專利名稱：能夠進(jìn)行開路電壓調(diào)整的電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器，特別涉及一種能夠調(diào)整開路電壓的電子鎮(zhèn)流器。
氣體放電燈(如熒光燈)需要鎮(zhèn)流器來限制提供給燈的電流。電子鎮(zhèn)流器由于其具有很多優(yōu)點(diǎn)而日益流行。電子鎮(zhèn)流器提供比磁性鎮(zhèn)流器系統(tǒng)更高的效率，其效率高出15％-20％。電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)生較少的熱量，減少了建筑物冷卻負(fù)載，并且更安靜地操作，沒有“嗡嗡聲”。此外，電子鎮(zhèn)流器提供更高的設(shè)計(jì)和控制靈活性。
電子鎮(zhèn)流器必須以不同的供電電壓、不同類型的燈和不同數(shù)量的燈操作。取決于電網(wǎng)，供電電壓隨著世界上的不同地區(qū)而變化，并且在單一地區(qū)內(nèi)也可能變化。不同類型的燈可能具有相同的物理尺寸，從而使得不同類型的燈可以在單一夾具中使用，但是在電氣上有所不同。電子鎮(zhèn)流器可以與單個(gè)燈或者兩個(gè)或更多個(gè)燈一起操作。電子鎮(zhèn)流器必須在各種條件下可靠且高效地操作。
一種特別的挑戰(zhàn)是在電子鎮(zhèn)流器無負(fù)載時(shí)(即當(dāng)在鎮(zhèn)流器輸出處是開路時(shí))調(diào)整鎮(zhèn)流器輸出電壓。當(dāng)在電子鎮(zhèn)流器自身的諧振頻率下操作時(shí)，輸出電壓極高。高輸出電壓導(dǎo)致對(duì)于某些電子鎮(zhèn)流器部件的嚴(yán)酷的操作條件。在驅(qū)動(dòng)電子鎮(zhèn)流器輸出上的儲(chǔ)能電路的諧振半橋電路的半橋晶體管中的電流將變成大電流，從而導(dǎo)致半橋晶體管出現(xiàn)故障。電子鎮(zhèn)流器目前使用復(fù)雜且昂貴的電路調(diào)整鎮(zhèn)流器輸出電壓，以便測(cè)量輸出電壓并且在微處理器中處理所測(cè)量的輸出電壓。輸出電壓測(cè)量電路通常需要額外的部件，比如濾波器、整流器或電壓檢測(cè)線圈，這增加了電子鎮(zhèn)流器的開銷。微處理器通常需要多個(gè)耗時(shí)的步驟和子例程來判斷在鎮(zhèn)流器輸出處是否是開路，這在微處理器判斷是否存在問題的同時(shí)增加了部件損壞的可能性。授予Kakitani的美國專利No.5,039,921公開了一種放電燈照明設(shè)備，其包括電壓檢測(cè)線圈，所述電壓檢測(cè)線圈監(jiān)視施加于放電燈的電壓并給中央處理單元提供輸入。授予Crouse等人的美國專利No.5,925,990公開了一種具有微處理器的電子鎮(zhèn)流器，所述微處理器包含用于在檢測(cè)到故障時(shí)減小輸出電壓的所存儲(chǔ)的程序。
希望具有一種能夠調(diào)整開路電壓的電子鎮(zhèn)流器，其將克服上述缺陷。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種電子鎮(zhèn)流器，其使用在電子鎮(zhèn)流器中可獲得的部件進(jìn)行開路電壓調(diào)整。
本發(fā)明的另一方面提供一種電子鎮(zhèn)流器，其以快速響應(yīng)進(jìn)行開路電壓調(diào)整。
本發(fā)明的又一方面提供一種電子鎮(zhèn)流器，其使用簡單且便宜的電路進(jìn)行開路電壓調(diào)整。
本發(fā)明的前述和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖對(duì)目前的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明中更進(jìn)一步明顯看出。詳細(xì)的說明和附圖只是用于說明本發(fā)明，而不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書及其等效形式來限定。
附圖中示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的能進(jìn)行開路電壓調(diào)整的電子鎮(zhèn)流器的方框圖。
圖2和3是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的能進(jìn)行開路電壓調(diào)整的電子鎮(zhèn)流器的示意圖。
圖4是用于根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的電子鎮(zhèn)流器的開路電壓調(diào)整方法的流程圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的能確定燈類型的電子鎮(zhèn)流器的方框圖。電子鎮(zhèn)流器100包括AC/DC轉(zhuǎn)換器122、半橋124、諧振儲(chǔ)能電路126、微處理器128、調(diào)整脈寬調(diào)制器(PWM)130、高壓(HV)驅(qū)動(dòng)器132、誤差電路134和燈絲電流感測(cè)電路138。AC/DC轉(zhuǎn)換器122接收干線電壓120，儲(chǔ)能電路126向燈136提供功率。
干線電壓120是提供給電子鎮(zhèn)流器100的AC線電壓，比如是120V、127V、220V、230V或277V。干線電壓120在AC/DC轉(zhuǎn)換器122處被接收。AC/DC轉(zhuǎn)換器122將AC干線電壓120V轉(zhuǎn)換成DC電壓140，所述DC電壓140被提供給半橋124。AC/DC轉(zhuǎn)換器122通常包括EMI濾波器和整流器(未示出)。AC/DC轉(zhuǎn)換器122還可以包括升壓電路以提高DC電壓的電壓，比如從180V提高到470V。半橋124將DC電壓140轉(zhuǎn)換成高頻AC電壓142。諧振儲(chǔ)能電路126將該AC電壓提供給燈136。該高頻AC電壓通常具有在25到60kHz范圍內(nèi)的頻率。
微處理器128控制電子鎮(zhèn)流器100的操作。微處理器128存儲(chǔ)編程指令并根據(jù)編程指令進(jìn)行操作，并且感測(cè)來自整個(gè)電子鎮(zhèn)流器100的參數(shù)，從而確定所希望的操作點(diǎn)。例如，微處理器128將所述AC電壓設(shè)置為不同的頻率，這取決于燈處于預(yù)熱、點(diǎn)燃還是運(yùn)行模式，或者是否不存在燈。微處理器128可以控制來自AC/DC轉(zhuǎn)換器122的功率轉(zhuǎn)換和電壓輸出。微處理器122還可以通過經(jīng)由所述調(diào)整PWM130和HV驅(qū)動(dòng)器132控制半橋124的頻率和占空比來控制來自諧振儲(chǔ)能電路126的AC電壓的電壓和頻率。誤差電路134將所感測(cè)到的燈電流144和所希望的燈電流146進(jìn)行比較，并向該調(diào)整PWM130提供燈電流誤差信號(hào)148，以用于經(jīng)由該調(diào)整PWM130和HV驅(qū)動(dòng)器132來調(diào)節(jié)燈電流。
燈絲電流感測(cè)電路138檢測(cè)在儲(chǔ)能電路126處的鎮(zhèn)流器輸出電壓，并向調(diào)整PWM130提供所感測(cè)到的輸出電壓信號(hào)150。該調(diào)整PWM130使用該輸出電壓信號(hào)150來確定是否存在開路。如果存在開路，則通過經(jīng)由該調(diào)整PWM130和HV驅(qū)動(dòng)器132限制諧振半橋124的占空比來控制輸出電壓。
圖2和3是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的能進(jìn)行開路電壓調(diào)整的電子鎮(zhèn)流器的示意圖。
參見圖2，通過AC/DC轉(zhuǎn)換器(未示出)將DC功率跨越高電壓軌200和公共軌202提供給諧振半橋。晶體管Q2和Q3串聯(lián)連接在高電壓軌200和公共軌202之間，從而形成半橋電路。圖3的HV驅(qū)動(dòng)器U4驅(qū)動(dòng)晶體管Q2和Q3，使得它們交替導(dǎo)通。電感器L5和電容器C33形成諧振儲(chǔ)能電路，并將晶體管Q2和Q3之間的結(jié)上的輸出平滑成正弦波形。當(dāng)與單個(gè)燈一起使用時(shí)，燈206的第一燈絲204連接在端子T1和T2之間，第二燈絲208連接在端子T5和T6之間。當(dāng)兩個(gè)燈與該電子鎮(zhèn)流器一起使用時(shí)，來自第一燈的一個(gè)燈絲連接在端子T1和T2之間，并且來自第二燈的一個(gè)燈絲連接在端子T5和T6之間。來自每個(gè)燈的其它燈絲串聯(lián)或并聯(lián)連接在端子T3和T4之間。
參見圖3，微處理器U2適于從電子鎮(zhèn)流器的內(nèi)部和外部接收輸入，并控制鎮(zhèn)流器操作。微處理器U2確定所希望的燈操作頻率，并設(shè)置驅(qū)動(dòng)HV驅(qū)動(dòng)器U4的調(diào)整PWM U3的振蕩器頻率。HV驅(qū)動(dòng)器U4驅(qū)動(dòng)晶體管Q2和Q3。在一個(gè)實(shí)施例中，微處理器U2可以是可從STMicroelectronics獲得的ST7LITE2，調(diào)整PWM U3可以是可從National Semiconductor獲得的LM3524D，HV驅(qū)動(dòng)器U4可以是可從STMicroelectronics獲得的L6387。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，也可以選擇所述示例性部件以外的特定部件，從而實(shí)現(xiàn)所希望的結(jié)果。
誤差電路經(jīng)過電容器C37感測(cè)電阻器R58上的燈電流。電流運(yùn)算放大器U8A和高電導(dǎo)率超快二極管D18與控制增益的電阻器R60和R58構(gòu)成半波整流器。所感測(cè)的燈電流信號(hào)在線路210上被提供給微處理器U2，并被提供給誤差運(yùn)算放大器U8B。微處理器U2基于輸入和所希望的操作條件產(chǎn)生所希望的燈電流信號(hào)，并沿著線路212將所希望的燈電流信號(hào)返回到誤差運(yùn)算放大器U8B。誤差運(yùn)算放大器U8B將所感測(cè)的燈電流信號(hào)和所希望的燈電流信號(hào)進(jìn)行比較，從而在線路214上產(chǎn)生燈電流誤差信號(hào)，線路214向調(diào)整PWMU3提供該燈電流誤差信號(hào)。響應(yīng)于該燈電流誤差信號(hào)，調(diào)整PWMU3調(diào)節(jié)輸出脈寬，從而通過利用HV驅(qū)動(dòng)器U4循環(huán)晶體管Q2和Q3而調(diào)節(jié)燈電流。當(dāng)所感測(cè)的燈電流信號(hào)在誤差運(yùn)算放大器U8B處等于所希望燈電流信號(hào)時(shí)，燈電流誤差信號(hào)將為零輸出，并且電子鎮(zhèn)流器將處于穩(wěn)定狀態(tài)模式。
電子整流器在預(yù)熱、點(diǎn)燃和運(yùn)行模式下操作。預(yù)熱模式向燈絲提供預(yù)熱序列，從而感應(yīng)出熱離子發(fā)射，并提供經(jīng)過燈的電通路。點(diǎn)燃模式施加高電壓，從而點(diǎn)燃燈。運(yùn)行模式控制在點(diǎn)燃后經(jīng)過燈的電流。
參見圖2，燈絲電流感測(cè)電路224包括電阻器R53、R71和R72。燈絲電流感測(cè)電路224與儲(chǔ)能電路中的諧振電容器C33串聯(lián)連接到公共軌202上。燈絲電流感測(cè)電路224在線路226上接收儲(chǔ)能電流，并在線路228上向調(diào)整PWM U3的正電流限制感測(cè)輸入提供所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)。調(diào)整PWM U3的負(fù)電流限制感測(cè)輸入連接到地。線路226上的儲(chǔ)能電流與燈206兩端的輸出電壓成正比。
調(diào)整PWM U3的正電流限制感測(cè)輸入提供用于所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)的輸出電壓閾值極限。當(dāng)所感測(cè)到的輸出電壓信號(hào)超過該輸出電壓閾值極限時(shí)，比如當(dāng)在鎮(zhèn)流器輸出處存在開路時(shí)，該調(diào)整PWM U3將脈寬限制到最大脈寬。這限制了來自電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓，并且保護(hù)半橋晶體管。對(duì)于使用可從National Semiconductor獲得的LM3524D調(diào)整PWM作為調(diào)整PWM U3的實(shí)施例，正電流限制感測(cè)輸入具有200mV的設(shè)置斷路電平(trip level)。燈絲電流感測(cè)電路224中的各單獨(dú)電阻器(R53、R71、R72)的尺寸被設(shè)置成使得所感測(cè)到的輸出電壓信號(hào)在正常操作期間低于該斷路電平，并且如果在鎮(zhèn)流器輸出處存在開路則超過該斷路電平。
在操作中，燈絲電流感測(cè)電路224監(jiān)視儲(chǔ)能電流，該儲(chǔ)能電流表示燈206兩端的輸出電壓。燈絲電流感測(cè)電路224響應(yīng)于儲(chǔ)能電流并產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)。所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)由調(diào)整PWM U3監(jiān)視。當(dāng)所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)超過輸出電壓閾值極限時(shí)，該調(diào)整PWM U3減小輸出脈寬。這限制了到HV驅(qū)動(dòng)器U4的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其又限制了到諧振半橋中的半橋晶體管Q2和Q3的HV驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而限制和調(diào)整鎮(zhèn)流器輸出電壓。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以使用多個(gè)不同的電路和部件來獲得表示鎮(zhèn)流器輸出電壓的所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)，該電路不限于上述例子，其中所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)是從儲(chǔ)能電流獲得的。在另一實(shí)施例中，可以直接監(jiān)視鎮(zhèn)流器輸出電壓，以便提供所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)?？梢杂眠B接到諧振儲(chǔ)能輸出的電阻性分壓器或降壓(voltagestepdown)變壓器來進(jìn)行直接電壓測(cè)量。在另一實(shí)施例中，使用電流變壓器來代替燈絲電流感測(cè)電路224中的感測(cè)電阻器，以便測(cè)量諧振電容器電流。
圖4是用于根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的電子鎮(zhèn)流器的開路電壓調(diào)整方法的流程圖。在250，提供具有輸出電壓閾值極限的調(diào)整脈寬調(diào)制器。感測(cè)該電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓，以便在252產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)，并且在254將所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)與該輸出電壓閾值極限相比較。在256，當(dāng)所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)超過該輸出電壓閾值極限時(shí)，限制輸出電壓。通過由調(diào)整脈寬調(diào)制器U3限制驅(qū)動(dòng)高壓驅(qū)動(dòng)器U4的脈寬，可以限制電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓，其中所述高壓驅(qū)動(dòng)器U4驅(qū)動(dòng)諧振半橋。在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)來自電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓包括感測(cè)儲(chǔ)能電流。在另一實(shí)施例中，感測(cè)來自電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓包括直接感測(cè)輸出電壓。
雖然這里所公開的本發(fā)明的實(shí)施例被認(rèn)為是優(yōu)選的，但是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以做各種改變和修改。本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求書中表示，并且落入其含義和等效范圍內(nèi)的所有變化都應(yīng)被包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)電子鎮(zhèn)流器進(jìn)行開路電壓調(diào)整的方法，包括提供具有輸出電壓閾值極限的調(diào)整脈寬調(diào)制器250；感測(cè)來自該電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓以便產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)252；將所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)與該輸出電壓閾值極限相比較254；以及當(dāng)所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)超過該輸出電壓閾值極限時(shí)限制輸出電壓256。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)超過輸出電壓閾值極限時(shí)限制輸出電壓256包括限制來自調(diào)整脈寬調(diào)制器的脈寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中感測(cè)來自電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓以產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)252包括感測(cè)儲(chǔ)能電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中感測(cè)儲(chǔ)能電流包括感測(cè)諧振電容器和公共軌之間的電阻兩端的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中感測(cè)來自電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓以產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)252包括直接感測(cè)輸出電壓。
6.一種用于對(duì)電子鎮(zhèn)流器進(jìn)行開路電壓調(diào)整的系統(tǒng)，包括用于調(diào)制具有輸出電壓閾值極限的脈寬的裝置；用于感測(cè)電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓以產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)的裝置；用于將所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)與該輸出電壓閾值極限相比較的裝置；以及用于在所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)超過該輸出電壓閾值極限時(shí)限制輸出電壓的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，用于在所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)超過輸出電壓閾值極限時(shí)限制輸出電壓的裝置包括用于限制來自脈寬調(diào)制裝置的脈寬的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，用于感測(cè)電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓以產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)的裝置包括用于感測(cè)儲(chǔ)能電流的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中，用于感測(cè)儲(chǔ)能電流的裝置包括用于感測(cè)諧振電容器和公共軌之間的電阻兩端的電壓的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，用于感測(cè)電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓以產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)的裝置包括用于直接感測(cè)輸出電壓的裝置。
11.一種用于電子鎮(zhèn)流器的開路電壓調(diào)整電路，包括燈絲電流感測(cè)電路224，其適于連接到該電子鎮(zhèn)流器的輸出，并且產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)；以及調(diào)整脈寬調(diào)制器U3，其接收所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)并且適于被連接來控制該電子鎮(zhèn)流器的輸出處的電壓，該調(diào)整脈寬調(diào)制器U3具有輸出電壓閾值極限；其中，當(dāng)所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)超過該輸出電壓閾值極限時(shí)，該調(diào)整脈寬調(diào)制器U3限制該電子鎮(zhèn)流器的輸出處的電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的電路，其中所述調(diào)整脈寬調(diào)制器U3通過限制脈寬來限制電子鎮(zhèn)流器的輸出處的電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的電路，其中所述燈絲電流感測(cè)電路224響應(yīng)于儲(chǔ)能電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的電路，還包括儲(chǔ)能電路，該儲(chǔ)能電路適于連接到電子鎮(zhèn)流器的輸出并且具有諧振電容器，并且所述燈絲電流感測(cè)電路224包括該諧振電容器和公共軌之間的電阻。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電路，其中所述調(diào)整脈寬調(diào)制器U3具有用于輸出電壓閾值極限的設(shè)置斷路電平，并且電阻的尺寸被設(shè)置成使得當(dāng)電子鎮(zhèn)流器具有開路時(shí)所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)超過該設(shè)置斷路電平。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的電路，還包括高壓驅(qū)動(dòng)器U4，該高壓驅(qū)動(dòng)器U4適于被連接成由所述調(diào)整脈寬調(diào)制器U3驅(qū)動(dòng)，并且該調(diào)整脈寬調(diào)制器U3通過在受限制的脈寬下驅(qū)動(dòng)該高壓驅(qū)動(dòng)器U3來限制電子鎮(zhèn)流器的輸出處的電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的電路，還包括儲(chǔ)能電路，該儲(chǔ)能電路適于連接到電子鎮(zhèn)流器的輸出并且具有諧振電容器，并且所述燈絲電流感測(cè)電路224適于連接在該諧振電容器和公共軌之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的電路，其中所述燈絲電流感測(cè)電路224是從由以下各項(xiàng)構(gòu)成的組中選擇的電阻性分壓器、降壓變壓器和電流變壓器。
全文摘要
一種電子鎮(zhèn)流器包括開路電壓調(diào)整，其包括燈絲電流感測(cè)電路(224)，其適于連接到電子鎮(zhèn)流器的輸出并產(chǎn)生所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)；以及調(diào)整脈寬調(diào)制器U3，其接收所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)并且適于被連接來控制電子鎮(zhèn)流器的輸出處的電壓，該調(diào)整脈寬調(diào)制器U3具有輸出電壓閾值極限。當(dāng)所感測(cè)的輸出電壓信號(hào)超過該輸出電壓閾值極限時(shí)，該調(diào)整脈寬調(diào)制器U3限制電子鎮(zhèn)流器的輸出處的電壓。調(diào)整脈寬調(diào)制器U3可以通過限制到高壓驅(qū)動(dòng)器和諧振半橋的脈寬來限制輸出電壓。燈絲電流感測(cè)電路(224)可以間接地感測(cè)輸出電壓(比如通過感測(cè)儲(chǔ)能電流)，或者可以直接感測(cè)輸出電壓。
文檔編號(hào)H05B41/298GK1895008SQ200480037100
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
發(fā)明者W·L·凱思, G·L·格勞埃夫, K·E·克勞斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司