基于相位调制的HID灯高频驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于相位调制的HID灯高频驱动电路，其利用PWM发生电路产生PWM波，并在其两个输出端对波形进行捕捉；利用白噪声发生电路产生稳定的白噪声作为调制信号，将白噪声与PWM波经过模拟乘法器相乘，实现白噪声对PWM波的调制，将调制后的信号输入到半桥驱动电路。本实用新型专利技术采用相位调制的方式，将HID灯的功率频谱限制到不稳定临界值以下，有效避免了声谐振现象的出现，使得每个频率点上的亮度保持稳定，频率值不会发生明显变化,实验中也不会出现电弧闪烁、跳动等不稳定现象。

【技术实现步骤摘要】
基于相位调制的HID灯高频驱动电路
本技术涉及HID灯领域，具体是HID灯的高频驱动电路。
技术介绍
随着电子科技的飞速发展以及人类对照明光源需求的不断增加，高强度气体放电(HighIntensityDischarge，HID)灯由于具有无闪烁、不诱虫、灯光亮度大、穿透力强、使用寿命长、镇流器体积小、灯功率与光色彩可控等优势，得到了广泛应用。但由于其本身存在负阻的性质，需要采用高频电子驱动器来驱动。而高频驱动时也会引起了HID灯工作的最大难题，即声谐振现象，该现象会引起工作中的HID灯工作不稳定，亮度发生明显跳动，再强烈的表现就是灯管炸裂。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于相位调制的HID灯高频驱动电路，其可有效避免HID灯高频驱动下声谐振及其相关现象出现。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：基于相位调制的HID灯高频驱动电路，包括EMI滤波电路、整流电路、APFC电路、半桥逆变电路、点火电路和控制保护电路；EMI滤波电路的输入端连接交流电，输出端连接整流电路的输入端，由整流电路输出的直流电为APFC电路、半桥逆变电路和控制保护电路供电；APFC电路的输出端连接半桥逆变电路的输入端，金卤灯连接于半桥逆变电路的输出端，控制保护电路的各输出端分别连接APFC电路、半桥逆变电路和点火电路的相应控制端，点火电路的输出端连接于金卤灯的点火控制端；控制保护电路包括PWM控制电路和电流检测模块，PWM控制电路的输出端连接于半桥逆变电路的控制端；电流检测模块串联在半桥逆变电路中，用以检测半桥逆变电路中电流周期性的变化；PWM控制电路包括PWM发生电路、白噪声发生电路和乘法器，白噪声发生电路的输出端分别连接至乘法器的两个输入端，PWM发生电路的第一、第二输出端分别对应连接于乘法器的两个输入端，乘法器的输出端连接至半桥逆变电路的控制端。所述白噪声发生电路的芯片采用MM5837N数字噪声源集成电路芯片。采用上述方案后，本技术的基于相位调制的HID灯高频驱动电路，利用PWM发生电路产生40kHz左右的PWM波，并在其两个输出端对波形进行捕捉；利用白噪声发生电路产生稳定的白噪声作为调制信号，将白噪声与PWM波经过模拟乘法器相乘，实现白噪声对PWM波的调制，将调制后的信号输入到半桥驱动电路。本技术采用相位调制的方式，将HID灯的功率频谱限制到不稳定临界值以下，有效避免了声谐振现象的出现，使得每个频率点上的亮度保持稳定，频率值不会发生明显变化,实验中也不会出现电弧闪烁、跳动等不稳定现象。此外，通过调整谐振频率还可实现对HID灯的调光。实验表明，白噪声调制对HID在高频驱动的声谐振的抑制是有效的。附图说明图1为本技术的电路原理框图；图2为本技术的电路原理图；图3为本技术中PWM控制电路的控制原理框图；图4为本技术中PWM控制电路的控制原理图；图5为本技术中乘法器的实验波形；图6为本技术中白噪声调制后的电路系统的主要参数波形图；图7为本技术中功率、效率与电压变化关系曲线图。图8为本技术中频率、功率关系曲线图。具体实施方式本技术的基于相位调制的HID灯高频驱动电路，如图1-2所示，包括EMI滤波电路、整流电路、APFC电路、半桥逆变电路、点火电路和控制保护电路；EMI滤波电路的输入端连接交流电，输出端连接整流电路的输入端，由整流电路输出的直流电为APFC电路、半桥逆变电路和控制保护电路供电；APFC电路的输出端连接半桥逆变电路的输入端，金卤灯连接于半桥逆变电路的输出端，控制保护电路的各输出端分别连接APFC电路、半桥逆变电路和点火电路的相应控制端，点火电路的输出端连接于金卤灯的点火控制端。控制保护电路包括PWM控制电路和电流检测模块，PWM控制电路的输出端连接于半桥逆变电路的控制端；电流检测模块串联在半桥逆变电路中，用以检测半桥逆变电路中电流周期性的变化。如图3所示，PWM控制电路包括PWM发生电路、白噪声发生电路和乘法器，白噪声发生电路的输出端分别连接至乘法器的两个输入端，PWM发生电路的两个输出端(OUTA、OUTB)分别对应连接于乘法器的两个输入端，乘法器的输出端连接至半桥逆变电路的控制端。工作时，175V-265V交流电经过EMI滤波电路滤波，再通过整流电路转变为波纹较小的平滑稳定直流电压，为APFC电路、半桥逆变电路和控制保护电路供电，然后让直流电经过APFC电路，APFC电路的控制芯片使交流输出电流波形跟踪交流输入电压波形，迫使输出电流接近正弦波，并与交流输入电压同步，实现高功率因数，最后再通过半桥逆变电路，MOS管Q1、Q2在PWM控制电路的控制下交互导通和断开，电容CS与电感L、MOS管Q1、MOS管Q2构成的半桥电路将直流电转化为高频电流，由点火电路产生电压为3-5kV，脉宽为1微秒左右的高压脉冲，驱动金卤灯灯管，使之点亮并正常工作。考虑到金卤灯工作时可能出现的异常情况，如金卤灯因老化问题无法正常工作，而点火电路不断地对其施加高压脉冲，此时就会导致电火花出现，继而影响整个电路系统；或当出现灯丝熔断，灯管漏气，或输出短路，而输入电源未切断时，就会引起电路温度过高，甚至起火燃烧。因此，本技术中设计了上述控制保护电路。本技术中，可用的稳定的角度调制方式包括正弦波角度调制，PWM波角度调制以及锯齿波(对称扫描波)角度调制。考虑到实验中PWM波在调制时，具有频谱密度分布有规则，频谱特性良好以及所需带宽适中且容易获取等优点，本技术采取的实验方式为PWM波调制。鉴于相位调制与频率调制的频谱具有相似性，为了获取调制指数较高的光谱特性，只需考虑频率调制的频谱即可。声谐振是在高频条件下驱动金卤灯时，在一定频率范围内出现的特有现象。在高频条件下驱动金卤灯时，管内压力波会在灯管内壁来回反射，当其相位与高频电流达到相同时，灯管与管壁会产生谐振现象。该现象会使电弧出现电弧弯曲、翻滚、摇晃，甚至引起电弧管爆裂。因此在设计金卤灯驱动电路时，为了能让金卤灯在稳定安全的状态下工作，我们必须考虑到声谐振现象的存在并且通过一定方式将其消除。解决声谐振问题的根本在于对声谐振的如下共识：驱动电路对金卤灯所提供的能量，在灯泡自身的某些声谐振特征频率点上的分量大于阀值能量，从而激发了声谐振。本技术应用白噪声调制方波的技术，使金卤灯驱动电路提供给灯在产生声谐振的频率点上的能量小于声谐振阀值能量，彻底消除高频点灯的声谐振问题。当使用白噪声做为调制信号时，角度调制之间的主要差异体现于离散载波项的有无，在采用相位调制时，在频率为0时，噪声频谱会迅速消失且会残留部分载波项，此时噪声频谱的特征函数即为调频频谱中的载波项。白噪声的信号频谱通常会服从高斯分布。因此在本技术中，调频信号的频谱分布与高斯分布成正比。本技术利用PWM发生器产生40kHz左右的方波，并在PWM发生器的OUTPUTA与OUTPUTB两个输出端对波形进行捕捉；利用白噪声发生电路产生稳定的白噪声作为调制信号，将白噪声与PWM波经过模拟乘法器相乘，实现白噪声对PWM波的调制，将调制后的信号输入到半桥驱动电路。本技术采用相位调制的方式，将HID灯的功率频谱限制到不稳定临界值以下，有效避免了声谐振现象的出现，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于相位调制的HID灯高频驱动电路，其特征在于：包括EMI滤波电路、整流电路、APFC电路、半桥逆变电路、点火电路和控制保护电路；EMI滤波电路的输入端连接交流电，输出端连接整流电路的输入端，由整流电路输出的直流电为APFC电路、半桥逆变电路和控制保护电路供电；APFC电路的输出端连接半桥逆变电路的输入端，金卤灯连接于半桥逆变电路的输出端，控制保护电路的各输出端分别连接APFC电路、半桥逆变电路和点火电路的相应控制端，点火电路的输出端连接于金卤灯的点火控制端；控制保护电路包括PWM控制电路和电流检测模块，PWM控制电路的输出端连接于半桥逆变电路的控制端；电流检测模块串联在半桥逆变电路中，用以检测半桥逆变电路中电流周期性的变化；PWM控制电路包括PWM发生电路、白噪声发生电路和乘法器，白噪声发生电路的输出端分别连接至乘法器的两个输入端，PWM发生电路的第一、第二输出端分别对应连接于乘法器的两个输入端，乘法器的输出端连接至半桥逆变电路的控制端。

【技术特征摘要】
1.基于相位调制的HID灯高频驱动电路，其特征在于：包括EMI滤波电路、整流电路、APFC电路、半桥逆变电路、点火电路和控制保护电路；EMI滤波电路的输入端连接交流电，输出端连接整流电路的输入端，由整流电路输出的直流电为APFC电路、半桥逆变电路和控制保护电路供电；APFC电路的输出端连接半桥逆变电路的输入端，金卤灯连接于半桥逆变电路的输出端，控制保护电路的各输出端分别连接APFC电路、半桥逆变电路和点火电路的相应控制端，点火电路的输出端连接于金卤灯的点火控制端；控制保护电路包括PWM控制电...

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