專利名稱：具有電弧保護(hù)電路的鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的一般主題是用于為放電燈供電的電路。更具體而言，本發(fā)明涉及一種包括電弧保護(hù)電路的鎮(zhèn)流器。
相關(guān)申請(qǐng)本發(fā)明的主題涉及美國(guó)專利No.6,720,739B2(題為“Ballastwith Protection Circuit for Quickly Responding to ElectricalDisturbances”，發(fā)布于2004年4月13日并且被轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相同的受讓人)，其公開內(nèi)容在此被引入作為參考。
背景技術(shù)：
用于氣體放電燈的鎮(zhèn)流器為啟動(dòng)燈提供高的點(diǎn)火電壓。由預(yù)熱型鎮(zhèn)流器提供的點(diǎn)火電壓通常為幾百伏的數(shù)量級(jí)(例如500伏峰值)，而由瞬時(shí)啟動(dòng)型鎮(zhèn)流器提供的點(diǎn)火電壓可以超過1000伏峰值。由于這些高點(diǎn)火電壓，鎮(zhèn)流器易遭受輸出產(chǎn)生電弧(output arcing)的問題。
輸出產(chǎn)生電弧可能以多種不同方式中的任何一種方式發(fā)生。例如，在熒光燈照明裝置中，通常作法是當(dāng)AC功率施加到鎮(zhèn)流器上時(shí)替換失效的燈。這種作法被稱為“有效的”燈替換(relamping)。在有效的燈替換期間，當(dāng)移去或插入一個(gè)燈時(shí)，可能在設(shè)備(fixture)插座觸點(diǎn)和燈的管腳之間形成瞬間電弧。作為另一個(gè)例子，由于在輸出布線或燈座中的不良連接，或者如果以這樣的方式不恰當(dāng)?shù)匕惭b燈，以致在燈管腳和設(shè)備插座內(nèi)的觸點(diǎn)之間存在小的間隙，則可能出現(xiàn)持續(xù)電弧(與瞬間電弧相反)。如果由于有缺陷的燈座或有缺陷的布線而損害到一個(gè)(或多個(gè))燈的連接，則在由這些故障狀態(tài)所引起的氣隙上可能產(chǎn)生高強(qiáng)度、高溫度電弧。
通常，產(chǎn)生電弧被確認(rèn)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備插座中的觸點(diǎn)的惡化以及對(duì)鎮(zhèn)流器內(nèi)的元件的不當(dāng)應(yīng)力。持續(xù)電弧尤其是不期望的，因?yàn)樗呄蛴诋a(chǎn)生潛在地破壞性的加熱。為了最小化由于產(chǎn)生電弧而引起的所有不良影響，重要的是迅速地熄滅電弧。這需要一個(gè)鎮(zhèn)流器，它能夠快速地檢測(cè)到電弧，隨后采取恰當(dāng)?shù)男袆?dòng)以快速地熄滅電弧。
同樣重要的是，在某些周期、例如反相器啟動(dòng)和燈點(diǎn)燃期間禁止電弧檢測(cè)。例如，燈的正常啟動(dòng)過程通常伴隨有在輸出產(chǎn)生電弧期間出現(xiàn)的相同類型的電氣干擾。因此，除非在燈啟動(dòng)期間禁止電弧檢測(cè)，否則可能阻止鎮(zhèn)流器正確地點(diǎn)燃燈。另外，盡管在理想條件下大多數(shù)燈能夠在短時(shí)間周期(例如20毫秒)內(nèi)點(diǎn)燃并且正常地工作，但是由于老化或低溫，一些燈需要更加長(zhǎng)的時(shí)間來點(diǎn)燃和穩(wěn)定。因此，應(yīng)該在這樣的周期內(nèi)禁止電弧檢測(cè)，該周期足夠長(zhǎng)(例如200毫秒)以在不太理想的條件下調(diào)節(jié)燈的啟動(dòng)。
還期望的是，鎮(zhèn)流器具有某種類型的自動(dòng)重啟能力，其中在檢測(cè)到電弧并且關(guān)閉鎮(zhèn)流器之后的特定時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行周期性的嘗試以便重啟鎮(zhèn)流器并點(diǎn)燃燈。這個(gè)特征是期望的，以便在錯(cuò)誤的檢測(cè)的情況下防止“閂鎖”關(guān)閉鎮(zhèn)流器(這需要關(guān)閉鎮(zhèn)流器的電源，然后再次接通該電源以使鎮(zhèn)流器復(fù)位)，該錯(cuò)誤的檢測(cè)是由于瞬間的電力線的瞬變或?qū)︽?zhèn)流器的可靠性或安全性不造成實(shí)際威脅的多個(gè)反?，F(xiàn)象中的任何一個(gè)所引起的。同樣，因?yàn)闊粲悬c(diǎn)不可預(yù)測(cè)，所以有時(shí)候否則“良好”的燈可能不能在第一次嘗試時(shí)就正確地啟動(dòng)。在這種情況下，具有自動(dòng)重啟能力的鎮(zhèn)流器將周期性地嘗試啟動(dòng)燈，而不是僅僅閂鎖處于關(guān)閉狀態(tài)的鎮(zhèn)流器直到鎮(zhèn)流器的電源循環(huán)(cycled)。只要引起產(chǎn)生電弧的狀態(tài)存在，則鎮(zhèn)流器就可能導(dǎo)致燈周期性地閃爍(例如，燈將每2秒發(fā)光多至200毫秒)，由此提供設(shè)備和/或燈需要維修的有用的視覺指示。
因此，對(duì)具有電弧保護(hù)電路的鎮(zhèn)流器存在一種需要，該電弧保護(hù)電路快速地檢測(cè)輸出電弧并且然后采取恰當(dāng)?shù)男袆?dòng)以快速熄滅電弧。對(duì)具有電弧保護(hù)電路的鎮(zhèn)流器還存在一種需要，該電弧保護(hù)電路提供禁止周期以便考慮到正確的燈啟動(dòng)。對(duì)具有電弧保護(hù)電路的鎮(zhèn)流器存在另一種需要，該電弧保護(hù)電路提供自動(dòng)重啟能力以便調(diào)節(jié)“好”燈的錯(cuò)誤檢測(cè)和反常啟動(dòng)失敗，以及提供需要維修一個(gè)(或多個(gè))燈和/或設(shè)備的有用的視覺指示。對(duì)具有保護(hù)電路的鎮(zhèn)流器存在另一種需要，該保護(hù)電路是經(jīng)濟(jì)的并且在現(xiàn)有鎮(zhèn)流器內(nèi)容易實(shí)現(xiàn)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，這種鎮(zhèn)流器和電弧保護(hù)電路將顯示出相當(dāng)大的進(jìn)步。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例具有電弧保護(hù)電路的鎮(zhèn)流器的電氣框圖；
圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所公開的電弧保護(hù)電路所響應(yīng)的電氣干擾的實(shí)例；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例具有電弧保護(hù)電路和自振蕩式反相器的鎮(zhèn)流器的部分示意框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例適合用于圖3的鎮(zhèn)流器中的電弧保護(hù)電路的詳細(xì)示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例具有電弧保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)式反相器的鎮(zhèn)流器的部分示意框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二和第三優(yōu)選實(shí)施例適合用于圖5和圖7的鎮(zhèn)流器中的電弧保護(hù)電路的詳細(xì)示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例具有電弧保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)式反相器的鎮(zhèn)流器的部分示意框圖，其中鎮(zhèn)流器提供對(duì)燈絲的加熱。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，用于為包括至少一個(gè)氣體放電燈的燈負(fù)載70供電的鎮(zhèn)流器20包括AC-DC轉(zhuǎn)換器100、反相器200、輸出電路300和電弧保護(hù)電路600。AC-DC轉(zhuǎn)換器100具有用于接收AC電源電壓60的輸入端102、104，并且AC-DC轉(zhuǎn)換器100可操作用于提供DC干線電壓給反相器200。輸出電路300與反相器200耦合，并且適合與燈負(fù)載70耦合。電弧保護(hù)電路600與反相器200耦合；可選地，電弧保護(hù)電路600還與輸出電路300耦合。
在工作期間，電弧保護(hù)電路600針對(duì)干擾監(jiān)控反相器200或輸出電路300內(nèi)的電信號(hào)；當(dāng)該電信號(hào)的至少一部分顯示出超過預(yù)定門限值的時(shí)間變化率時(shí)，認(rèn)為已發(fā)生了干擾。電弧保護(hù)電路600提供定時(shí)啟動(dòng)周期，在該定時(shí)啟動(dòng)周期期間，不管電信號(hào)中的任何干擾，反相器200被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈。在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，如果在電信號(hào)中出現(xiàn)干擾，則電弧保護(hù)電路600禁用反相器200并且在定時(shí)關(guān)閉周期內(nèi)使反相器保持被禁用。在該定時(shí)關(guān)閉周期結(jié)束之后，電弧保護(hù)電路600重新提供定時(shí)啟動(dòng)周期(即，反相器200被再次啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈，而不依賴于電信號(hào)中的任何干擾)。
電弧保護(hù)電路600所響應(yīng)的典型干擾包括(i)在鎮(zhèn)流器的輸出端上產(chǎn)生電弧狀態(tài)的出現(xiàn)；以及(ii)燈從鎮(zhèn)流器斷開。如在圖2中所說明的，這樣的干擾通常導(dǎo)致至少一個(gè)具有相對(duì)大的時(shí)間變化率的瞬時(shí)尖峰信號(hào)54在被監(jiān)控的電信號(hào)50中。當(dāng)然應(yīng)該理解的是，圖2中的波形是實(shí)際上出現(xiàn)的波形的粗略簡(jiǎn)化；大多數(shù)干擾(例如輸出產(chǎn)生電弧)將導(dǎo)致在被監(jiān)控的信號(hào)50中出現(xiàn)多個(gè)瞬時(shí)尖峰信號(hào)。當(dāng)鎮(zhèn)流器20和燈負(fù)載70以正常方式工作時(shí)，電信號(hào)將是具有一周期的周期信號(hào)。例如，如圖2中所說明的，信號(hào)50可以基本上是正弦曲線。在鎮(zhèn)流器20和燈負(fù)載70的正常工作期間，正弦信號(hào)的最大時(shí)間變化率出現(xiàn)在信號(hào)50的零交叉52處，并且基本上小于瞬變54的最大時(shí)間變化率。
有利地，當(dāng)在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后在電信號(hào)中出現(xiàn)干擾時(shí)，電弧保護(hù)電路600能夠在小于電信號(hào)周期的兩倍的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)禁用反相器200。對(duì)于典型的鎮(zhèn)流器應(yīng)用，其中反相器的工作頻率被設(shè)計(jì)為20千赫或更大(對(duì)應(yīng)于50微秒或更小的周期)，因此電弧保護(hù)電路600能夠在小于100微秒的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)禁用反相器200。
優(yōu)選地，定時(shí)啟動(dòng)周期被選擇為在大約200毫秒的數(shù)量級(jí)上，即使在涉及老化的燈或低環(huán)境溫度的條件下，這也應(yīng)該提供足夠的時(shí)間以允許一個(gè)(或多個(gè))燈點(diǎn)燃和穩(wěn)定。
優(yōu)選地，定時(shí)關(guān)閉周期被選擇為在大約2秒的數(shù)量級(jí)上。換句話說，優(yōu)選的是，定時(shí)關(guān)閉周期比定時(shí)啟動(dòng)周期大至少大約10倍。因此，在再次出現(xiàn)干擾、例如輸出產(chǎn)生電弧的情況下，反相器200將具有足夠低(例如10％左右)以防止電弧導(dǎo)致潛在地?fù)p害熱量在照明設(shè)備的鎮(zhèn)流器和/或燈座內(nèi)積累的占空度。另外，數(shù)量級(jí)為大約200毫秒的定時(shí)啟動(dòng)周期適合于提供有用的視覺指示(即如果起作用的話，一個(gè)(或多個(gè))燈將短暫地閃爍，但是可感覺到每2秒閃爍一次)，即電弧已經(jīng)被檢測(cè)到并且設(shè)備和/或一個(gè)(或多個(gè))燈需要維修和/或替換。
現(xiàn)在參考圖3，在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中，AC-DC轉(zhuǎn)換器100被實(shí)施為全波整流器電路110和升壓轉(zhuǎn)換器120、130、140、150、160的組合；反相器200被實(shí)施為電流饋送自振蕩半橋式反相器，以及輸出電路300被實(shí)施為并聯(lián)諧振輸出電路。因?yàn)殛P(guān)于AC-DC轉(zhuǎn)換器100、反相器200和輸出電路300的結(jié)構(gòu)和操作的大多數(shù)細(xì)節(jié)對(duì)于鎮(zhèn)流器領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說是眾所周知的，所以在此不提供那些電路的詳細(xì)的描述。
如在圖3中所描述的，AC-DC轉(zhuǎn)換器100包括輸入端子102、104、全波二極管電橋110、電容器112、升壓控制電路120、升壓電感器130、升壓晶體管140、升壓整流器150、大容量電容器(bulk capacitor)160、以及輸出端子106、108。在工作期間，AC-DC轉(zhuǎn)換器(經(jīng)由輸入端子102、104)接收來自AC源60的AC電源電壓并且(經(jīng)由輸出端子106、108)將DC干線電壓(例如455伏)提供給反相器200。
反相器200包括雙電流饋送電感器210、212，第一和第二反相器晶體管220、240，第一基極驅(qū)動(dòng)電路230、236、324，第二基極驅(qū)動(dòng)電路250、256、326，以及反相器啟動(dòng)電路280。第一基極驅(qū)動(dòng)電路與第一反相器晶體管220耦合，并且包括基極驅(qū)動(dòng)線圈324、二極管230和電阻器236。第二基極驅(qū)動(dòng)電路與第二反相器晶體管耦合，并且包括基極驅(qū)動(dòng)線圈326、二極管250和電阻器256。反相器啟動(dòng)電路280與AC-DC轉(zhuǎn)換器100、第二反相器晶體管240和電路地50耦合，并且包括電容器282、電阻器284、第一二極管286、第二二極管288、啟動(dòng)電容器290和二端交流開關(guān)292。在工作期間，反相器200接收來自AC-DC轉(zhuǎn)換器100的DC干線電壓并且(經(jīng)由反相器晶體管220、240的互補(bǔ)開關(guān))將高頻(例如大于20,000赫茲)交變電壓提供給輸出電路300。
輸出電路300包括輸出連接端子302、304，諧振電容器310，輸出變壓器320、322、324、326，隔直電容器330，電阻器340，和鎮(zhèn)流電容器350。輸出變壓器320、322、324、326包括與反相器200耦合的初級(jí)線圈322、與輸出連接端子302、304耦合的次級(jí)線圈322、第一輔助線圈324(其是反相器200內(nèi)的第一基極驅(qū)動(dòng)電路的一部分)、第二輔助線圈326(其是反相器200內(nèi)的第二基極驅(qū)動(dòng)電路的一部分)。在工作期間，輸出電路300接收由反相器200提供的高頻交變電壓并且(經(jīng)由輸出連接端子302、304)提供用于點(diǎn)燃燈70的高電壓以及用于操作燈70的限幅電流。
如在圖3中所描述的，電弧保護(hù)電路600包括DC電源輸入端E1、信號(hào)監(jiān)控輸入端E2、電路地輸入端E3、反相器禁用輸出端E4和反相器啟動(dòng)禁止輸出端E5。DC電源輸入端E1與AC-DC轉(zhuǎn)換器100的輸出連接端子106耦合。信號(hào)監(jiān)控輸入端E2與第二基極驅(qū)動(dòng)電路250、256、326耦合；更加具體地，輸入端E2與第二輔助線圈326耦合。電路地輸入端E3與電路地50耦合。反相器禁用輸出端E4與第二反相器晶體管240耦合；更加具體地，輸出端E4與第二反相器晶體管240的基極242耦合。最后，反相器啟動(dòng)禁止輸出端E5與反相器啟動(dòng)電路280耦合；更加具體地，輸出端E5與反相器啟動(dòng)電路280內(nèi)的啟動(dòng)電容器290和二端交流開關(guān)292的連接點(diǎn)耦合。
在第一優(yōu)選實(shí)施例中，如圖3中所描述的，在第二輔助線圈326兩端的電壓充當(dāng)由電弧保護(hù)電路600監(jiān)控的電信號(hào)。因?yàn)榈诙o助線圈326與輸出電路300內(nèi)的初級(jí)線圈320和次級(jí)線圈322磁耦合，所以在輸出連接端子302、304上出現(xiàn)的任何干擾(例如產(chǎn)生電弧的狀態(tài))將在第二輔助線圈326兩端的電壓中感生快速上升時(shí)間信號(hào)。該快速上升時(shí)間信號(hào)將經(jīng)由信號(hào)監(jiān)控輸入端E2通過電弧保護(hù)電路600來檢測(cè)。
在定時(shí)啟動(dòng)周期期間(例如在反相器200或電弧保護(hù)電路600開始工作之后的最初200毫秒)，反相器200被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈70，而不管(表示干擾的)快速上升時(shí)間信號(hào)是否存在于線圈326兩端的電壓中。在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，如果在線圈326兩端的電壓中檢測(cè)到干擾，則電弧保護(hù)電路600通過在定時(shí)關(guān)閉周期的持續(xù)時(shí)間(例如2秒)中將反相器禁用輸出端E4和反相器啟動(dòng)禁止輸出端E5有效地分接(shunt)到電路地50來作出響應(yīng)。隨著反相器禁用輸出端E4有效地分接到地，反相器晶體管240的基極242同樣被有效地分接到地，從而引起反相器開關(guān)的停止(cessation)并且由此禁用反相器200；正如在此進(jìn)一步詳細(xì)說明的，對(duì)于具有自振蕩式反相器的鎮(zhèn)流器，實(shí)際上優(yōu)選的是將輸出端E4分接到稍微小于電路地的電平(例如-1伏)以便安全地確保反相器開關(guān)停止。同時(shí)，隨著將反相器啟動(dòng)禁止輸出端E 5分接到地，防止啟動(dòng)電容器290充電，由此保持二端交流開關(guān)292斷開并且防止反相器啟動(dòng)電路280嘗試提供啟動(dòng)脈沖給反相器晶體管240。
一旦定時(shí)關(guān)閉周期結(jié)束(例如在反相器已經(jīng)被禁用2秒之后)，電弧保護(hù)電路600停止將反相器禁用輸出端E4和反相器啟動(dòng)禁止輸出端E 5分接到電路地50，由此再次啟用反相器200并且允許反相器200在至少定時(shí)啟動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間(例如200毫秒)內(nèi)繼續(xù)工作，在該持續(xù)時(shí)間期間反相器200和輸出電路300再次被允許嘗試點(diǎn)燃和操作燈70。在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，如果沒有檢測(cè)到產(chǎn)生電弧，則電弧保護(hù)電路600允許反相器200繼續(xù)以正常的方式工作。相反地，如果在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后檢測(cè)到產(chǎn)生電弧，則電弧保護(hù)電路600將再次禁用反相器200并且在定時(shí)關(guān)閉周期的持續(xù)時(shí)間(例如2秒)內(nèi)保持反相器200被禁用。
現(xiàn)在參考圖4，在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中，電弧保護(hù)電路600還包括定時(shí)器集成電路(IC)U1，檢測(cè)器電路C2、R4、Q2，第一分接電路C1、M1、R2、R3，以及第二分接電路Q1、R1。定時(shí)器U1包括多個(gè)管腳1、2、3、4、5、6、7、8并且優(yōu)選地由555型定時(shí)器集成電路(例如，由Texas Instruments制造的零件號(hào)TLC551)實(shí)現(xiàn)；CMOS版本是優(yōu)選的以便最小化工作功率需求以及元件(例如電阻器R7、R8)中的損耗，其中經(jīng)由該元件將工作功率傳送給定時(shí)器U1。檢測(cè)器電路C2、R4、Q2與信號(hào)監(jiān)控輸入端E2、定時(shí)器U1的第二管腳2以及電路地50耦合。第一分接電路C1、M1、R2、R3與反相器禁用輸出端E4、定時(shí)器U1的第三管腳3以及電路地50耦合。第二分接電路Q1、R1與反相器啟動(dòng)禁止輸出端E5、定時(shí)器U1的第三管腳3以及電路地50耦合。
如下列出了用于實(shí)現(xiàn)電弧保護(hù)電路600的優(yōu)選的元件值電阻器R1100,000歐姆電阻器R2、R3100,000歐姆電阻器R4、R5470歐姆電阻器R6470,000歐姆電阻器R7、R8300,000歐姆電阻器R910,000歐姆電阻器R10、R11220,000歐姆電容器C1、C30.1微法拉電容器C2220皮法拉電容器C42.2微法拉電容器C5470皮法拉電容器C60.01微法拉電容器C710微法拉電容器C84.7微法拉二極管D11N4148
二極管D210伏齊納管(例如ON Semiconductor零件號(hào)1N4697)晶體管Q1、Q22N3904晶體管M12N7000集成電路U1555型定時(shí)器，CMOS版本(例如Texas Instruments零件號(hào)TLC551)現(xiàn)在如下參考圖3和圖4來描述鎮(zhèn)流器20和電弧保護(hù)電路600的詳細(xì)操作。在下面的描述中，除非另外指出，否則所有電壓都是相對(duì)于電路地50來引用的。
在將AC功率施加到鎮(zhèn)流器20上之后的短時(shí)間周期內(nèi)，升壓控制電路120接通并且開始提供升壓晶體管120的開關(guān)。隨后，在反相器啟動(dòng)電路280內(nèi)，電容器290開始經(jīng)由電容器282、電阻器284和二極管288進(jìn)行充電。一旦在電容器290兩端的電壓達(dá)到預(yù)定電平(例如32伏)，二端交流開關(guān)292就變?yōu)閷?dǎo)通并且將(來自存儲(chǔ)在電容器290中的能量的)啟動(dòng)脈沖傳送給反相器晶體管240的基極242。該啟動(dòng)脈沖導(dǎo)致反相器晶體管240導(dǎo)通，由此以本領(lǐng)域中的技術(shù)人員眾所周知的方式開始反相器200的自振蕩工作。
在將AC功率施加到鎮(zhèn)流器上之后，電弧保護(hù)電路600開始在短時(shí)間周期內(nèi)工作。更具體地，在將功率施加到鎮(zhèn)流器20上之后，在AC-DC轉(zhuǎn)換器100的輸出端106、108之間存在的輸出電壓快速地達(dá)到AC線源電壓(例如277伏rms)的峰值(例如390伏)，并且然后在升壓轉(zhuǎn)換器開始工作之后增加到甚至更高的值(例如455伏)。在電弧保護(hù)電路600內(nèi)，從AC-DC轉(zhuǎn)換器100的輸出端得到定時(shí)器IC U1的工作功率，并且經(jīng)由DC電源輸入端E1、電阻器R7和R8以及電容器C8將該工作功率傳送給定時(shí)器IC U1的管腳8。選擇齊納二極管D2，以便當(dāng)AC-DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓是455伏DC時(shí)近似地將10伏DC提供給定時(shí)器IC U101的管腳8。
在燈70的正常點(diǎn)燃期間，當(dāng)燈放電時(shí)，與在干擾(例如輸出產(chǎn)生電弧)期間出現(xiàn)的那些信號(hào)類似的信號(hào)通常可能出現(xiàn)在反相器200和輸出電路300中。如先前間接提到的，重要的是，電弧保護(hù)電路600基本上忽視這樣的信號(hào)以便允許反相器200和輸出電路300工作足夠長(zhǎng)的時(shí)間從而成功地點(diǎn)燃燈70。因此，電弧保護(hù)電路600被設(shè)計(jì)成在激活定時(shí)器IC U1之后忽視在初始周期(在下文中稱為定時(shí)啟動(dòng)周期，例如200毫秒)期間出現(xiàn)的任何干擾。通過確保在反相器200開始工作之后大約200毫秒內(nèi)電容器C4兩端的電壓并且因此集成電路U1的管腳4(復(fù)位控制管腳)上的電壓保持低于1伏來提供定時(shí)啟動(dòng)周期。在定時(shí)啟動(dòng)周期期間，即使由于線圈326兩端的電壓中所察覺的干擾的出現(xiàn)晶體管Q2導(dǎo)通，也將不觸發(fā)定時(shí)器IC U1的輸出端(管腳3)(這將過早地禁用反相器)。
當(dāng)反相器200啟動(dòng)時(shí)，15伏峰峰值出現(xiàn)在電容器C2和二極管D1的連接點(diǎn)上。在這個(gè)電壓的正半周期，D1導(dǎo)通并且通過限流電阻器R5對(duì)電容器C3進(jìn)行充電。該充電的結(jié)果是電容器C3將在其兩端上具有大約6伏(DC)的電壓。此時(shí)，U1的管腳3(通過其內(nèi)部邏輯電路)被保持在0伏。在定時(shí)電容器C4兩端的電壓在反相器啟動(dòng)之前處于0伏，由于電容器C3兩端的電壓而(經(jīng)由電阻器R6)開始增加，并且在大約200毫秒之后達(dá)到大約1伏。在上述情況發(fā)生之前，IC U1的管腳3上的電壓保持低，由此允許反相器200繼續(xù)工作以便點(diǎn)燃并啟動(dòng)燈70，而不管可能在第二輔助線圈326兩端的電壓中出現(xiàn)的任何干擾。
在定時(shí)啟動(dòng)周期(例如t＝200毫秒)結(jié)束時(shí)，C4兩端的電壓達(dá)到1伏，由此如果經(jīng)由信號(hào)監(jiān)控輸入端E2檢測(cè)到干擾，則允許定時(shí)器U1觸發(fā)并禁用反相器200。
在鎮(zhèn)流器20和燈70的正常工作期間，第二輔助線圈326兩端的電壓是具有大約15伏的峰峰幅度的高頻(例如45千赫)信號(hào)。在電弧保護(hù)電路600內(nèi)，電容器C2和電阻器R4起高通濾波器的作用。在正常工作期間，當(dāng)?shù)诙o助線圈326兩端的電壓沒有任何表示干擾的快速上升瞬變時(shí)，電阻器R4兩端的電壓基本上保持低于晶體管Q2所需的導(dǎo)通電壓；因此，在沒有任何干擾的情況下，晶體管Q2保持截止。
在存在干擾的情況下，快速上升時(shí)間信號(hào)將出現(xiàn)在第二輔助線圈326兩端的電壓中，并且將經(jīng)由信號(hào)監(jiān)控輸入端E2被電弧保護(hù)電路600檢測(cè)到。響應(yīng)于輸入端E2上的快速上升時(shí)間信號(hào)，電容器C2的電抗(與頻率成反比)將減少并且電阻器R4兩端上的電壓將足夠高以使晶體管Q2導(dǎo)通。隨著晶體管Q2導(dǎo)通，集電極電流將流過晶體管Q2并且在電阻器R9兩端產(chǎn)生電壓降。當(dāng)電阻器R9兩端的電壓降超過定時(shí)器電源電壓(例如10伏)的2/3(例如6.7伏)時(shí)，將觸發(fā)定時(shí)器U1并且在IC U1內(nèi)將產(chǎn)生單個(gè)定時(shí)脈沖，從而導(dǎo)致在預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)管腳3的輸出端上的電壓升高(例如10伏)；定時(shí)脈沖的持續(xù)時(shí)間由電阻器R11和電容器C7的值決定，并且優(yōu)選地被設(shè)置在大約2秒(即定時(shí)關(guān)閉周期)。電阻器R2和R3被這樣選擇，以致當(dāng)管腳3的輸出升高(例如10伏)時(shí)，大約5伏將被施加到晶體管M1的柵極上，從而導(dǎo)致晶體管M1導(dǎo)通。隨著晶體管M1導(dǎo)通，反相器禁用輸出端E4并且將第二反相器晶體管240的基極242下拉到大約-1伏的電平(在正常工作期間，經(jīng)由線圈326和晶體管M1內(nèi)部的體二極管將電容器C 1峰值充電到大約-6.5伏的電平)，由此迫使第二反相器晶體管240截止，這有效地禁用反相器200。在電容器C1兩端所存儲(chǔ)的負(fù)電壓(例如-6.5伏)確保一旦晶體管M1導(dǎo)通就快速地停止反相器開關(guān)。以此方式，在干擾出現(xiàn)之后，電弧保護(hù)電路600快速地禁用反相器200。
大約在晶體管M1導(dǎo)通并且禁用反相器的同時(shí)，(由于存在于定時(shí)器IC U1的管腳3上的正電壓)晶體管Q1也導(dǎo)通并且將反相器啟動(dòng)禁止輸出端E5和啟動(dòng)電容器290分接到電路地50。這防止電容器290充電，由此防止反相器啟動(dòng)電路280嘗試重新啟動(dòng)反相器。只要管腳3的輸出保持高，則晶體管Q1就保持導(dǎo)通。以此方式，在由定時(shí)器集成電路U1提供的單觸發(fā)定時(shí)周期(即關(guān)閉周期)的持續(xù)時(shí)間(例如2秒)內(nèi)，反相器200保持被禁用。
在單觸發(fā)定時(shí)周期期間(一旦檢測(cè)到干擾就執(zhí)行該單觸發(fā)定時(shí)周期)，IC U1的管腳3升高，由此迫使管腳4升高，并且導(dǎo)致電容器C4通過電阻器R10放電。在單觸發(fā)定時(shí)周期結(jié)束之前，電容器C4通過電阻器R10完全放電。在單觸發(fā)定時(shí)周期結(jié)束之后，電容器C4開始再次充電，但是直到預(yù)定啟動(dòng)周期(例如200毫秒)結(jié)束，C4兩端的電壓才達(dá)到1伏，正如先前所描述的。因此，電弧保護(hù)電路600在該周期期間被有效地禁用，由此提供連續(xù)的定時(shí)啟動(dòng)周期(例如200毫秒)，在該連續(xù)的定時(shí)啟動(dòng)周期期間再次啟用反相器200以便嘗試點(diǎn)燃并操作燈20。
在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，如果沒有檢測(cè)到產(chǎn)生電弧，則電弧保護(hù)電路600允許反相器200繼續(xù)以正常的方式工作。相反地，如果在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后檢測(cè)到產(chǎn)生電弧，則在預(yù)定的關(guān)閉周期內(nèi)電弧保護(hù)電路600將再次禁用反相器200，正如先前所描述的。在每個(gè)關(guān)閉周期之后，電弧保護(hù)電路600允許反相器200重新啟動(dòng)并且在響應(yīng)任何干擾之前在定時(shí)啟動(dòng)周期(例如200毫秒)內(nèi)嘗試點(diǎn)燃燈。以此方式，電弧保護(hù)電路600提供自動(dòng)重啟能力以及需要維修設(shè)備和/或一個(gè)(或多個(gè))燈的潛在地有用的視覺指示(如果燈70的確能夠完全點(diǎn)燃，則該指示是通過燈70的閃爍)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，在本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例中，鎮(zhèn)流器30包括AC-DC轉(zhuǎn)換器100′、反相器200′、輸出電路300′和電弧保護(hù)電路600′。AC-DC轉(zhuǎn)換器100′被實(shí)施為全波橋式整流器110和升壓轉(zhuǎn)換器120、130、140、150、160的組合；反相器200′被實(shí)施為驅(qū)動(dòng)半橋式反相器，以及輸出電路300′被實(shí)施為串聯(lián)諧振輸出電路。因?yàn)锳C-DC轉(zhuǎn)換器100′、反相器200′和輸出電路300′的結(jié)構(gòu)和操作對(duì)于鎮(zhèn)流器領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說是眾所周知的，所以在此不提供那些電路的操作的詳細(xì)描述。
如圖5中所述，AC-DC轉(zhuǎn)換器100′包括輸入端子102、104、全波二極管電橋110、高頻旁路電容器112、升壓控制電路120、升壓電感器130、升壓晶體管140、升壓整流器150、大容量電容器160和輸出端子106、108。在工作期間，AC-DC轉(zhuǎn)換器100′(經(jīng)由輸入端子102、104)接收AC電源電壓60并且(經(jīng)由輸出端子106、108)將DC干線電壓提供給反相器200′。
反相器200′包括第一和第二反相器晶體管220、240、與第一和第二反相器晶體管220、240耦合的驅(qū)動(dòng)電路260、反相器啟動(dòng)電路270、272和反相器自舉電路274、276。驅(qū)動(dòng)電路260包括接收驅(qū)動(dòng)電路260的工作功率的DC工作電壓輸入端262。反相器啟動(dòng)電路270、272包括啟動(dòng)電阻器270和啟動(dòng)電容器272；反相器啟動(dòng)電路270、272(經(jīng)由DC工作電壓輸入端262)提供用于最初啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路260的功率。反相器自舉電路270、272包括電容器274、齊納二極管276和二極管278，并且(經(jīng)由DC工作電壓輸入端262)提供用于在反相器啟動(dòng)之后操作驅(qū)動(dòng)電路260的功率。在工作期間，反相器200′接收來自AC-DC轉(zhuǎn)換器100′的DC干線電壓并且(經(jīng)由反相器晶體管220、240的互補(bǔ)開關(guān))將高頻(例如大于20000赫茲)交變電壓提供給輸出電路300′。
輸出電路300′包括輸出連接端子302、304、諧振電感器360、諧振電容器370、電阻器380和隔直電容器390。諧振電感器360耦合在反相器200′和第一輸出連接端子302之間。諧振電容器370耦合在第一輸出連接端子302和第一節(jié)點(diǎn)374之間。電阻器380耦合在第一節(jié)點(diǎn)374和電路地50之間。隔直電容器390耦合在第二輸出連接端子304和電路地50之間。在工作期間，輸出電路300′接收由反相器200′提供的高頻交變電壓并且(經(jīng)由輸出連接端子302、304)提供用于點(diǎn)燃燈70的高電壓以及用于操作燈70的限幅電流。
如在圖6中所描述的，電弧保護(hù)電路600′包括DC電源輸入端E1、信號(hào)監(jiān)控輸入端E2、電路地輸入端E3、和反相器禁用輸出端E4。DC電源輸入端E1與AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出連接端子106耦合。信號(hào)監(jiān)控輸入端E2與第一節(jié)點(diǎn)374(即在輸出電路300′內(nèi)的諧振電容器370和電阻器380的連接點(diǎn)處)耦合。電路地輸入端E3與電路地50耦合。反相器禁用輸出端E4與驅(qū)動(dòng)電路260的DC電源輸入端262耦合。很明顯，與(先前參考圖3所描述的)電弧保護(hù)電路600相比，電弧保護(hù)電路600′不需要啟動(dòng)禁止輸出端(圖3中的E5)或其相關(guān)電路(圖3中的R1、Q1)；因?yàn)榉聪嗥?00′是驅(qū)動(dòng)式反相器，所以反相器禁用輸出端E4(以及電弧保護(hù)電路600′內(nèi)的相關(guān)電路)提供雙重功能，即在定時(shí)關(guān)閉周期期間禁用反相器200′并且防止反相器啟動(dòng)。
在第二優(yōu)選實(shí)施例中，如圖5中所描述的，電阻器380兩端的電壓充當(dāng)由電弧保護(hù)電路600監(jiān)控的電信號(hào)。因?yàn)殡娮杵?80與輸出連接端子302、304電耦合，所以在輸出連接端子302、304上出現(xiàn)的任何干擾(例如產(chǎn)生電弧狀態(tài))將在電阻器380兩端的電壓中感生瞬變。那些瞬變將經(jīng)由信號(hào)監(jiān)控輸入端E2通過電弧保護(hù)電路來檢測(cè)。
在定時(shí)啟動(dòng)周期(例如在反相器200′開始工作之后的最初200毫秒)期間，反相器200′將被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈70，而不管電阻器380兩端的電壓的特性。在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，如果在電阻器380兩端的電壓中檢測(cè)到干擾(例如快速上升瞬變)，則電弧保護(hù)電路600′將通過在定時(shí)關(guān)閉周期的持續(xù)時(shí)間(例如2秒)中將反相器禁用輸出端E4分接到電路地50來作出響應(yīng)。隨著反相器禁用輸出端E4被分接到地，驅(qū)動(dòng)電路260的DC工作電壓輸入端同樣被分接到地，從而引起反相器開關(guān)的停止并且由此禁用反相器200′。同時(shí)，在將反相器工作電壓輸入端262經(jīng)由E4耦合到地的情況下，防止啟動(dòng)電容器272充電，由此保持驅(qū)動(dòng)電路260斷開。
一旦定時(shí)關(guān)閉周期結(jié)束(例如在反相器已經(jīng)被禁用2秒之后)，電弧保護(hù)電路600′就停止將反相器禁用輸出端E4分接到電路地50，由此在定時(shí)啟動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)再次啟用反相器200′。在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，如果沒有檢測(cè)到產(chǎn)生電弧，則電弧保護(hù)電路600′允許反相器200′繼續(xù)以正常的方式工作。相反地，如果在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后檢測(cè)到產(chǎn)生電弧，則電弧保護(hù)電路600′將在定時(shí)關(guān)閉周期的持續(xù)時(shí)間(例如2秒)內(nèi)再次禁用反相器200′。
現(xiàn)在參考圖6，在本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例中，電弧保護(hù)電路600′還包括定時(shí)器集成電路U1、檢測(cè)器電路C2、R4、Q2、和分接電路M1、R2、R3。定時(shí)器集成電路U1優(yōu)選地由555型定時(shí)器集成電路來實(shí)現(xiàn)并且包括多個(gè)管腳1、2、3、4、5、6、7、8。檢測(cè)器電路C2、R4、Q2與信號(hào)監(jiān)控輸入端E2、定時(shí)器集成電路U1的第二管腳2以及電路地50耦合。分接電路M1、R2、R3與反相器禁用輸出端E4、定時(shí)器集成電路U1的第三管腳3以及電路地50耦合。
鎮(zhèn)流器30和電弧保護(hù)電路600′的詳細(xì)操作基本上類似于先前參考圖3和圖4所描述的操作。然而，應(yīng)該理解的是，電弧保護(hù)電路600′和電弧保護(hù)電路600之間的明顯差別是前者不需要用于在定時(shí)關(guān)閉周期期間防止反相器啟動(dòng)的第二分接電路；在電弧保護(hù)電路600′中，因?yàn)榉聪嗥?00′是驅(qū)動(dòng)式反相器，所以分接電路M1、R2、R3不僅用于禁用反相器200′，而且用于在定時(shí)關(guān)閉周期期間阻止反相器200′嘗試重新啟動(dòng)。還應(yīng)該注意的是，與電弧保護(hù)電路600(圖3)相比，電弧保護(hù)電路600′不需要與晶體管M1串聯(lián)的電容器(圖3中的C1)。因?yàn)榉聪嗥?00′是驅(qū)動(dòng)式反相器，所以沒有必要將反相器禁用輸出端E4分接到負(fù)電壓電平(例如-1伏)以便安全地確保反相器關(guān)閉；相反地，僅僅將反相器禁用輸出端E4分接到足夠低以影響反相器驅(qū)動(dòng)電路260的關(guān)閉的電平(例如小于幾伏)就足夠了。
現(xiàn)在參考圖7，在本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例中，鎮(zhèn)流器40包括AC-DC轉(zhuǎn)換器100′、反相器200′、輸出電路300″和電弧保護(hù)電路600′。AC-DC轉(zhuǎn)換器100′、反相器200′和電弧保護(hù)電路600′優(yōu)選地如先前參考圖5和圖6所描述的那樣來實(shí)施。如同輸出電路300′(圖5)，輸出電路300″是串聯(lián)諧振輸出電路。然而，與輸出電路300′(圖5)不同的是，輸出電路300″包括用于提供燈絲74、76的預(yù)熱的附加結(jié)構(gòu)。更加具體地，輸出電路300″包括第一、第二、第三和第四輸出連接端子302、304、306和308、諧振電感器360、諧振電容器、第一燈絲加熱線圈362、第二燈絲加熱線圈363和隔直電容器390。優(yōu)選地，第一和第二燈絲加熱線圈362、364被磁耦合到諧振電感器360并且可以使用與諧振電感器360相同的磁性組件(即線軸和磁心)來實(shí)現(xiàn)。諧振電感器360耦合在反相器200′和電路地50之間。諧振電容器370耦合在第一輸出連接端子302和電路地50之間。第一燈絲加熱線圈362耦合在第一輸出連接端子302和第三輸出連接端子306之間。第二燈絲加熱線圈364耦合在第二輸出連接端子304和第四輸出連接端子308之間。最后，隔直電容器390耦合在第二輸出連接端子304和電路地50之間。在工作期間，輸出電路300″接收由反相器200′提供的高頻交變電壓；輸出電路300″(經(jīng)由輸出連接端子302、304、306、308)提供用于對(duì)燈絲74、76進(jìn)行預(yù)熱的電壓、以及用于點(diǎn)燃燈70的高電壓和用于操作燈70的限幅電流。因?yàn)檩敵鲭娐?00″的結(jié)構(gòu)和操作對(duì)于鎮(zhèn)流器領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說是眾所周知的，所以在此不提供該電路的操作的詳細(xì)描述。
在第三優(yōu)選實(shí)施例中，如圖7中所描述的，第二燈絲加熱線圈364兩端的電壓充當(dāng)由電弧保護(hù)電路600監(jiān)控的電信號(hào)。因?yàn)榈诙艚z加熱線圈364與第三和第四輸出連接端子304、308電耦合，所以在輸出連接端子302、304、306、308上出現(xiàn)的任何干擾(例如，產(chǎn)生電弧狀態(tài))將在第二燈絲加熱線圈364兩端的電壓中感生瞬變。那些瞬變將經(jīng)由信號(hào)監(jiān)控輸入端E2通過電弧保護(hù)電路來檢測(cè)。
在定時(shí)啟動(dòng)周期(例如在反相器200′開始工作之后的最初200毫秒)期間，反相器200′將被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈70，而不管線圈364兩端的電壓的特性。在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，如果在線圈364兩端的電壓中檢測(cè)到干擾(例如快速上升瞬變)，則電弧保護(hù)電路600′通過在定時(shí)關(guān)閉周期的持續(xù)時(shí)間(例如2秒)內(nèi)將反相器禁用輸出端E4有效地分接到電路地50來作出響應(yīng)。隨著反相器禁用輸出端E4被有效地分接到地，驅(qū)動(dòng)電路260的DC工作電壓輸入端同樣被有效地分接到地，從而引起反相器開關(guān)的停止并且由此禁用反相器200′。同時(shí)，在將反相器工作電壓輸入端262經(jīng)由E4有效地耦合到地的情況下，防止啟動(dòng)電容器272充電，由此保持驅(qū)動(dòng)電路260斷開。
一旦定時(shí)關(guān)閉周期結(jié)束(例如在反相器已經(jīng)被禁用2秒之后)，電弧保護(hù)電路600′就停止將反相器禁用輸出端E4有效地分接到電路地50，由此在定時(shí)啟動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)再次啟用反相器200′。在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，只要沒有檢測(cè)到產(chǎn)生電弧，電弧保護(hù)電路600′就允許反相器200′繼續(xù)以正常的方式工作。相反地，如果在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后的任何時(shí)候檢測(cè)到產(chǎn)生電弧，則電弧保護(hù)電路600′將在定時(shí)關(guān)閉周期的持續(xù)時(shí)間(例如2秒)內(nèi)再次禁用反相器200′。
在此，鎮(zhèn)流器40和電弧保護(hù)電路600′的詳細(xì)操作基本上類似于先前參考圖5和圖6所描述的操作。
盡管已經(jīng)參考某些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是在不偏離本發(fā)明的新穎的精神和范圍的情況下本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠進(jìn)行許多修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于為至少一個(gè)氣體放電燈供電的鎮(zhèn)流器，該鎮(zhèn)流器包括反相器；與該反相器耦合的輸出電路，該輸出電路包括適合與包括至少一個(gè)氣體放電燈的燈負(fù)載耦合的輸出連接端子；與該反相器耦合的電弧保護(hù)電路，其中該電弧保護(hù)電路可操作用于(a)監(jiān)控反相器和輸出電路中的至少一個(gè)內(nèi)的電信號(hào)，其中當(dāng)該電信號(hào)的至少一部分顯示出超過預(yù)定門限值的時(shí)間變化率時(shí)，認(rèn)為該電信號(hào)中的干擾已出現(xiàn)；(b)提供定時(shí)啟動(dòng)周期，其中反相器被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈，而不依賴于該電信號(hào)中的任何干擾；(c)在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后響應(yīng)于該電信號(hào)中干擾的出現(xiàn)(i)禁用反相器并且在定時(shí)關(guān)閉周期內(nèi)保持反相器被禁用；以及(ii)在定時(shí)關(guān)閉周期結(jié)束之后，再次提供定時(shí)啟動(dòng)周期，其中反相器被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈，而不依賴于該電信號(hào)中的任何干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鎮(zhèn)流器，其中，在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，電弧保護(hù)電路可操作用于響應(yīng)于以下幾項(xiàng)中的至少一項(xiàng)來禁用反相器鎮(zhèn)流器的輸出端上的產(chǎn)生電弧狀態(tài)；以及燈與鎮(zhèn)流器斷開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鎮(zhèn)流器，其中在鎮(zhèn)流器和氣體放電燈負(fù)載的正常工作期間，所述電信號(hào)是具有周期的周期信號(hào)；以及在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，電弧保護(hù)電路可操作用于在小于該電信號(hào)的周期的兩倍的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)禁用反相器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鎮(zhèn)流器，其中，在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，電弧保護(hù)電路可操作用于在干擾出現(xiàn)之后小于大約100微秒內(nèi)禁用反相器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的鎮(zhèn)流器，其中定時(shí)啟動(dòng)周期在大約200毫秒的數(shù)量級(jí)上；以及定時(shí)關(guān)閉周期在大約2秒的數(shù)量級(jí)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的鎮(zhèn)流器，其中定時(shí)關(guān)閉周期比定時(shí)啟動(dòng)周期大至少大約十倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的鎮(zhèn)流器，其中鎮(zhèn)流器還包括AC-DC轉(zhuǎn)換器，該AC-DC轉(zhuǎn)換器具有用于接收AC電源電壓的輸入端和用于給反相器提供DC干線電壓的輸出端；反相器是自振蕩式反相器，其包括第一和第二反相器晶體管；與該第一反相器晶體管耦合的第一基極驅(qū)動(dòng)電路；與該第二反相器晶體管耦合的第二基極驅(qū)動(dòng)電路；電路地；以及與AC-DC轉(zhuǎn)換器、第二反相器晶體管和電路地耦合的反相器啟動(dòng)電路；電弧保護(hù)電路包括與AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端耦合的DC電源輸入端；與第二基極驅(qū)動(dòng)電路耦合的信號(hào)監(jiān)控輸入端；與電路地耦合的電路地輸入端；與第二反相器晶體管耦合的反相器禁用輸出端；與反相器啟動(dòng)電路耦合的反相器啟動(dòng)禁止輸出端；以及電弧保護(hù)電路還可這樣操作，以致由電弧保護(hù)電路所監(jiān)控的電信號(hào)包括經(jīng)由信號(hào)監(jiān)控輸入端所監(jiān)控的第二基極驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的電信號(hào)；在定時(shí)啟動(dòng)周期期間，反相器被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈，而不管信號(hào)監(jiān)控輸入端上的電信號(hào)的特性；響應(yīng)于在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后電信號(hào)中干擾的出現(xiàn)，通過在定時(shí)關(guān)閉周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)將反相器禁用輸出端和反相器啟動(dòng)禁止輸出端有效地分接到電路地來禁用反相器；定時(shí)關(guān)閉周期一結(jié)束，就通過在定時(shí)啟動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)停止將反相器禁用輸出端和反相器啟動(dòng)禁止輸出端有效地分接到電路地來在定時(shí)啟動(dòng)周期內(nèi)再次啟用反相器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的鎮(zhèn)流器，其中，所述保護(hù)電路還包括包括多個(gè)管腳的定時(shí)器集成電路；與信號(hào)監(jiān)控輸入端(E2)、定時(shí)器集成電路(U1)的第二管腳(2)、和電路地(50)耦合的檢測(cè)器電路(C2，R4，Q2)；與反相器禁用輸出端(E4)、定時(shí)器集成電路(U1)的第三管腳(3)、和電路地(50)耦合的第一分接電路(C1，M1，R2，R3)；以及與反相器啟動(dòng)禁止輸出端(E5)、定時(shí)器集成電路(U1)的第三管腳(3)、和電路地(50)耦合的第二分接電路(Q1，R1)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的鎮(zhèn)流器，其中定時(shí)器集成電路是555型定時(shí)器集成電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的鎮(zhèn)流器，其中輸出電路包括輸出變壓器，該輸出變壓器包括與反相器耦合的初級(jí)線圈；與輸出連接端子耦合的次級(jí)線圈；第一輔助線圈，其是第一基極驅(qū)動(dòng)電路的一部分；以及第二輔助線圈，其是第二基極驅(qū)動(dòng)電路的一部分；以及電弧保護(hù)電路的信號(hào)監(jiān)控輸入端與輸出變壓器的第二輔助線圈耦合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的鎮(zhèn)流器，其中鎮(zhèn)流器還包括AC-DC轉(zhuǎn)換器，該AC-DC轉(zhuǎn)換器具有用于接收AC電源電壓的輸入端和用于給反相器提供DC干線電壓的輸出端；反相器是驅(qū)動(dòng)式反相器，其包括第一和第二反相器晶體管；與第一和第二反相器晶體管耦合的反相器驅(qū)動(dòng)電路，該反相器驅(qū)動(dòng)電路具有DC工作電壓輸入端；電路地；與AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和反相器驅(qū)動(dòng)電路的DC工作電壓輸入端耦合的反相器啟動(dòng)電路；以及電弧保護(hù)電路包括與AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端耦合的DC電源輸入端；與輸出電路耦合的信號(hào)監(jiān)控輸入端；與電路地耦合的電路地輸入端；以及與反相器驅(qū)動(dòng)電路的DC工作電壓輸入端耦合的反相器禁用輸出端；以及電弧保護(hù)電路還可這樣操作，以致由電弧保護(hù)電路所監(jiān)控的電信號(hào)包括經(jīng)由信號(hào)監(jiān)控輸入端所監(jiān)控的輸出電路內(nèi)的電信號(hào)；在定時(shí)啟動(dòng)周期期間，反相器被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈，而不管信號(hào)監(jiān)控輸入端上的電信號(hào)的特性；在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后，響應(yīng)于在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后電信號(hào)中干擾的出現(xiàn)，通過在定時(shí)關(guān)閉周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)將反相器禁用輸出端有效地分接到電路地來禁用反相器；定時(shí)關(guān)閉周期一結(jié)束，就通過在定時(shí)啟動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)停止將反相器禁用輸出端有效地分接到電路地來在定時(shí)啟動(dòng)周期內(nèi)再次啟用反相器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的鎮(zhèn)流器，其中電弧保護(hù)電路還包括包括多個(gè)管腳的定時(shí)器集成電路；與信號(hào)監(jiān)控輸入端、定時(shí)器集成電路的第二管腳、和電路地耦合的檢測(cè)器電路；以及耦合在反相器禁用輸出端和電路地之間的分接電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的鎮(zhèn)流器，其中定時(shí)器集成電路是555型定時(shí)器集成電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的鎮(zhèn)流器，其中輸出電路包括耦合在反相器和第一輸出連接端子之間的諧振電感器；耦合在第一輸出連接端子和第一節(jié)點(diǎn)之間的諧振電容器；耦合在第一節(jié)點(diǎn)和電路地之間的電阻器；以及耦合在第二輸出連接端子和電路地之間的隔直電容器；以及電弧保護(hù)電路的信號(hào)監(jiān)控輸入端與第一節(jié)點(diǎn)耦合。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的鎮(zhèn)流器，其中輸出電路包括耦合在反相器和第一輸出連接端子之間的諧振電感器；耦合在第一輸出連接端子和電路地之間的諧振電容器；耦合在第二輸出連接端子和電路地之間的隔直電容器；耦合在第一輸出連接端子和第三輸出連接端子之間的第一燈絲加熱線圈；以及耦合在第二輸出連接端子和第四輸出連接端子之間的第二燈絲加熱線圈；以及電弧保護(hù)電路的信號(hào)監(jiān)控輸入端與第四輸出連接端子耦合。
16.一種用于為至少一個(gè)氣體放電燈供電的鎮(zhèn)流器，該鎮(zhèn)流器包括AC-DC轉(zhuǎn)換器，具有用于接收AC電源電壓的輸入端和用于提供DC干線電壓的輸出端；與AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端耦合的自振蕩式反相器，該反相器包括第一和第二反相器晶體管；與該第一反相器晶體管耦合的第一基極驅(qū)動(dòng)電路；與該第二反相器晶體管耦合的第二基極驅(qū)動(dòng)電路；電路地；以及與AC-DC轉(zhuǎn)換器、第二反相器晶體管和電路地耦合的反相器啟動(dòng)電路；與反相器耦合的輸出電路，該輸出電路包括適合與包括至少一個(gè)氣體放電燈的燈負(fù)載耦合的輸出連接端子；與反相器耦合的電弧保護(hù)電路，該電弧保護(hù)電路包括與AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端耦合的DC電源輸入端；與第二基極驅(qū)動(dòng)電路耦合的信號(hào)監(jiān)控輸入端；與電路地耦合的電路地輸入端；與第二反相器晶體管耦合的反相器禁用輸出端；與反相器啟動(dòng)電路耦合的反相器啟動(dòng)禁止輸出端；以及其中電弧保護(hù)電路可操作用于監(jiān)控反相器內(nèi)的電信號(hào)，其中當(dāng)該電信號(hào)的至少一部分顯示出超過預(yù)定門限值的時(shí)間變化率時(shí)，認(rèn)為該電信號(hào)中的干擾已出現(xiàn)；電弧保護(hù)電路經(jīng)由信號(hào)監(jiān)控輸入端監(jiān)控第二基極驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的電信號(hào)；在定時(shí)啟動(dòng)周期期間，反相器被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈，而不管信號(hào)監(jiān)控輸入端上的電信號(hào)中的任何干擾；響應(yīng)于在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后電信號(hào)中干擾的出現(xiàn)，通過在定時(shí)關(guān)閉周期內(nèi)將反相器禁用輸出端和反相器啟動(dòng)禁止輸出端有效地分接到電路地來禁用反相器；定時(shí)關(guān)閉周期一結(jié)束，就通過在定時(shí)啟動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)停止將反相器禁用輸出端和反相器啟動(dòng)禁止輸出端有效地分接到電路地來再次啟用反相器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的鎮(zhèn)流器，其中，所述保護(hù)電路還包括包括多個(gè)管腳的定時(shí)器集成電路；與信號(hào)監(jiān)控輸入端、定時(shí)器集成電路的第二管腳、和電路地耦合的檢測(cè)器電路；與反相器禁用輸出端、定時(shí)器集成電路的第三管腳、和電路地耦合的第一分接電路；以及與反相器啟動(dòng)禁止輸出端、定時(shí)器集成電路的第三管腳、和電路地耦合的第二分接電路。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的鎮(zhèn)流器，其中，定時(shí)器集成電路是555型定時(shí)器集成電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的鎮(zhèn)流器，其中輸出電路包括輸出變壓器，該輸出變壓器包括與反相器耦合的初級(jí)線圈；與輸出連接端子耦合的次級(jí)線圈；第一輔助線圈，其是第一基極驅(qū)動(dòng)電路的一部分并且與第一反相器晶體管耦合；以及第二輔助線圈，其是第二基極驅(qū)動(dòng)電路的一部分并且與第二反相器晶體管耦合；以及電弧保護(hù)電路的信號(hào)監(jiān)控輸入端與輸出變壓器的第二輔助線圈耦合。
20.一種用于為至少一個(gè)氣體放電燈供電的鎮(zhèn)流器，該鎮(zhèn)流器包括AC-DC轉(zhuǎn)換器，具有用于接收AC電源電壓的輸入端和用于提供DC干線電壓的輸出端；與AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端耦合的驅(qū)動(dòng)式反相器，該反相器包括第一和第二反相器晶體管；與該第一和第二反相器晶體管耦合的反相器驅(qū)動(dòng)電路，該反相器驅(qū)動(dòng)電路具有DC工作電壓輸入端；耦合在AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和反相器驅(qū)動(dòng)電路的DC工作電壓輸入端之間的反相器啟動(dòng)電路；以及電路地；與反相器耦合的輸出電路，該輸出電路包括適合與包括至少一個(gè)氣體放電燈的燈負(fù)載耦合的輸出連接端子；與反相器和輸出電路耦合的電弧保護(hù)電路，其中該電弧保護(hù)電路包括與AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端耦合的DC電源輸入端；與輸出電路耦合的信號(hào)監(jiān)控輸入端；與電路地耦合的電路地輸入端；以及與反相器驅(qū)動(dòng)電路的DC工作電壓輸入端耦合的反相器禁用輸出端；以及其中電弧保護(hù)電路可操作用于經(jīng)由信號(hào)監(jiān)控輸入端監(jiān)控輸出電路內(nèi)的電信號(hào)，其中當(dāng)該電信號(hào)的至少一部分顯示出超過預(yù)定門限值的時(shí)間變化率時(shí)，認(rèn)為該電信號(hào)中的干擾已出現(xiàn)；在定時(shí)啟動(dòng)周期期間，反相器被啟用并且被允許嘗試啟動(dòng)燈，而不管信號(hào)監(jiān)控輸入端上的電信號(hào)中的任何干擾；響應(yīng)于在定時(shí)啟動(dòng)周期結(jié)束之后電信號(hào)中干擾的出現(xiàn)，通過在定時(shí)關(guān)閉周期內(nèi)將反相器禁用輸出端有效地分接到電路地來禁用反相器；以及定時(shí)關(guān)閉周期一結(jié)束，就通過在定時(shí)啟動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)停止將反相器禁用輸出端分接到電路地來再次啟用反相器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的鎮(zhèn)流器，其中電弧保護(hù)電路還包括包括多個(gè)管腳的定時(shí)器集成電路；與信號(hào)監(jiān)控輸入端、定時(shí)器集成電路的第二管腳、和電路地耦合的檢測(cè)器電路；以及與反相器禁用輸出端、定時(shí)器集成電路的第三管腳、和電路地耦合的分接電路。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的鎮(zhèn)流器，其中定時(shí)器集成電路是555型定時(shí)器集成電路。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的鎮(zhèn)流器，其中輸出電路包括耦合在反相器和第一輸出連接端子之間的諧振電感器；耦合在第一輸出連接端子和第一節(jié)點(diǎn)之間的諧振電容器；耦合在第一節(jié)點(diǎn)和電路地之間的電阻器；以及耦合在第二輸出連接端子和電路地之間的隔直電容器；以及電弧保護(hù)電路的信號(hào)監(jiān)控輸入端與第一節(jié)點(diǎn)耦合。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的鎮(zhèn)流器，其中輸出電路包括耦合在反相器和第一輸出連接端子之間的諧振電感器；耦合在第一輸出連接端子和電路地之間的諧振電容器；耦合在第二輸出連接端子和電路地之間的隔直電容器；耦合在第一輸出連接端子和第三輸出連接端子之間的第一燈絲加熱線圈；以及耦合在第二輸出連接端子和第四輸出連接端子之間的第二燈絲加熱線圈；以及電弧保護(hù)電路的信號(hào)監(jiān)控輸入端與第四輸出連接端子耦合。
全文摘要
一種用于為氣體放電燈(70)供電的鎮(zhèn)流器包括反相器(200)和電弧保護(hù)電路(600)。電弧保護(hù)電路(600)監(jiān)控鎮(zhèn)流器內(nèi)的電信號(hào)。響應(yīng)于信號(hào)中出現(xiàn)干擾、例如在輸出產(chǎn)生電弧期間出現(xiàn)干擾，電弧保護(hù)電路(600)在定時(shí)關(guān)閉周期內(nèi)禁用反相器(200)。電弧保護(hù)電路(600)提供用于點(diǎn)燃燈的定時(shí)啟動(dòng)周期，在該周期期間基本上忽視電信號(hào)中的任何干擾并且反相器(200)被允許繼續(xù)工作。電弧保護(hù)電路(600)還提供用于周期性地嘗試點(diǎn)燃并操作燈的重啟功能。電弧保護(hù)電路(600)優(yōu)選地利用具有相關(guān)分立電路的定時(shí)器集成電路(U1)來實(shí)現(xiàn)并且可以適用于具有自振蕩式反相器或驅(qū)動(dòng)式反相器的鎮(zhèn)流器。
文檔編號(hào)H05B41/282GK1829405SQ20061000935
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
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