CN202634864U - 一种hid电子镇流器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种HID电子镇流器，包括EMI滤波及整流电路，有源功率因数校正电路，高频半桥逆变电路，点灯电路，高频半桥逆变驱动电路，其特征在于：还包括恒功率控制电路，该恒功率控制电路的输入端与有源功率因数校正电路输出端相连，该恒功率控制电路的输出端与高频半桥逆变驱动电路相连，该恒功率控制电路采集所述有源功率因数校正电路输出端的电流，并输出不同的控制信号给高频半桥逆变驱动电路，从而调节高频半桥逆变驱动电路中控制芯片的工作频率、实现HID灯泡功率的校正和/或调节。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：由于增设恒功率控制电路，使得本实用新型提供的HID电子镇流器，具有可靠性高、能保持HID灯泡工作稳定的特点。

Description

一种HID电子镇流器
技术领域
本实用新型涉及一种HID电子镇流器。
背景技术
20世纪70年代出现的世界性能源危机，导致许多公司致力于新型节能电光源及交流电子镇流器的研究。半导体技术的快速发展为交流电子镇流器的研发提供了前提条件。70年代末，荷兰飞利浦公司率先研制成功了荧光灯交流电子镇流器，这是照明电器发展史上的一项重大创新。我国对高频交流电子镇流器的研制始于80年代中期。目前荧光灯电子镇流器在国内市场上已随处可见，节能灯早已进入千家万户；荧光灯T4、T5、T8电子镇流器已在国内很多写字楼、商场、车站等应用，取得了良好的节能经济效益，高品质的小功率电子镇流器节能这一理念已深入人心。采用优质的HID电子镇流器替代传统落后的电感镇流器正在逐步实现。
目前给市场上大功率高压钠灯及金卤灯(简称HID)光源配套的镇流器(150W以上)绝大部分均为老式的电感镇流器。目前电感式镇流器节能的主要方法是采用节电器。工作原理是：在正常的市电下(220V)点灯，在可以降低光源亮度的情况下调节输入市电降低输入电压，使灯功率下降达到节能的目的。但是此种调光方式存在很大的局限性，输入电压最低不能小于190V否则容易引起光源的熄弧灭灯。节能的效果有限只有10％左右。
目前大功率电子镇流器常用的调光方法主要有调压调光法、调脉宽调光法(PWM)、调频调光法(PFM)。比较常用的是调频调光法，即通过控制信号的变化，改变镇流器的工作频率以达到调节输出灯功率的目的。目前很多调频调光电路很复杂，所用元器件多，线性度不好。在HID灯泡老化灯管电压大范围上升时不能精确的调节输出功率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种可靠性高、能保持HID灯泡工作稳定的HID电子镇流器。
本实用新型进一步所要解决的技术问题是提供一种不仅可靠性高、能保持HID灯泡工作稳定、还能进行线性调光的HID电子镇流器。
本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该HID电子镇流器，包括
EMI滤波及整流电路，输入端与市电相连，用于将来自市电中的射频干扰和电磁干扰进行滤除，衰减电子镇流器内部产生的射频和电磁干扰，并将来自市电的交流电转换成直流电；
有源功率因数校正电路，输入端与EMI滤波及整流电路的输出端相连，用于产生稳定的直流电；
高频半桥逆变电路，输入端与有源功率因数校正电路的输出端相连，用于生成适合HID灯泡工作的高频交流电；
点灯电路，输入端与所述高频半桥逆变电路的输出端相连，用于启动HID灯泡工作；
高频半桥逆变驱动电路，输出端与高频半桥逆变电路相连，用于驱动高频半桥逆变电路工作；
其特征在于：还包括
恒功率控制电路，该恒功率控制电路的输入端与有源功率因数校正电路输出端相连，该恒功率控制电路的输出端与高频半桥逆变驱动电路相连，该恒功率控制电路采集所述有源功率因数校正电路输出端的电流，并输出不同的控制信号给高频半桥逆变驱动电路，从而调节高频半桥逆变电路中控制芯片的工作频率、实现HID灯泡功率的校正和/或调节。
较好的，所述恒功率控制电路包括电流采集电阻、第一电阻、可调电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第一运算放大器、第二运算放大器，其中电流采集电阻的两端串接在有源功率因数校正电路的输出端与高频半桥逆变电路的输入端之间，第一电阻的第一端与电流采集电阻的第一端相连，可调电阻的第一端与第一电阻的第二端相连，可调电阻的第二端与第一运算放大器的反相输入端相连，第一运算放大器的同相输入端接地；第一运算放大器的输出端连接所述第四电阻后与第二运算放大器的反相输入端相连，第二运算放大器的同相输入端接基准电压，第二运算放大器的输出端与高频半桥逆变驱动电路相连；第三电阻的两端分别与第一运算放大器的反相输入端和第一运算放大器的输出端相连；第一电容的两端并联在第三电阻的两端；第五电阻的两端分别与第二运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的输出端相连；第二电容的两端并联在第五电阻的两端。
上述电路工作原理为：电流采集电阻采集主回路电流信号，通过第一电阻、可调电阻转变为电压信号，提供负反馈给第一运算放大器进行放大，然后与第二运算放大器的基准电压进行比较，获得误差信号引起第二运算放大器输出电平的变化，然后通过高频半桥逆变驱动电路调节高频半桥逆变电路中控制芯片的工作频率实现HID灯功率的校正。可调电阻可用于校正HID灯的设定功率。
由上述恒功率控制原理知道改变高频逆变半桥的工作频率即可实现灯功率的调节(即调光)。但是由于HID灯在工作的过程中管压会大范围的升高，如400W的高压钠灯灯泡在出厂时管压在95V-100V左右，在长时间工作老化后灯管电压会上升到160V甚至更高(这时灯仍能正常工作)；此时如果直接调节高频半桥逆变电路的工作频率会带来调光功率误差很大的问题，如400W灯管，管压100V时50％调光为200W，当管压升到160V时此时50％调光功率会比200W高很多到达到300W左右，与设想的调光效果相差很远。
为了解决上述技术问题，本实用新型解决上述进一步技术问题所采用的技术方案为：本实用新型提供的HID电子镇流器，还包括
调光电路，用于输出调光控制信号；
调光接口电路，调光接口电路的输入端与调光电路的输出端相连，调光接口电路的输出端与所述恒功率控制电路相连。
较好的，所述调光接口电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第一光耦、第二光耦，其中调光电路的第一输出端连接第一分压电阻后与第一光耦的第一引脚相连；第一光耦的第二引脚接地；第一光耦的第三引脚连接第二分压电阻后与所述第一运算放大器的反相输入端相连；第一光耦的第四引脚连接与所述第一电阻的第二端相连；调光电路的第二输出端连接第三分压电阻后与第二光耦的第一引脚相连；第二光耦的第二引脚接地；第二光耦的第三引脚连接第四分压电阻后与所述第一运算放大器的反相输入端相连；第二光耦的第四引脚连接与所述第一电阻的第二端相连。
第一光耦和第二光耦只做开关使用，第二分压电阻、第四分压电阻在第一光耦和第二光耦导通时串入回路改变第一运算放大器的输出信号，使第二运算放大器的输出信号发生变化，以改变高频半桥逆变驱动电路中控制芯片的工作频率，从而使本实用新型提供的电子镇流器在调光工作时也能实现实时稳定灯管的功率。而如需更多的调节档位，只需增加合适的光耦及电阻即可。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：由于增设恒功率控制电路，使得本实用新型提供的HID电子镇流器，具有可靠性高、能保持HID灯泡工作稳定的特点；另外，增加调光电路和调光接口电路，还能对HID灯泡进行线性稳定调光。
附图说明
图1为本实用新型实施例中HID电子镇流器的电路框图；
图2为本实用新型实施例中恒功率控制电路和调光接口电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1所示的HID电子镇流器，其包括EMI滤波及整流电路1、有源功率因数校正电路2、高频半桥逆变电路3、点灯电路4、高频半桥逆变驱动电路5、恒功率控制电路6、调光电路7和调光接口电路8，其中EMI滤波及整流电路1的输入端与市电相连，用于将来自市电中的射频干扰和电磁干扰进行滤除，衰减电子镇流器内部产生的射频和电磁干扰，使之达到合理的水平，并将来自市电的90V-260V/50-60HZ交流电转换成直流电供给有源功率因数校正电路2；有源功率因数校正电路2的输入端与EMI滤波及整流电路的输出端相连，用于产生稳定的直流电供给高频半桥逆变电路3；高频半桥逆变电路3的输入端与有源功率因数校正电路2的输出端相连，用于生成适合HID灯泡工作的高频交流电；点灯电路4的输入端与高频半桥逆变电路3的输出端相连，运用扫频谐振技术完成灯泡的可靠启动；高频半桥逆变驱动电路5的输出端与高频半桥逆变电路3相连，用于驱动高频半桥逆变电路3工作；恒功率控制电路6输入端与有源功率因数校正电路2的输出端相连，恒功率控制电路6的输出端与高频半桥逆变驱动电路5相连，恒功率控制电路6采集所述有源功率因数校正电路2输出端的电流，并输出不同的控制信号给高频半桥逆变驱动电路5，从而调节高频半桥逆变驱动电路5中控制芯片的工作频率、实现HID灯泡功率的校正和/或调节；调光电路7用于输出调光控制信号；调光接口电路8的输入端与调光电路7的输出端相连，调光接口电路8的输出端与所述恒功率控制电路6相连。
本实施例中，EMI滤波及整流电路1、有源功率因数校正电路2、高频半桥逆变电路3、点灯电路4、高频半桥逆变驱动电路5和调光电路7均采用常规电路，其中调光电路7可以采用数模集合、方式多变的控制方式，即调光信号的采集由简单的模拟电路实现，调光信号的判定、调光周期的设定均由可靠的工业级单片机实现，调光功率的变化由工业级的单片机输出信号给出，最终由可靠的PWM控制芯片调频控制完成，实现高精度、高线性度的调光控制。
而恒功率控制电路6包括电流采集电阻Rcs、第一电阻R1、可调电阻RX、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第一运算放大器OP1、第二运算放大器OP2，参见图2所示，其中电流采集电阻Rcs的两端串接在有源功率因数校正电路的输出端与高频半桥逆变电路的输入端之间，第一电阻R1的第一端与电流采集电阻Rcs的第一端相连，可调电阻RX的第一端与第一电阻R1的第二端相连，可调电阻RX的第二端与第一运算放大器OP1的反相输入端相连，第一运算放大器OP1的同相输入端接地；第一运算放大器OP1的输出端连接所述第四电阻R4后与第二运算放大器OP2的反相输入端相连，第二运算放大器OP2的同相输入端接基准电压，第二运算放大器OP2的输出端与高频半桥逆变驱动电路相连；第三电阻R3的两端分别与第一运算放大器OP1的反相输入端和第一运算放大器OP1的输出端相连；第一电容C1的两端并联在第三电阻R3的两端；第五电阻R5的两端分别与第二运算放大器OP2的反相输入端和第二运算放大器OP2的输出端相连；第二电容C2的两端并联在第五电阻R5的两端。
电流采集电阻Rcs采集主回路电流信号，通过第一电阻R1、可调电阻RX转变为电压信号，提供负反馈给第一运算放大器OP1进行放大，然后与第二运算放大器OP2的基准电压进行比较，获得误差信号引起第二运算放大器OP2输出电平的变化，以调节高频半桥逆变电路中控制芯片的工作频率实现灯功率的校正。可调电阻RX用于校正灯的设定功率。
调光接口电路8包括第一分压电阻RT1、第二分压电阻RT2、第三分压电阻RT3、第四分压电阻RT4、第一光耦U1、第二光耦U2，其中调光电路的第一输出端K1连接第一分压电阻RT1后与第一光耦U1的第一引脚相连；第一光耦U1的第二引脚接地；第一光耦U1的第三引脚连接第二分压电阻RT2后与所述第一运算放大器OP1的反相输入端相连；第一光耦U1的第四引脚连接与所述第一电阻R1的第二端相连；调光电路的第二输出端K2连接第三分压电阻RT3后与第二光耦U2的第一引脚相连；第二光耦U2的第二引脚接地；第二光耦U2的第三引脚连接第四分压电阻RT4后与所述第一运算放大器OP1的反相输入端相连；第二光耦U2的第四引脚连接与所述第一电阻R1的第二端相连。
调光电路的输出信号输出到K1、K2端口，第一光耦U1、第二光耦U2只做开关使用，第二分压电阻RT2，第四分压电阻RT4电阻在第一光耦U1、第二光耦U2导通时串入回路改变第一运算放大器OP1的输出信号，使第二运算放大器OP2的输出信号发生变化，以调节高频半桥逆变电路中控制芯片的工作频率。在调光工作时也能实现实时稳定灯管的功率。如需更多的调节档位，只需增加合适的光耦及电阻即可。

Claims (4)

1.一种HID电子镇流器，包括
EMI滤波及整流电路，输入端与市电相连，用于将来自市电中的射频干扰和电磁干扰进行滤除，衰减电子镇流器内部产生的射频和电磁干扰，并将来自市电的交流电转换成直流电；
有源功率因数校正电路，输入端与EMI滤波及整流电路的输出端相连，用于产生稳定的直流电；
高频半桥逆变电路，输入端与有源功率因数校正电路的输出端相连，用于生成适合HID灯泡工作的高频交流电；
点灯电路，输入端与所述高频半桥逆变电路的输出端相连，用于启动HID灯泡工作；
高频半桥逆变驱动电路，输出端与高频半桥逆变电路相连，用于驱动高频半桥逆变电路工作；
其特征在于：还包括
恒功率控制电路，该恒功率控制电路的输入端与有源功率因数校正电路输出端相连，该恒功率控制电路的输出端与高频半桥逆变驱动电路相连，该恒功率控制电路采集所述有源功率因数校正电路输出端的电流，并输出不同的控制信号给高频半桥逆变驱动电路，从而调节高频半桥逆变电路中控制芯片的工作频率、实现HID灯泡功率的校正和/或调节。
2.根据权利要求1所述的HID电子镇流器，其特征在于：所述恒功率控制电路包括电流采集电阻(Rcs)、第一电阻(R1)、可调电阻(RX)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一运算放大器(OP1)、第二运算放大器(OP2)，其中电流采集电阻(Rcs)的两端串接在有源功率因数校正电路的输出端与高频半桥逆变电路的输入端之间，第一电阻(R1)的第一端与电流采集电阻(Rcs)的第一端相连，可调电阻(RX)的第一端与第一电阻(R1)的第二端相连，可调电阻(RX)的第二端与第一运算放大器(OP1)的反相输入端相连，第一运算放大器(OP1)的同相输入端接地；第一运算放大器(OP1)的输出端连接所述第四电阻(R4)后与第二运算放大器(OP2)的反相输入端相连，第二运算放大器(OP2)的同相输入端接基准电压，第二运算放大器(OP2)的输出端与高频半桥逆变驱动电路相连；第三电阻(R3)的两端分别与第一运算放大器(OP1)的反相输入端和第一运算放大器(OP1)的输出端相连；第一电容(C1)的两端并联在第三电阻(R3)的两端；第五电阻(R5)的两端分别与第二运算放大器(OP2)的反相输入端和第二运算放大器(OP2)的输出端相连；第二电容(C2)的两端并联在第五电阻(R5)的两端。
3.根据权利要求2所述的HID电子镇流器，其特征在于：还包括
调光电路，用于输出调光控制信号；
调光接口电路，调光接口电路的输入端与调光电路的输出端相连，调光接口电路的输出端与所述恒功率控制电路相连。
4.根据权利要求3所述的HID电子镇流器，其特征在于：所述调光接口电路包括第一分压电阻(RT1)、第二分压电阻(RT2)、第三分压电阻(RT3)、第四分压电阻(RT4)、第一光耦(U1)、第二光耦(U2)，其中调光电路的第一输出端连接第一分压电阻(RT1)后与第一光耦(U1)的第一引脚相连；第一光耦(U1)的第二引脚接地；第一光耦(U1)的第三引脚连接第二分压电阻(RT2)后与所述第一运算放大器(OP1)的反相输入端相连；第一光耦(U1)的第四引脚连接与所述第一电阻(R1)的第二端相连；调光电路的第二输出端连接第三分压电阻(RT3)后与第二光耦(U2)的第一引脚相连；第二光耦(U2)的第二引脚接地；第二光耦(U2)的第三引脚连接第四分压电阻(RT4)后与所述第一运算放大器(OP1)的反相输入端相连；第二光耦(U2)的第四引脚连接与所述第一电阻(R1)的第二端相连。
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