CN102665367B - 一种通用型电子镇流器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通用型电子镇流器，包括与灯串连的镇流电感器，和产生流经灯和镇流电感器的高频电流的高频电流产生电路和控制电路。控制电路以MCU为核心对灯的电流和电压进行控制。本发明区别于目前的3级硬件开关技术，采用自主开发的单片机2级控制方式，大大节省了元器件，使成本降到最低，本发明电路原理适用于所有瓦数的电子镇流器应用。给电子镇流器行业带来革命性的变化。
Description
技术领域
本发明涉及电子镇流器领域，特别涉及一种利用微处理器作为控制器的电子镇流器。
背景技术
电子镇流器（Electricalballast），是镇流器的一种，是指采用电子技术驱动电光源，使之产生所需照明的电子设备。与之对应的是电感式镇流器(或镇流器)。现代日光灯越来越多的使用电子镇流器，轻便小巧，甚至可以将电子镇流器与灯管等集成在一起，同时，电子镇流器通常可以兼具起辉器功能，故此又可省去单独的起辉器。电子镇流器还可以具有更多功能，比如可以通过提高电流频率或者电流波形(如变成方波)改善或消除日光灯的闪烁现象；也可通过电源逆变过程使得日光灯可以使用直流电源。
电子镇流器做为一种节能照明电器，已成为实施绿色照明的内容之一。由于小功率金属卤化物灯（简称HID）具有比大功率HID更为密集的频带和更宽的声谐振频谱，使高频工作的HID遭遇严重的声谐振问题，采用低频方波电压来驱动HID是最好的解决办法。
目前国内广泛采用三级式全桥式功率变换的金卤灯电子镇流器由于存在转换效率低、温升高，再加上MOSFET功率器件工作于硬开关状态的高应力和控制方式不完善，降低了稳定性和可靠性，给生产和应用带来了一系列棘手的问题。
发明内容
为解决目前三级式全桥式功率变换的金卤灯电子镇流器由于存在转换效率低、温升高的不足，本发明提供一种以微处理器MCU为核心控制技术的二级式（双BUCK）软开关技术，具有更高的效率和更低的成本，从根本上提高了可靠性和稳定性。
本发明的技术方案是：一种通用型电子镇流器，包括与灯串连的镇流电感器，和产生流经灯和镇流电感器的高频电流的高频电流产生电路和控制电路，其特征在于：
所述的高电流产生电路包括MOS管Q1和MOS管Q2，贮能电容E1和贮能电容E2，续流二极管D1和续流二极管D2；
所述的MOS管Q1的栅极接所述的控制电路，漏极接灯的工作电源，源极经过所述的镇流电感器L1与所述的灯L串连，灯L的另一端与所述的贮能电容E1的阴极相连，贮能电容E1的阳极接灯的工作电源；在所述的MOS管Q1的源极和漏极之间连接述的续流二极管D1；
所述的MOS管Q2的栅极接所述的控制电路，漏极经过所述的镇流电感器L1与所述的灯L串连，灯L的另一端与所述的贮能电容E2的阳极相连，贮能电容E2的阴极接所述的MOS管Q2的源极；在所述的MOS管Q2的源极和漏极之间连接述的续流二极管D3；
所述的控制电路包括微处理器、驱动和调制电路、电流和电压检测电路；
所述的电流和电压检测电路分别测量灯L的电流和电压，输出结果接所述的处理器；
所述的处理器根据所述的电流和电压检测电路的检测结果和本身的控制程序产生确定控制所述的MOS管Q1和MOS管Q2开关时间的信号接所述的驱动和调制电路；
所述的驱动和调制电路产生控制所述的MOS管Q1和MOS管Q2开关的信号分别与所述的MOS管Q1和MOS管Q2的栅极相连。
进一步的，上述的通用型电子镇流器中：还包括钳位二极管D2和钳位二极管D4；
所述的钳位二极管D2的阳极接MOS管Q1的源极，钳位二极管D2阴极接所述的镇流电感器L；
所述的钳位二极管D4的阴极接MOS管Q2的漏极，钳位二极管D4阳极接所述的镇流电感器L。
进一步的，上述的通用型电子镇流器中：包括参考电压取样电路和灯电流检测电路以及脉宽调制电路，所述的参考电压取样电路采样获得的电压信号和灯电流检测电路获得的灯电流信号分别输入到所述的脉宽调制电路，在脉宽调制电路中进行调制以后输出有关电压值和电流值输入到所述的微处理器。
进一步的，上述的通用型电子镇流器中：所述的灯电流检测电路包括初级线圈串连到灯L与镇电感器L1的串连电路中的电流检测器L2和灯电流检测电路，所述的电流检测器L2的交级线圈两端接灯电流检测电路；所述的参考电压取样电路接所述的MOS管Q2的源极。
进一步的，上述的通用型电子镇流器中：所述的灯的工作电源包括EMI和PFC，所述的EMI的输入端接市电，经过滤波以后输出到PFC电路中产生400V的工作电源。
本发明区别于目前的3级硬件开关技术，采用自主开发的单片机2级控制方式，大大节省了元器件，使成本降到最低，本发明电路原理适用于所有瓦数的电子镇流器应用。给电子镇流器行业带来革命性的变化。
下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。
附图说明
图1为本发明的镇流器电路原理图。
图2为本发明实施例1镇流器原理图。
具体实施方式
实施例1，如图1、图2所示，本实施例是一种利用单片机作为主控制器的电子镇流器，该镇流器的处理器通过检测到灯特别是节能灯管或者其它小功率金属卤化物灯的电压和电流特征，然后利用其内部的程序产生控制信号然后通过调制与驱动电路对作为开关的MOS管进行控制，输出适合灯管工作或者启动的电压。如图1所示：本实施例的通用型电子镇流器，包括与灯L串连的镇流电感器L1，和产生流经灯L和镇流电感器L1的高频电流的高频电流产生电路和以微处理器MCU为核心的控制电路。其中：
高电流产生电路包括MOS管Q1和MOS管Q2，贮能电容E1和贮能电容E2，续流二极管D1和续流二极管D2，钳位二极管D2和钳位二极管D4。
MOS管Q1的栅极接控制电路，从控制电路处获得控制开关开或闭的控制信号，漏极接灯的工作电源，源极经过镇流电感器L1与灯L串连，灯L的另一端与贮能电容E1的阴极相连，贮能电容E1的阳极接灯的工作电源；在MOS管Q1的源极和漏极之间连接述的续流二极管D1。本实施例中，灯的工作电源包括EMI和PFC， EMI的输入端接市电，经过滤波以后输入到PFC电路中产生400V的工作电源。根据处理的指令MOS管Q1进行快速开/闭产生交流电供灯L使用。图1中没有给出灯的工作电源电路，该灯的工作电源电路从MOS管Q1的漏极输入。如图2所示。
MOS管Q2的栅极接控制电路，从控制电路处获得控制开关开或闭的控制信号，漏极经过镇流电感器L1与所述的灯L串连，灯L的另一端与贮能电容E2的阳极相连，贮能电容E2的阴极接MOS管Q2的源极；在MOS管Q2的源极和漏极之间连接述的续流二极管D3。
钳位二极管D2的阳极接MOS管Q1的源极，钳位二极管D2阴极接镇流电感器L；钳位二极管D4的阴极接MOS管Q2的漏极，钳位二极管D4阳极接镇流电感器L。
本实施例中，控制电路是关键，本实施例采用由单片机为核心的控制电路，产生控制信号通过驱动MOS管Q1和MOS管Q1的开/闭完成对灯L的控制。
控制电路包括微处理器MCU、驱动和调制电路、电流和电压检测电路；
电流和电压检测电路分别测量灯L的电流和电压，输出结果接所述的处理器；电流和电压检测电路包括参考电压取样电路和灯电流检测电路以及脉宽调制电路，参考电压取样电路采样获得的电压信号和灯电流检测电路获得的灯电流信号分别输入到脉宽调制电路，在脉宽调制电路中进行调制以后输出有关电压值和电流值输入到微处理器。灯电流检测电路包括初级线圈串连到灯L与镇电感器L1的串连电路中的电流检测器L2和灯电流检测电路，电流检测器L2的交级线圈两端接灯电流检测电路；参考电压取样电路接所述的MOS管Q2的源极。
处理器根据电流和电压检测电路的检测结果和本身的控制程序产生确定控制所述的MOS管Q1和MOS管Q2开关时间的信号接所述的驱动和调制电路。
驱动和调制电路产生控制MOS管Q1和MOS管Q2开关的信号分别与所述的MOS管Q1和MOS管Q2的栅极相连。
机器上电后，Q1，Q2工作在高频开关状态，MCU输出高频方波，比扫频直到L1和灯两端的电容谐振将灯泡点亮。点亮后，Q1,Q2进入双BUCK工作模式，具体如下：Q1工作在高频状态，Q2关闭，电流流向： 
,Q1关闭，Q2工作在高频状态，电流流向：
,如此循环下去。同时不停的检测灯电流 灯电压，一旦灯泡有异常或者接线异常，单片机就关闭PWM输出，起到保护作用。
Claims (4)
1.一种通用型电子镇流器，包括与灯串连的镇流电感器，和产生流经灯和镇流电感器的高频电流的高频电流产生电路和控制电路，其特征在于：
所述的高频电流产生电路包括MOS管Q1和MOS管Q2，贮能电容E1和贮能电容E2，续流二极管D1和续流二极管D3，钳位二极管D2和钳位二极管D4；
所述的MOS管Q1的栅极接所述的控制电路，漏极接灯的工作电源，源极经过所述的镇流电感器L1与所述的灯L串连，灯L的另一端与所述的贮能电容E1的阴极相连，贮能电容E1的阳极接灯的工作电源；在所述的MOS管Q1的源极和漏极之间连接所述的续流二极管D1；
所述的MOS管Q2的栅极接所述的控制电路，漏极经过所述的镇流电感器L1与所述的灯L串连，灯L的另一端与所述的贮能电容E2的阳极相连，贮能电容E2的阴极接所述的MOS管Q2的源极；在所述的MOS管Q2的源极和漏极之间连接述的续流二极管D3；
所述的钳位二极管D2的阳极接MOS管Q1的源极，钳位二极管D2阴极接所述的镇流电感器L1；
所述的钳位二极管D4的阴极接MOS管Q2的漏极，钳位二极管D4阳极接所述的镇流电感器L1；
所述的控制电路包括微处理器、驱动和调制电路、电流和电压检测电路；
所述的电流和电压检测电路分别测量灯L的电流和电压，输出结果接所述的处理器；
所述的处理器根据所述的电流和电压检测电路的检测结果和本身的控制程序产生确定控制所述的MOS管Q1和MOS管Q2开关时间的信号接所述的驱动和调制电路；
所述的驱动和调制电路产生控制所述的MOS管Q1和MOS管Q2开关的信号分别与所述的MOS管Q1和MOS管Q2的栅极相连；
所述的控制器的控制过程如下：
机器上电后，所述的处理器输出调频方波，MOS管Q1和MOS管Q2工作在高频开关状态；
点亮后，所述的处理器控制MOS管Q1工作在高频状态，MOS管Q2关闭；电流流向：MOS管Q1→钳位二极管D2→镇流电感器L1→灯L；MOS管Q1关闭，MOS管Q2工作在高频状态，电流流向：灯L→镇流电感器L1→钳位二极管D4→MOS管Q2；如此循环下去；
所述的处理器检测灯电流灯电压，一旦灯泡有异常或者接线异常，就关闭PWM输出。
2.根据权利要求1所述的通用型电子镇流器，其特征在于：所述的电流和电压检测电路包括参考电压取样电路和灯电流检测电路以及脉宽调制电路，所述的参考电压取样电路采样获得的电压信号和灯电流检测电路获得的灯电流信号分别输入到所述的脉宽调制电路，在脉宽调制电路中进行调制以后输出有关电压值和电流值到所述的微处理器。
3.根据权利要求2所述的通用型电子镇流器，其特征在于：所述的灯电流检测电路包括初级线圈串连到灯L与镇电感器L1的串连电路中的电流检测器L2和灯电流检测电路，所述的电流检测器L2的次级线圈两端接灯电流检测电路；所述的参考电压取样电路接所述的MOS管Q2的源极。
4.根据权利要求1至3中任一所述的通用型电子镇流器，其特征在于：所述的灯的工作电源包括EMI和PFC，所述的EMI的输入端接市电，经过滤波以后输出到PFC电路中产生400V的工作电源。
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