具有保護(hù)電路的電子鎮(zhèn)流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的名稱是“具有保護(hù)電路的電子鎮(zhèn)流器”。提供一種用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)氣體放電燈的鎮(zhèn)流器電路，包括：諧振逆變器，配置為接收DC電力并產(chǎn)生AC燈電力；感測(cè)電路，磁耦合到諧振逆變器并配置為產(chǎn)生與AC燈電力的電壓成比例的DC感測(cè)電壓；檢測(cè)電路，耦合到感測(cè)電路并配置為產(chǎn)生關(guān)閉信號(hào)；以及關(guān)閉電路，耦合到檢測(cè)電路和逆變器。關(guān)閉電路配置為當(dāng)激活關(guān)閉信號(hào)時(shí)關(guān)閉逆變器，并且檢測(cè)電路配置為當(dāng)DC感測(cè)電壓超過預(yù)定的閾值電壓時(shí)激活關(guān)閉信號(hào)。
【專利說明】具有保護(hù)電路的電子鎮(zhèn)流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所公開的實(shí)施例的方面通常涉及電氣照明，并且特別地涉及具有輸出保護(hù)電路的電子鎮(zhèn)流器。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體放電燈屬于電氣照明或光生成裝置(其通過電流流經(jīng)燈內(nèi)的氣體或蒸汽而生成光)類。蒸汽中的原子從電流吸收能量并且作為光釋放所吸收的能量。一種更廣泛使用的類型的氣體放電燈是熒光燈，其通常用在辦公樓和家里。熒光燈包含其原子在不可見的低波長(zhǎng)紫外線區(qū)域中發(fā)射光的汞蒸汽。由放置在燈管內(nèi)部上的磷光體吸收紫外線輻射，從而使磷光體發(fā)冷光，由此產(chǎn)生可見光。
[0003]熒光燈呈現(xiàn)已知為負(fù)電阻的現(xiàn)象，其是增加的電流降低燈的電阻的狀況。如果簡(jiǎn)單的電壓源用于驅(qū)動(dòng)熒光燈，則此負(fù)電阻特性導(dǎo)致燈電流迅速增加到將毀壞燈的水平的不穩(wěn)定狀況。因此，需要從可以控制燈電流的電源驅(qū)動(dòng)熒光燈。雖然有可能使用直流(DC)來驅(qū)動(dòng)熒光燈，但在實(shí)踐中，典型地使用交流(AC)，這是因?yàn)锳C提供對(duì)燈電流的更簡(jiǎn)單并且更有效率的控制。用于驅(qū)動(dòng)熒光燈的電流控制電路通常被稱作鎮(zhèn)流器電路或“鎮(zhèn)流器”。在實(shí)踐中，術(shù)語(yǔ)“鎮(zhèn)流器”通常用于指代整個(gè)燈驅(qū)動(dòng)電路，并不只是電流限制部分。
[0004]熒光燈的壽命可受包含由鎮(zhèn)流器電路施加到燈上的電壓或電流中的波動(dòng)的各種因素影響。燈電流中的尖峰可消耗來自燈絲的發(fā)射混合物，從而導(dǎo)致過早的燈故障，而持續(xù)的過電流狀況可過熱或以其它方式損壞燈。這些問題可以通過使用為燈產(chǎn)生高質(zhì)量的經(jīng)調(diào)節(jié)的電力的鎮(zhèn)流器電路來減輕。然而，由于低成本和小尺寸燈的需要，不總是希望包括昂貴和大的高質(zhì)量鎮(zhèn)流器電路。較低成本的鎮(zhèn)流器電路具有可使燈暴露于破壞性的過電壓和過電流狀況的輸出功率的有限的調(diào)節(jié)。因此，將希望包括簡(jiǎn)化的保護(hù)電路來保護(hù)燈免受損壞。
[0005]可以使用質(zhì)量的各種測(cè)量以評(píng)估鎮(zhèn)流器電路的操作。功率因數(shù)是呈現(xiàn)為輸送給燈的實(shí)際功率與輸入功率之間的比率的鎮(zhèn)流器電路的效率的測(cè)量。純電阻性負(fù)載具有統(tǒng)一的功率因數(shù)或I。非線性電路(例如用于驅(qū)動(dòng)氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器)效率較低并且具有O和I之間的功率因數(shù)。更高功率因數(shù)(即接近I的數(shù))表示更好的效率。
[0006]正弦輸入功率的失真可導(dǎo)致施加在基本電源頻率上的更高的諧波頻率。這些更高諧波從輸入汲取能量而不輸送可使用的電力給負(fù)載。通常表示為基本頻率幅度的百分?jǐn)?shù)的電路的總諧波失真(THD)的測(cè)量提供了希望更低的THD的效率的另一有用的測(cè)量。
[0007]由鎮(zhèn)流器電路中的中斷產(chǎn)生的大的瞬時(shí)電流(例如電流尖峰)可不利地影響氣體放電燈的操作和壽命。這些瞬時(shí)電流的測(cè)量是波峰電流對(duì)平均電流的比率并且被稱作電流波峰因數(shù)或僅被稱作波峰因數(shù)(CF)，其中更希望較低的CF。
[0008]因此，將希望提供解決至少一些以上確定的問題的燈鎮(zhèn)流器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]如本文所描述的，示范性實(shí)施例克服在本領(lǐng)域中已知的一個(gè)或多個(gè)以上或其它缺點(diǎn)。
[0010]示范性實(shí)施例的一個(gè)方面涉及一種用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)氣體放電燈的鎮(zhèn)流器電路。在一個(gè)實(shí)施例中，鎮(zhèn)流器電路包括:諧振逆變器，配置為接收DC電力并產(chǎn)生AC燈電力；感測(cè)電路，磁耦合到諧振逆變器并配置為產(chǎn)生與AC燈電力的電壓成比例的DC感測(cè)電壓；檢測(cè)電路，耦合到感測(cè)電路并配置為產(chǎn)生關(guān)閉信號(hào)；以及關(guān)閉電路，耦合到檢測(cè)電路并耦合到逆變器。關(guān)閉電路配置為當(dāng)激活關(guān)閉信號(hào)時(shí)關(guān)閉逆變器，以及檢測(cè)電路配置為當(dāng)DC感測(cè)電壓超過預(yù)定的閾值電壓時(shí)激活關(guān)閉信號(hào)。
[0011]不范性實(shí)施例的另一方面涉及一種電氣照明設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，電氣照明設(shè)備包括:鎮(zhèn)流器電路，配置為接收輸入電力并產(chǎn)生AC燈電力；以及一個(gè)或多個(gè)氣體放電燈，耦合到鎮(zhèn)流器電路。鎮(zhèn)流器電路包括:諧振逆變器，配置為接收DC電力并產(chǎn)生AC燈電力；感測(cè)電路，磁耦合到諧振逆變器并配置為產(chǎn)生與AC燈電力的電壓成比例的DC感測(cè)電壓；檢測(cè)電路，耦合到感測(cè)電路并配置為產(chǎn)生關(guān)閉信號(hào)；以及關(guān)閉電路，耦合到檢測(cè)電路并耦合到逆變器。關(guān)閉電路配置為當(dāng)激活關(guān)閉信號(hào)時(shí)關(guān)閉逆變器，以及檢測(cè)電路配置為當(dāng)DC感測(cè)電壓超過預(yù)定的閾值電壓時(shí)激活關(guān)閉信號(hào)。示范性實(shí)施例的另一方面涉及一種用于在鎮(zhèn)流器電路中提供保護(hù)的方法，該鎮(zhèn)流器電路包括諧振逆變器和諧振電感。在一個(gè)實(shí)施例中，方法包括:使用磁耦合到諧振電感的感測(cè)繞組以生成感測(cè)信號(hào)；檢測(cè)何時(shí)感測(cè)信號(hào)的電壓超過預(yù)定的閾值電壓；當(dāng)感測(cè)信號(hào)的電壓超過預(yù)定的電壓時(shí)激活關(guān)閉信號(hào)；以及當(dāng)激活關(guān)閉信號(hào)時(shí)關(guān)閉諧振逆變器。
[0012]從結(jié)合附圖考慮的以下詳細(xì)描述，示范性實(shí)施例的這些和其它方面以及優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。然而，應(yīng)理解，僅出于圖示的目的而設(shè)計(jì)附圖并且附圖不作為本發(fā)明的限制的定義，對(duì)于本發(fā)明的限制應(yīng)該參考所附的權(quán)利要求。本發(fā)明的額外的方面和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的描述中闡述，并且在某種程度上將從描述變得明顯，或可以由本發(fā)明的實(shí)踐來學(xué)習(xí)。此外，本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)可以通過在所附的權(quán)利要求中特別指出的手段和組合實(shí)現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖圖示本公開的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，并且與以上給出的一般描述和以下給出的詳細(xì)描述一起有助于解釋本公開的原理。如通篇附圖中所示出的，類似參考標(biāo)號(hào)指代類似或?qū)?yīng)部分。
[0014]圖1圖示并入本公開的方面的具有保護(hù)電路的燈鎮(zhèn)流器的功能框圖。
[0015]圖2圖示并入本公開的方面的包括輸出保護(hù)電路的鎮(zhèn)流器電路的示意圖。
[0016]圖3圖示并入本公開的方面的配置為驅(qū)動(dòng)一對(duì)熒光燈的具有保護(hù)電路的鎮(zhèn)流器電路的不意圖。
[0017]圖4是圖示并入本公開的方面的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在參考圖1，在圖1中可看見用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)氣體放電燈150的鎮(zhèn)流器電路100的功能框圖。鎮(zhèn)流器電路100包括保護(hù)電路130以保護(hù)氣體放電燈免受可能發(fā)生在施加到燈的電力(VLAMP)中的異常狀況。圖1的鎮(zhèn)流器100從合適的AC電源(例如本地電力網(wǎng))接收輸入電力102，該AC電源可以是北美的大約60赫茲的110伏均方根(Vrms) AC電力或可以是在世界其它地方的大約50到60Hz AC電力的大約110 Vrms到大約250 VrmsAC電力。輸入濾波器104耦合到輸入電力102以平滑并調(diào)節(jié)輸入電力并防止由鎮(zhèn)流器100中的電路所產(chǎn)生的電流尖峰和諧波傳送回輸入電力102。來自輸入濾波器104的經(jīng)調(diào)節(jié)的電力114由AC到DC變換器106變換為DC電力116。AC到DC變換器106包括全波或半波整流電路并且在某些實(shí)施例中還包括濾波電容器或其它類型的濾波器電路以減少DC電力116上的紋波。逆變器120 (也被稱作DC到AC變換器)將DC電力116變換為逆變器輸出118處的高頻方波信號(hào)。逆變器120采用電力轉(zhuǎn)換電路110和開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路108以轉(zhuǎn)換DC電力116。在某些實(shí)施例中，電力轉(zhuǎn)換電路110包括配置為半橋布置的一對(duì)轉(zhuǎn)換裝置。開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路108通常配置為交替地將電力轉(zhuǎn)換電路110中的轉(zhuǎn)換裝置打開和關(guān)斷，以便在逆變器輸出118處生成具有DC輸入電力116的大約一半的幅度的高頻方波。逆變器輸出118處的高頻方波施加到諧振槽電路112，該諧振槽電路112放大并調(diào)節(jié)高頻方波以產(chǎn)生高頻通常正弦形的燈電力(VLAMP)，其施加到一個(gè)或多個(gè)氣體放電燈150。在某些實(shí)施例中，將逆變器120和諧振槽112組合以產(chǎn)生自振蕩諧振逆變器，其中諧振槽電路112中的能量存儲(chǔ)元件(例如電感器)磁耦合到開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路108，從而產(chǎn)生導(dǎo)致自振蕩的再生耦合。
[0019]高容量燈鎮(zhèn)流器(例如鎮(zhèn)流器100)具有受成本考慮強(qiáng)烈影響并通常在用于高端鎮(zhèn)流器中的高功能智能控制電路之前取代具有較少能力和較少部件的更簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的電路設(shè)計(jì)。這些簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)通常不包括監(jiān)測(cè)和保持恒定燈電力的嚴(yán)格反饋控制環(huán)。因此，存在著對(duì)于可對(duì)異常狀況起作用并校正該異常狀況(否則該異常狀況可能不利地影響燈150)的簡(jiǎn)單保護(hù)電路的需要。鎮(zhèn)流器100包括簡(jiǎn)單保護(hù)電路130以監(jiān)測(cè)燈電壓(VLAMP)并且當(dāng)檢測(cè)到過電壓狀況時(shí)關(guān)閉逆變器120。在某些實(shí)施例中，一旦校正了過電壓狀況逆變器120將重新開始操作。
[0020]保護(hù)電路130具有三個(gè)功能電路部件:感測(cè)電路136，以監(jiān)測(cè)或感測(cè)燈電壓信號(hào)124 ;閾值電路134，以將所感測(cè)的燈電壓124與預(yù)定的閾值電壓進(jìn)行比較；以及關(guān)閉電路132，其生成逆變器關(guān)閉信號(hào)122以停止逆變器120中的振蕩。關(guān)閉電路132還可包含電路以在校正了異常狀況之前防止逆變器120的重啟。
[0021]現(xiàn)在參考圖2，在圖2中可以看見包括關(guān)閉電路132、閾值電路134以及感測(cè)電路136的示范性實(shí)施例的鎮(zhèn)流器電路200的示意圖。出于本文的描述的目的，電路132、134以及136將通常被稱作保護(hù)電路132、134、136。鎮(zhèn)流器200從通常正弦形的AC電源(例如本地電力網(wǎng)或其它合適的AC電源)接收輸入電力Vin。包括與輸入電力Vl串聯(lián)連接的電感器L205以及在電感器L205的每側(cè)與輸入電力Vl并聯(lián)連接的兩個(gè)電容器C210和C209的輸入濾波器230提供了用于鎮(zhèn)流器電路200的調(diào)節(jié)和保護(hù)。輸入濾波器230還抑制由鎮(zhèn)流器中的非線性裝置產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換噪聲和諧波并防止這些諧波和轉(zhuǎn)換噪聲傳送回輸入供應(yīng)(Vin)。備選地，可以有利地采用其它類型的輸入濾波器電路。由四個(gè)二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的全波橋式整流器電路207在位于二極管Dl與二極管D2之間的供應(yīng)節(jié)點(diǎn)216處以及在位于二極管D3和二極管D4之間的返回節(jié)點(diǎn)218處接收經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入電力。二極管Dl和D4在正弦形的AC輸入電力Vin的正半周期期間導(dǎo)電并且二極管D2和D3在正弦形的AC輸入電力Vin的負(fù)半周期期間導(dǎo)電，以產(chǎn)生跨正DC軌212和負(fù)DC軌214的全波整流DC電力。跨正DC軌212和負(fù)DC軌214的全波整流DC電力在本文被稱作VBUS。一對(duì)電容器C6和C7在正DC軌212與負(fù)DC軌214之間連接以減少噪聲并衰減可能呈現(xiàn)于由整流器電路207所產(chǎn)生的整流DC電力中的紋波。
[0022]鎮(zhèn)流器電路200包括示范性的自振蕩逆變器209和將DC總線電壓VBUS變換為節(jié)點(diǎn)220處的高頻方波信號(hào)的逆變器啟動(dòng)電路211。節(jié)點(diǎn)220處的高頻方波信號(hào)連接到串聯(lián)諧振槽電路213，該諧振槽電路213將由自振蕩逆變器209產(chǎn)生的高頻方波信號(hào)變換為節(jié)點(diǎn)215處的高頻燈電力以驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載222。燈負(fù)載222可包括一個(gè)或多個(gè)氣體放電燈。在圖2中所示出的實(shí)施例中，燈負(fù)載222包括熱燈絲型燈。為了給燈絲提供加熱電流，電容器C9與燈絲224和226串聯(lián)連接以提供加熱電流流經(jīng)燈絲224、226的路徑。備選地，可以使用不要求加熱電流的其它類型的燈負(fù)載222。當(dāng)不要求加熱電流時(shí)，可以省略電容器C9。
[0023]示范性自振蕩逆變器209是半橋逆變器以獲得來自燈負(fù)載222的幾乎立即光輸出。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到可以使用其它類型的諧振逆變器而不偏離所公開的實(shí)施例的精神和范圍。半橋逆變器包括串聯(lián)連接在正212和負(fù)214 DC總線軌之間的一對(duì)轉(zhuǎn)換裝置Ql和Q2。續(xù)流二極管D9和DlO個(gè)別地與每個(gè)轉(zhuǎn)換裝置Ql和Q2分別并聯(lián)連接以防止跨每個(gè)轉(zhuǎn)換裝置Ql、Q2的電壓超過安全水平。包括主繞組L4-3和次級(jí)繞組L4-2和L4-1的驅(qū)動(dòng)變壓器用于通過驅(qū)動(dòng)電阻器Rl和R2分別來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置Q1、Q2。在圖2所圖示的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換裝置Ql和Q2是雙極結(jié)型晶體管。備選地，可以有利地采用任何合適的轉(zhuǎn)換裝置，例如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管或其它合適的轉(zhuǎn)換裝置。次級(jí)繞組L4-2和L4-1以相反極性磁耦合到主驅(qū)動(dòng)變壓器繞組L4-3，以便實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換裝置Q1、Q2的交替轉(zhuǎn)換，由此在中央逆變器節(jié)點(diǎn)220以大約VBUS/2的幅度產(chǎn)生波信號(hào)。在啟動(dòng)階段期間，電容器C7從DC總線電壓VBUS經(jīng)由串聯(lián)連接的電阻器R3和R4充電。電容器C7在電力施加到DC總線軌212、214時(shí)開始充電，并且當(dāng)跨電容器C7的電壓達(dá)到DIAC (用于交流的二極管)DB3的擊穿電壓時(shí)，DIAC擊穿并且轉(zhuǎn)換裝置Q2打開。當(dāng)轉(zhuǎn)換裝置Q2打開時(shí)，中點(diǎn)節(jié)點(diǎn)220連接到負(fù)DC軌214，允許二極管D7對(duì)電容器C7放電并防止轉(zhuǎn)換裝置Q2的雙觸發(fā)。將轉(zhuǎn)換裝置Q2打開也引起半橋逆變器中點(diǎn)節(jié)點(diǎn)220處的電壓快速地從DC總線電壓VBUS改變到零伏，以便電壓施加到驅(qū)動(dòng)變壓器的主繞組L4-3，其引起上方的轉(zhuǎn)換裝置Ql打開以及下方的轉(zhuǎn)換裝置Q2關(guān)斷。在此點(diǎn)，逆變器209振蕩并且由二極管D7使啟動(dòng)電路211不活動(dòng)。
[0024]在逆變器209啟動(dòng)后，其進(jìn)入點(diǎn)燃階段以點(diǎn)燃燈負(fù)載222。在點(diǎn)燃階段中，在所圖示的實(shí)施例中由電感器L3-1和諧振電容器C9形成的諧振槽213中的諧振部件(包括諧振電感)形成了能夠生成燈電壓VLAMP以驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載222的串聯(lián)諧振電路。選擇諧振電感器L3-1和諧振電容器C9的組合以確保當(dāng)跨燈負(fù)載222的電壓可超過所要求的點(diǎn)燃電壓時(shí)，通過轉(zhuǎn)換裝置Ql、Q2的電流保持低于可接受的水平。
[0025]上述鎮(zhèn)流器電路200的部分提供合適的燈電壓，該燈電壓提供保持在可接受范圍內(nèi)的輸入電壓Vin。然而，在電壓在輸入電壓Vin上浪涌或鎮(zhèn)流器200或燈負(fù)載222中的其它異常的情況下，需要保護(hù)以防止燈電力VLAMP中的過電壓狀況在燈負(fù)載222中使燈惡化。為了適應(yīng)此需要，鎮(zhèn)流器200包括保護(hù)電路132、134以及136的示范性實(shí)施例，其將在潛在有害的異常的情況下減少燈電壓VLAMP。
[0026]感測(cè)電路136包括磁耦合到諧振電感器L3-1并與二極管D6、電阻器R5以及電阻器R6串聯(lián)連接的感測(cè)繞組L3-2。次級(jí)繞組L3-2產(chǎn)生與等效或類似燈電壓VLAMP成比例的電壓，其由二極管D6整流并且由電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)R5、R6電平移動(dòng)，以在節(jié)點(diǎn)236產(chǎn)生DC感測(cè)電壓信號(hào)。濾波電容器C6與電阻器R6串聯(lián)連接以幫助平滑節(jié)點(diǎn)236處的DC感測(cè)電壓信號(hào)。檢測(cè)電路由DIAC DB3-2產(chǎn)生以便當(dāng)感測(cè)信號(hào)236超過DIAC DB3-2的擊穿電壓時(shí)激活關(guān)閉信號(hào)238。DIAC DB3-2的擊穿電壓表示預(yù)定的閾值電壓以便當(dāng)超過預(yù)定的閾值時(shí)激活關(guān)閉信號(hào)238。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，關(guān)閉電路132集成于逆變器209以便其在下方的轉(zhuǎn)換裝置Q2的控制線上操作以停止逆變器209的振蕩行為并且又減少施加到燈VLAMP的電壓。如圖2所示，關(guān)閉電路132包括在轉(zhuǎn)換裝置Q2的控制線與負(fù)DC軌214之間串聯(lián)連接并在它們之間形成中心節(jié)點(diǎn)240的二極管D5和電容器C3。在正常操作期間，電容器C3對(duì)逆變器209的振蕩行為沒有影響。關(guān)閉電路132還包括晶閘管(出于圖示的目的在圖2中僅稱作“SCR”)或等效電路和在中心節(jié)點(diǎn)240與負(fù)DC軌214之間串聯(lián)連接的二極管D8。在某些實(shí)施例中，晶閘管SCR是硅控整流器或在信號(hào)施加到柵極端子之前在反向阻止電流并且在正向阻止電流、然后當(dāng)流經(jīng)裝置的電流變成零時(shí)復(fù)位的其它合適的電路元件。在正常操作期間，晶閘管SCR不導(dǎo)電并且二極管D8沒有影響。關(guān)閉信號(hào)238連接到SCR的柵極輸入。當(dāng)激活關(guān)閉信號(hào)238時(shí)，晶閘管SCR轉(zhuǎn)換到導(dǎo)電模式，從而提供允許電流從電容器C3流動(dòng)到負(fù)DC軌214的電流路徑。這將防止下方的轉(zhuǎn)換裝置Q2打開并停止逆變器209的振蕩。當(dāng)晶閘管SCR導(dǎo)電時(shí)還產(chǎn)生第二電流路徑，其允許電流從電阻器R4流動(dòng)到負(fù)DC軌214，從而為啟動(dòng)電容器C7提供放電路徑。這防止對(duì)電容器C7的充電，以便當(dāng)激活關(guān)閉信號(hào)238時(shí)啟動(dòng)電路211保持不活動(dòng)。
[0028]現(xiàn)在參考圖3，圖示并入本公開的方面的鎮(zhèn)流器電路300的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。鎮(zhèn)流器電路300配置為驅(qū)動(dòng)一對(duì)氣體放電燈(例如T5熒光燈)，其包括被動(dòng)功率因數(shù)校正和過電壓保護(hù)。鎮(zhèn)流器電路300從合適的AC電源(例如本地電力網(wǎng))通過連接器J401在供應(yīng)路徑302中接收輸入電力。供應(yīng)路徑302中的輸入濾波器430包括電容器C401和一對(duì)磁耦合的電感器繞組L401以濾波AC輸入電力。輸入濾波器430還包括在供應(yīng)路徑302中與一對(duì)電容器C402和C403串聯(lián)連接的第二電感器L402，該對(duì)電容器C402和C403跨供應(yīng)路徑302和返回路徑304在電感器L402的每側(cè)并聯(lián)連接。輸入濾波器430為鎮(zhèn)流器電路300提供調(diào)節(jié)和保護(hù)。備選地，可以有利地采用其它類型的輸入濾波器。由四個(gè)二極管D401、D402、D403、D404構(gòu)成的全波橋式整流器電路307在位于二極管D402和D404之間的節(jié)點(diǎn)418處以及在位于二極管D401和D403之間的返回節(jié)點(diǎn)416處接收經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入電力。二極管D402和D403在來自連接器J401的通常正弦形的輸入電力的正半周期期間導(dǎo)電以及二極管D401和D404在通常正弦形的輸入電力的負(fù)半周期期間導(dǎo)電，以在正VBUS軌312和負(fù)VBUS軌314處產(chǎn)生全波整流DC電力(VBUS)。全波整流VBUS信號(hào)是顯著全波整流的可以描述為一系列波峰和波谷的正弦曲線，其中波峰是電壓接近其最大值的時(shí)期(從正弦輸入電壓周期的大約30°到150°以及210°到330° )，以及波谷是波峰之間的、電壓小于大約波峰電壓的一半的時(shí)期(從正弦輸入電壓周期的大約0°到30°和150到210°以及330°到360° )。DC電力(VBUS)由逆變器電路308接收，該逆變器電路308生成在大約40到50千赫茲的高頻燈電力到燈連接器J402。燈電力適于驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載(例如一對(duì)氣體放電燈)。應(yīng)該注意到，出于習(xí)慣和理解容易而在本文使用術(shù)語(yǔ)正和負(fù)以及供應(yīng)和返回，其并不旨在以任何方式暗示任何嚴(yán)格的流動(dòng)的方向或限制所公開的實(shí)施例。術(shù)語(yǔ)供應(yīng)通常用于描述當(dāng)施加正電位時(shí)具有正電流的部件或端子，并且術(shù)語(yǔ)返回通常用于當(dāng)施加負(fù)電位時(shí)具有正電流的部件或端子。
[0029]自振蕩諧振逆變器308在某方面類似于鎮(zhèn)流器200的逆變器209并將DC VBUS電壓變換為可以通過連接器J402供應(yīng)給一對(duì)氣體放電燈的高頻AC燈電壓。逆變器308包括轉(zhuǎn)換裝置Q403、Q402以及由電感器L404-1、L405-1和電容器C419a、C419b、C420a以及C420b形成的諧振槽。電感器L403-1磁耦合到用于分別通過驅(qū)動(dòng)電阻器R409和R407驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置Q402、Q403的驅(qū)動(dòng)繞組L403-2和L403-3。在圖3的示范性鎮(zhèn)流器電路300中，轉(zhuǎn)換裝置Q403、Q402是雙極結(jié)型晶體管。然而,在備選實(shí)施例中，可以有利地采用任何合適的轉(zhuǎn)換裝置，例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)或其它合適的轉(zhuǎn)換裝置。續(xù)流二極管D412和D413分別與轉(zhuǎn)換裝置Q403、Q402并聯(lián)連接以保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置Q402、Q403免受過量電壓。驅(qū)動(dòng)繞組L403_2、L403_3以相反極性連接以便實(shí)現(xiàn)晶體管Q402和Q403的交替轉(zhuǎn)換。在啟動(dòng)階段期間，電容器C412通過電阻器R403、R402、R401a、R401b從DC總線電壓VBUS充電。當(dāng)電容器C412上的電壓達(dá)到DIAC D416的擊穿電壓時(shí)，DIACD416將擊穿并且打開轉(zhuǎn)換裝置Q402。當(dāng)打開轉(zhuǎn)換裝置Q402時(shí)，在節(jié)點(diǎn)427處的半橋中點(diǎn)電壓快速地從DC總線電壓VBUS改變到零伏，以便正電壓施加到驅(qū)動(dòng)變壓器的主繞組403-1。此關(guān)閉轉(zhuǎn)換裝置Q402并打開轉(zhuǎn)換裝置Q403。當(dāng)打開轉(zhuǎn)換裝置Q402時(shí)，電容器C412通過二極管D409放電以防止下方的轉(zhuǎn)換裝置Q402的雙轉(zhuǎn)換。電阻器R404與啟動(dòng)電容器C412并聯(lián)耦合以防止轉(zhuǎn)換噪聲在不希望的間隔觸發(fā)轉(zhuǎn)換裝置Q402。此時(shí)，逆變器308振蕩并且由二極管D409使啟動(dòng)電容器C412不活動(dòng)。當(dāng)由鎮(zhèn)流器電路300驅(qū)動(dòng)熱燈絲燈時(shí)，通過第一對(duì)串聯(lián)連接的電容器C417a、C417b和第二對(duì)串聯(lián)連接的電容器C418a、C418b將用于燈絲加熱電流的電流路徑提供給第一和第二燈。
[0030]免受異常狀況的保護(hù)由在某方面類似于相對(duì)于圖3的上述保護(hù)電路的保護(hù)電路提供。磁耦合到第一諧振電感器L404-1的感測(cè)繞組L404-2提供由二極管D415整流的AC感測(cè)信號(hào)，并且磁耦合到諧振電感器L405-1的感測(cè)繞組L405-2提供由二極管D414整流的AC感測(cè)信號(hào)。二極管D414和D415的陰極耦合在一起以產(chǎn)生電路節(jié)點(diǎn)427處的DC感測(cè)信號(hào)，該DC感測(cè)信號(hào)與連接器J402上的燈電壓成比例。節(jié)點(diǎn)427處的DC感測(cè)信號(hào)被由電阻器R412和R413形成的電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)電平移動(dòng)，并且被電容器C414濾波以產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)429處的經(jīng)調(diào)節(jié)的DC感測(cè)信號(hào)。檢測(cè)電路接收節(jié)點(diǎn)429處的經(jīng)調(diào)節(jié)的DC感測(cè)信號(hào)，并且產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)431處的關(guān)閉信號(hào)。檢測(cè)電路由串聯(lián)連接的DIAC D417以及由電容器C415和電阻器R411形成的濾波網(wǎng)絡(luò)形成。當(dāng)節(jié)點(diǎn)429處的DC感測(cè)信號(hào)超過DIAC D417的擊穿電壓時(shí)，激活關(guān)閉信號(hào)431并且將電流施加到SCR Q404的柵極?？刂齐娐否詈系较路降霓D(zhuǎn)換裝置Q402的控制輸入，其包括電容器C413以及一對(duì)串聯(lián)連接的電阻器R405、R406。當(dāng)關(guān)閉信號(hào)431沒有被激活時(shí)，SCR Q404不導(dǎo)電。當(dāng)關(guān)閉信號(hào)431被激活時(shí)，SCR Q403導(dǎo)電并且通過二極管D411和Q404 R410 Q402 BE結(jié)汲取電流，從而防止轉(zhuǎn)換裝置Q402打開，由此停止逆變器308的振蕩操作。當(dāng)SCR Q403導(dǎo)電時(shí)，其還通過電阻器R402、R403為啟動(dòng)電容器C412提供放電路徑，其防止啟動(dòng)電容器C412充電以及重啟逆變器308。
[0031]參考圖4，圖4圖示并入所公開的實(shí)施例的方面的用于在鎮(zhèn)流器電路中提供保護(hù)的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。本文通常描述的方法500適于與鎮(zhèn)流器電路(例如參考圖
1、2以及3在以上描述的鎮(zhèn)流器電路100、200以及300)—起使用。方法開始于使用磁耦合到諧振逆變器中的電感(例如在圖2中圖示的鎮(zhèn)流器電路200中的電感器L3-1)的感測(cè)繞組來生成502感測(cè)信號(hào)，該感測(cè)信號(hào)指示鎮(zhèn)流器電路輸出電力狀況。接下來，檢測(cè)504何時(shí)感測(cè)信號(hào)超過預(yù)定的閾值電壓。當(dāng)感測(cè)信號(hào)超過預(yù)定的閾值電壓時(shí)，激活506關(guān)閉信號(hào)。激活的關(guān)閉信號(hào)可提供可用于驅(qū)動(dòng)關(guān)閉電路的電壓電平或電流的量。當(dāng)激活506關(guān)閉信號(hào)時(shí)，關(guān)閉508逆變器。在某些實(shí)施例中，鎮(zhèn)流器電路可包括配置為初始化逆變器的振蕩的啟動(dòng)電路。當(dāng)在這種情況下時(shí)，關(guān)閉信號(hào)還用于當(dāng)關(guān)閉信號(hào)被激活時(shí)禁用啟動(dòng)電路以防止逆變器自己重啟。在某些實(shí)施例中，檢測(cè)電路包括DIAC，該DIAC配置DIAC擊穿電壓起作用來提供預(yù)定的閾值電壓，以便當(dāng)DIAC擊穿時(shí)其激活關(guān)閉信號(hào)。
[0032]因此，雖然已經(jīng)將本發(fā)明的基本的新穎特征示出、描述以及指出為應(yīng)用到其示范性實(shí)施例，但是將理解可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員做出在所圖示的裝置的形式和細(xì)節(jié)上的以及它們的操作上的各種省略、替換和改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。此外，明確地意在以大體上相同的方式執(zhí)行大體上相同的功能以實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的那些元件的所有組合在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，應(yīng)意識(shí)到結(jié)合任何所公開的形式或本發(fā)明的實(shí)施例而示出和/或描述的結(jié)構(gòu)和/或元件可以并入任何其它所公開的、所描述的或所建議的形式或?qū)嵤├鳛樵O(shè)計(jì)選擇的一般事項(xiàng)。因此，意在僅由此處所附的權(quán)利要求的范圍所指示的那樣來進(jìn)行限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)氣體放電燈的鎮(zhèn)流器電路，所述鎮(zhèn)流器電路包括: 諧振逆變器，配置為接收DC電力并產(chǎn)生AC燈電力； 感測(cè)電路，磁耦合到所述諧振逆變器并配置為產(chǎn)生與所述AC燈電力的電壓成比例的DC感測(cè)電壓； 檢測(cè)電路，耦合到所述感測(cè)電路并配置為產(chǎn)生關(guān)閉信號(hào)； 關(guān)閉電路，耦合到所述檢測(cè)電路和所述逆變器，所述關(guān)閉電路配置為當(dāng)激活所述關(guān)閉信號(hào)時(shí)關(guān)閉所述逆變器；以及 其中所述檢測(cè)電路配置為當(dāng)所述DC感測(cè)電壓超過預(yù)定的閾值電壓時(shí)激活所述關(guān)閉信號(hào)并為逆變器轉(zhuǎn)換裝置提供負(fù)電壓信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述諧振逆變器包括諧振電感，并且所述感測(cè)電路磁耦合到所述諧振電感。
3.如權(quán)利要求2所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述感測(cè)電路包括感測(cè)繞組和二極管，以及 其中所述感測(cè)繞組磁耦合到所述諧振電感并且所述二極管與所述感測(cè)繞組串聯(lián)耦合。
4.如權(quán)利要求3所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述感測(cè)電路還包括耦合到所述二極管的電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)和耦合到所述電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)的電容器。
5.如權(quán)利要求4所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述檢測(cè)電路包括DIAC。
6.如權(quán)利要求5所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述逆變器是自振蕩諧振逆變器，包括半橋逆變器電路、諧振槽電路以及啟動(dòng)電路，并且所述關(guān)閉電路包括耦合到所述半橋逆變器和所述逆變器啟動(dòng)電路的晶閘管，并且所述晶閘管的控制輸入耦合到所述關(guān)閉電路， 其中所述晶閘管配置為當(dāng)激活所述關(guān)閉信號(hào)時(shí)導(dǎo)電，并且所述關(guān)閉電路配置為當(dāng)所述晶閘管導(dǎo)電時(shí)禁用所述啟動(dòng)電路并關(guān)閉所述逆變器。
7.一種電氣照明設(shè)備，所述設(shè)備包括: 鎮(zhèn)流器電路，配置為接收輸入電力并產(chǎn)生AC燈電力；以及 一個(gè)或多個(gè)氣體放電燈，耦合到所述鎮(zhèn)流器電路， 其中所述鎮(zhèn)流器電路包括: 諧振逆變器，配置為接收DC電力并產(chǎn)生AC燈電力； 感測(cè)電路，磁耦合到所述諧振逆變器并配置為產(chǎn)生與所述AC燈電力的電壓成比例的DC感測(cè)電壓； 檢測(cè)電路，耦合到所述感測(cè)電路并配置為產(chǎn)生關(guān)閉信號(hào)；以及關(guān)閉電路，耦合到所述檢測(cè)電路和所述逆變器，所述關(guān)閉電路配置為當(dāng)激活所述關(guān)閉信號(hào)時(shí)關(guān)閉所述逆變器， 其中所述檢測(cè)電路配置為當(dāng)所述DC感測(cè)電壓超過預(yù)定的閾值電壓時(shí)激活所述關(guān)閉信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的電氣照明設(shè)備，其中所述諧振逆變器包括諧振電感，并且所述感測(cè)電路磁耦合到所述諧振電感。
9.如權(quán)利要求8所述的電氣照明設(shè)備，其中所述感測(cè)電路包括感測(cè)繞組和二極管，以及 其中所述感測(cè)繞組磁耦合到所述諧振電感并且所述二極管與所述感測(cè)繞組串聯(lián)耦合。
10.如權(quán)利要求7所述的電氣照明設(shè)備，其中所述一個(gè)或多個(gè)氣體放電燈包括并聯(lián)耦合的兩個(gè)或者更多熒光燈，以及 其中所述諧振逆變器包括每個(gè)個(gè)別地與所述兩個(gè)或者更多熒光燈中的一個(gè)串聯(lián)耦合的兩個(gè)或者更多電感器。
11.如權(quán)利要求10所述的電氣照明設(shè)備，其中所述感測(cè)電路包括兩個(gè)或者更多感測(cè)繞組以及兩個(gè)或者更多二極管，以及 其中每個(gè)感測(cè)繞組磁耦合到所述兩個(gè)或者更多電感器中的一個(gè)，并且所述兩個(gè)或者更多感測(cè)繞組中的每個(gè)與所述兩個(gè)或者更多二極管中的一個(gè)串聯(lián)耦合。
12.如權(quán)利要求11所述的電氣照明設(shè)備，其中所述感測(cè)電路還包括耦合到所述兩個(gè)或者更多二極管中的每個(gè)的電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)以及耦合到所述電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)的電容器。
13.如權(quán)利要求12所述的電氣照明設(shè)備，其中所述檢測(cè)電路包括DIAC。
14.如權(quán)利要求13所述的電氣照明設(shè)備，其中所述逆變器是自振蕩諧振逆變器，包括半橋逆變器電路、諧振槽電路以及啟動(dòng)電路，并且所述關(guān)閉電路包括耦合到半橋逆變器和所述逆變器啟動(dòng)電路的晶閘管，并且所述晶閘管的控制輸入耦合到所述關(guān)閉電路， 其中所述晶閘管配置為當(dāng)激活所述關(guān)閉信號(hào)時(shí)導(dǎo)電，并且所述關(guān)閉電路配置為當(dāng)所述晶閘管導(dǎo)電時(shí)禁用所述啟動(dòng)電路并關(guān)閉所述逆變器。
15.一種用于在鎮(zhèn)流器電路中提供保護(hù)的方法，其中所述鎮(zhèn)流器電路包括諧振逆變器和諧振電感，所述方法包括: 使用磁耦合到所述諧振電感的感測(cè)繞組來生成感測(cè)信號(hào)； 檢測(cè)何時(shí)所述感測(cè)信號(hào)的電壓超過預(yù)定的閾值電壓； 當(dāng)所述感測(cè)信號(hào)的電壓超過預(yù)定的電壓時(shí)激活關(guān)閉信號(hào)；以及 當(dāng)激活所述關(guān)閉信號(hào)時(shí)關(guān)閉所述諧振逆變器。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述諧振逆變器包括啟動(dòng)電路并且所述方法還包括: 使用所述關(guān)閉信號(hào)來禁用所述啟動(dòng)電路。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中使用DIAC來進(jìn)行檢測(cè)并且所述DIAC的擊穿電壓用作所述預(yù)定的閾值 電壓。
【文檔編號(hào)】H05B41/298GK103906330SQ201210569330
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】崔俊國(guó), 胡秀江 申請(qǐng)人:通用電氣公司