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荧光灯电子镇流器数字调光方案研究编制

2020-11-18 13:23:37来源:励志吧0次阅读

荧光灯电子镇流器数字调光方案研究

可调光荧光灯电于镇流器具有明显的节电效果,故在近几年中得到了迅速发展和应用。荧光灯是一种低压气体放电灯,是非电阻性负载。因此,荧光灯调光控制技术要比白炽灯调光复杂很多。荧光灯调光技术分模拟调光和数字调光两种类型。对于紧凑型节能灯台灯的调光,通常采取摹拟技术。而对用于家庭、办公室、商场、车间等场所照明的调光荧光灯,则采取数字调光方案。数字调光电子镇流器,代表了该照明电器未来发展的方向。

荧光灯调光通过调理灯管功率实现。灯功率调节又有两种方法:一种是调节频率改变镇流器输出级LC络的阻抗来调节灯电流,从而改变灯功率和灯亮度;另一种是通过凋节灯电流与灯电压之间的相位,来调节灯功率。IR公司生产的调光镇流器IR21592/IR21593,则采用相位调光方案。

1 数字可寻址照明接口(DALI)

数字可调光电子镇流器需利用DALI。数字可寻址照明接口(DALI)国际标准prIEC929,是一种在两线络上去接口照明装置的通信协议和方法。DALI协议为16位,支持高达64个镇流器各自的寻址,16组群被播散到整个照明络上。除协议以外,DALI还支持光衰减、对数调光、现场实况和故障检测。

对全部照明环境,DALI允许不同的控制和管理。DALI利用同一个控制系统,可以控制(发送和接收)64个不同的电子镇流器。发射指令既可以到达单个镇流器,也可以到达一组镇流器,并实现从100%到l%的调光范围。通过数字控制,可根据不同的照明需要精密调节光电平。DALI包含256个亮度等级和一个对数调光曲线,如图l所示。在较低的光电平上易于更好地控制,而且对人的眼睛也更加敏感。

2 数字调光电子镇流器设计方案

2.1 数字调光电子镇流器的组成

数字调光电子镇流器组成框图如图2所示。该方案主要包括3个部分,即基于控制器L6561的有源功率因数校正(PFC)升压预变换器,基于控制器IR21592的镇流器电路和数字调光控制电路。此外,还包含输入EMT滤波器、桥式整流器和保护电路。数宁控制电路提供DALI和软件,镇流器可以直接连接到DALI 2一线输入或其所允从的系统。利用RS232/DALI变换器连接到PC,目的是用于演示。微控制器PICl6F628控制基于IR21592的镇流器电路,IR21592根据从微控制器接收的信号控制镇流器电路。

2.2 微控制器与外界及IR21592之间的通信

微控制器在DALI和IR21592之间充当一个界面。微控制器与外界的通信利用TX和RX两个信号实现。TX是从络发送到微控制器的信号,RX是从微控制器发送到络的信号,如图3所示。一个数字接口保证在DALI输入与镇流器输出级之间的高压隔离。

在微控制器PICl6F628与IR21592之间的通信利用4个信号完成。其中,从PICl6F628脚9发送到IR21592脚4的信号用于调光,从微控制器脚10发送到IR21592脚9的信号用于镇流器关闭或导通,在PICl6F628脚ll和脚12上接收的信号用于故障检测。微控制器控制IR21592的3个引脚。即脚4(DIM,控制灯亮度)、脚9(SD,有源高电平使IR21592关闭)和脚7(FMIN,逻辑“0”使IR21592禁止)。

IR21592脚4(DIM)需要0.5~5V的摹拟调光电压,相应的灯功率电平为1%~100%。在O.5V的输入上,灯电流相位移最大,灯功率最低,灯光最暗;在5V的输入时,对应最小相位移和最大灯功率,灯输出为“满光”(100%)。PICl6F628脚9输出一个PWM信号,通过R25和C17滤波转换为模拟电压输入到IR21592的脚4(DIM),提供256个不同电平的电压。瘦子从数字调光需要,输出电压为对数而不是线性关系。在较低光电平上由于趋于线性,人的眼睛对其更加敏感。最低灯功率和最大灯功率,可由IR21592脚6(MIN)和脚5(MAX)上外部电阻设置。

2.3 软件

DALI履行软件容量较大,图4所示为软件在简单形式下的流程图。详细的源代码密封在CD中,可供设计时使用。

在程序从初始化启动以后,微控制器被置于环路中,并对输入数据进行检查。如果接收到有效数据,并且地址与镇流器确定地址匹配,组群与确定组群成员匹配,或者数据是一种广播命令,则被过滤和挑选。命令被分为标准和专用两种类型。在经过滤和挑选后,程序立即定向于适当的命令并执行。所有命令共分4类,即弧光功率控制命令、配置命令、查询命令和专用命令。弧光功率控制命令通常用于照明系统,这类命令占用信号被发送到镇流器控制器,并经脉宽调制调理光电平;配置命令用于镇流器设置,其中包括最大和最小灯光门限、减弱时间和速率及现场电同等,并且数据通常被存储在EEPROM区域中并被保持;查询命令为从镇流器得到反馈而被利用,通过适当的查询命令,可以获得光衰减、灯管、一般故障和功率等方面的信息;专用命令是唯一的,这类命令对地址不受影响。在DALI上的所有镇流器都响应于一个专用命令。

2.4 DALI与微控制器之间的连接

微控制器与DALI之间的连接通过光耦合器实现,如图5所示。利用光耦合器,由DALI两线输入变为4个信号。这4个信号,一个是通信使能信号(ENABLE),一个是发射信号(TX_DALI),一个是接收信号(RX—DALI),还有一我们兄妹和父母都住在别墅区个是接收1驱动信号(RECEIVE—DRIVE)。其中,发射信号和接收信号直接影响在DALI上的电平。利用通信使能信号和接收一驱动信号控制通讯电路,可使镇流器取得非常低的功率。在正常工作期间,PICl6F628利用通信使能信号可使通讯电路激活。当数据开始向镇流器发送时,通讯使能信号电流低于100μA。为精确传送数据,该电流是不足够的。为使信号通过隔离有一个良好的传送,保持接收1驱动信号,需将电流上升到O.5mA以上。为传送所有数据,接收一驱动信号,使能时间足够长,尔后才截止,如图6所示。该方法可以有效地减小功率与电流消耗。

为检测输入数据,PICl6F628内建比较器设置门限电平。该数据检测门限被设置在PICl6F628的脚l(RA2)上。为接收DALI上的高电平逻辑,在微控制器上将其转换为5V的逻辑,并在DALI上转换为高电压逻辑电平。

2.5 微控制器供电

在灯管触发之后,PIC16F628脚14(VDD)上的供电电流由镇流器半桥输出上的电荷泵电路提供。微控制器在正常工作期间,内部频率为4 MHz。当IR21592脚9(SD)上的电压VSD 2V时,半桥截止,电荷泵电路失能,PICl6F628脚14(VDD)上的电流由桥式整流输出经高阻值电阻(270 kΩ)供给,微控制器进入睡眠模式,消耗非常小的电流。欲唤醒微控制器使其重新开始工作,需要供给足够的电流。图7所示为在灯被关断时的通讯信譬。

3 数字调光36W/T8荧光灯电子镇流器实际电路

基于IR21592并由微控制器PICl6F628控制的32W/T8荧光灯数宁调光电子镇流器实际电路如图8所示。该数字调光电子镇流器AC线路输入电压范围为185~265V,输入电流总谐波失真(THD)2V,则履行关闭保护;4是过温度保护,只要IC2结温TJ 165℃,则进入故障保护模式。在故障保护模式,振荡器截止,半桥电路停止工作,功率开关S2、S3均被关断。

4 结语

本文介绍的32W/T8荧光灯数字调光DALI电子镇流器,使用了微控制器PICl6F628。微控制器在调光镇流器控制器IR21592与DALI之间充当一个界面。数字调光DALI电子镇流器设计方案包括基于L6561控制器的PFC升压电路和基于IR21592控制器的镇流器电路,同时还包括PICl6F628微控制器和为连接DALI的光耦器隔离电路。这类数字调光电子镇流器的调光范围为1%~100%,并具有完善的安全保护功能和高效率与高功率因数。

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