单端反激式变换电路、输出取样电路和信号调理电路。
单片机控制电路包括单片机IC1、三端稳压器V1、第一输入电压取样电阻R1、第二输入电压取样电阻R2、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4和滤波电感L1。三端稳压器V1的1脚通过滤波电感L1与直流输入电压12V正极连接，2脚接地，3脚为+5V电源输出端，通过第四滤波电容C4与2脚连接；滤波电感L1的两端分别与第一滤波电容C1的一端和第二滤波电容C2的一端连接；第一输入电压取样电阻R1的一端与三端稳压器V1的1脚连接，另一端与第二输入电压取样电阻R2的一端和第三滤波电容C3的一端连接，第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和第三滤波电容C3的另一端接地。单片机IC1的3脚与三端稳压器V1的3脚连接、5脚与第一输入电压取样电阻R1的另一端连接、4脚接地。
PWM功率驱动电路包括驱动电路IC2和栅极限流电阻R6。驱动电路IC2的7脚与三端稳压器V1的1脚连接，4脚与单片机IC1的6脚连接，6脚与栅极限流电阻R6的一端连接，2脚、3脚和5脚接地。
单端反激式变换电路包括高频变压器T1、功率MOS管M1、整流二极管D1、高频滤波电容C10和吸收电容C9。高频变压器T1原边的一端与三端稳压器V1的1脚连接、另一端与功率MOS管M1的漏极连接，高频变压器T1副边的一端与整流二极管D1的正极连接，另一端接地；功率MOS管M1的栅极与栅极限流电阻R6的另一端连接、源极接地；吸收电容C9的一端与功率MOS管M1的漏极连接、另一端接地；高频滤波电容C10的一端与整流二极管D1的负极连接、另一端接地。
输出取样电路包括第一输出电压取样电阻R7、第二输出电压取样电阻R8、第三输出电压取样电阻R9、第四输出电压取样电阻R10和电流取样电阻R11。第一输出电压取样电阻R7、第二输出电压取样电阻R8和第三输出电压取样电阻R9依次串联后的一端与整流二极管D1的负极连接、另一端与第四输出电压取样电阻R10的一端连接，第四输出电压取样电阻R10的另一端和电流取样电阻R11的一端接地。
信号调理电路包括运算放大器IC3、同相输入端电阻R3、反相输入端电阻R4、反馈电阻R5、第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7和第八滤波电容C8。运算放大器IC3接+5V电源、4脚接地。第五滤波电容C5的一端分别与单片机IC1的6脚、反馈电阻R5的一端、运算放大器IC3的1脚连接，第五滤波电容C5的另一端接地；反相输入端电阻R4的一端分别与反馈电阻R5的另一端和运算放大器IC3的2脚连接，反相输入端电阻R4的另一端接地；同相输入端电阻R3的一端与电流取样电阻R11的另一端连接，同相输入端电阻R3的另一端分别与第六滤波电容C6的一端和运算放大器IC3的3脚连接，第六滤波电容C6的另一端接地；第七滤波电容C7的一端分别与运算放大器IC3的6脚、7脚以及单片机IC1的7脚连接，第七滤波电容C7的另一端接地；第八滤波电容C8的一端分别与运算放大器IC3的5脚以及第四输出电压取样电阻R10的一端连接，第八滤波电容C8的另一端接地。
本发明中的单片机IC1、驱动电路IC2、运算放大器IC3、功率MOS管M1、整流二极管D1均采用成熟的现有产品，可以通过购买方式取得。如单片机IC1采用MC9S08SH4、驱动电路IC2采用UC3843、运算放大器IC3采用LM258、功率MOS管M1采用IRF540、整流二极管D1采用HFA8TB60。
本发明中，由单片机IC1产生频率为100KHZ的PWM脉冲，脉冲经驱动电路IC2放大后，控制单端反激式变换电路工作。在HID灯启动前，单端反激式变换电路的直流输出电压控制在380V左右，此时由单片机IC1连续检测12V直流输入电压、单端反激式变换电路的直流输出电压和输出电流，如发现输入电压小于9V或大于16V，或者输出电流过大，或者在单端反激式变换电路开始工作10mS后，其输出电压仍大于300V，则单片机IC1立即停止产生100KHZ的PWM脉冲，结束单端反激式变换电路的第一次HID灯启动；如第一次HID灯启动失败，则可进入第二次启动，如第二次HID灯启动仍失败，则可进入第三次启动，如第三次仍失败，则关闭变换电路，直止电路重新上电。由上可知，这种电路具有一定的智能，另一个优点是单端反激式变换电路的直流输出电压始终控制在400V以下，因此HID灯电子镇流器的后级全桥逆变电路可选用价格较低、耐压为400V的功率MOS管。
如HID灯启动成功，则单片机IC1进入HID灯启动过渡过程控制和稳态过程控制，通过单端反激式变换电路输出电流和输出电压的实时采样，再经单片机IC1乘法运算后，根据HID灯功率控制曲线，实时调节单端反激式变换电路的PWM控制脉冲宽度，从而达到稳态时的恒功率输出控制目的。
附图说明
图1是本发明的电路图。
具体实施方式
恒功率输出直流变换电路包括有单片机控制电路、PWM功率驱动电路、单端反激式变换电路、输出取样电路和信号调理电路。
如图1所示，单片机控制电路包括单片机IC1、三端稳压器V1、第一输入电压取样电阻R1、第二输入电压取样电阻R2、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4和滤波电感L1。三端稳压器V1的1脚通过滤波电感L1与直流输入电压12V正极连接，2脚接地，3脚为+5V电源输出端，通过第四滤波电容C4与2脚连接，滤波电感L1的两端分别与第一滤波电容C1的一端和第二滤波电容C2的一端连接；第一输入电压取样电阻R1的一端与三端稳压器V1的1脚连接，另一端与第二输入电压取样电阻R2的一端和第三滤波电容C3的一端连接，第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和第三滤波电容C3的另一端接地。单片机IC1的3脚与三端稳压器V1的3脚连接、5脚与第一输入电压取样电阻R1的另一端连接、4脚接地。C1、C2和L1构成滤波网络，对+12V输入电源进行滤波；R1、R2和C3构成直流输入电压取样电路；三端稳压器V1的作用为单片机IC1及信号调理电路提供+5V电源。
PWM驱动电路包括驱动电路IC2和栅极限流电阻R6。驱动电路IC2的7脚与三端稳压器V1的1脚连接，4脚与单片机IC1的6脚连接，6脚与栅极限流电阻R6的一端连接，2脚、3脚和5脚接地。驱动电路的作用是是对单片机IC1产生的脉冲信号进行电压和电流放大，从而减少功率MOS管M1的开关损耗；电阻R6起栅极限流作用，保护MOS管M1和驱动电路IC2因瞬间过流而损坏。
单端反激式变换电路包括高频变压器T1、功率MOS管M1、整流二极管D1、高频滤波电容C10和吸收电容C9。高频变压器T1原边的一端与三端稳压器V1的1脚连接、另一端与功率MOS管M1的漏极连接，高频变压器T1副边的一端与整流二极管D1的正极连接，另一端接地；功率MOS管M1的栅极与栅极限流电阻R6的另一端连接、源极接地；吸收电容C9的一端与功率MOS管M1的漏极连接、另一端接地；高频滤波电容C10的一端与整流二极管D1的负极连接、另一端接地。C9跨接在MOS管M1的D、S两端，避免MOS管M1开关瞬间被击穿；高频变压器T1的原副边匝比可取1∶7。
输出取样电路包括第一输出电压取样电阻R7、第二输出电压取样电阻R8、第三输出电压取样电阻R9、第四输出电压取样电阻R10和电流取样电阻R11。第一输出电压取样电阻R7、第二输出电压取样电阻R8和第三输出电压取样电阻R9依次串联后的一端与整流二极管D1的负极连接、另一端与第四输出电压取样电阻R10的一端连接，第四输出电压取样电阻R10的另一端和电流取样电阻R11的一端接地。R7、R8、R9、R10串联分压后，用于输出电压取样，电阻R11用于输出电流取样。
信号调理电路包括运算放大器IC3、同相输入端电阻R3、反相输入端电阻R4、反馈电阻R5、第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7和第八滤波电容C8。运算放大器IC3接+5V电源、4脚接地。第五滤波电容C5的一端分别与单片机IC1的6脚、反馈电阻R5的一端、运算放大器IC3的1脚连接，第五滤波电容C5的另一端接地；反相输入端电阻R4的一端分别与反馈电阻R5的另一端和运算放大器IC3的2脚连接，反相输入端电阻R4的另一端接地；同相输入端电阻R3的一端与电流取样电阻R11的另一端连接，同相输入端电阻R3的另一端分别与第六滤波电容C6的一端和运算放大器IC3的3脚连接，第六滤波电容C6的另一端接地；第七滤波电容C7的一端分别与运算放大器IC3的6脚、7脚以及单片机IC1的7脚连接，第七滤波电容C7的另一端接地；第八滤波电容C8的一端分别与运算放大器IC3的5脚以及第四输出电压取样电阻R10的一端连接，第八滤波电容C8的另一端接地。运算放大器IC3中一路放大器构成射极电压跟随器；另一路放大器和电阻R4、R5构成同相放大器，对输出电流取样信号进行放大。
本发明电路的工作过程：
12V电源接通后，由带A/D转换器和PWM模块的单片机IC1产生100KHZ的PWM控制脉冲，经功率驱动电路IC2后控制单端反激式变换器的MOS管M1通断，高频变压器副边产生的高频交流电压经二极管D1整流后，形成直流电压为负载供电，而输出直流电压和电流经电阻取样后，经过信号调理电路，反馈至单片机IC1的A/D输入通道，然后由单片机IC1对直流输出电压和电流进行乘法运算，根据此输出功率的大小调节PWM值，从而达到输出恒功率控制之目的。另外这种直流变换电路具有输出开路、输出短路、输出过流、输入欠压和输入过压等多种保护功能，以及软启动能力，具有较高的可靠性。

Claims (1)

1.恒功率输出直流变换电路，包括单片机控制电路、PWM功率驱动电路、单端反激式变换电路、输出取样电路和信号调理电路，其特征在于：
单片机控制电路包括单片机(IC1)、三端稳压器(V1)、第一输入电压取样电阻(R1)、第二输入电压取样电阻(R2)、第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)、第四滤波电容(C4)和滤波电感(L1)；三端稳压器(V1)的1脚通过滤波电感(L1)与直流输入电压12V正极连接，2脚接地，3脚为+5V电源输出端，3脚通过第四滤波电容(C4)与2脚连接；滤波电感(L1)的两端分别与第一滤波电容(C1)的一端和第二滤波电容(C2)的一端连接；第一输入电压取样电阻(R1)的一端与三端稳压器(V1)的1脚连接，另一端与第二输入电压取样电阻(R2)的一端和第三滤波电容(C3)的一端连接，第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)和第三滤波电容(C3)的另一端接地；单片机(IC1)的3脚与三端稳压器(V1)的3脚连接、5脚与第一输入电压取样电阻(R1)的另一端连接、4脚接地；
PWM功率驱动电路包括驱动电路(IC2)和栅极限流电阻(R6)；驱动电路(IC2)的7脚与三端稳压器(V1)的1脚连接，4脚与单片机(IC1)的6脚连接，6脚与栅极限流电阻(R6)的一端连接，2脚、3脚和5脚接地；
单端反激式变换电路包括高频变压器(T1)、功率MOS管(M1)、整流二极管(D1)、高频滤波电容(C10)和吸收电容(C9)；高频变压器(T1)原边的一端与三端稳压器(V1)的1脚连接、另一端与功率MOS管(M1)的漏极连接，高频变压器(T1)副边的一端与整流二极管(D1)的正极连接，另一端接地；功率MOS管(M1)的栅极与栅极限流电阻(R6)的另一端连接、源极接地；吸收电容(C9)的一端与功率MOS管(M1)的漏极连接、另一端接地；高频滤波电容(C10)的一端与整流二极管(D1)的负极连接、另一端接地；
输出取样电路包括第一输出电压取样电阻(R7)、第二输出电压取样电阻(R8)、第三输出电压取样电阻(R9)、第四输出电压取样电阻(R10)和电流取样电阻(R11)；第一输出电压取样电阻(R7)、第二输出电压取样电阻(R8)和第三输出电压取样电阻(R9)依次串联后的一端与整流二极管(D1)的负极连接、另一端与第四输出电压取样电阻(R10)的一端连接，第四输出电压取样电阻(R10)的另一端和电流取样电阻(R11)的一端接地；
信号调理电路包括运算放大器(IC3)、同相输入端电阻(R3)、反相输入端电阻(R4)、反馈电阻(R5)、第五滤波电容(C5)、第六滤波电容(C6)、第七滤波电容(C7)和第八滤波电容(C8)；运算放大器(IC3)接+5V电源、4脚接地；第五滤波电容(C5)的一端分别与单片机(IC1)的6脚、反馈电阻(R5)的一端、运算放大器(IC3)的1脚连接，第五滤波电容(C5)的另一端接地；反相输入端电阻(R4)的一端分别与反馈电阻(R5)的另一端和运算放大器(IC3)的2脚连接，反相输入端电阻(R4)的另一端接地；同相输入端电阻(R3)的一端与电流取样电阻(R11)的另一端连接，同相输入端电阻(R3)的另一端分别与第六滤波电容(C6)的一端和运算放大器(IC3)的3脚连接，第六滤波电容(C6)的另一端接地；第七滤波电容(C7)的一端分别与运算放大器(IC3)的6脚、7脚以及单片机(IC1)的7脚连接，第七滤波电容(C7)的另一端接地；第八滤波电容(C8)的一端分别与运算放大器(IC3)的5脚以及第四输出电压取样电阻(R10)的一端连接，第八滤波电容(C8)的另一端接地。
CN2008101637007A 2008-12-25 2008-12-25 恒功率输出直流变换电路 Expired - Fee Related CN101447737B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101637007A CN101447737B (zh) 2008-12-25 2008-12-25 恒功率输出直流变换电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101637007A CN101447737B (zh) 2008-12-25 2008-12-25 恒功率输出直流变换电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101447737A CN101447737A (zh) 2009-06-03
CN101447737B true CN101447737B (zh) 2012-04-18

Family

ID=40743201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101637007A Expired - Fee Related CN101447737B (zh) 2008-12-25 2008-12-25 恒功率输出直流变换电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101447737B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102025171A (zh) * 2009-12-24 2011-04-20 上海樟村电子有限公司 油电混合动力汽车电力供应系统
CN101753009B (zh) * 2010-01-25 2013-10-23 海洋王照明科技股份有限公司 一种直流转直流升压电路及灯具
JP5581921B2 (ja) * 2010-09-09 2014-09-03 ミツミ電機株式会社 レギュレータ及びｄｃ／ｄｃコンバータ
CN102457188B (zh) * 2010-10-15 2014-01-01 华晶科技股份有限公司 数字式闪光灯充电电路
CN103036416B (zh) * 2012-12-10 2015-07-08 四川爱特尔科技有限公司 一种带电源保护的电路启动装置
CN105449634A (zh) * 2016-01-14 2016-03-30 成都华普电器有限公司 一种单片机检测电源供电电压的保护电路及控制方法
CN108282002A (zh) * 2018-01-29 2018-07-13 东莞市台诺电子有限公司 一种智能型三段式充电电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894911B2 (en) * 2000-06-02 2005-05-17 Iwatt, Inc. Method of driving a power converter by using a power pulse and a sense pulse
CN101175360A (zh) * 2007-11-22 2008-05-07 杭州电子科技大学 汽车氙气前大灯镇流器高压触发电路
CN201119093Y (zh) * 2007-10-25 2008-09-17 科博达技术有限公司 基于数字控制实现软开关pwm技术的车用hid灯镇流器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894911B2 (en) * 2000-06-02 2005-05-17 Iwatt, Inc. Method of driving a power converter by using a power pulse and a sense pulse
CN201119093Y (zh) * 2007-10-25 2008-09-17 科博达技术有限公司 基于数字控制实现软开关pwm技术的车用hid灯镇流器
CN101175360A (zh) * 2007-11-22 2008-05-07 杭州电子科技大学 汽车氙气前大灯镇流器高压触发电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN101447737A (zh) 2009-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101447737B (zh) 恒功率输出直流变换电路
CN103220871B (zh) 软开关模式低频方波氙灯电子镇流器
CN108770117B (zh) 一种兼容电子变压器的整合式led驱动电源
CN102143629B (zh) 用于市电led灯驱动的高压单片集成电路(xl5002)
WO2021088114A1 (zh) 一种基于t型灯管的led驱动电路
CN101827488A (zh) 一种荧光灯电子镇流器及照明装置
CN102611316A (zh) 一种反激变换器控制恒流输出电路及方法
CN201332531Y (zh) 一种直流变换电路
CN101198203B (zh) 全电压电子镇流器
CN101415283B (zh) 照明灯具通用功率调节器
CN211606848U (zh) 一种hid灯驱动电路
CN202565166U (zh) 一种反激变换器控制恒流输出电路
CN202103927U (zh) 可调光气体放电灯电子镇流器
CN104918360B (zh) 一种led电源的全面保护电路
CN106793342A (zh) 一种基于纹波补偿的长寿命led驱动电源
CN203151854U (zh) 软开关模式低频方波氙灯电子镇流器
CN203368858U (zh) 一种基于ssl2108的降压式可调光led驱动系统
CN207124788U (zh) 一种高功率因素无频闪调光电路
Pereira et al. Electronic ballast for fluorescent lamps with the PFC stage integrated with the resonant inverter
CN205265982U (zh) 一种紫外线灯电子镇流器
CN206422949U (zh) 一种高功率因数切相调光电源
CN204482135U (zh) 创新型显微镜专用汞灯电源
CN212064450U (zh) 0-10v调光带辅助电源的无频闪电源电路
CN202142986U (zh) 节能电子变压器
CN218456548U (zh) 一种led灯管、pcb板及控制电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120418

Termination date: 20171225

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee