專利名稱：一種直流變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電路，涉及一種直流變換電路，主要用于小功率高強(qiáng) 度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器的燈恒功率控制。
背景技術(shù)：
小功率高強(qiáng)度氣體放電燈(以下簡稱HID燈)是繼白熾燈和熒光燈之 后的第三代高效節(jié)能綠色光源，HID的發(fā)光效率是鹵鎢燈的4倍、壽命是 鹵鎢燈的10倍以上，并且顯色性更好，因此是替代傳統(tǒng)鹵鎢燈的理想光 源。同其它傳統(tǒng)的熒光燈一樣，HID燈具有負(fù)阻效應(yīng)，因此使用時必須配 鎮(zhèn)流器才能工作，傳統(tǒng)使用的都是電感式鎮(zhèn)流器，它不僅體積大、重量 重，而且效率極低，并且不能實現(xiàn)瞬時快速啟動。
為了延長HID燈的使用壽命，以及提高HID燈的顯色性， 一般要求 對HID燈進(jìn)行恒功率驅(qū)動。傳統(tǒng)電子鎮(zhèn)流器為了確保HID燈的恒功率輸 出，往往在電子鎮(zhèn)流器的輸入部分加一級BOOST功率因數(shù)校正及穩(wěn)壓電 路，這種方法可以達(dá)到燈恒功率輸出之目的，但是增加了電路成本和體 積；另外當(dāng)負(fù)載發(fā)生故障時，也不能及時切斷較高的輸出電壓，從而增加 了電路損耗，也降低了電子鎮(zhèn)流器的可靠性。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型的HID燈 電子鎮(zhèn)流器恒功率控制電路。
本實用新型包括單片機(jī)控制電路、P麗功率驅(qū)動電路、單端反激式變 換電路、輸出取樣電路、信號調(diào)理電路。
單片機(jī)控制電路包括單片機(jī)IC1、三端穩(wěn)壓器V1、第一輸入電壓取樣 電阻Rl、第二輸入電壓取樣電阻R2、第一濾波電容Cl、第二濾波電容 C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4和濾波電感Ll。三端穩(wěn)壓器VI 的1腳通過濾波電感Ll與直流輸入電壓12V正極，2腳接地，3腳為+5V 電源輸出端，通過第四濾波電容C4與2腳連接；濾波電感L1的兩端分別 與第一濾波電容C1的一端和第二濾波電容C2的一端連接；第一輸入電壓 取樣電阻Rl的一端與三端穩(wěn)壓器VI的1腳連接，另一端與第二輸入電壓 取樣電阻R2的一端和第三濾波電容C3的一端連接，第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2和第三濾波電容C3的另一端接地。單片機(jī)IC1的3腳與 三端穩(wěn)壓器VI的3腳連接、5腳與第一輸入電壓取樣電阻Rl的另一端連 接、4腳接地。
P麗功率驅(qū)動電路包括驅(qū)動電路IC2和柵極限流電阻R6。驅(qū)動電路 IC2的7腳與三端穩(wěn)壓器VI的1腳連接，4腳與單片機(jī)IC1的6腳連接， 6腳與柵極限流電阻R6的一端連接，2腳、3勝卩和5腳接地。
單端反激式變換電路包括高頻變壓器Tl、功率M0S管Ml、整流二極 管D1、高頻濾波電容CIO、吸收電容C9。高頻變壓器Tl原邊的一端與三 端穩(wěn)壓器VI的1腳連接、另一端與功率MOS管M1的漏極連接，高頻變壓 器Tl副邊的一端與整流二極管Dl的正極連接，另一端接地；功率M0S管 Ml的柵極與柵極限流電阻R6的另一端連接、源極接地；吸收電容C9的 一端與功率M0S管Ml的漏極連接、另一端接地；高頻濾波電容C10的一 端與整流二極管D1的負(fù)極連接、另一端接地。
輸出取樣電路包括第一輸出電壓取樣電阻R7、第二輸出電壓取樣電 阻R8、第三輸出電壓取樣電阻R9、第四輸出電壓取樣電阻R10和電流取 樣電阻Rll。第一輸出電壓取樣電阻R7、第二輸出電壓取樣電阻R8和第 三輸出電壓取樣電阻R9依次串聯(lián)后的一端與整流二極管Dl的負(fù)極連接、 另一端與第四輸出電壓取樣電阻RIO的一端連接，第四輸出電壓取樣電阻 R10的另一端和電流取樣電阻Rll的一端接地。
信號調(diào)理電路包括運算放大器IC3、同相輸入端電阻R3、反相輸入端 電阻R4、反饋電阻R5、第五濾波電容C5、第六濾波電容C6、第七濾波電 容C7和第八濾波電容C8。運算放大器IC3接+5V電源、4腳接地。第五 濾波電容C5的一端分別與單片機(jī)IC1的6腳、反饋電阻R5的一端、運算 放大器IC3的1腳連接，第五濾波電容C5的另一端接地；反相輸入端電 阻R4的 一端分別與反饋電阻R5的另一端和運算放大器IC3的2腳連接， 反相輸入端電阻R4的另一端接地；同相輸入端電阻R3的一端與電流取樣 電阻Rll的另一端連接，同相輸入端電阻R3的另一端分別與第六濾波電 容C6的一端和運算放大器IC3的3腳連接，第六濾波電容C6的另一端接 地；第七濾波電容C7的一端分別與運算放大器IC3的6膽卩、7腳以及單 片機(jī)工C1的7腳連接，第七濾波電容C7的另一端接地；第八濾波電容C8 的一端分別與運算放大器IC3的5腳以及第四輸出電壓取樣電阻R10的一 端連接，第八濾波電容C8的另一端接地。本實用新型中的單片機(jī)IC1、驅(qū)動電路IC2、運算放大器IC3、功率 M0S管Ml、整流二極管Dl均采用成熟的現(xiàn)有產(chǎn)品，可以通過購買方式取 得。如單片機(jī)IC1采用MC9S08SH4、驅(qū)動電路IC2采用UC3843、運算放大 器IC3采用LM258、功率MOS管Ml采用IRF540、整流二極管Dl采用 HFA8TB60。
本實用新型中，由單片機(jī)IC1產(chǎn)生頻率為100KHZ的P麗脈沖，脈沖 經(jīng)驅(qū)動電路IC2放大后，控制單端反激式變換電路工作。在HID燈啟動 前，單端反激式變換電路的直流輸出電壓控制在380V左右，此時由單片 機(jī)IC1連續(xù)檢測12V直流輸入電壓、單端反激式變換電路的直流輸出電壓 和輸出電流，如發(fā)現(xiàn)輸入電壓小于9V或大于16V，或者輸出電流過大， 或者在單端反激式變換電路開始工作10mS后，其輸出電壓仍大于300V， 則單片機(jī)IC1立即停止產(chǎn)生100KHZ的P麵脈沖，結(jié)束單端反激式變換電 路的第一次HID燈啟動；如第一次HID燈啟動失敗，則可進(jìn)入第二次啟 動，如第二次HID燈啟動仍失敗，則可進(jìn)入第三次啟動，如第三次仍失 敗，則關(guān)閉變換電路，直止電路重新上電。由上可知，這種電路具有---定 的智能，另一個優(yōu)點是單端反激式變換電路的直流輸出電壓始終控制在 400V以下，因此HID燈電子鎮(zhèn)流器的后級全橋逆變電路可選用價格較 低、耐壓為400V的功率MOS管。
如HID燈啟動成功，則單片機(jī)IC1進(jìn)入HID燈啟動過渡過程控制和穩(wěn) 態(tài)過程控制，通過單端反激式變換電路輸出電流和輸出電壓的實時采樣， 再經(jīng)單片機(jī)IC1乘法運算后，根據(jù)HID燈功率控制曲線，實時調(diào)節(jié)單端反 激式變換電路的P觀控制脈沖寬度，從而達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的恒功率輸出控制目 的。


圖l是本實用新型的電路圖。
具體實施方式

一種直流變換電路包括有單片機(jī)控制電路、P麗功率驅(qū)動電路、單端 反激式變換電路、輸出取樣電路、信號調(diào)理電路。
如圖1所示，單片機(jī)控制電路包括單片機(jī)IC1、三端穩(wěn)壓器V1、第一 輸入電壓取樣電阻R1、第二輸入電壓取樣電阻R2、第一濾波電容C1、第 二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4和濾波電感Ll。 二 端穩(wěn)壓器VI的1腳通過濾波電感Ll與直流輸入電壓12V正極，2腳接
6地，3腳為+5V電源輸出端，通過第四濾波電容C4與2腳連接，濾波電感 Ll的兩端分別與第一濾波電容Cl的一端和第二濾波電容C2的一端連 接；第一輸入電壓取樣電阻R1的一端與三端穩(wěn)壓器V1的1腳連接，另一 端與第二輸入電壓取樣電阻R2的一端和第三濾波電容C3的一端連接，第 一濾波電容Cl、第二濾波電容C2和第三濾波電容C3的另一端接地。單 片機(jī)IC1的3腳與三端穩(wěn)壓器VI的3腳連接、5腳與第一輸入電壓取樣 電阻Rl的另一端連接、4腳接地。Cl、 C2和Ll構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)，對+12V 輸入電源進(jìn)行濾波；Rl、 R2和C3構(gòu)成直流輸入電壓取樣電路；三端穩(wěn)壓 器VI的作用為單片機(jī)IC1及信號調(diào)理電路提供+5V電源。
P麗驅(qū)動電路包括驅(qū)動電路工C2和柵極限流電阻R6。驅(qū)動電路IC2的 7腳與三端穩(wěn)壓器VI的1腳連接，4腳與單片機(jī)IC1的6腳連接，6腳與 柵極限流電阻R6的一端連接，2腳、3膽卩和5腳接地。驅(qū)動電路的作用是 是對單片機(jī)IC1產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行電壓和電流放大，從而減少功率M0S 管Ml的開關(guān)損耗；電阻R6起柵極限流作用，保護(hù)M0S管Ml和驅(qū)動電路 IC2因瞬間過流而損壞。
單端反激式變換電路包括高頻變壓器Tl、功率M0S管Ml、整流二極 管D1、高頻濾波電容CIO、吸收電容C9。高頻變壓器Tl原邊的一端與三 端穩(wěn)壓器VI的1腳連接、另一端與功率M0S管Ml的漏極連接，高頻變壓 器T1副邊的一端與整流二極管D1的正極連接，另一端接地；功率M0S管 Ml的柵極與柵極限流電阻R6的另一端連接、源極接地；吸收電容C9的 一端與功率M0S管Ml的漏極連接、另一端接地；高頻濾波電容C10的一 端與整流二極管Dl的負(fù)極連接、另一端接地。C9跨接在M0S管Ml的D、 S兩端，避免M0S管Ml開關(guān)瞬間被擊穿；高頻變壓器Tl的原副邊匝比可 取l: 7。
輸出取樣電路包括第一輸出電壓取樣電阻R7、第二輸出電壓取樣電 阻R8、第三輸出電壓取樣電阻R9、第四輸出電壓取樣電阻R10和電流取 樣電阻Rll。第一輸出電壓取樣電阻R7、第二輸出電壓取樣電阻R8和第 三輸出電壓取樣電阻R9依次串聯(lián)后的一端與整流二極管Dl的負(fù)極連接、 另--端與第四輸出電壓取樣電阻R10的一端連接，第四輸出電壓取樣電阻 R10的另一端和電流取樣電阻Rll的一端接地。R7、 R8、 R9、 R10串聯(lián)分 壓后，用于輸出電壓取樣，電阻R11用于輸出電流取樣。
信號調(diào)理電路包括運算放大器工C3、同相輸入端電阻R3、反相輸入端
7電阻R4、反饋電阻R5、第五濾波電容C5、第六濾波電容C6、第七濾波電 容C7和第八濾波電容C8。運算放大器IC3接+5V電源、4腳接地。第五 濾波電容C5的一端分別與單片機(jī)IC1的6腳、反饋電阻R5的一端、運算 放大器IC3的1腳連接，第五濾波電容C5的另一端接地；反相輸入端電 阻R4的一端分別與反饋電阻R5的另一端和運算放大器IC3的2腳連接， 反相輸入端電阻R4的另一端接地；同相輸入端電阻R3的一端與電流取樣 電阻Rll的另一端連接，同相輸入端電阻R3的另一端分別與第六濾波電 容C6的一端和運算放大器IC3的3腳連接，第六濾波電容C6的另一端接 地；第七濾波電容C7的一端分別與運算放大器IC3的6膽卩、7腳以及單 片機(jī)IC1的7腳連接，第七濾波電容C7的另一端接地；第八濾波電容C8 的一端分別與運算放大器IC3的5腳以及第四輸出電壓取樣電阻R10的一 端連接，第八濾波電容C8的另一端接地。運算放大器IC3中一路放大器 構(gòu)成射極電壓跟隨器；另一路放大器和電阻R4、 R5構(gòu)成同相放大器，對 輸出電流取樣信號進(jìn)行放大。
本實用新型電路的工作過程
12V電源接通后，由帶A/D轉(zhuǎn)換器和P麗模塊的單片機(jī)IC1產(chǎn)生 100KHZ的PWM控制脈沖，經(jīng)功率驅(qū)動電路IC2后控制單端反激式變換器 的M0S管Ml通斷，高頻變壓器副邊產(chǎn)生的高頻交流電壓經(jīng)二極管Dl整流 后，形成直流電壓為負(fù)載供電，而輸出直流電壓和電流經(jīng)電阻取樣后，經(jīng) 過信號調(diào)理電路，反饋至單片機(jī)IC1的A/D輸入通道，然后由單片機(jī)IC1 對直流輸出電壓和電流進(jìn)行乘法運算，根據(jù)此輸出功率的大小調(diào)節(jié)PWM 值，從而達(dá)到輸出恒功率控制之目的。另外這種直流變換電路具有輸出開 路、輸出短路、輸出過流、輸入欠壓和輸入過壓等多種保護(hù)功能，以及軟 啟動能力，具有較高的可靠性。
權(quán)利要求1、一種直流變換電路，包括單片機(jī)控制電路、PWM功率驅(qū)動電路、單端反激式變換電路、輸出取樣電路、信號調(diào)理電路，其特征在于單片機(jī)控制電路包括單片機(jī)IC1、三端穩(wěn)壓器V1、第一輸入電壓取樣電阻R1、第二輸入電壓取樣電阻R2、第一濾波電容C1、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4和濾波電感L1；三端穩(wěn)壓器V1的1腳通過濾波電感L1與直流輸入電壓12V正極，2腳接地，3腳為+5V電源輸出端，3腳通過第四濾波電容C4與2腳連接；濾波電感L1的兩端分別與第一濾波電容C1的一端和第二濾波電容C2的一端連接；第一輸入電壓取樣電阻R1的一端與三端穩(wěn)壓器V1的1腳連接，另一端與第二輸入電壓取樣電阻R2的一端和第三濾波電容C3的一端連接，第一濾波電容C1、第二濾波電容C2和第三濾波電容C3的另一端接地；單片機(jī)IC1的3腳與三端穩(wěn)壓器V1的3腳連接、5腳與第一輸入電壓取樣電阻R1的另一端連接、4腳接地；PWM功率驅(qū)動電路包括驅(qū)動電路IC2和柵極限流電阻R6；驅(qū)動電路IC2的7腳與三端穩(wěn)壓器V1的1腳連接，4腳與單片機(jī)IC1的6腳連接，6腳與柵極限流電阻R6的一端連接，2腳、3腳和5腳接地；單端反激式變換電路包括高頻變壓器T1、功率MOS管M1、整流二極管D1、高頻濾波電容C10、吸收電容C9；高頻變壓器T1原邊的一端與三端穩(wěn)壓器V1的1腳連接、另一端與功率MOS管M1的漏極連接，高頻變壓器T1副邊的一端與整流二極管D1的正極連接，另一端接地；功率MOS管M1的柵極與柵極限流電阻R6的另一端連接、源極接地；吸收電容C9的一端與功率MOS管M1的漏極連接、另一端接地；高頻濾波電容C10的一端與整流二極管D1的負(fù)極連接、另一端接地；輸出取樣電路包括第一輸出電壓取樣電阻R7、第二輸出電壓取樣電阻R8、第三輸出電壓取樣電阻R9、第四輸出電壓取樣電阻R10和電流取樣電阻R11；第一輸出電壓取樣電阻R7、第二輸出電壓取樣電阻R8和第三輸出電壓取樣電阻R9依次串聯(lián)后的一端與整流二極管D1的負(fù)極連接、另一端與第四輸出電壓取樣電阻R10的一端連接，第四輸出電壓取樣電阻R10的另一端和電流取樣電阻R11的一端接地；信號調(diào)理電路包括運算放大器IC3、同相輸入端電阻R3、反相輸入端電阻R4、反饋電阻R5、第五濾波電容C5、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7和第八濾波電容C8；運算放大器IC3接+5V電源、4腳接地；第五濾波電容C5的一端分別與單片機(jī)IC1的6腳、反饋電阻R5的一端、運算放大器IC3的1腳連接，第五濾波電容C5的另一端接地；反相輸入端電阻R4的一端分別與反饋電阻R5的另一端和運算放大器IC3的2腳連接，反相輸入端電阻R4的另一端接地；同相輸入端電阻R3的一端與電流取樣電阻R11的另一端連接，同相輸入端電阻R3的另一端分別與第六濾波電容C6的一端和運算放大器IC3的3腳連接，第六濾波電容C6的另一端接地；第七濾波電容C7的一端分別與運算放大器IC3的6腳、7腳以及單片機(jī)IC1的7腳連接，第七濾波電容C7的另一端接地；第八濾波電容C8的一端分別與運算放大器IC3的5腳以及第四輸出電壓取樣電阻R10的一端連接，第八濾波電容C8的另一端接地。
專利摘要本實用新型涉及一種直流變換電路。傳統(tǒng)電路體積大、成本高。本實用新型包括單片機(jī)控制電路、PWM功率驅(qū)動電路、單端反激式變換電路、輸出取樣電路、信號調(diào)理電路。本實用新型中單片機(jī)產(chǎn)生100KHZ的PWM控制脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路后控制單端反激式變換電路的MOS管通斷，高頻變壓器副邊產(chǎn)生的高頻交流電壓經(jīng)二極管整流后，形成直流電壓為負(fù)載供電，經(jīng)電阻取樣后，通過信號調(diào)理電路，反饋至單片機(jī)的A/D輸入通道，由單片機(jī)對直流輸出電壓和電流進(jìn)行運算，根據(jù)輸出功率的大小調(diào)節(jié)PWM值，達(dá)到輸出恒功率控制之目的。本實用新型具有輸出開路、輸出短路、輸出過流、輸入欠壓和輸入過壓等多種保護(hù)功能，以及軟啟動能力，具有較高的可靠性。
文檔編號H05B41/288GK201332531SQ200820170749
公開日2009年10月21日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者姚建斌, 高明煜 申請人:杭州電子科技大學(xué)