《電子技術(shù)應(yīng)用》
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帶PFC的數(shù)控可調(diào)光電子照明鎮(zhèn)流器
摘要: 目前隨著能源問(wèn)題日益嚴(yán)重,,調(diào)光技術(shù)在照明的應(yīng)用中得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注,。目前大多數(shù)調(diào)光器以可控硅為主,,這種調(diào)光器在純阻性負(fù)載(如白熾燈)時(shí)能很穩(wěn)定地工作,,因?yàn)榭煽毓杩梢栽谡也ǖ娜我恻c(diǎn)被觸發(fā)導(dǎo)通直到正弦電壓接近零的時(shí)候關(guān)斷,。在這樣的系統(tǒng)中,,白熾燈可以很平滑地實(shí)現(xiàn)從幾乎是0到100%的調(diào)光,。而節(jié)能燈由于其發(fā)光效率高,、無(wú)頻閃等優(yōu)點(diǎn)在很多場(chǎng)合早已替代白熾燈,。但是由于節(jié)能燈的負(fù)載特性,在應(yīng)用于調(diào)光系統(tǒng)時(shí)就需要對(duì)其電路進(jìn)行調(diào)整,。于是新型可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器應(yīng)運(yùn)而生,。因此,本文設(shè)計(jì)一種基于MC68HC908LB8的帶PFC的數(shù)控可調(diào)光電子照明鎮(zhèn)流器 ,能使元件數(shù)量減少50%.
Abstract:
Key words :
  目前隨著能源問(wèn)題日益嚴(yán)重,,調(diào)光技術(shù)在照明的應(yīng)用中得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注,。目前大多數(shù)調(diào)光器以可控硅為主,這種調(diào)光器在純阻性負(fù)載(如白熾燈)時(shí)能很穩(wěn)定地工作,,因?yàn)榭煽毓杩梢栽谡也ǖ娜我恻c(diǎn)被觸發(fā)導(dǎo)通直到正弦電壓接近零的時(shí)候關(guān)斷,。在這樣的系統(tǒng)中,白熾燈可以很平滑地實(shí)現(xiàn)從幾乎是0到100%的調(diào)光,。而節(jié)能燈由于其發(fā)光效率高,、無(wú)頻閃等優(yōu)點(diǎn)在很多場(chǎng)合早已替代白熾燈。但是由于節(jié)能燈的負(fù)載特性,,在應(yīng)用于調(diào)光系統(tǒng)時(shí)就需要對(duì)其電路進(jìn)行調(diào)整,。于是新型可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器應(yīng)運(yùn)而生。因此,,本文設(shè)計(jì)一種基于MC68HC908LB8的帶PFC的數(shù)控可調(diào)光電子照明鎮(zhèn)流器 ,能使元件數(shù)量減少50%.

  1 MC68HC908LB8的主要特點(diǎn)

  MC68HC908LB8是低成本,、高性能的8位M68HC08系列單片機(jī)(MCU)中的一員。該系列中的所有MCU均采用增強(qiáng)的M68HC08中央處理器(CPU08),并且能提供多種不同的模塊配置,、存儲(chǔ)器大小,、存儲(chǔ)器種類(lèi)和封裝類(lèi)型。MC68HC908LB8還帶有專(zhuān)用的外圍設(shè)備,,用于高解析度的PWM及功率因數(shù)調(diào)整(PFC),。8MHz的內(nèi)部總線(xiàn)頻率;可調(diào)整的內(nèi)部振蕩器:4.0 MHz的內(nèi)部總線(xiàn)運(yùn)行;8位調(diào)整功能;25% 的未調(diào)整精度;5% 的調(diào)整后精度8K字節(jié)、10,000次典型擦寫(xiě)周期的可在線(xiàn)編程FLASH內(nèi)存,,帶加密選擇;128字節(jié)的內(nèi)置隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM);雙通道高解析度PWM,具有死區(qū)時(shí)間插入和關(guān)斷輸入功能,。輸出采用頻率脈動(dòng),可達(dá)到4ns的輸出解析度 ;雙通道脈沖寬度調(diào)制器(PWM)模塊可提供功率因數(shù)調(diào)整功能 ;7通道的8位連續(xù)逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC);用于功率因數(shù)調(diào)整功能或一般用途的運(yùn)算放大器/比較器;7位鍵盤(pán)中斷 ;一個(gè)16位,、兩通道的定時(shí)器接口模塊,,其中一路輸出至端口引腳(PTA6),可用于輸入捕捉和PWM ;17個(gè)通用輸入/輸出(I/O)引腳,,1個(gè)單輸入引腳 .

基于MC68HC908LB8的帶PFC的數(shù)控可調(diào)<font

  2 基于MC68HC908LB8的數(shù)控可調(diào)光36Wx2熒光燈電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)

  采用MC68HC908LB8的數(shù)控可調(diào)光36W×2熒光燈電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)如圖1所示,。該系統(tǒng)主要由PFC升壓預(yù)變換級(jí)、本機(jī)電源,、半橋逆變器和燈驅(qū)動(dòng)電路等幾個(gè)部分組成,。

PFC升壓預(yù)<a class=變換器電路" border="0" height="502" height:="" hspace="0" src="http://files.chinaaet.com/images/20110907/67e539ea-3a8c-46f6-a733-9b5ba0081ea5.jpg" style="FILTER: ; WIDTH: 610px; HEIGHT: 502px" width="610" />

  2.1 PFC升壓預(yù)變換器電路

  PFC的英文全稱(chēng)為Power Factor Correction,意思是功率因數(shù)校正,功率因數(shù)指的是有效功率與總耗電量(視在功率)之間的關(guān)系,也就是有效功率除以總耗電量(視在功率)的比值,。 基本上功率因素可以衡量電力被有效利用的程度,,當(dāng)功率因素值越大,代表其電力利用率越高,。計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)電源是一種電容輸入型電路,,其電流和電壓之間的相位差會(huì)造成交換功率的損失,此時(shí)便需要PFC電路提高功率因數(shù),。目前的PFC有兩種,,一種為被動(dòng)式PFC(也稱(chēng)無(wú)源PFC)和主動(dòng)式PFC(也稱(chēng)有源式PFC),。

  由IC2(MC68HC908LB8)控制的PFC升壓預(yù)變換器電路如圖2所示,。其中,S1為PFC主開(kāi)關(guān),,LPFC為PFC升壓電感器,,D2為升壓二極管,C4和C10分別為PFC電路輸入和輸出電容器,,R5為電流傳感電阻,。PFC電路在連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)操作。R1,、R2,、R3、DZ1,、D1,、R4和C3組成AC線(xiàn)路電壓過(guò)零檢測(cè)電路,,過(guò)零檢測(cè)信號(hào)由IC2引腳5接收(參見(jiàn)圖5)。IC2引腳13上的柵極驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)輸入到S4的柵極,。S4漏極輸出信號(hào)經(jīng)S2和S3緩沖放大后,,驅(qū)動(dòng)主開(kāi)關(guān)S1.PFC級(jí)輸出DC電壓(VDCB)經(jīng)分壓器R11、R12,、R13與R14檢測(cè),,被饋送到IC2的引腳16.PFC級(jí)在R5上的電流感測(cè)信號(hào)經(jīng)R7和C7低通濾波,輸入到IC2的電流感測(cè)輸入端(引腳12),。由于IC2嵌入了FC控制器,,從而可省略傳統(tǒng)方案中的獨(dú)立功率因數(shù)控制IC.圖2所示的這種PFC電路,可提供高于0.99的輸入功率因數(shù),、低于6%的THD和400V穩(wěn)定的DC輸出電壓,。

  2.2 本機(jī)電源電路

  系統(tǒng)電源電路如圖3所示。該電路是一種DC/DC降壓(Buck)變換器,,采用集PWM控制和MOSFET于同一芯片上的NCPl010(IC3)作為控制器,。電路的DC輸入電壓為PFC級(jí)400V的DC輸出總線(xiàn)電壓,DC輸出電壓分別為15V和5V.

  2.3 半橋逆變器電路與燈網(wǎng)絡(luò)

  圖4所示為鎮(zhèn)流器的半橋變換器電路與燈網(wǎng)絡(luò),。半橋驅(qū)動(dòng)器采用IR2106(IC1),。IC1引腳2和引腳3上的控制輸入(高側(cè)與低側(cè))由IC2引腳6和引腳7上的輸出提供。IC1引腳與引腳8之間的D4為自舉二極管,,引腳8與引腳6之間的C19為自舉電容,,S5和S6分別是半橋上橋和下橋開(kāi)關(guān)。LRES和C24,、C23等,,組成LC諧振槽路。R23和R24分別是兩根燈管的燈絲接地電阻,,用作感測(cè)燈管電流,。R23和R24上的檢測(cè)電壓信號(hào)經(jīng)D9、D10,、C26,、R25和D11、D10,、C27,、R26整流濾波,分別輸入到IC2的引腳17和引腳18.L3H和R21,、R22,、D7、R20、C25組成兩支燈管電壓之差檢測(cè)電路,,并將檢測(cè)信號(hào)輸入到IC2的引腳20.

半橋變換器電路與燈網(wǎng)絡(luò)

  系統(tǒng)采用PWM調(diào)光方案,。IC2中高精度PWM(HRP)模塊,通過(guò)控制半橋(通過(guò)IC1引腳2和3輸入)PWM占空比,,可連續(xù)控制燈管亮度變化,。

  2.4 MC68HC908LB8的I/O接口

  MC68HC908LB8的輸入/偷出(I/0)接口電路如圖5所示。其中,,連接器JP2的2端,,為IC2提供亮度電平控制信號(hào)。IC2的電源電壓VDO為5V,從引腳l施加,。

  3 結(jié)語(yǔ)

  采用低價(jià)位MC68HC908LB8的數(shù)控可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器,,可提供有源功率因數(shù)校正,大幅度減少系統(tǒng)元件數(shù)量,,降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本,,提高系統(tǒng)能源效率。



 

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