CN101883468B - 一种荧光灯控制电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荧光灯控制电路，所述控制电路包括集控器MCU和灯管不在位识别电路；所述灯管不在位识别电路基于MCU上电输出的控制电平检测灯管是否在位，并反馈相应的电压信号给MCU；所述MCU根据所述反馈的电压信号的大小判断灯管是否在位并仅在灯管在位时输出用于驱动灯管点亮的脉宽调制波。本发明还涉及一种荧光灯控制方法，先进行灯管是否在位的识别，再决定是否输出PWM波驱动高压谐振电路工作。因而本发明有效地避免了高压谐振电路产生的异常高压对未接负载灯管的回路中的器件产生的冲击，实现了异常无损保护，提高了电子镇流器使用寿命。

Description

一种荧光灯控制电路和控制方法

技术领域

本发明涉及荧光灯电子镇流器电路，更具体地说，涉及一种对灯管不在位进行提前检测的荧光灯控制电路和控制方法。

背景技术

荧光灯属于气体放电灯，在启动时，需要较高的电压击穿气体而发光，例如T5管荧光灯所需的击穿电压接近1000V左右。当气体击穿后，电阻减少，维持电压可以很低。电子镇流器的作用就是根据荧光灯本身特性，将交流电经过电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)滤波处理，整流后通过有源功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路稳压在400V左右，再通过集控器(Micro Controller Unit，MCU)输出脉宽调制(Pulse-width Modulation，PWM)波，控制半桥驱动芯片，驱动半桥电路，将400V直流电逆变成高频交流电，驱动荧光灯光工作。在上电瞬间，高压谐振电路发生谐振，产生近千伏高压，将荧光灯管击穿。

目前现有技术中的电子镇流器点亮灯管的工作过程100如图1所示，步骤S102中电子镇流器接通电源后，执行步骤S104；步骤S104中，MCU直接输出PWM波；步骤S106中，半桥电路将直流电逆变成高频交流电；步骤S108中，高压谐振电路谐振产生高压；然后步骤S110中，通过异常保护电路检测是否有灯管不在位这种异常情况的发生；接着步骤S112中，根据异常反馈信号判断MCU是否关断PWM；若检测到灯管不在位，则在步骤S114中，MCU关断PWM波；若电路正常，则步骤S116中，高压谐振电路产生的高压将荧光灯管击穿，点亮灯管。

由于现有的这种镇流器电路的工作过程100是在高压谐振电路工作后才检测灯管不在位的异常情况，高压谐振电路产生的高压使得电路中的大部分器件，根据异常保护电路的检测速速均会受到不同程度的异常高压冲击。如果器件功率不够，这种高压冲击将导致器件烧毁，即使功率足够的话，对器件的异常高压冲击也会降低器件的使用寿命，同时还导致大量的功耗产生。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述高压谐振电路先工作后检测异常会因高压冲击降低器件寿命及产生功耗甚至烧毁电路的缺陷，提供一种能对灯管不在位提前准确判断并采取预防措施的荧光灯控制电路和控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：提出一种荧光灯控制电路，包括集控器和灯管不在位识别电路；所述灯管不在位识别电路基于所述集控器上电输出的控制电平检测灯管是否在位，并反馈相应的电压信号给所述集控器；所述集控器根据所述反馈的电压信号的大小判断灯管在位时输出用于驱动灯管点亮的脉宽调制波。

本发明的一个实施例中，所述集控器上电输出逻辑高电平给所述灯管不在位识别电路，并在所述灯管不在位识别电路反馈的电压信号为逻辑高电平时判知灯管在位。

本发明的一个实施例中，所述灯管不在位识别电路具有异常检测端，所述异常检测端与对应的灯管一侧的灯丝串接后接地。

本发明的一个实施例中，所述灯管不在位识别电路包括一NPN型三极管，所述三极管的发射极接地，集电极形成向所述集控器反馈所述电压信号的反馈端，集电极串接第一电阻后形成接收所述集控器输出的控制电平的控制端，基极与集电极之间并接第一电容，且基极与集电极之间还并接有串连的第二电阻和第三电阻，第二电阻和第三电阻之间的节点连接第二电容的正极形成所述异常检测端，且第二电容的负极接地。

本发明的一个实施例中，所述灯管不在位识别电路包括一NPN型三极管，所述三极管的发射极接地，集电极形成向所述集控器反馈所述电压信号的反馈端，集电极串接第一电阻后形成接收所述集控器输出的控制电平的控制端，基极与集电极之间并接第一电容，且基极与集电极之间还并接有对应多个灯管的多组检测电路，其中每组检测电路包括串连的反向二极管、第二电阻和第三电阻，第二电阻和第三电阻之间的节点连接第二电容的正极形成所述异常检测端，且第二电容的负极接地。

本发明的一个实施例中，所述集控器在判知灯管不在位时发出电路有异常的警示信号。

本发明为解决其技术问题所采用的另一技术方案是：提出一种荧光灯控制方法，所述方法包括：

基于集控器上电输出的控制电平检测灯管是否在位，并反馈相应的电压信号；

根据所述反馈的电压信号的大小判断灯管在位时，输出用于驱动灯管点亮的脉宽调制波。

本发明的一个实施例中，所述基于集控器上电输出的控制电平检测灯管是否在位包括基于集控器上电输出的逻辑高电平检测灯管是否在位。

本发明的一个实施例中，所述反馈相应的电压信号包括：在检测到灯管在位时反馈逻辑高电平。

本发明的一个实施例中，所述方法进一步包括：在判知灯管不在位时发出电路有异常的警示信号。

实施本发明的荧光灯控制电路和控制方法，具有以下有益效果：本发明由于在高压谐振电路工作前，对灯管不在位异常情况先进行了检测，通过检测反馈的电压信号判断灯管的有无，进而决定是否输出PWM波来启动高压谐振电路。因而本发明有效地避免了高压谐振电路产生的异常高压对未接负载灯管的回路中的器件产生的冲击，实现了异常无损保护。本发明通过简单的电路，使电子镇流器设计更加安全可靠，人性化智能化，提高了电子镇流器使用寿命。

附图说明

图1是现有技术中电子镇流器的工作流程图；

图2是根据本发明实施例的荧光灯控制电路的电路图；

图3是根据本发明一个实施例的灯管不在位识别电路的电路图；

图4是根据本发明另一实施例的灯管不在位识别电路的电路图；

图5是根据本发明一个实施例的荧光灯控制方法的流程图；

图6是根据本发明一个实施例的荧光灯控制电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

本发明提出的荧光灯控制电路和控制方法在电子镇流器上电后，先利用弱电压(逻辑控制电平)控制灯管不在位识别电路检测灯管是否在位，然后依据反馈回的电压信号来判断有无异常，进而决定MCU是否输出PWM波来驱动高压谐振电路产生高压。

图2是根据本发明一个实施例的荧光灯控制电路的电路图。如图2所示，该控制电路包括EMI滤波电路21、整流电路22、功率因数校正(PFC)电路23、半桥驱动电路(图中未示出)、高压谐振电路24、集控器MCU 25、以及灯管不在位识别电路26。其中，EMI滤波电路21对电子镇流器接入的交流电进行滤波处理，整流电路22将EMI滤波电路21的输出整流后提供直流输出给PFC电路23进行稳压，MCU 25在检测到灯管在位的情况下输出PWM波控制半桥驱动电路，将直流电逆变成高频交流电，驱动高压谐振电路24产生高压点亮灯管27。灯管是否在位的检测通过灯管不在位识别电路26来实现。如图2所示，MCU 25通过I/O端口输出逻辑高电平给灯管不在位识别电路26的控制端Vcc，驱动灯管不在位识别电路26工作。灯管不在位识别电路26的异常检测端out1与灯管27的灯丝串接后接地以检测灯管是否在位，并通过反馈端Vtest反馈回电压信号给MCU 25。MCU 25根据反馈端Vtest反馈的电压信号的大小来判断是否有灯管不在位的异常情况发生。如果没有，MCU 25输出PWM波驱动高压谐振电路24工作，产生异常高压点亮灯管27。如果有异常，即灯管不在位，MCU 25不输出PWM波，同时MCU 25可发出电路有异常的警示信号，提示用户排除故障。直到故障排除后，MCU 25根据灯管不在位识别电路26反馈的电压信号判知灯管在位，才会输出PWM波，电路继续正常工作。

图3示出了图2中灯管不在位识别电路26的一个具体实施例的电路图。图3中示出的是单管识别电路，包括一个NPN型三极管Q1、两个电容C1、C2、和三个电阻R1、R2、R3，其中(1)C2＞＞C1；(2)R2＞＞R1，且R3＞＞R1。具体如图3所示，三极管Q1的发射极e接地，基极b与集电极c之间并接电容C1，同时基极b与集电极c之间还并接有串连的电阻R2和电阻R3，电阻R2和电阻R3之间的节点连接电容C2的正极，并且电容C2的负极接地。该三极管Q1的集电极c用作向MCU反馈电压信号的反馈端Vtest，集电极c串接一个上拉电阻R1后用作接收MCU输出的逻辑高电平的控制端Vcc，电容C2的正极用作异常检测端out1。

图3所示的灯管不在位识别电路的工作原理如下：

当灯管在位时，电容C2的正极与灯丝串接后接地，即电容C2与灯丝并联，等效于电容C2被灯丝短路。当MCU上电通过控制端Vcc提供逻辑高电平时，电流通过电阻R1、电阻R3接入大地，同时三极管Q1的基极b也通过电阻R2连入大地，基极b被拉低，三极管Q1截止。此时作为反馈端Vtest的集电极c仍为逻辑高电平，MCU便可依据该逻辑高电平判知灯管在位，无异常。接着MCU正常工作，输出PWM波。

当灯管不在位时，异常检测端out1未经灯丝接地。MCU上电通过控制端Vcc提供逻辑高电平时，电流通过电阻R1、电阻R3给电容C2充电。电容C2充满后，通过电阻R2给电容C1充电。当电容C1的电压大于三极管Q1基极b的导通电压后，三极管Q1导通，集电极c被拉至逻辑低电平。MCU便可依据反馈端Vtest反馈回的该逻辑低电平判知灯管不在位，不输出PWM波。

图4示出了图2中灯管不在位识别电路26的另一个具体实施例的电路图。图4中示出的是多管识别电路，能够识别出多个荧光灯管中任一个灯管不在位的异常情况。图4所示的灯管不在位识别电路与图3相似，包括一个NPN型三极管Q1，三极管Q1的发射极e接地，基极b与集电极c之间并接电容C1。同样，该三极管Q1的集电极c用作向MCU反馈电压信号的反馈端Vtest，集电极c串接一个上拉电阻R1后用作接收MCU输出的逻辑高电平的控制端Vcc。图4所示的多管识别电路针对多个荧光灯管，在三极管Q1的基极b和集电极c之间并接有多组检测电路。例如如图4所示，针对第一荧光灯管，在三极管Q1的基极b和集电极c之间接有串连的反向二极管D1、电阻R2和电阻R3，电阻R2和电阻R3之间的节点连接电容C2的正极形成检测第一荧光灯管是否在位的异常检测端out1，且电容C2的负极接地。针对第二荧光灯管，在三极管Q1的基极b和集电极c之间接有串连的反向二极管D1’、电阻R2’和电阻R3’，电阻R2’和电阻R3’之间的节点连接电容C2’的正极形成检测第二荧光灯管是否在位的异常检测端out2，且电容C2’的负极接地。

在每组检测电路中增加一个反向二极管D1、D1’的作用是防止电流反向流通。在多管中有任何一根荧光灯管不在位时，例如图4中的第二荧光灯管不在位时，MCU通过控制端Vcc提供的逻辑高电平通过电阻R1、电阻R3’给电容C2’充电。由于二极管的单向作用，确保了电容C2’充满后会通过二极管D1’给并接在基极b和集电极c之间的电容C1充电。当电容C1的电压大于三极管Q1基极b的导通电压后，三极管Q1导通，集电极c的电压被拉至逻辑低电平，MCU便可据此判知有灯管不在位而不输出PWM波。

因此，本发明的关键在于MCU上电后先检测灯管是否在位，再决定是否输出PWM波驱动高压谐振电路工作，从而避免了高压谐振电路产生的异常高压对未接灯负载的电路中的器件产生的冲击。根据本发明实施例的荧光灯控制流程200如图5所示：

步骤S202中，电子镇流器接通电源，MCU上电。

步骤S204中，MCU输出驱动灯管不在位识别电路工作的控制电平。例如，MCU可输出逻辑高电平。

步骤S206中，灯管不在位识别电路根据通过控制端Vcc接收到的控制电平，检测灯管是否在位，并通过反馈端Vtest反馈相应的电压信号。例如，根据MCU输出的逻辑高电平，反馈端Vtest在灯管在位时向MCU反馈逻辑高电平，在灯管不在位时向MCU反馈逻辑低电平。

步骤S208中，MCU根据灯管不在位识别电路反馈的电压信号的大小判断是否有灯管不在位的异常情况发生。

若步骤S210中MCU判知灯管不在位，则步骤S212中，MCU不输出PWM波，同时发出电路有异常的警示信号。

若步骤S210中MCU判知灯管在位，则步骤S214中，MCU输出PWM波，镇流器正常工作。

接着步骤S216中，高压谐振电路谐振产生高压；步骤S218中，高压谐振电路产生的高压击穿灯管两极，点亮灯管。

图6是本发明荧光灯控制电路的一个具体实施例的电路图。该控制电路主要包括MCU61、半桥驱动电路63、高压谐振电路64、灯丝预热电路65和灯管不在位识别电路62。如图6所示，该灯管不在位识别电路62为单管识别电路，异常检测端out1与灯管66的灯丝串接后接地，控制端Vcc与MCU 61的IO1口连接，反馈端Vtest与MCU 61的IO2口连接。该控制电路的工作流程为：上电后MCU 61通过灯管不在位识别电路62判断是否有异常情况的发生，如果有，MCU发出警示信号；如果没有，MCU输出PWM波，先通过灯丝预热电路65给灯丝预热，再启动高压谐振电路64点亮灯管。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种荧光灯控制电路，其特征在于，所述控制电路包括集控器和灯管不在位识别电路；所述灯管不在位识别电路基于所述集控器上电输出的控制电平检测灯管是否在位，并反馈相应的电压信号给所述集控器；所述集控器根据所述反馈的电压信号的大小判断灯管在位时，输出用于驱动灯管点亮的脉宽调制波；其中：

所述灯管不在位识别电路具有异常检测端，所述异常检测端与对应的灯管一侧的灯丝串接后接地；

所述灯管不在位识别电路包括一NPN型三极管，所述NPN型三极管的发射极接地，集电极形成向所述集控器反馈所述电压信号的反馈端，集电极串接第一电阻后形成接收所述集控器输出的控制电平的控制端，基极与集电极之间并接第一电容，且基极与集电极之间还并接有串连的第二电阻和第三电阻，第二电阻和第三电阻之间的节点连接第二电容的正极形成所述异常检测端，且第二电容的负极接地。

2.根据权利要求1所述的荧光灯控制电路，其特征在于，所述集控器上电输出逻辑高电平给所述灯管不在位识别电路，并在所述灯管不在位识别电路反馈的电压信号为逻辑高电平时判知灯管在位。

3.根据权利要求1所述的荧光灯控制电路，其特征在于，所述集控器在判知灯管不在位时发出电路有异常的警示信号。

4.一种荧光灯控制电路，其特征在于，所述控制电路包括集控器和灯管不在位识别电路；所述灯管不在位识别电路基于所述集控器上电输出的控制电平检测灯管是否在位，并反馈相应的电压信号给所述集控器；所述集控器根据所述反馈的电压信号的大小判断灯管在位时，输出用于驱动灯管点亮的脉宽调制波；其中：

所述灯管不在位识别电路具有异常检测端，所述异常检测端与对应的灯管一侧的灯丝串接后接地；

所述灯管不在位识别电路包括一NPN型三极管，所述NPN型三极管的发射极接地，集电极形成向所述集控器反馈所述电压信号的反馈端，集电极串接第一电阻后形成接收所述集控器输出的控制电平的控制端，基极与集电极之间并接第一电容，且基极与集电极之间还并接有对应多个灯管的多组检测电路，其中每组检测电路包括串连的反向二极管、第二电阻和第三电阻，第二电阻和第三电阻之间的节点连接第二电容的正极形成所述异常检测端，且第二电容的负极接地。

5.根据权利要求4所述的荧光灯控制电路，其特征在于，所述集控器上电输出逻辑高电平给所述灯管不在位识别电路，并在所述灯管不在位识别电路反馈的电压信号为逻辑高电平时判知灯管在位。

6.根据权利要求4所述的荧光灯控制电路，其特征在于，所述集控器在判知灯管不在位时发出电路有异常的警示信号。

7.一种基于权利要求1或4所述的荧光灯控制电路的荧光灯控制方法，其特征在于，所述方法包括：

基于集控器上电输出的控制电平检测灯管是否在位，并反馈相应的电压信号；

根据所述反馈的电压信号的大小判断灯管在位时，输出用于驱动灯管点亮的脉宽调制波。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于集控器上电输出的控制电平检测灯管是否在位包括基于集控器上电输出的逻辑高电平检测灯管是否在位。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述反馈相应的电压信号包括：在检测到灯管在位时反馈逻辑高电平。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在判知灯管不在位时发出电路有异常的警示信号。

Images