專利名稱：基于uba2211的變頻調(diào)光方法與電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電工電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于UBA2211的變頻調(diào)光方法與電路。
背景技術(shù)：
熒光燈、節(jié)能燈、CFL等氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器調(diào)光，有3種方案①降低電子鎮(zhèn)流器逆變電路的直流供電電壓；②改變電子鎮(zhèn)流器逆變電路輸出脈寬；③控制電子鎮(zhèn)流器逆變電路的開關(guān)頻率。第一種方案的工作原理簡單直觀，但無法直接使用成熟并普及應用的晶閘管白熾燈調(diào)光電路；第二種方案的脈寬調(diào)制法存在大范圍改變脈沖寬度，造成電流不連續(xù)、逆變器輸出晶體管應力大、EMI大，以及熒光燈管的電壓降加大的缺陷。NXP公司新出品的驅(qū)動熒光燈、CFL的電子鎮(zhèn)流器控制集成電路UBA2211，是一款集不可調(diào)光的CFL電子鎮(zhèn)流驅(qū)動器和上、下半橋驅(qū)動MOSFET于一體的新型IC。采用該IC 所設(shè)計的CFL電子鎮(zhèn)流器具有外圍電路簡單、低成本、高效率等特點，能夠很好的實現(xiàn)燈絲預熱、燈管啟動和穩(wěn)定運行。該集成電路內(nèi)部含有兩個功率MOSFET管，具有外圍電路簡單， 所用元器件少的優(yōu)點，形成的半橋功率輸出電路后面直接接鎮(zhèn)流電感器Llamp、熒光燈Lamp、 以及燈諧振電容器Clamp組成的諧振-啟動電路，直接形成了 “鎮(zhèn)流、啟動與燈管模塊”。UBA2211集成電路組成的緊湊型熒光燈CFL典型電路如圖1所示，該圖來自NXP公司的UBA2211數(shù)據(jù)手冊(Datasheet)?？梢詫⑺鼊澐殖?個工作或功能模塊AC-DC轉(zhuǎn)換模塊，由浪涌抑制電阻Rfuse、4只整流二極管——第一整流二極管Dl 第四整流二極管D4組成的橋式整流、電源濾波電容器Cbuf、濾波電感器Lfiu以及第一濾波-輸出電容器Cotiti和第二濾波-輸出電容器Qm2組成；控制集成電路模塊，由UBA2211集成電路、其外圍有檢測預熱電流電阻I^sense、若干外圍電容器——Sff濾波電容器Csw、FS電容器Cfs、DVDT電容器CDVDT、 VDD濾波電容器Cvdd組成；鎮(zhèn)流、啟動與燈管模塊，由鎮(zhèn)流電感器Llamp、熒光燈Lamp (含兩側(cè)的燈絲)、以及燈諧振電容器Clamp組成的諧振-啟動電路形成；頻率控制模塊，由振蕩電阻 Rffie、振蕩電容器Cm確定正常工作頻率。正常工作頻率fn。m計算公式為
fnom= 1 / (k0SC X Cosc X Rosc)( 1 )
其中振蕩常數(shù)kQSC=l. 100士0. 035
啟動頻率fstmt計算公式
fStart_2. 5 X fnom( 2 )
圖1電路圖針對14腳的UBA2211集成電路封裝形式，其中的5個信號地SGND引腳(Pin LPin 2，Pin 9，Pin 10, Pin 13)并聯(lián)。圖2是14腳的UBA2211集成電路管腳定義，圖3 是8腳封裝的UBA2211集成電路管腳定義，它只有1個信號地SGND引腳，去掉了 14腳封裝形式的UBA2211中與DVDT有關(guān)的一對引腳PGND (Pin 4)與DVDT (Pin 5)，形成8腳封裝形式
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的UBA2211集成電路設(shè)計成不能調(diào)光的不足，采用外部元器件控制該集成電路的振蕩輸出頻率f_來調(diào)節(jié)鎮(zhèn)流電感器Llamp阻抗^lamp控制熒光燈的工作電流，達到調(diào)光目的的方法。本發(fā)明具體是根據(jù)正常工作頻率f_計算式(1)的fn。m由振蕩電阻R_、振蕩電容器Cffi。的乘積決定，采用頻率控制調(diào)光模塊Dim代替固定的頻率控制模塊，即采用分別可變的振蕩電阻Rm、振蕩電容器Cree組成頻率控制調(diào)光模塊Dim，代替UBA2211集成電路數(shù)據(jù)手冊給出的傳統(tǒng)設(shè)計的不可調(diào)光電路中的頻率控制模塊，達到控制UBA2211集成電路的開關(guān)輸出頻率，調(diào)節(jié)鎮(zhèn)流電感器Llamp阻抗&lamp和鎮(zhèn)流器的輸出電流的目的，實現(xiàn)熒光燈變頻調(diào)光。本發(fā)明的頻率控制調(diào)光模塊Dim可分別由可變的振蕩電阻Rffie+可變的振蕩電容器Cm組成，或者分別由可變的振蕩電阻Rffic+固定的振蕩電容器Cm組成，或者分別由固定的振蕩電阻IW+可變的振蕩電容器Qbc組成，實現(xiàn)RC乘積可人為改變的電路模塊。本發(fā)明的實現(xiàn)電路由以下4個模塊組成AC-DC轉(zhuǎn)換模塊，與傳統(tǒng)的AC-DC轉(zhuǎn)換模塊完全相同；控制集成電路模塊，與傳統(tǒng)的控制集成電路模塊完全相同；頻率控制調(diào)光模塊Dim，分別由可變的振蕩電阻和可變的振蕩電容器Q^組成RC電路；鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊，帶有第一加熱電感器Llampl和與其串聯(lián)的第一加熱電容器Clampl的第一加熱LC組件、第二加熱電感器Llamp2和與其串聯(lián)的第二加熱電容器Clamp2的第二加熱LC組件、 燈諧振電容器Clamp、各類氣體放電燈如常用的熒光燈Lamp以及鎮(zhèn)流電感器Llamp。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點利用UBA2211集成電路組成的CFL電子鎮(zhèn)流器具有低成本、高效率等特點，能夠很好的實現(xiàn)燈絲熱啟動、點火和穩(wěn)定運行，RMS控制可實現(xiàn)燈的恒功率，擺脫了對輸入電源的依賴性。所設(shè)計電路簡單，外圍所需器件少，穩(wěn)定性高； 本發(fā)明通過控制電子鎮(zhèn)流器電路的開關(guān)頻率，實現(xiàn)變頻調(diào)光；工作可靠性高，同時工程實施方便，沒有使用脈寬調(diào)制電路普遍存在的電流不連續(xù)，減輕了器件沖擊應力大和EMI輻射大的缺陷，降低了對電路元器件性能的要求。


圖1為典型的基于UBA2211集成電路的熒光燈電路，取自該類器件的數(shù)據(jù)手冊，無調(diào)光功能，作為本調(diào)光電路的分析對照電路。圖1中的各個虛線框均為方便本發(fā)明文件描述，人為劃分的電路功能模塊及其添加上去的標記。圖2為14腳封裝形式的UBA2211集成電路引腳圖。圖3為8腳封裝形式的UBA2211集成電路引腳圖。圖4為本發(fā)明的基本工作原理圖。圖5為本發(fā)明的Rffie-Cffi。聯(lián)合調(diào)光的頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。實施電路圖案例。
具體實施例方式圖1傳統(tǒng)的電子鎮(zhèn)流器電路的工作過程已經(jīng)在背景技術(shù)中作了詳細描述。圖4的本發(fā)明主要改進在于用頻率控制調(diào)光模塊Dim代替圖1的(固定)頻率控制模塊，實現(xiàn)了 UBA2211集成電路變頻輸出；用鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊代替圖1的鎮(zhèn)流、啟動與燈管模塊，以保持低功率下的燈絲溫度。本發(fā)明的電路部分可分成4個工作/功能模塊:AC-DC轉(zhuǎn)換模塊，與圖1的AC-DC 轉(zhuǎn)換模塊完全相同；控制集成電路模塊，與圖1的控制集成電路模塊完全相同；頻率控制調(diào)光模塊Dim ；鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊。下面結(jié)合圖4闡述本發(fā)明。AC-DC轉(zhuǎn)換模塊AC電源AC input的火線L_L接浪涌抑制電阻Rfuse的一端，浪涌抑制電阻Rfuse的另一端接第一整流二極管Dl的正極，以及第二整流二極管D2的負極，第一整流二極管Dl的負極接第四整流二極管D4的負極，電源濾波電容器Cbuf的一端，與濾波電感器Lfiui的一端；濾波電感器Lfiu的另一端接第一濾波-輸出電容器Cotiti的一端，與控制集成電路模塊中的集成電路Ul的Pin 3 (UBA2211的DC高壓HV弓丨腳);第一濾波-輸出電容器Qmi的另一端接第二濾波-輸出電容器Cotit2的一端，以及鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊的一端；第二濾波-輸出電容器Qm2的另一端接電源濾波電容器Cbuf的另一端，第二整流二極管D2的正極，第三整流二極管D3的正極，以及形成地線GND(包括模擬地PGND和數(shù)字地SGND )；第三整流二極管D3的負極接第四整流二極管D4的正極，與AC電源AC input 的零線L_N。AC-DC轉(zhuǎn)換模塊部分與NXP公司電子鎮(zhèn)流器控制集成電路UBA2211數(shù)據(jù)手冊給出的典型電路相同?？刂萍呻娐纺K模塊中的集成電路Ul的第一數(shù)字地SGND (第一引腳Pin 1)、 第二數(shù)字地SGND (第二引腳Pin 2)、第三數(shù)字地SGND (第十三引腳Pin 13)、第四數(shù)字地 SGND (第十引腳Pin 10)以及第五數(shù)字地SGND (第九引腳Pin 9)并聯(lián)后接AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的地線GND ；集成電路Ul的DC高壓HV (第三引腳Pin 3)接AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的濾波電感器 Lfilt的另一端與第一濾波-輸出電容器Cotiti的一端并聯(lián)形成的AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的DC電壓輸出，集成電路Ul的模擬地PGND (第四引腳Pin 4)接AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的地線GND，集成電路Ul的DVDT (第五引腳Pin 5)接DVDT電容器Cdvdt的一端，集成電路Ul的集成電路電源 VDD (第六引腳Pin 6)接VDD濾波電容器Cvdd的一端以及頻率控制調(diào)光模塊Dim的輸入端 Dim 1，VDD濾波電容器Cvdd的另一端接AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的地線GND ；集成電路Ul的RC輸入端RC (第七引腳Pin 7)接頻率控制調(diào)光模塊Dim的輸出端Dim 2，頻率控制調(diào)光模塊Dim 的接地端Dim 3接AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的地線GND ；集成電路Ul的SW (第八引腳Pin 8)接SW 濾波電容器Csw的一端，Sff濾波電容器Csw的另一端接AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的地線GND ；集成電路Ul的FS(第十一引腳Pin 11)接FS電容器Cfs的一端，集成電路Ul的傳感輸入端SENSE (第十二引腳Pin 12)接檢測預熱電流電阻I^sense的一端，檢測預熱電流電阻I^sense的另一端接AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的地線GND ；集成電路Ul的功率輸出端OUT(第十四引腳Pin 14)接DVDT 電容器Cdvdt的另一端，F(xiàn)S電容器Cfs的另一端，以及鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊的另一端。不帶頻率控制調(diào)光模塊Dim的控制集成電路模塊與數(shù)據(jù)手冊提供的圖1 UBA2211典型電路中不帶頻率控制模塊的控制集成電路模塊部分完全相同。鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊的一端接熒光燈Lamp的一側(cè)燈絲的一端和為一側(cè)燈絲保溫的第一加熱LC組件的第一加熱電感器Llampl的一端，第一加熱電感器Llampl的另一端接第一加熱LC組件的第一加熱電容器Clampl的一端， 第一加熱電容器Clampl的另一端接熒光燈Lamp的一側(cè)燈絲的另一端和燈諧振電容器Clamp的一端；燈諧振電容器Clamp的另一端接第二加熱LC組件的第二加熱電容器Clamp2的一端和熒光燈Lamp的另一側(cè)燈絲的另一端，第二加熱電容器Clamp2的另一端接第二加熱LC組件的第二加熱電感器Llamp2的另一端，第二加熱電感器Llamp2的一端接熒光燈Lamp的另一側(cè)燈絲的一端，以及鎮(zhèn)流電感器Llamp的一端，鎮(zhèn)流電感器Llamp的另一端構(gòu)成了鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊的另一端。頻率控制調(diào)光模塊Dim 頻率控制調(diào)光模塊Dim的輸入端Dim 1，頻率控制調(diào)光模塊Dim的輸出端Dim 2，頻率控制調(diào)光模塊Dim的接地端Dim 3。頻率控制調(diào)光模塊Dim的輸入端Dim 1接可調(diào)振蕩電阻Rffie的一端，可調(diào)振蕩電阻的另一端接可調(diào)振蕩電容器 Cffie的一端，以及頻率控制調(diào)光模塊Dim的輸出端Dim 2，可調(diào)振蕩電容器Q^的另一端接頻率控制調(diào)光模塊Dim的接地端Dim 3。頻率控制調(diào)光模塊Dim的輸入端Dim 1接集成電路Ul的集成電路電源VDD (第六引腳Pin 6)和VDD濾波電容器Cvdd的一端，頻率控制調(diào)光模塊Dim的輸出端Dim 2接集成電路Ul的RC輸入端RC(第七引腳Pin 7)，頻率控制調(diào)光模塊Dim的接地端Dim 3接AC-DC 轉(zhuǎn)換模塊的地線GND ；
圖4給出的頻率控制調(diào)光模塊Dim為工作原理圖，通過可調(diào)振蕩電阻R_、可調(diào)振蕩電容器Cffi。兩者控制正常工作頻率f_，雖然具有RC乘積變動范圍大的優(yōu)勢，但使用起來不夠方便。圖5作為本發(fā)明的進一步改進，是一款采用可調(diào)振蕩電阻-可調(diào)振蕩電容器Rffie-Cffic 聯(lián)動的頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。。圖5為本發(fā)明的Rffie-Q^聯(lián)合調(diào)光的頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。實施電路圖。頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dimci。與外電路的聯(lián)接頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。 輸入端DimaI接集成電路Ul的集成電路電源VDD (第六引腳Pin 6)和VDD濾波電容器Cvdd 的一端，頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。的輸出端Dima2接集成電路Ul的RC輸入端RC (第七引腳Pin 7)，頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。的接地端Dima3接AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的地線GND，頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。的電源端Dima4接集成電路Ul的Pin 3CUBA2211 的DC高壓HV引腳)。頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。內(nèi)部電路頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。輸入端DimaI接固定的第一振蕩電阻Rffi。l的一端，第一振蕩電阻的另一端接雙聯(lián)電位器之一——可變的第二振蕩電阻U的一端，雙聯(lián)電位器之一可變的第二振蕩電阻U的另一端接雙聯(lián)電位器之一可變的第二振蕩電阻U的可動端，第一固定振蕩電容器CfficI 的一端，第二固定振蕩電容器Cffi。2的一端，以及頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dimci。的輸出端 Dima2 ；第二固定振蕩電容器Cffi。2的另一端接變?nèi)荻O管D5的負極與隔離電阻Rvl的一端， 隔離電阻Rvl的另一端接雙聯(lián)電位器之二 Rv2的可動端，雙聯(lián)電位器之二 Rv2的一端接降壓電阻Rv3的另一端，降壓濾波電容器Cv的一端；降壓電阻Rv3的一端接頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。的電源端Dima4 ；雙聯(lián)電位器之二Rv2的另一端接降壓濾波電容器Cv的另一端，變?nèi)荻O管D5的正極，第一固定振蕩電容器CmI的另一端，以及頻率控制R-C聯(lián)動調(diào)光模塊Dim。。的接地端Dima3。本發(fā)明的正常工作頻率(全功率)fn。m選擇20 35kHz為宜，調(diào)光后達到最高頻率 40 55kHz ；較低的工作頻率較適合市場磁性材料。本發(fā)明中，電路各元器件的參考參數(shù)如下
浪涌抑制電阻RFUSE_10Q/1W，橋式整流的整流二極管Dl D4— 1N4007，電源濾波電容器Cbuf—4. 7 μ F/400V,濾波電感器LmT_2mH，第一濾波-輸出電容器Cotti和第二濾波-輸出電容器Cqut2 — 150nF/250V，檢測預熱電流電阻&_一1. 8 Ω/1/4W, Sff濾波電容器 Csff-100nF/50V, FS 電容器 Cfs — 10nF/50V，DVDT 電容器 Cdvdt — 220pF/1000V，VDD 濾波電容器Cvdd — 100nF/50V，鎮(zhèn)流電感器Llamp—3 4mH/EE16磁芯，燈諧振電容器Clamp—2. 2 3. 3nF/1000V，振蕩電阻 Rqsc—100 133k Ω/1/4W，振蕩電容器 Cosc-220 330pF/50V，第一加熱電容器Clampl、第二加熱電容器Clamp2—1 2nF/50V，第一加熱電感器Llampl、第二加熱電感器Llamp2—幾個μ H，雙聯(lián)電位器之二 Rv2 降壓電阻Rv3—1:9左右，雙聯(lián)電位器一68 IOOk Ω/1/4W，第一振蕩電阻RqscI — 50 68k Ω/1/8W，第一固定振蕩電容器CqscI —100 180pF/50V，第二固定振蕩電容器Cqsc2— 200 330pF/50V，變?nèi)荻O管D5—變?nèi)莘秶?0 300 pF，隔離電阻Rvl — 330 510kΩ/1/8W，降壓濾波電容器Cv — 1 4. 7μ F/50Vo
權(quán)利要求
1.基于UBA2211的變頻調(diào)光電路，包括AC-DC轉(zhuǎn)換模塊、控制集成電路模塊、頻率控制調(diào)光模塊和鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊，其特征在于所述的鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊包括第一加熱LC組件、第二加熱LC組件、燈諧振電容器Clamp、熒光燈Lamp以及鎮(zhèn)流電感器Llamp ；第一加熱LC組件的一端與熒光燈Lamp —側(cè)的一端連接，第一加熱LC組件的另一端分別與熒光燈Lamp —側(cè)的另一端、燈諧振電容器Clamp的一端連接；第二加熱LC組件的一端與鎮(zhèn)流電感器Llamp的一端、熒光燈Lamp另一側(cè)的一端連接，第二加熱LC組件的另一端分別與熒光燈Lamp另一側(cè)的另一端、燈諧振電容器Clamp的另一端連接；鎮(zhèn)流電感器 Llamp的另一端接控制集成電路模塊中UBA2211芯片的OUT引腳；所述的第一加熱LC組件包括第一加熱電感器Llampl、第一加熱電容器Clampl ；第一加熱電感器Llampl和第一加熱電容器Clampl串接；所述的第二加熱LC組件包括第二加熱電感器Llamp2、第二加熱電容器Clamp2 ；第二加熱電感器Llamp2和第二加熱電容器Clamp2串接；所述的頻率控制調(diào)光模塊的振蕩電阻IW、振蕩電容器Q^組成RC可調(diào)電路，振蕩電阻 Rose的一端接控制集成電路模塊中UBA2211芯片的VDD引腳，振蕩電阻‘。的另一端、振蕩電容器Cm的一端接控制集成電路模塊中UBA2211芯片的RC引腳，振蕩電容器Q^的另一端接地；所述的振蕩電阻Rffic的阻值可調(diào)或所述的振蕩電容器Cffic的電容值可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于UBA2211的變頻調(diào)光電路，其特征在于所述的振蕩電阻Rffic包括阻值固定的第一振蕩電阻U和阻值可變的第二振蕩電阻R_2，第一振蕩電阻 Roscl和第二振蕩電阻U串聯(lián)；所述的振蕩電容器Cm包括第一固定振蕩電容器Q^l、第二固定振蕩電容器Cffi。2和變?nèi)荻O管D5，第一固定振蕩電容器Q^l的一端、第二固定振蕩電容器CreJ的一端并聯(lián)作為振蕩電容器Cffi。的一端，第二固定振蕩電容器CreJ的另一端接變?nèi)荻O管D5的負極，變?nèi)荻O管D5的正極、第一固定振蕩電容器CmI的另一端并聯(lián)作為振蕩電容器Qjse的另一端；還包括隔離電阻Rvl、雙聯(lián)電位器Rv2、降壓電阻Rv3和降壓濾波電容器Cv ；隔離電阻Rvl的一端接變?nèi)荻O管D5的負極，隔離電阻Rvl的另一端接雙聯(lián)電位器Rv2的可動端，雙聯(lián)電位器Rv2的一端接降壓電阻Rv3的另一端、降壓濾波電容器Cv 的一端；降壓電阻Rv3的一端接控制集成電路模塊中UBA2211芯片的HV引腳；雙聯(lián)電位器 Rv2的另一端接降壓濾波電容器Cv的另一端、變?nèi)荻O管D5的正極；所述的振蕩電阻Rffie 和振蕩電容器Qjse同時調(diào)整。
3.基于UBA2211的變頻調(diào)光電路的調(diào)光方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)RC可調(diào)電路的時間常數(shù)來調(diào)整變頻調(diào)光電路的輸出頻率，實現(xiàn)變頻調(diào)光電路的氣體放電燈功率調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于UBA2211的變頻調(diào)光方法與電路?；赨BA2211的變頻調(diào)光電路包括AC-DC轉(zhuǎn)換模塊、控制集成電路模塊、頻率控制調(diào)光模塊和鎮(zhèn)流、啟動、燈管與燈絲保溫模塊。基于UBA2211的變頻調(diào)光方法通過調(diào)節(jié)RC電路的時間常數(shù)來調(diào)整變頻調(diào)光電路的輸出頻率，實現(xiàn)變頻調(diào)光電路的氣體放電燈功率調(diào)整。本發(fā)明通過控制電子鎮(zhèn)流器電路的開關(guān)頻率，實現(xiàn)變頻調(diào)光；工作可靠性高，工程實施方便；減輕了器件沖擊應力大和EMI輻射大的缺陷，降低了對電路元器件性能的要求。
文檔編號H05B41/38GK102355787SQ20111022547
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者胡建人 申請人:杭州電子科技大學