单片机调控的HID电子镇流器恒功率控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及道路照明电器技术领域中一种高性能ＨＩＤ电子镇流器恒功率控制技术，即利用单片机ＰＷＭ控制实现灯的启动过程和稳态运行的控制，使ＨＩＤ电子镇流器与灯在不同阶段的负载特性相配合，并且实现灯的异常状态保护，与传统的单纯硬件电路实现恒功率控制的ＨＩＤ电子镇流器的模拟控制相比，电路更简单，控制更灵活，控制手段更快捷，这种控制技术允许宽的输入电压，而具有单片机调控的ＨＩＤ灯电子镇流器恒功率控制系统的输出功率基本没有变化，由此使ＨＩＤ灯的工作条件更稳定，ＨＩＤ灯工作在恒功率条件下，有效的延长了使用寿命，本实用新型专利技术控制电路完全可以取代性能较差的单纯硬件控制电路ＨＩＤ电子镇流器相关电路部分，由此更有利于用ＨＩＤ电子镇流器取代大功率电感镇流器。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及道路照明电器
中的电器产品，特别是高性能HID灯的 电子镇流器。
技术介绍
高压气体放电灯(HID灯，包括高压钠灯)具有体积小、光谱好、发光效率高、 使用寿命长等优良电光源性能，正在成为道路、车站、码头及其它公共场所照明的首 选光源。目前与其配套的绝大部分镇流器都是性能不佳的大功率电感镇流器，这种镇 流器的恒功率效果不好，多消耗20%以上的有功功率；因功率因数低带来的无功损耗 太大；HID灯的功率随电源电压波动,在电网电压波动大的地区，HID灯的寿命受到严 重影响:HID电子镇流器必将取代电感式镇流器，但由于HID灯复杂的启动过程和时 序控制要求，对不同启动和运行阶段的功率及稳定性有一定要求，而传统的HID电子 镇流器大多采用单纯硬件电路实现恒功率控制,尤其是其中的模拟控制电路会受到温 度的影响而造成一定的功率漂移，加之凡采用硬件电路实现恒功率控制,产品生产过 程中的调试都比较麻烦，要想准确调试到额定输出功率值比较困难，多数单纯硬件电 路实现恒功率控制的HID电子镇流器的额定输出功率出现一定范围内的参差不齐，采 用硬件电路实现恒功率控制的HID电子镇流器，其温升变化对额定输出功率值有一定 影响，其原因是实现恒功率控制环节的有关元件的值随不同温度有一定变化。
技术实现思路
本技术的目的是针对电感镇流器和采用单纯硬件电路实现恒功率控制的 HID电子镇流器的缺点，提出了一种具有单片机调控的HID电子镇流器恒功率控制系 统，以改善其输出特性，克服现有单纯硬件电路实现恒功率控制的HID电子镇流器模 拟控制电路因温度的影响而造成的功率漂移问题，改善了 HID电子镇流器与HID灯的 不同工作阶段的负载特性匹配问题，同时也提高了 HID灯的使用寿命。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是该控制系统由采样和控制两部 分组成，其中，采样部分包括:灯电压采样电路和灯电流采样电路；控制部分包括单片机、PWM硬件电路和软件控制，其特征在于，单片机的输入端口 A/D1和A/D2分 别接收来自灯电压采样电路和灯电流采样电路的模拟采样信号，经A/D转换为数字信 号，运算后经单片机的PWM脉宽调制端口输出调宽信号，该脉宽信号经R6、 C2积 分后作为晶体管VT1的基极偏压，控制VT1导通大小的变化。PWM控制器输出端 口 0UT1和OUT2输出脉冲信号推动半桥电路工作，得到HID灯的即时功率。1. SG3525为P丽控制器，其工作频率由CT引脚连接的Cl的值和RT引脚连接的 Rl、 R2、 R3的值及晶体管VT1的导通状态决定。2.SG3525的输出端(11、 14引脚)连接推动变压器的初级Nl，次级N2、 N3分 别连接半桥输出管的栅极和源极，以推动半桥电路工作。3. 半桥的输出端L1与HID灯连接处，接有C4、 R9、 RIO、 D2、 C3、 Rll等组成的 灯电压采样电路，该灯电压采样信号直接送单片机的一个A/D输入端A/D1。4. 在半桥输出与HID灯连接通路中穿有由绕线的磁环构成的灯电流传感器L2, 该灯电流传感器线圈输出的高频交流电压经整流滤波后作为灯电流采样信号送单片 机的另一个A/D输入端A/D2。5. 单片机的PW4输出端输出的调宽信号，经积分电路后驱动晶体管VT1,使其在 放大区内工作。当占空比减小时，晶体管VT1向截止方向发展，P丽控制器的频率降 低，半桥输出到HID灯的功率增加；反之，占空比增大时，晶体管VT1向饱和方向发 展，P丽控制器的频率升高，半桥输出到HID灯的功率减少。本技术所具有的优点是当电网电压变化或灯电压、电流变化引起输出功率 改变时，通过系统的调控作用使其镇流器输出功率基本恒定，有效保证照明度的稳定 性和减少对HID灯寿命的影响。 低压启动性能优良，保证照明不受电网波动的影响。 超宽电压适应范围150V 260V，特别适应远距离如高速公路等供电场合。 提高可靠性。附图说明图l是本技术的控制电路原理图。具体实施方式5结合附图进一步说明本技术。图1中PWM控制器的工作频率由CT引脚与地之间连接的Cl的值和RT引脚与 地之间连接的R1、 R2、 R3的值及晶体管VT1的导通状态决定。其中，Rl、 R2串联后 连接于RT引脚和地之间，同时R2上又并联一个分支电路，该分支电路是R3、 Dl串 联，Dl的负极和VT1的集电极连接，VT1的发射极接地。VT1导通状态不同时，等于 分支电路的阻值在变化，从而引起和R2并联后的总阻值变化。当Cl的值固定时，Rl、 R2、 R3的值越大及晶体管VT1的导通状态越趋于截止，工作频率越低，反之相反。 P丽控制器的0UT1、 0UT2为输出端。单片机的A/D输入端口为A/D1和A/D2，分别连接灯电压采样信号产生电路和 灯电流采样信号产生电路。灯电压采样信号和灯电流采样信号均是模拟信号，送入 A/D端口后由单片机在内部转换为数字信号并用于运算；单片机的PWM为脉宽调制 输出端口，该端口连接R6、 C2组成的积分电路，单片机PWM端口输出的脉宽信号 经R6、 C2积分后成为模拟电压，此电压作为三极管VT1的基极直流偏压。当PWM 输出的脉冲宽度较小时,经R6、 C2积分后的模拟电压的值也小，加在三极管VT1基 极的直流偏压也小，反之相反。半桥电路由有源端的大功率MOS管VT2、 VT3和无源端的电容器C5、 C6组 成。VT2的漏极直接与电源+400V连接，VT3的源极接地，VT2的源极和VT3漏极 的连接中点连接镇流电感Ll的一端，Ll和高压钠灯串联，高压钠灯的另一端连接 C5、 C6连接的的中点，C5的另一端接电源+400V， C6的另一端接地。HID灯为半 桥电路的负载。半桥电路的驱动PWM控制器是通过推动变压器Bl的耦合作用推动半桥电路 工作的。推动变压器B1的初级N1直接与PWM控制器引脚0UT1、 OUT2连接，次 级N2连接VT2的栅极和源极；次级N3连接VT3的栅极和源极。灯电压采样信号产生电路由C4、 R9、 RIO、 D2、 Rll、 C3组成。灯电压取自L1 和HID灯一端的连接点，通过C4的耦合，又经R9、 R10衰减后得到电平较低的交 变电压信号，此信号再经过D2整流，C3滤波成为直流的灯电压采样信号(模拟信 号)并送单片机的A/D1输入端。该信号的大小随灯电压大小的变化而变化。灯电流采样信号产生电路由电流传感器、D3—D6组成的整流桥、R14、 R13、 C12、 R12组成。当HID灯被点燃时，灯电流会使电流传感器产生感应的交变电压输出，此交变电压经整流桥整流，再经R14、 R13、 R12、 C7的衰减滤波作用，变成直 流的灯电流采样信号(模拟信号)并送入单片机的A/D2输入端。此灯电流采样信 号的大小随灯电流大小变化而变化。1. 当HID灯电子镇流器工作后，单片机随时对灯电压和灯电流信号进行采样并计 算实际的输出功率，并与预先设定的输出功率值进行比较。2. 当实际输出功率小于设定值时，单片机P丽输出的占空比减小，经R6、 C2积分 后的直流电压降低，晶体管VT1因基极偏压降低而使集电极电流减小，此时因R3支路 的分流作用减小故等效于R2、 R3并联电路的阻值增加，从而引起PWM控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由单片机调控的ＨＩＤ电子镇流器恒功率控制系统，该控制系统由采样和控制两部分组成，其中采样部分包括：灯电压采样电路和灯电流采样电路；控制部分包括：单片机、ＰＷＭ硬件电路和软件控制，其特征在于，单片机的输入端口Ａ／Ｄ１和Ａ／Ｄ２分别接收来自灯电压采样电路和灯电流采样电路的模拟采样信号，经Ａ／Ｄ转换为数字信号，运算后经单片机的ＰＷＭ脉宽调制端口输出调宽信号，该脉宽信号经Ｒ６、Ｃ２积分后作为晶体管ＶＴ１的基极偏压，控制ＶＴ１导通大小的变化，ＰＷＭ控制器输出端口ＯＵＴ１和ＯＵＴ２输出脉冲信号推动半桥电路工作，得到ＨＩＤ灯的即时功率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李育森，
申请(专利权)人：北京市中盛飞朗科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]