[发明专利]一种数字式电子镇流器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字式电子镇流器及其控制方法，尤其涉及使用MCU芯片和控制软件的高压钠灯电子镇流器及其控制方法。

背景技术

传统的高压钠灯电子镇流器采用模拟电路，由模拟式PWM控制芯片通过驱动电路产生高频驱动信号，驱动半桥输出电路输出给镇流电感，镇流电感连接高压钠灯；半桥输出电路同时还输出电流反馈信号回送到PWM控制芯片；其电源电路包括：交流电源输入PFC，产生+400V高压同时输入半桥输出电路和点火电路，点火电路点亮高压钠灯。如图1所示就是这种电子镇流器的电路原理图。

这种传统电子镇流器存在如下问题：首先功率控制环路为模拟式PWM方式，控制精度差，特别是当新老灯管使用时，其功率变化很大，由于传统电子镇流器不能适应新旧灯管的功率差异，加速了灯管老化。其次由于高频半桥输出频率固定不变，灯管易产生声共振，这种声共振会损坏灯管或电路。第三，由于采用脉冲点火方式，其峰值电压高，脉宽窄，点火困难，且易造成管极之间拉弧。第四，辅助功能较差，如调光，保护等实现困难。

发明内容

本发明公开的一种数字式电子镇流器，包括电源部分和控制部分，所述控制部分包括微控制器MCU、驱动电路、半桥输出电路、点火电路、电流采样电路、电压采样电路、以及辅助电路；所述微控制器MCU输出信号给所述驱动电路，所述驱动电路输出信号控制所述半桥输出电路，所述半桥输出电路通过所述镇流电感输出给所述点火电路；所述点火电路的输出还通过电压采样电路反馈给MCU；所述半桥输出电路的输出还通过电流采样电路反馈给MCU。

本发明公开的数字式电子镇流器，还包括如下附属技术特征：

所述点火电路串联谐振电路，包括镇流电感T1和点火电容C1和C2。

所述辅助电路是与所述MCU双向连接的温度敏感电路、调光电路和通讯接口。

本发明同时公开的一种如上述的数字式电子镇流器的控制方法，其特征在于：所述MCU依据控制软件通过改变输出频率可选择性地实现下述功能：数字式扫频谐振点火、数字式恒功率控制、复合调制消除声共振和数字式分时分级调光。

所述实现数字式扫频谐振点火的方法包括如下步骤：选择镇流电感T1及点火电容C1、C2和灯管组成串联谐振电路，开机时，MCU输出的频率由最高频率(150KHz)向下扫频，到输出频率与所述谐振电路的谐振频率接近时，灯管发生电离击穿，实现点火；MCU实时的检测到点火成功信息，立即停止扫频并将频率升高，然后再根据灯管的电流一电压特性，缓慢降低驱动频率，使灯管功率逐渐升高到额定值。

所述实现数字式恒功率控制的方法包括如下步骤：在点火启动过程完成后，MCU通过电压采样电路和电流采样电路不断的采集灯管电流、电压，经平滑滤波，作为恒功率控制的样本数据，采用的算法等于电流乘电压加管压补偿。

所述实现复合调制消除声共振的方法包括如下步骤：在输出的高频驱动信号中，产生复合调频信号，使加在灯管上的高频方波频率瞬间不断变化，但其平均频率依据恒功率控制环路的算法产生。

所述实现数字式分时分级调光的方法包括如下步骤：根据预先设定的随时间变化的调光规律，调节恒功率的基准设定值；电流、电压样本数据根据恒功率算法所得到的结果与改变后的基准值比较，从而得到一个新的控制点，控制输出频率。

所述实现数字式分时分级调光的方法包括如下步骤：根据一感应开关的动作，或者是经RS-232通讯口传输的上传计算机命令，或者是0-5V的可调电压，经MCU处理后来调节恒功率的基准设定值。

本发明的数字式电子镇流器的控制方法还可以实现保护功能，由所述MCU对灯开路、灯短路、过热、以及输入电源异常等保护对象实时采样，平滑滤波后与设定保护点比较，一旦达到保护设定值，即关闭输出。

本发明采用数字芯片实现，信号传递、采样、处理、控制全部采用数字信号传输，智能化控制处理。本发明电路结构简单，可靠性高，成本低。上述所有功能，基本上都由一块MCU完成，电路结构最简单。扫频谐振式点火，恒功率控制、复合调频、消除声共振、调光功能、各种保护功能等几种看似独立无关的功能，却都在MCU的软件处理中有机的融合在一起，其共同点都需要改变输出频率来实现各自的功能，因此在本专利中用一块MCU配合控制软件就能很好的实现这些功能，而完全要用硬件来实现这些功能，则会使电路变得很复杂。

恒功率控制方式采用(电流×电压+管压补偿)的算法，实践证明，这种算法符合灯管特性，不管新灯管、旧灯管，其管压差甚至达2倍以上，恒功率控制后的输出偏差均能控制在+2％以内。