CN109275253B - 一种电子镇流器驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子镇流器驱动控制电路，包括第一单片机，所述第一单片机包括可配置逻辑单元CLC外设、换向信号输入端、中值电压信号输入端、峰值检测信号输入端；所述CLC外设用于将所述换向信号输入端输入的换向信号以及所述中值电压信号输入端输入的中值电压信号合成为驱动PWM的开启信号，将所述峰值检测信号输入端的检测信号与参考电压进行比较产生所述驱动PWM的关闭信号；其中,所述PWM的开启信号用于驱动桥式电路的开关管导通，所述PWM的关闭信号用于驱动桥式电路的开关管关断。本发明实施例提供的技术方案既可实现电子镇流器桥式驱动电路驱动晶体管的软开关功能，也可节约成本。

Description

一种电子镇流器驱动控制电路

技术领域

本发明实施例涉及桥式电路驱动技术，尤其涉及一种电子镇流器驱动控制电路。

背景技术

电子镇流器在照明领域有着重要的应用，然而电子镇流器的驱动晶体管工作时若处于硬开关状态，工作损耗大，散热性能差，影响电子镇流器的效率。

现有技术中若使驱动晶体管工作于软开关状态，一般采用FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片或是特殊定制芯片来驱动晶体管，成本高。

发明内容

本发明提供一种电子镇流器驱动控制电路，以实现对驱动晶体管进行软开关驱动的基础上，降低成本。

本发明实施例提供了一种电子镇流器驱动控制电路，包括第一单片机，所述第一单片机包括可配置逻辑单元CLC外设、换向信号输入端、中值电压信号输入端、峰值检测信号输入端；

所述CLC外设用于将所述换向信号输入端输入的换向信号以及所述中值电压信号输入端输入的中值电压信号合成为驱动PWM的开启信号，将所述峰值检测信号输入端的检测信号与参考电压进行比较产生所述驱动PWM的关闭信号；

其中,所述PWM的开启信号用于驱动桥式电路的开关管导通，所述PWM的关闭信号用于驱动桥式电路的开关管关断。

可选的，所述CLC外设包括异或门、非门、D触发器和比较单元；

所述异或门的第一输入端与所述换向信号输入端电连接，所述异或门的第二输入端与所述中值电压输入端电连接；

所述非门的输入端与所述异或门的输出端电连接，所述非门的输出端与所述D触发器的时钟信号端电连接；

所述比较单元的第一输入端与所述峰值检测信号输入端电连接，所述比较单元的第二输入端输入所述参考电压，所述比较单元的输出端与所述D触发器的R端电连接；

所述D触发器的输出端与所述第一单片机的PWM信号输出端电连接，用于输出所述驱动PWM。

可选的，所述CLC外设还包括与门；所述第一单片机还包括第一延时信号输入端；所述比较单元的输出端通过所述与门与所述D触发器的R端电连接；

所述与门的第一输入端与所述第一延时信号输入端电连接，所述与门的第二输入端与所述比较单元的输出端电连接，所述与门的输出端与所述D触发器的R端电连接。

可选的，所述第一单片机还包括第二延时信号输入端；

所述D触发器的S端与所述第二延时信号输入端电连接。

可选的，还包括第二单片机，所述第二单片机包括第一延时信号输出端和第二延时信号输出端，所述第一延时信号输出端与所述第一延时信号输入端电连接，所述第二延时信号输出端与所述第二延时信号输入端电连接，所述第二单片机用于向所述第二延时信号输入端输入第一延时信号，并向所述第二延时信号输入端输入第二延时信号。

可选的，所述第一延时信号的延时时长为15微秒，所述第二延时信号的延时时长为70微秒。

可选的，所述第二单片机还包括换向信号输出端，所述换向信号输出端与所述换向信号输入端电连接；

所述第二单片机用于向所述第一单片机输出换向信号。

可选的，所述换向信号的频率为200Hz。

可选的，还包括峰值信号检测电路，所述峰值信号检测电路的输入端与电子镇流器谐振电感输出端电连接，所述峰值信号检测电路的输出端与峰值检测信号输入端电连接。

可选的，还包括中值信号检测电路，所述中值信号检测电路的输入端与电子镇流器中的谐振电容电连接，所述中值信号检测电路的输出端与中值电压信号输入端电连接。

本发明通过采用包括可配置逻辑单元CLC外设、换向信号输入端、中值电压信号输入端、峰值检测信号输入端的单片机构成的电子镇流器驱动控制电路，既可实现电子镇流器桥式驱动电路驱动晶体管的软开关功能，也可节约成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电子镇流器驱动控制电路的电路结构示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种电子镇流器驱动控制电路的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种CLC外设的波形图；

图4为本发明实施例提供的又一种电子镇流器驱动控制电路的电路结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种第二单片机的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种峰值信号检测电路的电路结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种中值信号检测电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例

图1为本发明实施例提供的一种电子镇流器驱动控制电路的电路结构示意图；参考图1，电子镇流器驱动控制电路包括第一单片机11，第一单片机11包括可配置逻辑单元(Configurable Logic Cell，CLC)外设101、换向信号输入端HZ，中值电压信号输入端MV、峰值检测信号输入端CS；

CLC外设101用于将换向信号输入端HZ输入的换向信号以及中值电压输入端MV输入的中值电压信号合成为驱动PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)的开启信号，将峰值检测信号输入端CS的检测信号与参考电压进行比较产生驱动PWM的关闭信号；

其中，PWM的开启信号用于驱动桥式电路的开关管导通，PWM的关闭信号用于驱动桥式电路的开关管关断。

示例性地，请继续参考图1，图1中还包括电子镇流器电路结构的桥式驱动电路模块105，具体为半桥驱动电路，其电路结构为本领域工作人员所熟知，PWM的开启信号用于驱动半桥驱动电路的驱动晶体管导通，PWM的关闭信号用于驱动半桥驱动电路的驱动晶体管关断，驱动晶体管包括上晶体管和下晶体管；图1中还包括第一单片机11与桥式驱动电路模块105之间的转接电路，第一单片机的驱动PWM信号输出端PWM用于输出驱动PWM信号，以使驱动PWM根据换向信号确定输入到桥式驱动电路模块中的上晶体管或下晶体管，其中，第一电阻110的第一极与第一单片机11的驱动PWM信号输出端PWM电连接，第一电阻110的第二极与第二电阻107的第一极电连接，第二电阻107的第二极与第一晶体管102的第一极电连接，第一晶体管102的第二极接地，第一晶体管102的栅极与限流电阻106的第一极电连接，限流电阻106的第二极用于输入换向信号，第三电阻108的第一极与第一电源VCC电连接，第三电阻108的第二极与第三晶体管104的栅极电连接，第三晶体管104的第一极与第一电阻110的第二极电连接，第三晶体管104的第二极接地，第二晶体管103的栅极用于输入换向信号，第二晶体管103的第一极与第三电阻108的第二极电连接，第二晶体管103的第二极接地，第四电阻109的第一极用于输入换向信号，第四电阻的第二极接地。第一晶体管102的第一极可接桥式驱动电路模块105的下晶体管，第三晶体管104的第一极可接桥式驱动电路模块105的上晶体管。当换向信号为高电平时，由于第一晶体管102的栅极通过限流电阻106连接换向信号，因此第一晶体管102导通，此时第一晶体管102接驱动PWM的一极被拉低至低电平，因此桥式驱动电路模块105的上晶体管的栅极为低电平。换向信号为高电平，因此第二晶体管103也导通，第三晶体管104的栅极被拉低至低电平，因此第三晶体管104关断，驱动PWM被送至桥式驱动电路模块105的上晶体管；当换向信号为低电平时，第一晶体管102和第二晶体管103的栅极均为低电平，而第三晶体管104的栅极为高电平，因此第一晶体管102和第二晶体管103关断，第三晶体管104导通，驱动PWM被送至桥式驱动电路模块105的下晶体管，以使电子镇流器完成对负载的驱动。且当电子镇流器中桥式驱动电路模块105的驱动晶体管的电流达到最大值时，将电流信号转换为电压信号后送入峰值检测信号输入端CS，并与参考电压比较产生驱动PWM的关闭信号，完成驱动晶体管的软关断过程；可以理解的是，桥式驱动电路模块105的驱动晶体管都并联有检测电容，中值电压可由检测电容取样，其具体电路结构为本领域技术人员所知，通过综合控制电路逻辑处理后进行判断，以给出驱动PWM的开通信号，由此实现了桥式驱动电路晶体管的软开关工作状态。

本实施例的技术方案，通过采用包括可配置逻辑单元CLC外设、换向信号输入端、中值电压信号输入端、峰值检测信号输入端的单片机构成的电子镇流器驱动控制电路，既可实现电子镇流器桥式驱动电路驱动晶体管的软开关功能，由于单片机相比于FPGA和专用芯片成本较低，可节约成本。

可选的，参考图2，图2为本发明实施例提供的又一种电子镇流器驱动控制电路的电路结构示意图，其中CLC外设101包括异或门201，非门202，D触发器203和比较单元204；

异或门201的第一输入端与换向信号输入端HZ电连接，异或门201的第二输入端与中值电压输入端MV电连接；

非门202的输入端与异或门201的输出端电连接，非门的输出端与D触发器203的时钟信号端电连接；

比较单元204的第一输入端与峰值检测信号输入端CS电连接，比较单元204的第二输入端输入参考电压，比较单元204的输出端与D触发器203的R端电连接；

D触发器203的输出端与第一单片机11的PWM信号输出端电连接，用于输出驱动PWM。

可以理解的是，D触发器的D端接高电平。

具体的，图3为本发明实施例提供的一种CLC外设的波形图，参考图2和图3，波形1为驱动PWM的波形图，波形2为换向信号的波形图，波形3为峰值信号输入端CS的输入信号波形图，波形4为中值电压信号输入端MV输入信号的波形图，D触发器203为上升沿触发，换向信号输入端HZ输入高电平时，D触发器203的时钟输入端输入信号波形与换向信号输入端HZ输入波形一致；当换向信号输入端HZ输入低电平时，D触发器203的时钟输入端输入信号波形与换向信号输入端HZ输入波形反相；比较单元204的正输入端作为第二输入端，即输入参考电压，负输入端作为第一输入端，即输入峰值检测信号，参考电压值可设置为峰值电流的值，当峰值检测信号输入端输入的电流小于参考电压时，比较单元输出高电平，从而不产生驱动PWM的关闭信号；当峰值检测信号输入端CS的输入信号达到最大值时，比较单元204输出端为低电平，从而使D触发器203的R端输入低电平，从而使驱动PWM为低电平，也即形成桥式驱动电路驱动晶体管的关闭信号。

需要说明的是，图3示出的仅为CLC外设的示例性的波形图，可以理解的是，第一单片机11各输入端输入信号波形可由第一单片机11的综合控制逻辑和电子镇流器的输出控制，且CLC外设101可根据第一单片机11的具体配置设置具体的连接方式，只要可满足驱动PWM使驱动管软开关的功能即可，本发明对此不做具体限定。

本实施例的技术方案，通过设置CLC外设的具体结构，使电子镇流器驱动控制电路易于实现，节约成本。

可选的，参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种电子镇流器驱动控制电路的电路结构示意图；CLC外设101还包括与门205，第一单片机11还包括第一延时信号输入端DY1，比较单元204的输出端通过与门205与D触发器203的R端电连接；

与门205的第一输入端与第一延时信号输入端DY1电连接，与门205的第二输入端与比较单元204的输出端电连接，与门205的输出端与D触发器203的R端电连接。

具体的，第一延时信号输入端DY1用于输入第一延时信号，当峰值检测信号输入端输入的电流小于参考电压时，比较单元204输出高电平，也即与门205的第二输入端输入高电平，由于第一延时信号初始为高电平，因此与门205的输出端输出高电平，也即不产生驱动PWM的关闭信号；若峰值检测信号输入端CS输入的信号达到最大值，比较单元204输出低电平，也即此时无论第一延时信号为高电平还是低电平，D触发器203的R端均为低电平，从而产生驱动PWM的关闭信号；且当驱动PWM产生开启信号后，第一延时信号从高电平开始计时，当计时到预设时间，而比较单元204的输出仍为高电平时，第一延时信号切换为低电平，从而使D触发器203的R端置0，产生驱动PWM的关闭信号，避免桥式驱动电路的驱动晶体管长时间导通。

本实施例的技术方案，通过采用包括与门和第一延时信号输入端组成的电子镇流器驱动控制电路，可避免桥式驱动电路的驱动晶体管长时间导通，延长电子镇流器的使用寿命。

可选的，继续参考图4，第一单片机11还包括第二延时信号输入端DY2；

D触发器203的S端与第二延时信号输入端DY2电连接。

具体的，第二延时信号输入端DY2用于输入第二延时信号，第二延时信号初始为高电平，当D触发器203输出驱动PWM的关闭信号时第二延时信号开始计时，当计时到预设时间时，若D触发器203仍输出驱动PWM的关闭信号，则第二延时信号切换为低电平，从而形成驱动PWM的导通信号，避免由于驱动PWM为长时间的关闭信号而导致电子镇流器工作异常，导致光源关断。

本实施例的技术方案，通过采用包含第二延时信号输入端的电子镇流器驱动控制电路，使中值电压信号输入端无法正常输入形成驱动PWM开启的信号时，仍可使电子镇流器驱动控制电路正常输出驱动PWM的开启信号，避免由于驱动PWM为长时间的关闭信号而导致电子镇流器工作异常，导致光源关断。

可选的，参考图5，图5为本发明实施例提供的一种第二单片机的结构示意图；电子镇流器驱动控制电路还包括第二单片机301，第二单片机301包括第一延时信号输出端DYO1和第二延时信号输出端DYO2，第一延时信号输出端DYO1与第一延时信号输入端DY1电连接，第二延时信号输出端DYO2与第二延时信号输入端电连接，第二单片机301用于向第二延时信号输入端DY1输入第一延时信号，并向第二延时信号输入端DY2输入第二延时信号。

具体的，第一单片机11可采用晶振较少的单片机，此时第一延时信号和第二延时信号可有一个结构较为简单的第二单片机301输出，从而更有利于节约电子镇流器驱动控制电路的整体成本。

可选的，第一延时信号的延时时长为15微秒，第二延时信号的延时时长为70微秒。

当驱动PWM产生开启信号后，第一延时信号从高电平开始计时，当计时到15微秒，而比较单元204的输出仍为高电平时，第一延时信号切换为低电平，从而使D触发器203的R端置0，产生驱动PWM的关闭信号；当D触发器203输出驱动PWM的关闭信号时第二延时信号从高电平开始计时，当计时到70微秒时，若D触发器203仍输出驱动PWM的关闭信号，则第二延时信号切换为低电平，从而形成驱动PWM的导通信号；可以理解的是，第一延时信号的延时时长和第二延时信号的延时时长可根据电子镇流器的工作状态而选择，示例性的可使电子镇流器中桥式驱动电路的驱动管关断时间大于开启时间，也即第一延时信号时长小于第二延时信号时间，从而保证电子镇流器的高工作效率。

本实施例的技术方案，通过设置第一延时信号和第二延时信号的具体时长，在保证形成正常的驱动PWM信号时，保证电子镇流器的高工作效率。

可选的，继续参考图5，第二单片机301还包括换向信号输出端HZO，换向信号输出端HZO与换向信号输入端HZ电连接；

第二单片机301用于向第一单片机11输出换向信号。

换向信号也可由第二单片机301产生并输出至第一单片机11，从而进一步降低对第一单片机11的配置要求，更有利于节约成本。可以理解的是，初始时换向信号可从驱动PWM的第一个下降沿时开始产生并传送至第一单片机11，从而避免电子镇流器中桥式驱动电路的上晶体管和下晶体管的同时导通情况。

且由于驱动PWM信号可通过电子镇流器和电子镇流器驱动控制电路反馈控制中值电压信号、换向信号和峰值检测信号，示例性的，启动时驱动PWM的第一个下降沿时才开始产生换向信号，而通过驱动PWM信号对电子镇流器中桥式驱动电路模块的控制又会对电子镇流器中中值电压信号和峰值检测信号产生影响，同时换向信号、中值电压信号和峰值检测信号又对驱动PWM信号产生影响，从而实现了闭环控制，有利于提升电子镇流器驱动控制电路的工作稳定性。

可选的，换向信号的频率为200Hz。

可以理解的是，换向信号的频率可根据电子镇流器的工作状态做具体的调整。

可选的，参考图6，图6为本发明实施例提供的一种峰值信号检测电路的电路结构示意图；峰值信号检测电路的输入端与电子镇流器谐振电感输出端电连接，峰值检测信号检测电路的输出端CS1与峰值检测信号输入端电连接。

具体的，峰值信号检测电路包括第一输入端ZCD0和第二输入端ZCD1，分别对应连接电子镇流器中谐振电感的两端，第二电源VCC1连接第四晶体管303的集电极，用于为第四晶体管303供能，第三电源VCC2用于提供第六晶体管302的导通信号和对峰值信号检测电路的输出端CS1进行限压；第五电阻309的第一极电连接峰值信号检测电路的第一输入端ZCD0，第五电阻的第二极与第四晶体管303的基极电连接，第四晶体管303的集电极与第二电源VCC1电连接，第四晶体管303的发射极与第六电阻307的第一极电连接，第六电阻307的第二极与第一电容304的第一极电连接，第一电容304的第二极接地，第七电阻308的第一极与第三电源VCC2电连接，第七电阻308的第二极与第五晶体管301的第一极电连接，第五晶体管301的第二极接地，第五晶体管的栅极作为峰值信号检测电路的PWM信号输入端PWM1，用于连接PWM信号输出端，第八电阻310的第一极与第五晶体管301的第一极电连接，第八电阻310的第二极与第六晶体管302的栅极电连接，第六晶体管302的第一极与第一电容304的第一极电连接，第六晶体管302的第二极接地，第九电阻306的第一极与峰值信号检测电路的第二输入端ZCD1电连接，第九电阻306的第二极与第一二级管305的阳极电连接，第一二极管305的阴极接地，第九电阻306的第二极作为峰值信号检测电路的输出端CS1；当第一输入端ZCD0有信号输入时，第四晶体管303导通，第一电容304开始充电，并将第一输入端ZCD0的输入信号送入输出端CS1，当输入信号达到最大值时，第一电容304中存储的电荷也达到最大值，而下一时刻输入信号降低时，由于电容的储能作用，输出端CS1仍保持最大值，从而可判断输入信号达到最大值。且由于驱动PWM为低频方波信号，当驱动PWM为高电平时，第五晶体管301导通，从而使第六晶体管302关闭，第一电容304可进行充电，而当驱动PWM为低电平时，第五晶体管301关断而第六晶体管302导通，从而使第一电容304开始放电，保证峰值信号检测电路可检测到每一个方波周期内的峰值。

可选的，参考图7，图7为本发明实施例提供的一种中值信号检测电路的电路结构示意图，中值信号检测电路的输入端MV2与电子镇流器中的谐振电容电连接，中值信号检测电路的输出端MV1与中值电压信号输入端电连接，第十电阻401的第一极与中值信号检测电路的输入端MV2电连接，第十电阻401的第二极与第二点融403的第一极电连接，第二电容403的第二极接地，第十一电阻404的第一极与第二电容403的第一极电连接，第十一电阻404的第二极接地，第十一电阻404的第一极作为中值信号检测电路的输出端MV1，第二二极管402的阴极接第三电源VCC2，第二二极管402的阳极与第十一电阻404的第一极电连接。

可以理解的是，电子镇流器中包括谐振电容，将中值信号检测电路的输入端MV2电连接电子镇流器中的谐振电容，从而可通过检测中值电压信号形成驱动PWM的开启信号。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，包括第一单片机，所述第一单片机包括可配置逻辑单元CLC外设、换向信号输入端、中值电压信号输入端、峰值检测信号输入端；

所述CLC外设用于将所述换向信号输入端输入的换向信号以及所述中值电压信号输入端输入的中值电压信号合成为驱动PWM的开启信号，将所述峰值检测信号输入端的检测信号与参考电压进行比较产生所述驱动PWM的关闭信号；

其中,所述PWM的开启信号用于驱动桥式驱动电路模块的驱动晶体管导通，所述PWM的关闭信号用于驱动桥式驱动电路模块的驱动晶体管关断；

其中，所述中值电压信号由与电子镇流器中桥式驱动电路模块的驱动晶体管并联的谐振电容取样获得；

所述峰值检测信号输入端的检测信号，为电子镇流器中桥式驱动电路模块中的驱动晶体管的电流达到最大值时对应的电压信号。

2.根据权利要求1所述的电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，所述CLC外设包括异或门、非门、D触发器和比较单元；

所述异或门的第一输入端与所述换向信号输入端电连接，所述异或门的第二输入端与所述中值电压输入端电连接；

所述非门的输入端与所述异或门的输出端电连接，所述非门的输出端与所述D触发器的时钟信号端电连接；

所述比较单元的第一输入端与所述峰值检测信号输入端电连接，所述比较单元的第二输入端输入所述参考电压，所述比较单元的输出端与所述D触发器的R端电连接；

所述D触发器的输出端与所述第一单片机的PWM信号输出端电连接，用于输出所述驱动PWM。

3.根据权利要求2所述的电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，所述CLC外设还包括与门；所述第一单片机还包括第一延时信号输入端；所述比较单元的输出端通过所述与门与所述D触发器的R端电连接；

所述与门的第一输入端与所述第一延时信号输入端电连接，所述与门的第二输入端与所述比较单元的输出端电连接，所述与门的输出端与所述D触发器的R端电连接。

4.根据权利要求3所述的电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，所述第一单片机还包括第二延时信号输入端；

所述D触发器的S端与所述第二延时信号输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，还包括第二单片机，所述第二单片机包括第一延时信号输出端和第二延时信号输出端，所述第一延时信号输出端与所述第一延时信号输入端电连接，所述第二延时信号输出端与所述第二延时信号输入端电连接，所述第二单片机用于向所述第二延时信号输入端输入第一延时信号，并向所述第二延时信号输入端输入第二延时信号。

6.根据权利要求5所述的电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，所述第一延时信号的延时时长为15微秒，所述第二延时信号的延时时长为70微秒。

7.根据权利要求5所述的电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，所述第二单片机还包括换向信号输出端，所述换向信号输出端与所述换向信号输入端电连接；

所述第二单片机用于向所述第一单片机输出换向信号。

8.根据权利要求7所述的电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，所述换向信号的频率为200Hz。

9.根据权利要求2所述的电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，还包括峰值信号检测电路，所述峰值信号检测电路的输入端与电子镇流器谐振电感输出端电连接，所述峰值信号检测电路的输出端与峰值检测信号输入端电连接。

10.根据权利要求2所述的电子镇流器驱动控制电路，其特征在于，还包括中值信号检测电路，所述中值信号检测电路的输入端与电子镇流器中的谐振电容电连接，所述中值信号检测电路的输出端与中值电压信号输入端电连接。

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