專利名稱：Pwm/pfm同步控制調(diào)光電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高頻脈沖電子與集成微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣體放電燈調(diào)光電 路，具體涉及一種PWM/PFM同步控制調(diào)光電路。
背景技術(shù)：
綠色照明是二十一世界最具發(fā)展前景的高新技術(shù)領(lǐng)域之一，綠色照明不僅僅是傳 統(tǒng)的節(jié)能和提高經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是著眼資源合理利用和環(huán)境保護(hù)，在滿足照明質(zhì)量和 視覺環(huán)境條件下的更高要求。調(diào)光技術(shù)在白熾燈中有較廣泛的應(yīng)用，可采用調(diào)壓的方案。白熾燈是一種電阻性 負(fù)載，當(dāng)燈電壓變化時，燈功率和亮度也發(fā)生變化，但這種調(diào)光方法并不節(jié)能。以25W的白 熾燈泡為例，在電壓下降到60%時，燈的亮度只有原來的30%。氣體放電燈(包括日光燈、 高壓鈉燈、金鹵燈等)具有負(fù)阻特性。當(dāng)施加于燈管兩端電壓低于觸發(fā)電壓時，燈呈現(xiàn)高阻 關(guān)斷狀態(tài)，沒有電流流過，一旦外加電壓達(dá)到燈觸發(fā)電壓，燈管導(dǎo)通，其兩端的電壓迅速降 低，電流增大呈現(xiàn)負(fù)阻特性，因而不能用調(diào)節(jié)電壓的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)光，PWM/PFM同步控制這 種調(diào)光方法比較節(jié)能，在功率下降到60%時，燈的亮度還有原來的70%。本發(fā)明是遵循氣體放電燈的規(guī)律來實(shí)現(xiàn)調(diào)光的一種方法，通過調(diào)光控制使燈發(fā)光 效率高、光色好、壽命長、性能穩(wěn)定、美觀節(jié)能，符合綠色環(huán)保節(jié)能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種PWM/PFM同步控制調(diào)光電路，用脈沖寬度和脈沖頻率變化，調(diào)節(jié) 負(fù)載在占空比 100%的脈沖寬度和設(shè)定的脈沖頻率變化范圍，按照調(diào)光負(fù)載的亮度 要求同步線性調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)氣體放電燈亮度的一種調(diào)光電路。脈沖寬度調(diào)節(jié)法(PWM)是利用改變供電脈沖電壓占空比的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)光。當(dāng)脈 沖寬度增加時，則脈沖占空比上升，燈的負(fù)載電壓不變，燈的功率加大，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光。脈沖頻率調(diào)節(jié)法(PFM)是利用調(diào)節(jié)供電脈沖頻率的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)光。當(dāng)脈沖頻率 增加時，則電感的阻抗增加，導(dǎo)致流過燈負(fù)載的電流下降從而是實(shí)現(xiàn)調(diào)光。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是通過脈沖寬度和脈沖頻率的變化調(diào)節(jié)氣體放電燈的功率，為了使 燈正常工作，在穩(wěn)定條件下燈電壓不可低于燈管導(dǎo)通電壓閥值。因此改變燈功率(P = IV) 的可行方案是改變燈的電流，在燈的工作負(fù)載網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)回路中，由于諧振電壓的阻抗是頻 率的函數(shù)(ZL = 2 π fL)。當(dāng)頻率增加時，電感感抗增加，燈電流減小，燈功率降低，燈光則變 暗。電路內(nèi)部設(shè)置一個同步線性變化的電壓控制振蕩器，改變VCO的電壓，則可以改變振蕩 頻率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光。PWM/PFM同步控制是一種比較復(fù)雜的控制方法，表現(xiàn)在輸出脈沖波形中是一種 PWM和PFM分別反向變化后合成的一種動態(tài)脈沖波形。對功率而言，脈沖占空比大，頻率低， 輸出功率大；脈沖占空比小，頻率高，輸出功率小，同步控制通過反相合成來實(shí)現(xiàn)。在燈工作 頻率最低點(diǎn)，設(shè)置最高占空比的脈沖寬度。燈在最高頻率上輸出功率則最小，當(dāng)頻率升高脈沖寬度變狹，燈功率減小，燈光變暗，達(dá)到同步線性調(diào)光。單純的PWM、PFM也能實(shí)現(xiàn)調(diào)光，但存在著各自實(shí)施方案的不足之處。采用PWM、PFM 同步控制調(diào)光方法，能發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，克服不足之處，達(dá)到最佳的調(diào)光效果。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明專利作詳細(xì)說明附圖1為本發(fā)明PWM/PFM同步控制調(diào)光電路功能框圖附圖2為調(diào)光功率在52%亮度的波形圖
具體實(shí)施例方式PWM/PFM同步控制調(diào)光電路，包括電源電路、信號電路、PWM產(chǎn)生電路、PWM控制電 路、OSC電路、PFM控制電路、同步控制電路、功能控制電路和驅(qū)動電路結(jié)合附圖1為對發(fā)明PWM/PFM同步控制調(diào)光電路功能做進(jìn)一步說明電源電路內(nèi)部經(jīng)穩(wěn)壓后產(chǎn)生精密基準(zhǔn)電壓，為內(nèi)部所有單元電路供電。振蕩電路外接最低頻率設(shè)定電路，并從基準(zhǔn)源通過PFM電路對電容器充電，在電 容器設(shè)定后，其振蕩頻率由PFM控制電路對電容器充電電流大小決定，通過V/F變換使頻率 發(fā)生變化。PWM產(chǎn)生電路，基準(zhǔn)電壓和采樣反饋信號通過誤差放大器比較放大后，輸出的差值 信號和鋸齒波信號疊加，通過設(shè)定電平進(jìn)行放大從而改變輸出脈沖的寬度。PWM和PFM控制電路，經(jīng)過設(shè)定的調(diào)光控制信號作用于PWM控制電路和PFM控制電 路，產(chǎn)生PWM信號和PFM信號。PWM按照信號電平改變脈沖寬度，若信號電平增加則脈沖寬 度減小，PFM按照信號電平改變脈沖頻率，若信號電平增加則脈沖周期減小，而脈沖頻率增 加。PWM/PFM同步控制是一種比較復(fù)雜的控制方法，表現(xiàn)在輸出脈沖波形中是一種 PWM和PFM分別反向變化后合成的一種動態(tài)脈沖波形。對功率而言，脈沖占空比大，頻率低， 輸出功率大；脈沖占空比小，頻率高，輸出功率小，同步控制通過反相合成來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動電路含有雙端相位相反的輸出，驅(qū)動NPN晶體管，上部NPN晶體管導(dǎo)通下部 NPN晶體管關(guān)閉，驅(qū)動功率的大小決定后級負(fù)載功率的大小。功能保護(hù)電路根據(jù)負(fù)載光源的專業(yè)技術(shù)要求對電路的穩(wěn)定健康工作設(shè)置了靜止 區(qū)時間、溫度保護(hù)、軟啟動、極低功率啟動。最大功率和最小功率限制等電路。上述僅為本發(fā)明的一個具體實(shí)施案例，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，在上 述實(shí)施案例的基礎(chǔ)上能夠作多種變化。凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性改動，均屬于 侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
權(quán)利要求
一種PWM和PFM同步控制調(diào)光電路，用脈沖寬度和脈沖頻率變化調(diào)節(jié)負(fù)載，在占空比1％～100％的脈沖寬度和設(shè)定的脈沖頻率，同步線性方法調(diào)節(jié)的一種氣體放電燈調(diào)光電路。電路內(nèi)部包括電源電路、PWM產(chǎn)生電路、PWM控制電路、OSC電路、PFM控制電路、PWM/PFM同步控制電路、功能控制電路和驅(qū)動電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PWM控制電路，其特征在于該電路通過對光源亮度的設(shè)定 要求調(diào)節(jié)所對應(yīng)的脈沖寬度，達(dá)到相應(yīng)的光源亮度，脈沖寬度的變化與亮度變化呈函數(shù)關(guān) 系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFM控制電路，其特征在于該電路根據(jù)對光源亮度的設(shè)定 要求調(diào)節(jié)所對應(yīng)的脈沖頻率達(dá)到相應(yīng)的光源亮度，脈沖頻率的變化與亮度變化也呈函數(shù)關(guān) 系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步控制電路，其特征在于該電路PWM控制電路和PFM控 制電路根據(jù)光源亮度的設(shè)定要求，使PWM和PFM同步線性變化，使輸?shù)皆撾娐返碾娖叫盘枮?一個PWM、PFM分別反向變化后合成的一種動態(tài)脈沖信號，按設(shè)定要求的變化規(guī)律，線性變 化和同步控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的功能控制電路，其特征在于該電路根據(jù)負(fù)載光源對專業(yè) 技術(shù)要求，對電路的穩(wěn)定健康工作設(shè)置了靜止區(qū)時間。溫度保護(hù)、軟啟動、極低功率啟動、最 大功率最小功率限制等功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PWM/PFM同步控制調(diào)光電路，包括電源電路、PWM產(chǎn)生電路、PWM控制電路、OSC電路、PFM控制電路以及PWM/PFM同步控制電路、功能控制電路和驅(qū)動電路。根據(jù)控制信號的變化要求而產(chǎn)生脈沖寬度和脈沖頻率同步按比例線性變化的可調(diào)節(jié)電路，通過驅(qū)動電路控制負(fù)載達(dá)到調(diào)節(jié)功率的一種調(diào)光控制電路，可應(yīng)用于日光燈、高壓鈉燈、金鹵燈等氣體放電燈的調(diào)光，適用電子領(lǐng)域和微電子領(lǐng)域。
文檔編號H05B41/38GK101998745SQ20091005663
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者汪宗純 申請人:上海星調(diào)光電照明科技有限公司