1.一种数控双灯驱动器,包括电源输入滤波器、AC-DC转换器、有源功率因数校正器、功率半桥电路、高频调制波形发生器;电源输入滤波器、AC-DC转换器、有源功率因数校正器、功率转换电路依次顺序连接,高频调制波形发生器与功率半桥电路连接;其特征在于:还包括微处理器、电流误差放大器、可调频振荡器和相应于所驱动两盏灯具的双灯独立驱动回路、两套灯接入执行机构、两套灯电流监测回路,可同时驱动两个独立的灯具,并对每个灯具的运行情况分别予以监测与控制;
其中,所述微处理器,用于对灯电流进行实时监测;并根据照明需求的预置参数以及灯具的实际运行情况,控制各个灯具的启停时间、功率变动规律、控制两个灯功率的大小,或分别对灯进行开关切换;并诊断故障情况;
所述双灯独立驱动回路接在向灯具供给驱动电流的功率半桥电路输出点和两个独立的灯具输出端子之间;用于分别对两盏灯具进行切换、驱动和监控;
所述灯接入执行机构接于微处理器和双灯独立驱动回路之间,根据微处理器发出的指令分别操控每盏灯具的接入与分断;
所述灯电流监测回路接于双灯独立驱动回路和微处理器之间,用于向微处理器提供各个灯具运行电流状态是否正常的信息;
所述电流误差放大器接于双灯独立驱动回路和可调频振荡器之间,用于放大来自双灯独立驱动回路的灯电流采样信号以实现旨在稳定电流的闭环控制;同时,所述电流误差放大器还接于微处理器和可调频振荡器之间,可直接由微处理器来控制灯电流的大小,实现闭环控制之外的数控模式;
所述可调频振荡器接于电流误差放大器和功率半桥电路之间,用于把放大后的采样电流变化转换为半桥驱动脉冲频率的变化,以保持灯电流的稳定;同时,所述可调频振荡器还接于微处理器和功率半桥电路之间,一方面用于通过微处理器直接控制灯具启动瞬间的频率提升,产生触发高压以便点燃灯具;另一方面当设备发生故障时,可通过微处理器对可调频振荡器进行封锁,使立即停止输出振荡脉冲,防止元器件的损坏。
2.根据权利要求1所述的数控双灯驱动器,其特征在于:所述微处理器采用单片机U1。
3.根据权利要求2所述的数控双灯驱动器,其特征在于:所述双灯独立驱动回,包括第一支路独立驱动回路和第二支路独立驱动回路;在大功率VMOS管半桥输出点后,经电容C9和电阻R13的并联回路后,耦合到两套不同灯具支路的部分;第一支路独立驱动回路包括继电器RL1、磁芯电感L1、启动谐振触发电容C10、C11,以及第一支路电流取样电阻R24串联构成的完整通路,第一灯具连接于电容C10、C11两端所引出的插座J2处;第二支路独立驱动回路包括继电器RL2、磁芯电感L2、启动谐振触发电容C12、C13,以及第二支路电流取样电阻R25与R26的并联体所串联构成的完整通路,第二灯具连接于电容C12、C13两端所引出的插座J3处。
4.根据权利要求2所述的数控双灯驱动器,其特征在于:所述灯电流监测回路,包括第一支路的电流取样电阻、第一支路的灯电流比较器、第二支路的电流取样电阻、第二支路的灯电流比较器、以及两个比较器公共的门限电压分压电阻;所述的第一支路的电流取样电阻,为第一支路独立驱动回路中的电阻R24,电阻R24上的电流取样值经电阻R32送到比较器U4B,与门限电压进行比较,并将比较后的输出电平送到单片机U1;第二支路的电流取样电阻,就是第二支路独立驱动回路中的电阻R25与R26的并联体;第二支路的电流取样电阻上的电流取样值经电阻R27送到比较器U4A,与门限电压进行比较,并将比较后的输出电平送到单片机U1。
5.根据权利要求2所述的数控双灯驱动器,其特征在于:两套灯接入执行机构,对应于两盏灯具的灯接入执行指令分别由单片机U1的第7引脚和第8引脚输出;其中第7引脚输出的控制电平信号SW1经电阻R17送到NPN型三极管Q5和PNP型三极管Q4构成的两级放大器进行电流放大,放大后流过Q4的电流经R15、R16的并联体后送去控制第一支路独立驱动回路中的继电器RL1的驱动线圈,当SW1信号电平为“高”时,放大后流过Q4的电流饱和,继电器RL1吸合,第一灯具支路接通;反之当SW1信号电平为“低”时,Q4的电流截止,继电器RL1释放,切断第一灯具支路;同理,第8引脚输出的控制电平信号SW2用于控制第二支路独立驱动回路中的继电器RL2。
6.根据权利要求1所述的数控双灯驱动器,其特征在于:所述数控双灯驱动器还包括通信接口电路,所述通信接口电路接于微处理器和外部通信线路之间,用于微处理器收发双向通信引脚与通信线路间的方向控制、电平转换、隔离及匹配;微处理器通过串行通信方式与照明监控中心通信连接。
7.根据权利要求6所述的数控双灯驱动器,其特征在于:所述通信接口电路包括光电耦合器OP1、OP2构成的隔离电路,将外部通信线路与单片机U1电路系统完全分开,同时又保证通信信号可畅通无阻。
8.根据权利要求7所述的数控双灯驱动器,其特征在于:所述通信接口电路包括专用接口转换芯片U6与工业控制总线RS485线路;与电力线载波通信线路、短距离无线组网通信线路、公共无线网络分组交换通信线路相适应。
9.如权利要求1至8任一项所述的数控双灯驱动器的控制方法,包括以下步骤:
1)复位和启动 :
上电启动后,微处理器复位,延时300ms等待电路各部分进入稳态;紧接着微处理器完成对内部控制资源的初始化和配置;
2)输出继电器控制 :
高频电源通过两路继电器开关送达灯具端;微处理器会根据外部控制指令和灯具的故障情况来判断需要打开哪些控制继电器;
3)计算功率控制信号 :
根据外部控制信号的要求,计算功率控制信号Vcp,信号电压越大,灯端输出的功率就越大;由于双灯的特点,最终工作的灯具有很多可能性,系统输出的功率也应该匹配相应的灯具;因此信号的大小对于灯具安全稳定工作至关重要;信号由脉宽调制的PWM信号经过滤波和整形得到,PWM脉宽越大,Vcp越大;
4)高压点灯 :
在完成系统初始化和功率控制信号计算之后,便进行高压点灯步骤;为产生一个高压完成对钠灯内部放电气体的电离击穿;微处理器MCU通过控制谐振电路的频率在灯端产生高压;在完成高压扫描之后,微处理器MCU检测灯电流和灯端电压来判断灯具是否已成功点亮;如果灯电流很小或者灯端仍然存在高压,那么说明灯具尚未点亮;如果灯具没有点亮,微处理器MCU会立即关闭输出继电器和振荡电路,避免持久的高压对元器件造成损伤;
同时记录是哪一盏灯出现的故障,以及是何种故障,作为后面故障锁定的判断依据;
5)预热 :
为了避免灯具受到过大的冲击,在灯具点亮后,微处理器MCU通过控制Vcp信号逐渐爬升,2分钟内由40%增加到100%,灯具的功率也随着逐渐增大至额定功率;
6)亮度的调节和亮灯组合的改变 :
系统通过R485通讯接口获得外部的控制信号;如果在工作过程中,仅仅需要调光,而不需要改变亮灯组合,那么微处理器MCU可以立即改变Vcp的大小来达到调光的目的;如果需要改变亮灯组合,则需要先关闭主振和继电器,并等待灯具冷却之后,再次重新进入启动流程;
7)故障保护 :
在启动的过程中以及灯点亮之后,微处理器MCU都会不停的监测灯端电压和灯电流,以判断灯具是否工作正常;如果灯具启动失败,那么系统会在延时之后继续尝试,如果连续四次无法点亮,就判定该灯故障并锁定;此时如果另外一盏灯没有故障的话,系统就会点亮另外的一盏灯具;在灯具点亮后的工作过程中,如果出现异常,微处理器MCU也会作出相应的记录,当监测到连续四次出现异常后,同样会关闭此盏灯具;通过上叙的保护逻辑,保证了有问题的灯具一定不会加电,而没有问题的灯一定能正常亮灯。