一種新型hid燈防聲頻諧振電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種新型HID燈防聲頻諧振電路，連接在PWM高頻振蕩電路的定時(shí)端上，包括二級(jí)積分電路和用于產(chǎn)生低頻方波信號(hào)的單片機(jī)，該單片機(jī)的輸出端連接所述二級(jí)積分電路的輸入端，該二級(jí)積分電路的輸出端連接所述PWM高頻振蕩電路的定時(shí)端。本新型采用單片機(jī)產(chǎn)生低頻方波，經(jīng)二級(jí)積分電路疊加到PWM高頻振蕩電路的定時(shí)電路(通過(guò)定時(shí)端)，從而對(duì)PWM高頻振蕩電路輸出頻率進(jìn)行擾動(dòng)，使其產(chǎn)生小范圍的、周期性的頻率微變化，使燈管的燈電流頻率也發(fā)生一定范圍變化，破壞燈管駐波的產(chǎn)生，從而有效地避免聲諧振的現(xiàn)象，保證了HID燈高頻驅(qū)動(dòng)下能安全工作。采用單片機(jī)防燈管音頻諧振的控制辦法，具有電路簡(jiǎn)單，具有電路智能化、調(diào)試方便與低成本等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種新型HID燈防聲頻諧振電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及HID燈驅(qū)動(dòng)技術(shù)，具體是指一種新型HID燈防聲頻諧振電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境問(wèn)題是各國(guó)面臨的問(wèn)題。在電力消耗中，有10%~20%的電能用在家居和公共照明，由此照明技術(shù)水平已成為各國(guó)關(guān)注的課題。為此，各國(guó)已相繼實(shí)施“綠色照明工程”，其目標(biāo)是推廣效率高、壽命長(zhǎng)、安全和性能穩(wěn)定的電光源、照明電器配件以及調(diào)光控制器件組成的照明系統(tǒng)。在中國(guó)，“綠色照明工程”作為國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，高效電光源及鎮(zhèn)流器被列為重點(diǎn)發(fā)展的節(jié)能技術(shù)。在公共照明領(lǐng)域金鹵燈具有高顯色性、高壓鈉燈具有高穿透性等特點(diǎn)必將與LED光源長(zhǎng)期共存。研究此類燈具的電子驅(qū)動(dòng)電路，解決因高頻點(diǎn)燈而帶來(lái)的聲頻共振現(xiàn)象是照明領(lǐng)域里是一個(gè)令人關(guān)注的問(wèn)題。
[0003]聲諧振現(xiàn)象是高強(qiáng)度氣體放電燈在高頻驅(qū)動(dòng)時(shí)所特有的現(xiàn)象，是設(shè)計(jì)金鹵燈驅(qū)動(dòng)電路時(shí)必須面對(duì)和解決的問(wèn)題。HID燈在一定的頻率范圍會(huì)發(fā)生聲諧振現(xiàn)象，其發(fā)生機(jī)理是:在采用高頻電源驅(qū)動(dòng)金鹵燈時(shí)，管內(nèi)壓力波會(huì)在燈管內(nèi)壁來(lái)回反射，根據(jù)駐波原理，會(huì)產(chǎn)生燈管與管壁產(chǎn)生諧振。其諧振頻率與電弧管的尺寸相關(guān)。共振蕩頻率并非是單一的，包含一階基波和高階諧波。只要驅(qū)動(dòng)電流的頻率與其中的一個(gè)相同，就有可能產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。該諧振會(huì)使電弧不穩(wěn)定，出現(xiàn)電弧彎曲、翻滾、搖晃，直至電弧管爆裂。
[0004]目前國(guó)內(nèi)外廠家采用的防HID燈燈管聲諧振的辦法有:一、利用反饋辦法避免聲諧振；二、利用低頻方波驅(qū)動(dòng)HID燈；三、利用超高頻方波驅(qū)動(dòng)HID燈；目的就是避開(kāi)能發(fā)生聲諧振的頻率范圍，但是所述現(xiàn)有各辦法也帶來(lái)電源效率低下、開(kāi)關(guān)管損耗大、制造復(fù)雜與EMI不容易控制等問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型HID燈防聲頻諧振電路，采用周期變頻工作的方式來(lái)避免聲諧振的現(xiàn)象，不存在現(xiàn)有技術(shù)中所述的電源效率低下、開(kāi)關(guān)管損耗大、制造復(fù)雜與EMI不容易控制等問(wèn)題。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0007]一種新型HID燈防聲頻諧振電路，連接在PWM高頻振蕩電路的定時(shí)端上，包括二級(jí)積分電路和用于產(chǎn)生低頻方波信號(hào)的單片機(jī)，該單片機(jī)的輸出端連接所述二級(jí)積分電路的輸入端,該二級(jí)積分電路的輸出端連接所述PWM高頻振蕩電路的定時(shí)端。
[0008]所述二級(jí)積分電路包括有電阻R1、R2、R3及R4，電容Cl及C2 ;電阻Rl的一端連接所述單片機(jī)的輸出端口，另一端依次串聯(lián)電阻R2、R3后連接PWM高頻振蕩電路的的RT端，電容Cl的一端接電阻Rl和R2間的連接點(diǎn)，電容C2的一端接電阻R2和R3間的連接點(diǎn)，電容Cl和C2的另一端均接電阻R4的一端，電阻R4的另一端接地。
[0009]采用上述方案后，本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于:采用單片機(jī)產(chǎn)生低頻方波，經(jīng)二級(jí)積分電路置加到PWM聞?lì)l振蕩電路的定時(shí)電路(通過(guò)定時(shí)端)，從而對(duì)PWM高頻振蕩電路輸出頻率進(jìn)行擾動(dòng)，使其產(chǎn)生小范圍的、周期性的頻率微變化，使燈管的燈電流頻率也發(fā)生一定范圍變化，破壞燈管駐波的產(chǎn)生，從而有效地避免聲諧振的現(xiàn)象，保證了 HID燈高頻驅(qū)動(dòng)下能安全工作。采用單片機(jī)防燈管音頻諧振的控制辦法，具有電路簡(jiǎn)單，可通過(guò)編程隨機(jī)改變輸出的頻率與幅度，具有電路的智能化、調(diào)試方便與低成本等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本新型防聲頻諧振電路的原理框圖；
[0011]圖2是本新型防聲頻諧振電路的電路圖；
[0012]圖3是本新型防聲頻諧振電路仿真工作的各階波形圖；
[0013]圖4是本新型防聲頻諧振電路的兩路輸出波形及頻率變化曲線圖；
[0014]圖5是本新型防聲頻諧振電路的輸入電壓與輸出功率之間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線圖；
[0015]圖6是HID燈的燈電流和燈兩端電壓的波形圖。
[0016]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0017]HID燈4PWM高頻振蕩電路3
[0018]二級(jí)積分電路2 單片機(jī)I

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]本新型涉及一種新型HID燈防聲頻諧振電路，連接在HID高頻驅(qū)動(dòng)電路的PWM高頻振蕩電路3的定時(shí)端上，如圖1所示，包括單片機(jī)I和二級(jí)積分電路2。單片機(jī)I用于產(chǎn)生低頻方波信號(hào)，其輸出端連接二級(jí)積分電路2的輸入端，該二級(jí)積分電路2的輸出端連接PWM高頻振蕩電路3的定時(shí)端。PWM高頻振蕩電路3和HID燈4相連接。
[0021 ] 如圖2所示，PWM高頻振蕩電路3較佳地通過(guò)半橋驅(qū)動(dòng)電路連接HID燈4。PWM高頻振蕩電路3包括PWM控制芯片Ul，定時(shí)電阻RTl、RT2，定時(shí)電容Ct ;所述PWM控制芯片Ul的RT端依次串聯(lián)定時(shí)電阻RTl和RT2后接地，所述PWM控制芯片Ul的CT端串聯(lián)定時(shí)電容Ct后接地。
[0022]所述二級(jí)積分電路包括有電阻Rl、R2、R3及R4，電容Cl及C2 ;電阻Rl的一端連接所述單片機(jī)的輸出端口，另一端依次串聯(lián)電阻R2、R3后連接PWM控制芯片Ul的RT端，電容Cl的一端接電阻Rl和R2間的連接點(diǎn)，電容C2的一端接電阻R2和R3間的連接點(diǎn)，電容Cl和C2的另一端均接電阻R4的一端，電阻R4的另一端接地。
[0023]由單片機(jī)I輸出頻率為100HZ、幅值為5V的方波，經(jīng)R1，Cl積分電路，得到三角波；再經(jīng)R2，C2積分電路，得到正弦波(通過(guò)四通道示波器來(lái)檢測(cè)各階的波形如圖3所示)。正弦波疊加到PWM控制芯片Ul的定時(shí)端，使PWM控制芯片Ul輸出頻率產(chǎn)生周期性的頻率變化。通過(guò)Saber軟件對(duì)電路仿真，兩路輸出仿真波形及頻率如圖4所示。仿真結(jié)果表明，通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生PWM再經(jīng)過(guò)二階積分電路可以使PWM控制芯片的輸出頻率產(chǎn)生小范圍的、周期性的頻率變化，使燈管的燈電流頻率也發(fā)生一定范圍變化，破壞燈管駐波的產(chǎn)生，從而有效地避免聲諧振的現(xiàn)象。
[0024]綜上，本新型防聲頻諧振電路創(chuàng)新地采用周期變頻工作的方式來(lái)避免聲諧振的現(xiàn)象，用低頻信號(hào)去調(diào)制PWM芯片的高頻信號(hào)，采用了在一中心頻率附近，小范圍不停地改變金鹵燈的工作頻率，降低相關(guān)頻率點(diǎn)的能量分量，保證低于聲諧振閥值能量，達(dá)到避免聲諧振的發(fā)生。
[0025]下面通過(guò)幾組仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)進(jìn)一步闡釋本新型防聲頻諧振電路所帶來(lái)的優(yōu)異性能。
[0026]圖5是對(duì)應(yīng)本新型的HID驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸入電壓與輸出功率之間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線，當(dāng)頻率工作在40KHz時(shí)，電壓從175V-265V變動(dòng)時(shí)，輸出功率基本上穩(wěn)定在250W左右。從功率點(diǎn)的分布看，它們并不是在一條直線上而是分布在250W的兩邊，這是因?yàn)橛玫皖l波調(diào)制高頻波帶來(lái)的頻率擾動(dòng)，導(dǎo)致功率的微小變化。但從功率的變化范圍看，盡管輸入電壓的大幅波動(dòng)，輸出的功率基本是恒定的，也就是說(shuō)燈管的發(fā)光處于穩(wěn)定狀態(tài)。
[0027]圖6中是HID燈的電流和燈兩端電壓的波形圖，其中幅度小的波形為燈電流波形，大幅度的波形為燈兩端電壓波形，從電流和電壓波形看峰值點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間基本相同，波形相似，可見(jiàn)HID燈此時(shí)狀態(tài)已經(jīng)接近純電阻電路，沒(méi)有出現(xiàn)聲諧振點(diǎn)問(wèn)題。而從波形的形態(tài)可看出兩個(gè)波形穩(wěn)定均勻，沒(méi)有出現(xiàn)高次諧波，說(shuō)明電路設(shè)計(jì)合理，穩(wěn)定。在實(shí)驗(yàn)燈過(guò)程中也沒(méi)有因防聲諧振電路加入而導(dǎo)致燈閃爍燈情況。
[0028]通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間通電試驗(yàn)，基于本新型的HID驅(qū)動(dòng)電路在175V-265V輸入電壓波動(dòng)情況下，HID燈驅(qū)動(dòng)電路工作穩(wěn)定，功率維持恒定，燈無(wú)頻閃和聲諧振現(xiàn)象，功率因素大于
0.97，效率大于85%以上。可見(jiàn)該驅(qū)動(dòng)電路性能穩(wěn)定可靠，可為公共照明節(jié)中高壓氣體放電燈等提供一種節(jié)能的驅(qū)動(dòng)電路。
[0029]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，凡跟本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所做的均等變化和修飾，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型HID燈防聲頻諧振電路，其特征在于:連接在PWM高頻振蕩電路的定時(shí)端上，包括二級(jí)積分電路和用于產(chǎn)生低頻方波信號(hào)的單片機(jī)，該單片機(jī)的輸出端連接所述二級(jí)積分電路的輸入端，該二級(jí)積分電路的輸出端連接所述PWM高頻振蕩電路的定時(shí)端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型HID燈防聲頻諧振電路，其特征在于:所述二級(jí)積分電路包括有電阻Rl、R2、R3及R4，電容Cl及C2 ;電阻Rl的一端連接所述單片機(jī)的輸出端口，另一端依次串聯(lián)電阻R2、R3后連接PWM高頻振蕩電路的的RT端，電容Cl的一端接電阻Rl和R2間的連接點(diǎn)，電容C2的一端接電阻R2和R3間的連接點(diǎn)，電容Cl和C2的另一端均接電阻R4的一端，電阻R4的另一端接地。
【文檔編號(hào)】H05B41/292GK203859919SQ201420277515
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】潘玉灼, 郭麗平 申請(qǐng)人:泉州師范學(xué)院