智能調(diào)光大功率電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)

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1、智能調(diào)光大功率電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)[摘要]基于調(diào)光鎮(zhèn)流器IR21592的智能調(diào)光大功率電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)，用AT20C51單片機(jī)系統(tǒng)控制21592調(diào)光控制電壓輸入端DIM，系統(tǒng)還加入有源功率因素校正模塊，使其鎮(zhèn)流器性能達(dá)到高功因電子鎮(zhèn)流器的性能指標(biāo)，并具有能根據(jù)自然光線強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)光、能按設(shè)定時(shí)間長短進(jìn)行調(diào)光、人工手控調(diào)光三種調(diào)光模式，三種調(diào)光模式可根據(jù)需要相互切換。該設(shè)計(jì)填補(bǔ)了我國在智能型、大功率節(jié)能燈的空白。1.引言在我國，缺電和照明落后成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，大部分的家庭、企事業(yè)、公用設(shè)施仍以白熾燈為主體，而在大功率的照明場所，如城市街道、廣場、隧道、廠房等地方，也都采用電感式鎮(zhèn)

2、流器的高壓鈉燈、汞燈等，其具有能耗大、光色單一，顯色性差、熱輻射高等缺點(diǎn)。熒光燈（電子節(jié)能燈）由于具有節(jié)能、光效高、光色可選擇范圍廣、熱輻射小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，所以被稱為照明中的“綠色照明工程”。我國也已將“綠色照明工程”列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目和節(jié)能產(chǎn)業(yè)跨世紀(jì)戰(zhàn)略。目前節(jié)能燈我國已形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，但其中的具有智能可調(diào)光特點(diǎn)的電子節(jié)能燈的研制和開發(fā)以國外相比較為落后，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品大多數(shù)性能指標(biāo)不高，且主要應(yīng)用于小功率節(jié)能燈，其原因在于節(jié)能燈及其鎮(zhèn)流器不能采用簡便的電壓調(diào)節(jié)方式進(jìn)行調(diào)光，而智能調(diào)光應(yīng)用在大功率節(jié)能燈上我國還等于空白，因?yàn)榇蠊β蔬€易帶來鎮(zhèn)流器性能指標(biāo)低、可靠性與穩(wěn)定

3、性差、使用壽命短等問題。本設(shè)計(jì)在大功率電子鎮(zhèn)流器及其大功率節(jié)能燈的基礎(chǔ)上，進(jìn)行反復(fù)比較、測試及實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了具有較高性能指標(biāo)的智能型大功率可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。該設(shè)計(jì)智能調(diào)光大功率電子鎮(zhèn)流器能根據(jù)使用場所的需求，可分別使用光控、定時(shí)程控、手控三種調(diào)光模式。光控調(diào)光，即能根據(jù)自然光線強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)光。該模式可適用于如企業(yè)生產(chǎn)車間等場所的照明，當(dāng)光線強(qiáng)時(shí)，節(jié)能燈關(guān)閉，當(dāng)光線稍暗些時(shí)，節(jié)能燈開啟，以最大功率的20﹪或40﹪照明，光線再暗時(shí)，節(jié)能燈輸出功率進(jìn)一步增大，天全暗時(shí)，節(jié)能燈功率達(dá)100﹪。定時(shí)程控調(diào)光，即按時(shí)間設(shè)定程序進(jìn)行調(diào)光，這一模式可適用于城市街道、廣場等處的照明，如天黑后，街道

4、、廣場的照明節(jié)能燈能以滿功率照明，當(dāng)23時(shí)以后，夜深人靜，可按預(yù)先所設(shè)定的程序控制一部分燈具關(guān)閉或使節(jié)能燈按50﹪左右功率照明。手控調(diào)光，即為采用人工手工控制調(diào)光，以滿足另二種模式不宜控制的場合。三種調(diào)光模式可相互切換。智能調(diào)光大功率電子鎮(zhèn)流器，將為節(jié)能照明產(chǎn)品帶來更廣泛的發(fā)展空間，進(jìn)一步提高大功率照明的節(jié)能效率。2．設(shè)計(jì)要求⑴．實(shí)際消耗功率與額定功率之差不得大于額定功率的15%，最大輸出功率要在85W左右。⑵．鎮(zhèn)流器要達(dá)到國內(nèi)外高性能電子鎮(zhèn)流器的技術(shù)指標(biāo)要求，即功率因素≥98％。⑶．振蕩頻率不在34KHz～38KHz,該頻率段為接受紅外線頻率，所以要盡量避開這段頻率從而減少

5、干擾等。⑷.具有智能調(diào)光功能，即具有根據(jù)光線強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)光、按時(shí)間設(shè)定程序自動(dòng)調(diào)光、人工手控調(diào)光這三種調(diào)光模式，三種調(diào)光模式可根據(jù)需求相互切換。24⑸.調(diào)光范圍在最大功率的10﹪～100﹪可調(diào)。⑹.管耗要盡量小，產(chǎn)品具備燈觸發(fā)失敗、燈絲失效、熱過載和欠電壓等多種保護(hù)和自動(dòng)重新啟動(dòng)等功能。3．IR21592鎮(zhèn)流器的工作原理與分析目前市場上的電子節(jié)能燈和常規(guī)的獨(dú)立式電子鎮(zhèn)流器，還很多都是由分立元件組成。分立元件的組合系統(tǒng)是由各種單個(gè)元件聯(lián)接起來的電子電路，這種電路功率開關(guān)管的開關(guān)時(shí)間過長，造成開關(guān)損耗過大，特別對(duì)電磁感應(yīng)燈，工作頻率往往要求較高，開關(guān)損耗可能成為鎮(zhèn)流器損耗最大的一部

6、分，且分立元件的組合系統(tǒng)所用的元件很多，過于復(fù)雜。而集成芯片是相對(duì)于分立電路而言的，就是把整個(gè)電路的各個(gè)元件以及相互之間的聯(lián)接同時(shí)制造在一塊半導(dǎo)體芯片上，組成一個(gè)不可分割的整體，打破了分立元件和分立電路的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了材料、元件和電路的相統(tǒng)一。集成芯片與晶體管等分立元件聯(lián)成的電路比較，體積更小，重量輕，功耗更小，從加工工藝上，減少了電路的焊接，所以芯片的性價(jià)比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出大量分立元件組成的電路。所以該設(shè)計(jì)我們選用IR公司生產(chǎn)的可調(diào)光鎮(zhèn)流器芯片21592。IR21592是IR公司于2004年推出的一種新型可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器控制驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片集成了全調(diào)光鎮(zhèn)流器控制器和600V半橋驅(qū)

7、動(dòng)器?？蓪?shí)現(xiàn)無變壓器燈功率檢測，閉環(huán)燈功率控制和預(yù)熱電流控制，預(yù)熱時(shí)間和預(yù)熱電流可編程，燈觸發(fā)檢測，觸發(fā)到調(diào)光時(shí)間和最低頻率可編程，0.5～5V的調(diào)光控制輸入,最小和最大功率可調(diào),內(nèi)置電流檢測消隱電路,燈故障保護(hù),DC總線電壓過低保護(hù),自動(dòng)重新啟動(dòng),微功率啟動(dòng)和引腳VCC被內(nèi)部15.6V的齊納二極管鉗位等。IR21592引腳及其各引腳功能如表3-1所示　表3-1IR21592引腳功能（來源于文獻(xiàn)8）3.1相位控制　24為理解相位控制，圖3-1給出一個(gè)鎮(zhèn)流器輸出端的簡單模型。燈和燈絲由電阻間的燈電阻Rla