一种新型HID灯防声频谐振电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种新型HID灯防声频谐振电路，连接在PWM高频振荡电路的定时端上，包括二级积分电路和用于产生低频方波信号的单片机，该单片机的输出端连接所述二级积分电路的输入端，该二级积分电路的输出端连接所述PWM高频振荡电路的定时端。本新型采用单片机产生低频方波，经二级积分电路叠加到PWM高频振荡电路的定时电路(通过定时端)，从而对PWM高频振荡电路输出频率进行扰动，使其产生小范围的、周期性的频率微变化，使灯管的灯电流频率也发生一定范围变化，破坏灯管驻波的产生，从而有效地避免声谐振的现象，保证了HID灯高频驱动下能安全工作。采用单片机防灯管音频谐振的控制办法，具有电路简单，具有电路智能化、调试方便与低成本等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型HID灯防声频谐振电路
本技术涉及HID灯驱动技术，具体是指一种新型HID灯防声频谐振电路。
技术介绍
随着经济的发展，节约能源与保护环境问题是各国面临的问题。在电力消耗中，有10%~20%的电能用在家居和公共照明，由此照明技术水平已成为各国关注的课题。为此，各国已相继实施“绿色照明工程”，其目标是推广效率高、寿命长、安全和性能稳定的电光源、照明电器配件以及调光控制器件组成的照明系统。在中国，“绿色照明工程”作为国家长远规划，高效电光源及镇流器被列为重点发展的节能技术。在公共照明领域金卤灯具有高显色性、高压钠灯具有高穿透性等特点必将与LED光源长期共存。研究此类灯具的电子驱动电路，解决因高频点灯而带来的声频共振现象是照明领域里是一个令人关注的问题。 声谐振现象是高强度气体放电灯在高频驱动时所特有的现象，是设计金卤灯驱动电路时必须面对和解决的问题。HID灯在一定的频率范围会发生声谐振现象，其发生机理是:在采用高频电源驱动金卤灯时，管内压力波会在灯管内壁来回反射，根据驻波原理，会产生灯管与管壁产生谐振。其谐振频率与电弧管的尺寸相关。共振荡频率并非是单一的，包含一阶基波和高阶谐波。只要驱动电流的频率与其中的一个相同，就有可能产生谐振现象。该谐振会使电弧不稳定，出现电弧弯曲、翻滚、摇晃，直至电弧管爆裂。 目前国内外厂家采用的防HID灯灯管声谐振的办法有:一、利用反馈办法避免声谐振；二、利用低频方波驱动HID灯；三、利用超高频方波驱动HID灯；目的就是避开能发生声谐振的频率范围，但是所述现有各办法也带来电源效率低下、开关管损耗大、制造复杂与EMI不容易控制等问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新型HID灯防声频谐振电路，采用周期变频工作的方式来避免声谐振的现象，不存在现有技术中所述的电源效率低下、开关管损耗大、制造复杂与EMI不容易控制等问题。 为了达成上述目的，本技术的解决方案是: 一种新型HID灯防声频谐振电路，连接在PWM高频振荡电路的定时端上，包括二级积分电路和用于产生低频方波信号的单片机，该单片机的输出端连接所述二级积分电路的输入端,该二级积分电路的输出端连接所述PWM高频振荡电路的定时端。 所述二级积分电路包括有电阻R1、R2、R3及R4，电容Cl及C2 ;电阻Rl的一端连接所述单片机的输出端口，另一端依次串联电阻R2、R3后连接PWM高频振荡电路的的RT端，电容Cl的一端接电阻Rl和R2间的连接点，电容C2的一端接电阻R2和R3间的连接点，电容Cl和C2的另一端均接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地。 采用上述方案后，本技术相对于现有技术的有益效果在于:采用单片机产生低频方波，经二级积分电路置加到PWM闻频振荡电路的定时电路(通过定时端)，从而对PWM高频振荡电路输出频率进行扰动，使其产生小范围的、周期性的频率微变化，使灯管的灯电流频率也发生一定范围变化，破坏灯管驻波的产生，从而有效地避免声谐振的现象，保证了 HID灯高频驱动下能安全工作。采用单片机防灯管音频谐振的控制办法，具有电路简单，可通过编程随机改变输出的频率与幅度，具有电路的智能化、调试方便与低成本等优点。 【附图说明】 图1是本新型防声频谐振电路的原理框图； 图2是本新型防声频谐振电路的电路图； 图3是本新型防声频谐振电路仿真工作的各阶波形图； 图4是本新型防声频谐振电路的两路输出波形及频率变化曲线图； 图5是本新型防声频谐振电路的输入电压与输出功率之间的实验结果曲线图； 图6是HID灯的灯电流和灯两端电压的波形图。 标号说明 HID灯4PWM高频振荡电路3 二级积分电路2 单片机I 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本案作进一步详细的说明。 本新型涉及一种新型HID灯防声频谐振电路，连接在HID高频驱动电路的PWM高频振荡电路3的定时端上，如图1所示，包括单片机I和二级积分电路2。单片机I用于产生低频方波信号，其输出端连接二级积分电路2的输入端，该二级积分电路2的输出端连接PWM高频振荡电路3的定时端。PWM高频振荡电路3和HID灯4相连接。 [0021 ] 如图2所示，PWM高频振荡电路3较佳地通过半桥驱动电路连接HID灯4。PWM高频振荡电路3包括PWM控制芯片Ul，定时电阻RTl、RT2，定时电容Ct ;所述PWM控制芯片Ul的RT端依次串联定时电阻RTl和RT2后接地，所述PWM控制芯片Ul的CT端串联定时电容Ct后接地。 所述二级积分电路包括有电阻Rl、R2、R3及R4，电容Cl及C2 ;电阻Rl的一端连接所述单片机的输出端口，另一端依次串联电阻R2、R3后连接PWM控制芯片Ul的RT端，电容Cl的一端接电阻Rl和R2间的连接点，电容C2的一端接电阻R2和R3间的连接点，电容Cl和C2的另一端均接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地。 由单片机I输出频率为100HZ、幅值为5V的方波，经R1，Cl积分电路，得到三角波；再经R2，C2积分电路，得到正弦波(通过四通道示波器来检测各阶的波形如图3所示)。正弦波叠加到PWM控制芯片Ul的定时端，使PWM控制芯片Ul输出频率产生周期性的频率变化。通过Saber软件对电路仿真，两路输出仿真波形及频率如图4所示。仿真结果表明，通过单片机产生PWM再经过二阶积分电路可以使PWM控制芯片的输出频率产生小范围的、周期性的频率变化，使灯管的灯电流频率也发生一定范围变化，破坏灯管驻波的产生，从而有效地避免声谐振的现象。 综上，本新型防声频谐振电路创新地采用周期变频工作的方式来避免声谐振的现象，用低频信号去调制PWM芯片的高频信号，采用了在一中心频率附近，小范围不停地改变金卤灯的工作频率，降低相关频率点的能量分量，保证低于声谐振阀值能量，达到避免声谐振的发生。 下面通过几组仿真实验结果来进一步阐释本新型防声频谐振电路所带来的优异性能。 图5是对应本新型的HID驱动系统的输入电压与输出功率之间的实验结果曲线，当频率工作在40KHz时，电压从175V-265V变动时，输出功率基本上稳定在250W左右。从功率点的分布看，它们并不是在一条直线上而是分布在250W的两边，这是因为用低频波调制高频波带来的频率扰动，导致功率的微小变化。但从功率的变化范围看，尽管输入电压的大幅波动，输出的功率基本是恒定的，也就是说灯管的发光处于稳定状态。 图6中是HID灯的电流和灯两端电压的波形图，其中幅度小的波形为灯电流波形，大幅度的波形为灯两端电压波形，从电流和电压波形看峰值点出现的时间基本相同，波形相似，可见HID灯此时状态已经接近纯电阻电路，没有出现声谐振点问题。而从波形的形态可看出两个波形稳定均匀，没有出现高次谐波，说明电路设计合理，稳定。在实验灯过程中也没有因防声谐振电路加入而导致灯闪烁灯情况。 通过长时间通电试验，基于本新型的HID驱动电路在175V-265V输入电压波动情况下，HID灯驱动电路工作稳定，功率维持恒定，灯无频闪和声谐振现象，功率因素大于 0.97，效率大于85%以上。可见该驱动电路性能稳定可靠，可为公共照明节中高压气体放电灯等提供一种节能的驱动电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型HID灯防声频谐振电路，其特征在于：连接在PWM高频振荡电路的定时端上，包括二级积分电路和用于产生低频方波信号的单片机，该单片机的输出端连接所述二级积分电路的输入端，该二级积分电路的输出端连接所述PWM高频振荡电路的定时端。

【技术特征摘要】
1.一种新型HID灯防声频谐振电路，其特征在于:连接在PWM高频振荡电路的定时端上，包括二级积分电路和用于产生低频方波信号的单片机，该单片机的输出端连接所述二级积分电路的输入端，该二级积分电路的输出端连接所述PWM高频振荡电路的定时端。2.如权利要求1所述的一种新型HID灯防声频谐振电路，其特征在于:所述二级...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘玉灼，郭丽平，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：新型
国别省市：福建;35