一種植物補(bǔ)光燈用鎮(zhèn)流器的輸出諧振變換器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種植物補(bǔ)光燈用鎮(zhèn)流器的輸出諧振變換器及其控制方法，屬于照明控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化背景下，其專用的補(bǔ)光設(shè)備使用得到大力推廣，應(yīng)大棚植物生產(chǎn)補(bǔ)光需要，國際上一些照明公司推出大功率的植物照明專用燈，其燈泡電器特點(diǎn)為管壓范圍為175-330V，工作頻率范圍100-200KHZ的，調(diào)光范圍要求50-110%范圍內(nèi)可調(diào)，電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到民用FCC的標(biāo)準(zhǔn)，效率達(dá)96%，且可以進(jìn)行輸出功率調(diào)節(jié)等等，這對鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)提出了相當(dāng)高的要求，在使用高壓、高頻電壓驅(qū)動燈泡時電磁兼容問題是設(shè)計(jì)電子鎮(zhèn)流器的難題，另外對功率變換器中，增加功率密度，縮小設(shè)計(jì)尺寸的要求越來越高，迫切需要設(shè)計(jì)師提聞開關(guān)頻率，減少開關(guān)損耗，實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)變換，使得開關(guān)電源具有較聞的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服上有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的旨在提出一種農(nóng)業(yè)專用燈泡的輸出控制方法，是一種專用的諧振網(wǎng)絡(luò)，以解決輸出匹配燈泡，具備良好的電性能參數(shù)和電磁兼容特性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案:
一種植物補(bǔ)光燈用鎮(zhèn)流器的輸出諧振變換器及其控制方法，包括諧振電容、諧振變壓器、啟動點(diǎn)火電容和負(fù)載，位于啟動點(diǎn)火電容和負(fù)載之間還設(shè)置有增益調(diào)節(jié)線圈、激磁電感和輸出匹配線圈，其中，激磁電感的兩端與啟動點(diǎn)火電容的兩端并聯(lián)連接，且激磁電感的其中一端還與增益調(diào)節(jié)線圈的一端相連接；輸出匹配線圈有四個端子，其中同側(cè)的兩個端子與負(fù)載兩端連接，另一側(cè)的兩個端子分別與增益調(diào)節(jié)線圈的另一端和激磁電感的另一端連接。
[0005]采用權(quán)利要求1的補(bǔ)光燈的控制方法，包括MCU、驅(qū)動組件、隔離控制開關(guān)、諧振變換器、電壓檢測回路和電流檢測回路，MCU分別連接驅(qū)動組件、電壓檢測回路和電流檢測回路，并通過驅(qū)動模塊來控制隔離控制開關(guān)，并由隔離控制開關(guān)來控制諧振變換器，電壓檢測回路和電流檢測回路分別用來檢測諧振變換器內(nèi)啟動點(diǎn)火電容兩端的電壓和電流變化，并將取樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)組CU，并由MCU進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。
[0006]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明由MCU編程產(chǎn)生一個方波,并將其變成方波電壓，由方波發(fā)生器輸出，經(jīng)過諧振和濾波網(wǎng)絡(luò)后，解決其電磁兼容性問題；增益調(diào)節(jié)線圈和激磁電感的匝比能夠進(jìn)行電壓增益的設(shè)置，滿足輸出電壓較大范圍內(nèi)的調(diào)整，其工作頻率穩(wěn)定，效率高，調(diào)光輸出頻率變化小。
【附圖說明】
[0007]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中半橋諧振變換器的電路示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施:I所提供的諧振變換器的電路示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例2所提供的補(bǔ)光燈控制原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例1:參見圖1、圖2所示:
圖文的匹配:諧振電容Cr、諧振變壓器Lr、啟動點(diǎn)火電容C1、激磁電感Lm、增益調(diào)節(jié)線圈Ls、輸出匹配線圈LF、負(fù)載R0。
[0009]傳統(tǒng)的用于補(bǔ)光燈的諧振變換器，包括諧振電容、諧振變壓器、啟動點(diǎn)火電容和負(fù)載，在圖1中可以看出，諧振電容、諧振變壓器、啟動點(diǎn)火電容串連連接，且負(fù)載并聯(lián)到啟動點(diǎn)火電容兩端。這樣在高頻、高壓電壓驅(qū)動下，其電磁兼容性問題嚴(yán)重。為此，對傳統(tǒng)的諧振變換器進(jìn)行改進(jìn)，如圖2所示，在位于啟動點(diǎn)火電容和負(fù)載之間還設(shè)置有增益調(diào)節(jié)線圈、激磁電感和輸出匹配線圈，其中，激磁電感的兩端與啟動點(diǎn)火電容的兩端并聯(lián)連接，且激磁電感的其中一端還與增益調(diào)節(jié)線圈的一端相連接；輸出匹配線圈有四個端子，其中同側(cè)的兩個端子與負(fù)載兩端連接，另一側(cè)的兩個端子分別與增益調(diào)節(jié)線圈的另一端和激磁電感的另一端連接。通過調(diào)整增益調(diào)節(jié)線圈和激磁電感的匝比可以進(jìn)行電壓增益的設(shè)置，滿足輸出電壓在較大范圍內(nèi)調(diào)整，且其諧振電流為正弦波，輸出為正弦波電壓。而方波電壓應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)，基本上只有正弦電流容許流經(jīng)諧振網(wǎng)絡(luò)，電流滯后于施加于諧振網(wǎng)絡(luò)的電壓，保證開關(guān)管的開啟為零電壓，實(shí)現(xiàn)了軟換向，因此減少噪聲和輻射，該諧振網(wǎng)絡(luò)可以過濾掉雜波，減少開關(guān)的傳導(dǎo)和福射干擾。
[0010]實(shí)施例2:
圖文的匹配:驅(qū)動模塊DR、隔離控制開關(guān)Ql和Q2、諧振電容CR、諧振變壓器LR、啟動點(diǎn)火電容Cl、增益調(diào)節(jié)線圈LS、激磁電感LM、輸出匹配線圈LF、負(fù)載LAMP、電壓取樣電容CV、電流取樣電感LC。
[0011]如圖3所示，采用實(shí)施例1中諧振變換器控制原理圖，包括MCU、驅(qū)動組件、隔離控制開關(guān)、諧振變換器、電壓檢測回路和電流檢測回路，其工作原理為:MCU分別連接驅(qū)動組件、電壓檢測回路和電流檢測回路，并通過驅(qū)動模塊來控制隔離控制開關(guān)，并由隔離控制開關(guān)來控制諧振變換器，電壓檢測回路和電流檢測回路分別用來檢測諧振變換器內(nèi)啟動點(diǎn)火電容兩端的電壓和電流變化，并將取樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)組CU，并由MCU進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。
[0012]具體如下:
控制器包含了一個諧振的控制MCU，驅(qū)動組件，其主要功能為設(shè)置最大諧振頻率，最低諧振頻率，工作頻率和電壓電流的偵測計(jì)算功能，輸出包含2個50%的互補(bǔ)占空輸出，可編程的死區(qū)時間，以確保軟開關(guān)操作，最高支持200KHZ驅(qū)動頻率，軟啟動功能、待機(jī)功能、電流檢測，輸出電壓檢測、故障鎖定等功能的諧振控制模塊。
[0013]諧振控制模塊的信號方式為MCU內(nèi)部方波發(fā)生器產(chǎn)生50%的交替驅(qū)動信號,通過兩個相連的隔離控制開關(guān)Ql、Q2產(chǎn)生方波電壓Vd，方波發(fā)生器為一個半橋，隔離控制開關(guān)Ql上端連接直流電壓，半橋中點(diǎn)M連接諧振變換器內(nèi)的諧振電容，諧振變換器內(nèi)的負(fù)載為燈泡。
[0014]電壓檢測回路包括電壓取樣電容，所述電壓取樣電容的一端連接諧振變壓器與啟動點(diǎn)火電容的交匯處，另一端連接MCU，其功能為采集點(diǎn)火和工作電壓VS輸入給MCU。
[0015]電流檢測回路包括電流取樣電感，其功能為采集預(yù)熱和工作電流CS輸入給MCU，諧振變換器是調(diào)頻型PFM，其工作初始狀態(tài)為恒流，啟動完成后取樣電感輸入給MCU測量回路的電流進(jìn)行采樣計(jì)算，進(jìn)行恒功率管理。
[0016]補(bǔ)光燈調(diào)光實(shí)現(xiàn)方式是MCU根據(jù)電流取樣和DIM信號來調(diào)制驅(qū)動的工作頻率，以達(dá)到控制諧振電流的功能，DM調(diào)節(jié)輸入是模擬信號，通過MCU做A/D，根據(jù)信號減小或加大調(diào)節(jié)諧振網(wǎng)絡(luò)的電流，其調(diào)光信號為5V時輸出滿功率，如果調(diào)光信號為2.5V輸出半功率，其輸出比例與調(diào)光DM輸出的電壓成比例關(guān)系。
[0017]本發(fā)明通過MCU編程產(chǎn)生一個方波，方波為50%的交替驅(qū)動開關(guān)Ql，Q2產(chǎn)生方波電壓，方波發(fā)生器為一個半橋，該驅(qū)動電壓為連接的是400-430V的直流；由諧振變壓器，諧振電容，增益調(diào)節(jié)線圈，激磁電感組成的諧振和濾波網(wǎng)絡(luò)，諧振網(wǎng)絡(luò)的濾波功能可以讓我們用基波近似的原理獲得諧振的電壓增益，又可以減少輸出的多次諧波干擾，其輸出電壓在較大范圍內(nèi)調(diào)整，且其諧振電流為正弦波，輸出為正弦波電壓，輸出變化時頻率變化較小，且全負(fù)載范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換。
[0018]隔離控制開關(guān)使用了諧振型軟開關(guān)拓?fù)?，采用的?dǎo)通電阻低、寄生電容和反向恢復(fù)時間小的場效應(yīng)管，工作范圍為100-200KHZ，從而使得開關(guān)電源具有較高的效率。當(dāng)工作在輕載時，工作頻率會升高為最大值，為使輸出電壓受控，MCU設(shè)置了最高的頻率，并且實(shí)現(xiàn)實(shí)時偵測保障了工作狀態(tài)是受控。當(dāng)滿載時輸出頻率降低接近諧振中心頻率，電路增益增力口，提供較大的電壓和電流輸出滿足負(fù)載的電性能要求；當(dāng)無負(fù)載時需要持續(xù)一定的工作脈沖，盡量減少變壓器磁化電流，減少待機(jī)功耗。為克服問題MCU工作在間歇觸發(fā)狀態(tài)，輸出一串很少開關(guān)周期后使MOS關(guān)閉狀態(tài)，這樣平均的工作頻率低，平均功耗小，長時間為空載則關(guān)閉輸出進(jìn)入鎖定狀態(tài)。
[0019]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明所做的等效變化或修飾，都應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種植物補(bǔ)光燈用鎮(zhèn)流器的輸出諧振變化器，包括諧振電容、諧振變壓器、啟動點(diǎn)火電容和負(fù)載，其特征在于，位于啟動點(diǎn)火電容和負(fù)載之間還設(shè)置有增益調(diào)節(jié)線圈、激磁電感和輸出匹配線圈，其中，激磁電感的兩端與啟動點(diǎn)火電容的兩端并聯(lián)連接，且激磁電感的其中一端還與增益調(diào)節(jié)線圈的一端相連接；輸出匹配線圈有四個端子，其中同側(cè)的兩個端子與負(fù)載兩端連接，另一側(cè)的兩個端子分別與增益調(diào)節(jié)線圈的另一端和激磁電感的另一端連接。
2.采用權(quán)利要求1的輸出諧振變化器的控制方法，其特征在于，包括MCU、驅(qū)動組件、隔離控制開關(guān)、諧振變換器、電壓檢測回路和電流檢測回路，MCU分別連接驅(qū)動組件、電壓檢測回路和電流檢測回路，并通過驅(qū)動模塊來控制隔離控制開關(guān)，并由隔離控制開關(guān)來控制諧振變換器，電壓檢測回路和電流檢測回路分別用來檢測諧振變換器內(nèi)啟動點(diǎn)火電容兩端的電壓和電流變化，并將取樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)組CU，并由MCU進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。
【專利摘要】一種植物補(bǔ)光燈用鎮(zhèn)流器的輸出諧振變換器及其控制方法，屬于照明控制技術(shù)領(lǐng)域，通過對傳統(tǒng)半橋諧振變換器進(jìn)行改進(jìn)，在原有的基礎(chǔ)上增加了增益調(diào)節(jié)線圈、激磁電感和輸出匹配線圈，使得在和諧振變壓器組成了諧振濾波網(wǎng)絡(luò)，即增大了電壓的調(diào)節(jié)范圍，同時能夠過濾諧振網(wǎng)絡(luò)中的雜波，減少開關(guān)的傳導(dǎo)和輻射干擾。
【IPC分類】H05B41-28
【公開號】CN104540310
【申請?zhí)枴緾N201510019155
【發(fā)明人】邱明, 蔣乙明
【申請人】蘇州市紐克斯照明有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月15日