荧光灯电子镇流器数字调光方案研究

O 引言

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得多。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，通常采用模拟技术。而对于用于家庭、办公室、商场、车间等场所照明的调光荧光灯，则采用数字调光方案。数字调光电子镇流器，代表了该照明电器未来发展的方向。

荧光灯调光通过调节灯管功率实现。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网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，是一种在两线网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网络上。除协议之外，DALI还支持光衰减、对数调光、现场实况和故障检测。

对于全部照明环境，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、桥式整流器以及保护电路。数宁控制电路提供DALI和软件，镇流器可以直接连接到DALI 2一线输入或其所依从的系统。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依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是从网络发送到微控制器的信号，RX是从微控制器发送到网络的信号，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的模拟调光电压，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，人的眼睛对于其更加敏感。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执行软件容量较大，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之后，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，则被过滤和筛选。命令被分为标准和专用两种类型。在经过滤和筛选后，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，并经脉宽调制调节光电平；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平等，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。