專利名稱：鎮(zhèn)流器的制作方法
一般來說，本發(fā)明涉及與具有一定接通角的一個(gè)三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器結(jié)合用于驅(qū)動(dòng)至少一只燈的一種鎮(zhèn)流器，這種鎮(zhèn)流器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)一個(gè)調(diào)光信號控制燈的照度；和一個(gè)調(diào)光接口，用于根據(jù)所說接通角將所說調(diào)光信號傳輸?shù)剿f驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明還涉及一種小型熒光燈。
三端雙向可控硅開關(guān)控制的可調(diào)光小型熒光燈包括一個(gè)三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器和一個(gè)小型熒光燈。該三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器控制所傳輸?shù)墓β柿恐担瑥亩刂朴伤f小型熒光燈產(chǎn)生的照度。三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器的特征在于具有接通角，即接通所說三端雙向可控硅開關(guān)的點(diǎn)火角。最小的接通角對應(yīng)于最大的燈光輸出。但是，不存在能夠接通所有三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器的一個(gè)最小接通角。所以由于不同的三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器的最小接通角的變化，使得很難有效地與一個(gè)小型熒光燈接合。
因此，需要提供一種改進(jìn)的小型熒光燈，它能夠有效地與具有不同最小接通角的三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器接合。這種接合可以將不同的最小接通角變換成表示最大燈光輸出的信號。
一般來說，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，與具有一定接通角的一個(gè)三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器結(jié)合用于驅(qū)動(dòng)至少一只燈的一種鎮(zhèn)流器包括用于根據(jù)一個(gè)調(diào)光信號控制燈照度的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器；和用于根據(jù)所說接通角將所說調(diào)光信號傳輸?shù)剿f驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)調(diào)光接口。所說驅(qū)動(dòng)器包括用于通過減小表示接通角的信號電壓形成對應(yīng)于調(diào)光信號最大值的一個(gè)最小接通角的閾值裝置。
由于不同的三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器最小接通角的不同而造成的調(diào)光信號的變化由所說閾值裝置限定在容易被驅(qū)動(dòng)器所接受的電壓范圍內(nèi)。于是，所說閾值裝置形成對應(yīng)于最大調(diào)光電壓信號的一個(gè)最小接通角(例如25-30度)。
三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器根據(jù)所說接通角產(chǎn)生一個(gè)脈沖。所說調(diào)光接口包括用于將所說脈沖寬度轉(zhuǎn)換成一個(gè)成比例的平均整流電壓的轉(zhuǎn)換裝置。所說成比例平均整流電壓用作調(diào)光信號。一般來說，所說閾值裝置包括一個(gè)齊納二極管。所說調(diào)光接口還可以包括用于將接通角變換為表示占空比的信號的變換裝置。變換裝置通常包括一個(gè)齊納二極管。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的小型熒光燈，它能夠與具有不同的最小接通角的三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器有效地接合。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的鎮(zhèn)流器，它具有一個(gè)接口，能夠?qū)⒉煌淖钚〗油ń亲儞Q為表示最大燈光輸出的信號。
通過以下的說明可以在某種程度上使本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)更加清楚和顯著。
為了能夠充分理解本發(fā)明，以下描述將參照附圖進(jìn)行，在所說附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一種用三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光的小型熒光燈；圖2為圖1所示三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器的示意圖；圖3為一種小型熒光燈的示意4為用作圖3所示驅(qū)動(dòng)控制電路的一個(gè)集成電路的邏輯框圖；和圖5為圖3所示施密特觸發(fā)器的示意圖。
如圖1所示，一只小型熒光燈(CFL)10由用交流電源20表示的交流電源線通過一個(gè)三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器30供電。小型熒光燈10包括一個(gè)阻尼電磁干擾(EMI)濾波器40、一個(gè)輔助電源45、一個(gè)整流器/倍壓器50、一個(gè)調(diào)光接口55、一個(gè)逆變器60、一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制電路65、一個(gè)負(fù)載70和一個(gè)功率反饋電路90。逆變器60的輸出端用作CFL10的鎮(zhèn)流器的輸出端，與負(fù)載70相連。負(fù)載70包括一只燈85和由變壓器T的一個(gè)初級線圈75和一組電容器80、81和82構(gòu)成的一個(gè)調(diào)諧回路。阻尼EMI濾波器40顯著地阻尼了由逆變器60產(chǎn)生的諧波(即振蕩)。整流器/倍壓器50對由交流電源20施加的正弦波電壓進(jìn)行整流以產(chǎn)生具有波動(dòng)的直流電壓，這個(gè)電壓經(jīng)過升壓放大，變?yōu)榛竞愣ǖ闹绷麟妷?，再施加到逆變?0。小型熒光燈10中除了燈負(fù)載70以外的那些部分通常是制成一體的，也就是說構(gòu)成用于為燈負(fù)載70供電的一個(gè)鎮(zhèn)流器。驅(qū)動(dòng)控制電路65根據(jù)所需的照明照度以變化的轉(zhuǎn)換頻率驅(qū)動(dòng)逆變器60。逆變器60將直流電壓轉(zhuǎn)換成方波電壓波形施加到負(fù)載70。通過分別減小和增大這個(gè)方波電壓波形的頻率可以提高和降低燈的照度。
所需燈的照度由三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器30設(shè)定，所說調(diào)光器30通過一個(gè)調(diào)光接口55與驅(qū)動(dòng)控制電路60連通。功率反饋電路90將來自調(diào)諧回路的一部分功率反饋到倍壓器，從而在燈點(diǎn)亮之后只需要最小的功率因數(shù)補(bǔ)償來維持三端雙向可控硅開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。輔助電源45為驅(qū)動(dòng)控制電路65供電，以便當(dāng)施加到逆變器60的干線電壓瞬間下降時(shí)作為驅(qū)動(dòng)控制電路65的補(bǔ)充電源，從而滿足負(fù)載的需要。
如圖2所示，三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器30通過一對導(dǎo)線21和22跨接在交流電源20兩端。三端雙向可控硅開關(guān)30包括一個(gè)電容器31，該電容器是通過與一個(gè)電感器32和一個(gè)可變電阻器33的串聯(lián)聯(lián)接充電的。一個(gè)兩端交流開關(guān)34與一個(gè)三端雙向可控硅開關(guān)35的選通電極相連。當(dāng)電容器31兩端電壓達(dá)到兩端交流開關(guān)34的擊穿電壓時(shí)，三端雙向可控硅開關(guān)35導(dǎo)通。電流(即三端雙向可控硅開關(guān)35的閉鎖電流)通過電感器32和三端雙向可控硅開關(guān)35供給CFL10。在60Hz,1/2波周期結(jié)束時(shí)，三端雙向可控硅開關(guān)35中的電流值下降到低于其保持電流(即維持三端雙向可控硅開關(guān)35導(dǎo)通所需的最小陽極電流)。三端雙向可控硅開關(guān)35斷開。通過改變可變電阻器33的電阻值可以調(diào)整點(diǎn)火角，即，三端雙向可控硅開關(guān)35第一次導(dǎo)通時(shí)的0至180度之間的一個(gè)角度?？勺冸娮?3可以是一個(gè)電位器，但是并不限于此。最大點(diǎn)火角由兩端交流開關(guān)34的擊穿電壓限定。電感器32限定di/dt的上升或下降時(shí)間，從而保護(hù)三端雙向可控硅開關(guān)35不會(huì)受到電流突然變化的影響。電容器36用作一個(gè)緩沖器和防止閃爍，特別是當(dāng)三端雙向可控硅開關(guān)35與CFL10之間的連線相對較長時(shí)。由這種長導(dǎo)線的電感和寄生電容引起的諧波用電容器36旁路濾掉。因此，三端雙向可控硅開關(guān)電流值和三端雙向可控硅開關(guān)36的工作不受三端雙向可控硅開關(guān)35與CFL10之間導(dǎo)線長度的影響。于是避免了由于這種諧波造成的燈85的閃爍。
三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器30具有兩個(gè)由/相對于CFL10限定的最小暗光設(shè)置。第一最小暗光設(shè)置(即最小開燈暗光設(shè)置)是能夠開啟燈85的最低暗光設(shè)置。第二最小暗光設(shè)置(即最小穩(wěn)態(tài)暗光設(shè)置)處于比在最小開燈暗光設(shè)置接通角度更大的接通角度，在燈85已經(jīng)達(dá)到其穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)之后可以轉(zhuǎn)換到該第二最小暗光設(shè)置。為了確保無閃爍工作，CFL10在預(yù)熱過程中處于最小開燈暗光設(shè)置時(shí)耗用的功率必須大于其在穩(wěn)態(tài)過程中處于最小開燈設(shè)置與最小穩(wěn)態(tài)設(shè)置之間的設(shè)置時(shí)所耗用的功率。與三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器30結(jié)合的CFL10在預(yù)熱過程中處于最小開燈暗光設(shè)置時(shí)會(huì)流過大于預(yù)熱之后的電流，從而CFL10能夠完成預(yù)熱過程，并且工作在穩(wěn)態(tài)模式。
如圖3所示，阻尼EMI濾波器40包括一個(gè)電感器41、一對電容器42和43、以及一個(gè)電容器44。電阻器44和電容器43串聯(lián)連接在阻尼EMI濾波器的輸出端，構(gòu)成一個(gè)緩沖器。當(dāng)開啟三端雙向可控硅開關(guān)35時(shí)，這個(gè)緩沖器阻尼由EMI濾波器40產(chǎn)生的振蕩。如果不用由電阻器44和電容器43構(gòu)成的緩沖器進(jìn)行阻尼，這些振蕩會(huì)使流過三端雙向可控硅開關(guān)35的電流下降到低于其保持電流，從而導(dǎo)致三端雙向可控硅開關(guān)35關(guān)斷。電容器44和電容器43還提供了避免濾波器40對60Hz電力產(chǎn)生較大耗散的一條路徑。
整流器和倍壓器包括一對二極管D1和D2以及一對電容器53和54，構(gòu)成一個(gè)級聯(lián)半波倍壓器。二極管D1和D2對由阻尼EMI濾波器產(chǎn)生的正弦波電壓進(jìn)行整流，產(chǎn)生具有波動(dòng)的直流電壓。電容器53和54一起構(gòu)成一個(gè)緩沖電容器，將經(jīng)過整流的正弦波電壓升壓放大，使之成為基本不變的直流電壓，供給逆變器60。
一個(gè)電容器51和一對二極管D3和D4從諧振回路產(chǎn)生一個(gè)高頻功率反饋信號，以下對此進(jìn)一步討論。該高頻功率反饋信號在60Hz波形正半周期中使二極管D1和D3在導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。類似地，該高頻功率反饋信號在60Hz波形負(fù)半周期中使二極管D2和D4在導(dǎo)通和非導(dǎo)通之間轉(zhuǎn)換。從諧振回路(即線圈75和電容器80、81和82)獲得的功率反饋使通過三端雙向可控硅開關(guān)35的電流維持在其保持電流之上。在60Hz，1/2周期的大部分時(shí)間里(即約大于0.5毫秒)能夠保持三端雙向可控硅開關(guān)35的導(dǎo)通狀態(tài)。
調(diào)光接口55提供了EMI濾波器40與驅(qū)動(dòng)控制電路65之間的一個(gè)接口。三端雙向可控硅開關(guān)35點(diǎn)火角度，即接通角度表示所需的照度。調(diào)光接口55將接通角度轉(zhuǎn)換成(即轉(zhuǎn)換三端雙向可控硅開關(guān)35的導(dǎo)通脈沖寬度)一個(gè)成比例的、可供使用的平均整流電壓(即調(diào)光信號)，并傳輸?shù)津?qū)動(dòng)控制電路65中的一個(gè)集成電路(IC109)的DIM管腳。
調(diào)光接口55包括一組電阻器56、57、58、59和61；電容器62、63和64；一個(gè)二極管66和一個(gè)齊納二極管67。IC109在電路中接地。但是，由調(diào)光接口55采樣的電壓，即施加到IC109的DIM管腳的電壓，偏移一個(gè)直流分量。這個(gè)直流分流等于倍壓器緩沖電容器電壓，即電容器54端電壓的一半。電容器62濾掉這個(gè)直流分量。電容器62的電容值也相對較大以適應(yīng)線路頻率。一對電阻器56和57構(gòu)成一個(gè)分壓器，它們與一個(gè)齊納二極管67一起確定了用于產(chǎn)生調(diào)光信號的比例因數(shù)。電阻器56和57還構(gòu)成電容器62的一個(gè)放電路徑。齊納二極管67的齊納電壓使施加到DIM管腳的平均整流電壓減小。所以齊納二極管67限定了施加到DIM管腳的最大平均整流電壓(相當(dāng)于全光輸出)。齊納二極管67將由于不同的三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器的最小接通角度之間差別產(chǎn)生的最大平均整流電壓的變化限定在容易被IC109接受的電壓范圍。換句話說，齊納二極管67限定了對應(yīng)于調(diào)光信號最大值的最小接通角度(例如25-30度)。
齊納二極管67還限定了三端雙向可控硅開關(guān)35在60Hz波形的正半周期的最大點(diǎn)火(接通)角度(例如大約150度)。該點(diǎn)火角是根據(jù)所選擇的電阻56和57以及齊納二極管67的擊穿電壓值進(jìn)行調(diào)整的。在某一點(diǎn)火角(例如大約150度)之上，總線101的干線電壓太低，不足以在管腳VDD產(chǎn)生足夠高的電壓為IC109供電。所以逆變器60無法工作，燈85也不亮。
大部分三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器具有25-30度的最小點(diǎn)火(接通)角，這個(gè)角度對應(yīng)于全光輸出。在這些小接通角度，在電容器64上施加最大平均整流電壓。一組電阻器56、57、58和59以及齊納二極管67影響調(diào)光曲線，特別是確定了燈85產(chǎn)生全光輸出的最大點(diǎn)火角。就是說，電阻器56、57、58、和59以及齊納二極管67確定了根據(jù)所選定的三端雙向可控硅開關(guān)35的點(diǎn)火角在IC109的DIM管腳檢測到的平均整流電壓。用于平均整流電壓的電路由電阻器61和電容器64構(gòu)成。電容器63將施加到電阻器61和電容器64的信號中的高頻分量濾掉。
在60Hz波形的負(fù)半周期，二極管66將施加到平均電路(電阻器61、電容器64)的負(fù)電壓限制為二極管壓降(例如約為0.7伏特)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用一個(gè)齊納二極管66’代替二極管66以使調(diào)光信號對于交流電源20的變化不敏感。齊納二極管66’對施加到DIM管腳的電壓進(jìn)行箝位，使得可以根據(jù)電壓的占空因數(shù)而不是根據(jù)平均整流電壓確定所需照明度。例如，當(dāng)將燈85的最大光輸出的接通角度設(shè)定為大約30度時(shí)占空因數(shù)略微小于50％。當(dāng)增大接通角度以減小燈85的光輸出時(shí)，占空因數(shù)降低。
逆變器60為半橋式結(jié)構(gòu)，并且包括一條B+(干線)總線101、一條返回總線102(即電路地線)和串聯(lián)連接在總線101和總線102之間的一對開關(guān)100和112(例如功率場效應(yīng)晶體管)。開關(guān)100和112在接點(diǎn)110連接在一起，并且共同構(gòu)成一個(gè)推挽式輸出電路結(jié)構(gòu)。用作開關(guān)100和112的場效應(yīng)晶體管分別具有一對柵極G1和G2。一對電容器115和118在接點(diǎn)116連接在一起，并且串聯(lián)在接點(diǎn)110與總線102之間。齊納二極管121與電容器118并聯(lián)。二極管123連接在IC109的VDD管腳與總線102之間。
線圈75、電容器80、電容器81、和直流阻塞電容器126在接點(diǎn)170連接在一起。變壓器T的一對次級線圈76和77與用于將電壓施加在燈85的燈絲兩端的初級線圈75耦合以在預(yù)熱操作過程中和在以小于全光輸出條件下控制燈負(fù)載時(shí)調(diào)節(jié)后者。電容器80、82、118、齊納二極管121、開關(guān)112和電阻器153連接在一起并與電路地線相連。燈85、電阻器153和電阻器168在接點(diǎn)88連接在一起。一對電阻器173和174串聯(lián)連接在接點(diǎn)175與連接燈85和電容器126的接點(diǎn)之間。電容器81和82串聯(lián)連接在一起，并在接點(diǎn)83相連。整流器和倍壓器50的電容器51與接點(diǎn)83相連。電阻器177連接在節(jié)點(diǎn)175與電路接地點(diǎn)之間。電容器179連接在接點(diǎn)175與接點(diǎn)184之間。二極管182連接在接點(diǎn)184與電路接地點(diǎn)之間。二極管180連接在接點(diǎn)184與接點(diǎn)181之間。電容器183連接在接點(diǎn)181與電路接地點(diǎn)之間。
驅(qū)動(dòng)控制電路65包括IC109。IC109包括一組管腳。管腳RIND與接點(diǎn)185相連。電容器158連接在接點(diǎn)185與電路接地點(diǎn)之間。一對電阻器161和162以及一個(gè)電容器163串聯(lián)連接在接點(diǎn)185與接點(diǎn)116之間。管腳RIND的輸入電壓反映出流過線圈75的電流值。流過線圈75的電流值是通過對變壓器T次級線圈78的端電壓采樣獲得的。然后利用由電阻器161和電容器158構(gòu)成的一個(gè)積分器將與線圈75端電壓成比例的采樣電壓積分。施加到管腳RIND的積分采樣電壓代表流過線圈75的電流。通過對線圈78的端電壓先采樣然后積分重構(gòu)流過線圈75的電流使得在檢測流過諧振電感器的電流時(shí)所造成的功率損失大大小于常規(guī)電路(例如檢測電阻)。而且由于這個(gè)電流在燈85、諧振電容器80、81和82、以及功率反饋線路87之間分流，用別的方式重構(gòu)流過線圈75的電流要困難得多。
管腳VDD經(jīng)由電阻器103與導(dǎo)線22相連以提供驅(qū)動(dòng)IC109的起動(dòng)電壓。管腳LI1經(jīng)由電阻器168與接點(diǎn)88相連。管腳LI2經(jīng)由電阻器171與電路接地點(diǎn)相連。輸入管腳LI1與LI2的電流之間的差值反映了流過燈85的電流。管腳VL經(jīng)由電阻器189與接點(diǎn)181相連，其端電壓反映了燈85的峰值電壓。流出管腳CRECT、并且經(jīng)過由電阻器195和電容器192構(gòu)成的一個(gè)并聯(lián)RC電路和由電阻器193和電容器194構(gòu)成的一個(gè)串聯(lián)RC電路流入電路接地點(diǎn)的電流反映了燈85的平均功率(即燈電流與燈電壓的乘積)。VDD管腳與一個(gè)電阻器199的串聯(lián)組合構(gòu)成一個(gè)任選的外部直流偏移電路，下文中將對此詳細(xì)解釋，從而使得有一個(gè)直流偏移電流通過電阻器195流入電路接地點(diǎn)。
電容器192用于為電阻器195產(chǎn)生經(jīng)過濾波的直流端電壓。電阻器156連接在管腳RREF與電路接地點(diǎn)之間，并用于設(shè)定IC109中的基準(zhǔn)電流。連接在CF管腳與電路接地點(diǎn)之間的電容器159用于設(shè)定電流控制振蕩器(CCO)的頻率，下文中對其進(jìn)行更加詳細(xì)的討論。連接在一個(gè)管腳與電路接地點(diǎn)之間的一個(gè)電容器165用于為預(yù)熱循環(huán)和下文中所討論的非振蕩/準(zhǔn)備模式定時(shí)。管腳GND與電路接地點(diǎn)直接相連。一對管腳G1和G2分別與開關(guān)100和112的柵極G1和G2直接相連。與接點(diǎn)110直接相連的管腳S1代表開關(guān)100的源極電壓。管腳FVDD通過一個(gè)電容器138與接點(diǎn)110相連，并代表IC109的浮動(dòng)電壓。
逆變器60和驅(qū)動(dòng)控制電路65的工作如下所述。開始階段(即在啟動(dòng)過程中)，當(dāng)電容器157按照電阻器103和電容器157的RC時(shí)間常數(shù)充電時(shí)，開關(guān)100和112分別處于非導(dǎo)通和導(dǎo)通狀態(tài)。流入IC109管腳VDD的輸入電流在這個(gè)啟動(dòng)階段維持在低電流值(小于500微安)。連接在接點(diǎn)110與管腳FVDD之間的電容器138充電到近似等于VDD電位的相對恒定的電壓，并用作開關(guān)100的驅(qū)動(dòng)電路的電壓源。當(dāng)電容器157的端電壓超過電壓導(dǎo)通閾值(例如12伏特)時(shí)，IC109進(jìn)入其工作(振蕩/轉(zhuǎn)換)狀態(tài)，開關(guān)100和112以恰好高于由線圈75和電容器80、81和82確定的諧振頻率的一個(gè)頻率分別在它們的導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)之間往復(fù)轉(zhuǎn)換。
當(dāng)逆變器60開始振蕩時(shí)IC109首先進(jìn)入預(yù)熱周期(即預(yù)熱狀態(tài))。接點(diǎn)110的電位根據(jù)開關(guān)100和112的轉(zhuǎn)換狀態(tài)在大約0伏特與總線101的電位之間變化。電容器115和118用于使接點(diǎn)110的電壓上升和下降速率減緩，從而減少轉(zhuǎn)換損失和由逆變器60產(chǎn)生的EMI量值。齊納二極管121在接點(diǎn)116產(chǎn)生脈動(dòng)電壓，并通過二極管123施加到電容器157。從而在IC109的管腳VDD施加相對較大的工作電流，例如10-15毫安。電容器126用于阻塞直流電壓分量，使之不被施加到燈85上。
在預(yù)熱周期中燈85處于非點(diǎn)燃狀態(tài)，就是說，在燈85內(nèi)沒有產(chǎn)生電弧。IC109的起始工作頻率大約為100kHz，是由電阻器156和電容器159以及開關(guān)100和112的反向二極管導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定的。IC109隨即以IC內(nèi)部設(shè)定的速率減小工作頻率。頻率持續(xù)減小直到由電阻器161和電容器158構(gòu)成的RC積分器的峰值端電壓，即在管腳RIND檢測到的電壓，等于-0.4伏特(即負(fù)峰值電壓等于0.4伏特)為止。調(diào)節(jié)開關(guān)100和112的轉(zhuǎn)換頻率以使管腳RIND的檢測電壓保持在等于-0.4伏特，從而在接點(diǎn)110具有大約80-85kHz的相對不變的頻率(定義為預(yù)熱頻率)。相對不變的RMS電流流過線圈75，線圈75通過與線圈76和77耦合能夠充分地預(yù)調(diào)燈85的燈絲(陰極)以便點(diǎn)燃燈85，和保持較長的燈壽命。預(yù)熱周期的持續(xù)時(shí)間由電容器165設(shè)定。如果電容器165的值為零(即開路)，則無法對燈絲進(jìn)行有效的預(yù)熱，因而燈85是立即進(jìn)入工作狀態(tài)的。
在預(yù)熱操作結(jié)束時(shí)，如由電容器165所確定的，管腳VL為低邏輯電平。管腳VL在預(yù)熱過程中為高邏輯電平。IC109現(xiàn)在開始以在IC109內(nèi)部設(shè)定的速率從其在預(yù)熱過程中的轉(zhuǎn)換頻率變換到無負(fù)載狀態(tài)的諧振頻率(即在燈85啟輝之前線圈75和電容器80、81和82的諧振頻率，例如60kHz)。當(dāng)轉(zhuǎn)換頻率接近諧振頻率時(shí)，燈85的端電壓迅速上升(例如600-800伏特的峰值)，通常足以點(diǎn)燃燈85。一旦燈85點(diǎn)亮，流過其中的電流從幾個(gè)毫安上升到幾百個(gè)毫安。根據(jù)在管腳LI1和LI2之間的電流差值在這兩個(gè)管腳檢測到的流過電阻153的電流，該電流等于燈電流，分別與電阻168和171成比例。利用由多個(gè)二極管和182以及電容器183構(gòu)成的一個(gè)峰間檢測電路檢測利用由電阻器173、174和177組成的分壓器標(biāo)定的燈85的端電壓，因而接點(diǎn)181具有與燈的峰值電壓成正比的直流電壓。利用電阻器189將接點(diǎn)181的電壓轉(zhuǎn)換成進(jìn)入管腳VL的電流。
流入管腳VL的電流在IC109內(nèi)部與管腳LI1與LI2之間的差動(dòng)電流相乘，從而將從管腳CRECT輸出的經(jīng)過整流的交流電流輸入由電容器192和電阻器195構(gòu)成的并聯(lián)RC電路和由電阻器193和電容器194構(gòu)成的串聯(lián)RC電路。這些并聯(lián)RC電路和串聯(lián)RC電路將經(jīng)過整流的交流電流轉(zhuǎn)換成與燈85的功率成正比的直流電壓。利用包含在IC109內(nèi)部的一個(gè)反饋電路/回路迫使管腳CRECT的電壓等于管腳DIM的電壓。從而調(diào)節(jié)由燈85消耗的功率。
所需的燈85的照度由DIM管腳的電壓設(shè)定。所說反饋回路包括一個(gè)燈電壓檢測電路和一個(gè)燈電流檢測電路，下文中將對此進(jìn)行更加詳細(xì)的討論。根據(jù)這個(gè)反饋回路調(diào)節(jié)半橋式逆變器60的轉(zhuǎn)換頻率，從而使CRECT管腳電壓等于管腳DIM的電壓。管腳CRECT的電壓在0.5至2.9伏特之間變化。不論何時(shí)，當(dāng)管腳DIM的電壓上升到超過2.9伏特或下降到低于0.5伏特，在集成電路內(nèi)部分別將電壓箝位在2.9伏特或0.5伏特。在DIM管腳輸出的信號是通過相位角調(diào)節(jié)產(chǎn)生的，在這個(gè)過程中截止了交流輸入線電壓的一部分相位。利用調(diào)光接口55將輸入線電壓的接通相位角轉(zhuǎn)換成一個(gè)直流信號，并輸入管腳DIM。
當(dāng)燈85點(diǎn)燃時(shí)CRECT管腳的電壓為零。當(dāng)燈電流增大時(shí)，在CRECT管腳產(chǎn)生的、正比于燈電壓與燈電流乘積的電流使電容器192和194充電。逆變器60的轉(zhuǎn)換頻率降低或提高，直到管腳CRECT的電壓等于DIM管腳的電壓。當(dāng)將調(diào)光量設(shè)定在全光(100％)輸出時(shí)，電容器192和194可以充電到2.9伏特，所以由于反饋回路的作用CRECT管腳電壓上升到2.9伏特。在電壓上升過程中，反饋回路為開路狀態(tài)，下文中對此進(jìn)行更加詳細(xì)的討論。當(dāng)CRECT管腳電壓達(dá)到約2.9伏特時(shí)，反饋回路關(guān)閉。類似地，當(dāng)將調(diào)光量設(shè)定為最小光輸出時(shí)，電容器192和194可以充電到0.5伏特，所以由于反饋回路的作用CRECT管腳電壓上升到0.5伏特。通常，DIM管腳0.5伏特的電壓相當(dāng)于全光輸出的10％。對于低至全光輸出1％的極暗調(diào)光量，可以采用由電阻器199產(chǎn)生的外部偏移電壓，在其它情況下是不需要采用這種方式的，從而DIM管腳0.5伏特的電壓對應(yīng)于全光輸出的1％。當(dāng)將調(diào)光量設(shè)定為最小光輸出時(shí)，CRECT電容器在反饋回路關(guān)斷之前充電到0.5伏特。
現(xiàn)有技術(shù)的燈如果在開燈時(shí)設(shè)定為暗光，則通常會(huì)出現(xiàn)啟輝閃爍現(xiàn)象。超過所需照度的閃爍光是由于在啟輝之后向燈提供較高功率相對較長和不必要的時(shí)間(例如長達(dá)幾秒鐘)而產(chǎn)生的。這樣，現(xiàn)有技術(shù)的小型熒光燈啟輝電路確保了燈能夠順利點(diǎn)燃。但是，根據(jù)本發(fā)明，使啟輝閃爍減到最少。在較低的暗光設(shè)置條件下在啟輝之后的強(qiáng)光狀態(tài)持續(xù)時(shí)間非常短，而且使不需要的光閃爍對于視覺的沖擊減至最小。通過利用反饋回路減小在啟輝之后立即供給燈85的功率值實(shí)現(xiàn)了基本避免啟輝閃爍。
在汞齊熒光燈的情況下，當(dāng)汞齊溫度超過預(yù)定值時(shí)燈電壓顯著降低。汞蒸氣壓降低引起燈電壓下降。在這種狀態(tài)下，調(diào)節(jié)燈功率會(huì)產(chǎn)生極高的燈電流，從而損壞燈電極和縮短燈的壽命。
根據(jù)本發(fā)明，通過將接點(diǎn)81的最小電壓箝位使之等于VDD管腳電壓可以使燈電流維持在可接受的量值，其中所說VDD管腳電壓小于二極管186的電壓降。利用由二極管和182以及電容器183構(gòu)成的一個(gè)峰間檢測電路檢測由電阻器173、174和177組成的分壓器標(biāo)定的燈85的電壓，從而接點(diǎn)181具有正比于燈的峰值電壓的一個(gè)直流電壓。
接點(diǎn)181的電壓保持在等于或不小于VDD管腳電壓的量值，并由電阻器189轉(zhuǎn)換成流入管腳VL的電流，其中所說VDD管腳電壓小于二極管186的電壓降。由于IC109調(diào)節(jié)燈的功率并且通過將采樣燈電壓箝位在一個(gè)最小值，使燈電流限定在可接受的最大量值。
設(shè)置了由變壓器T的次級線圈78、電阻器162和電容器163構(gòu)成的一個(gè)輔助電源以避免閃爍。閃爍是由于在IC109關(guān)斷瞬間管腳VDD電壓值下降到低于IC109工作所需最小閾值引起的。當(dāng)燈85點(diǎn)亮?xí)r，CFL10通過更大的電流，這會(huì)引起總線101上的電壓瞬間降低。由于管腳VDD的電壓依賴于總線101供給的電壓，所以管腳VDD電壓瞬間減小到低于該閾值就會(huì)導(dǎo)致閃爍現(xiàn)象發(fā)生。
輔助電源是主電源的補(bǔ)充。由齊納二極管121形成的主電源向電容器157提供脈動(dòng)電壓以使該電容器充電。VDD管腳電壓設(shè)定為等于電容器157的端電壓。輔助電源在預(yù)熱過程之后，而不是在預(yù)熱過程中，通過與線圈78的端電壓耦合，借助于電阻器162、電容器163和二極管123向管腳VDD施加整流電壓。輔助電源向管腳VDD提供一個(gè)直流偏置電壓，這樣確保了管腳VDD的電壓保持在驅(qū)動(dòng)IC109所需的大約10伏特的最小閾值電壓之上。從而避免了當(dāng)開啟燈85時(shí)由于負(fù)載增加引起的燈光的瞬間中斷(即閃爍)。
功率沿從接點(diǎn)83至連接二極管D2和D4以及電容器51的接點(diǎn)的功率反饋線路87反饋到整流器/倍壓器50。為了降低在啟輝和調(diào)光狀態(tài)下由整流器/倍壓器傳輸?shù)綗?5的過度放大的電壓和增大電流量，已經(jīng)將由諧振回路的電容器81和82所表示的電容分布在其間。反饋電流僅僅流過電容器81，并且依賴于電容器81與電容器82的比值。電容器81與電容器82的比值依賴于燈電壓(即燈85的端電壓)與線電壓(即交流電源20的電壓)的比值。
當(dāng)線電壓為正電壓時(shí)二極管D1和D3導(dǎo)通。當(dāng)線電壓為負(fù)電壓時(shí)二極管D2和D4導(dǎo)通。在主線電壓(即交流電源20的電壓)的每半周期的峰值期間，電容器81不產(chǎn)生高頻反饋。就是說，主線電壓每半周期的峰值電壓大于接點(diǎn)83的電壓，使得饋入整流器/倍壓器50的高頻反饋被二極管D2和D4阻塞。
電容器51是一個(gè)直流阻塞電容器，它將連接二極管D1和D3的接點(diǎn)與連接二極管D2和D4的接點(diǎn)相對于來自電容器81的高頻反饋電連接。從而電容器51確保了對于主線電壓的正負(fù)半周期都是相同的(即對稱的)。反饋量值根據(jù)主線電壓和暗光設(shè)置而改變。電容器81和82與燈85相對于反饋到整流器/倍壓器50的高頻功率有效地并聯(lián)。反饋到整流器/倍壓器50的功率反映了燈85的端電壓。
可取的是，功率反饋電路使得CFL10可以以小于1.0(例如大約0.7)的功率因數(shù)工作。當(dāng)功率因數(shù)約為1.0時(shí)，對于逆變器60和負(fù)載70中的各種器件所產(chǎn)生的應(yīng)力遠(yuǎn)大于在較小功率因數(shù)時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。功率反饋電路使功率因數(shù)提高到足以維持三端雙向可控硅開關(guān)35導(dǎo)通狀態(tài)所需的大約0.7的最小量值。
現(xiàn)在參見圖4,IC109包括一個(gè)功率調(diào)節(jié)和調(diào)光控制電路250。管腳LI與1LI2之間的差動(dòng)電流傳輸?shù)揭粋€(gè)有源整流器300。有源整流器300采用具有非二極管電橋的內(nèi)部反饋電路的一個(gè)放大器對交流波形進(jìn)行全波整流，以避免通常由二極管產(chǎn)生的任何電壓降。電流源303響應(yīng)有源整流器300的輸出產(chǎn)生代表流過燈85的電流的一個(gè)整流電流ILDIFF，該電流從電流乘法器306的兩個(gè)輸入端之一輸入。
在預(yù)熱過程中導(dǎo)通一個(gè)P溝道MOSFET331，而關(guān)斷一個(gè)N溝道MODFET332，從而將VL管腳電壓上拉到管腳VDD的電壓電位。在預(yù)熱周期結(jié)束時(shí)(例如1秒鐘的持續(xù)時(shí)間)，P溝道MOSFET331關(guān)斷，而N溝道MOSFET332導(dǎo)通，以便逆變器60能夠進(jìn)行功率調(diào)節(jié)和調(diào)光控制操作。預(yù)熱周期之后電流流過VL管腳和N溝道MOSFET332，并由電阻器333標(biāo)定。電流源(即電流放大器)336響應(yīng)來自VL管腳的標(biāo)定電流產(chǎn)生一個(gè)電流信號IVL。電流箝位電路339限定了輸入乘法器306的另一個(gè)輸入端的電流信號IVL的最大值。電流源309響應(yīng)乘法器306的輸出產(chǎn)生電流ICRECT，該電流輸入CRECT管腳和一個(gè)誤差放大器312的非反相輸入端。如圖3所示，電容器192和電阻器195的并聯(lián)電路與電阻器193和電容器194的串聯(lián)電路并聯(lián)，將CRECT管腳的整流電流轉(zhuǎn)換成直流電壓。現(xiàn)在再參見圖4，DIM管腳的直流電壓施加到電壓箝位電路315。電壓箝位電路315將CRECT管腳電壓限定在0.3-3.0伏特之間。電壓箝位電路315的輸出傳輸?shù)秸`差放大器312的倒相輸入端。誤差放大器312的輸出控制流過電流源345的電流IDIF的量值。電流比較器348將電流IDIF與基準(zhǔn)電流IMIN和電流IMOD進(jìn)行比較，并輸出具有最大幅值的電流信號。IMOD電流由一個(gè)開關(guān)電容積分器327控制。由電流比較器348輸出的電流產(chǎn)生一個(gè)控制信號，其確定了VCO318的振蕩(轉(zhuǎn)換)頻率。當(dāng)燈啟輝時(shí)，CRECT管腳電壓和IDIF電流為零。比較器348的輸出選自IMIN、IDIF和IMOD中的最大電流值，即IMOD。當(dāng)CRECT管腳電壓上升至DIM管腳電壓時(shí)，IDIF電流增大。當(dāng)IDIF電流超過IMOD電流時(shí)，比較器348的輸出等于IDIF電流。
反饋回路以誤差放大器312為中心，包括IC109的許多內(nèi)置器件和外置器件，以使CRECT管腳電壓等于DIM管腳電壓。當(dāng)DIM管腳電壓低于0.3伏特時(shí)，在誤差放大器312的倒相輸入端施加一個(gè)0.3伏特的直流電壓。當(dāng)DIM管腳電壓超過3.0伏特時(shí)，在誤差放大器312施加3.0伏特電壓。施加到DIM管腳的電壓范圍應(yīng)為(并且包括)0.3伏特至(并且包括)3.0伏特，以實(shí)現(xiàn)燈85的最大照度與最小照度10∶1的所需比值。乘法器306的輸入信號由電流箝位電路339箝位以對輸入乘法器306的電流進(jìn)行適合的標(biāo)定。
CCO318的頻率響應(yīng)比較器348的輸出控制半橋式逆變器60的轉(zhuǎn)換頻率。在預(yù)熱和在啟輝波動(dòng)過程中比較器348向CCP318提供IMOD電流。在穩(wěn)態(tài)工作過程中比較器348向CCO318輸出IDIF電流。CCO318響應(yīng)由比較器348輸出的IMIN電流限定最小轉(zhuǎn)換頻率。所說最小轉(zhuǎn)換頻率還依賴于電容器159和電阻器156，它們分別從外部連接在IC109的管腳CF和RREF。當(dāng)CRECT管腳電壓與DIM管腳電壓相同時(shí)，逆變器60進(jìn)入閉環(huán)操作狀態(tài)。誤差放大器312調(diào)節(jié)由比較器348輸出的IDIF電流，以便使CRECT管腳電壓保持等于DIM管腳電壓。
諧振電感器電流檢測電路監(jiān)測諧振電感器的電流，如由RIND管腳信號所表示的，以確定逆變器60是否處于或近電容性工作模式。當(dāng)流過線圈75的電流超前于開關(guān)112的端電壓時(shí)，逆變器60處于電容性工作模式。在近電容性工作模式時(shí)，流過線圈75的電流接近，但是還沒有超前于開關(guān)112的端電壓。例如，在根據(jù)線圈75和電容器80、81和82給定大約50kHz的諧振頻率的情況下，當(dāng)流過線圈75的電流滯后于開關(guān)112端電壓，但是在1微妙范圍內(nèi)時(shí)，處于近電容性工作模式。
電路364還檢測開關(guān)100或110是否發(fā)生前向?qū)ɑ虮倔w二極管導(dǎo)通(從基極向漏極導(dǎo)通)。當(dāng)開關(guān)100或112處于前向?qū)顟B(tài)時(shí)，由諧振電感器電流檢測電路364產(chǎn)生的信號IZEROb，即在觸發(fā)器電路370的Q輸出端產(chǎn)生的信號IZEROb為高邏輯電平，而當(dāng)開關(guān)100或112的本體二極管導(dǎo)通時(shí)，該信號為低邏輯電平。信號IZEROb傳輸?shù)紺CO318的IZEROb管腳。當(dāng)信號IZEROb為低邏輯電平時(shí)，CF管腳379的波形基本為恒直電平。當(dāng)信號IZEROb為高邏輯電平和開關(guān)100處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，CF管腳電壓上升。當(dāng)信號IZEROb為高邏輯電平和開關(guān)112處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，CF管腳電壓減小/降低。
當(dāng)逆變器60的轉(zhuǎn)換頻率處于電容性工作模式或近電容性工作模式時(shí)，由諧振電感器電流檢測電路364產(chǎn)生的信號CM，即由OR門373產(chǎn)生的信號CM為高邏輯電平。當(dāng)信號CM為高邏輯電平時(shí)，開關(guān)電容器積分器327將使電流源329的輸出(即IMOD電流)增大。IMOD電流幅值的增大使得比較器348將IMOD電流傳輸?shù)絍CO318，從而使逆變器60的轉(zhuǎn)換頻率提高。諧振電感器電流檢測電路364通過監(jiān)測在IC109的管腳G1和G2產(chǎn)生的每個(gè)門驅(qū)動(dòng)脈沖的前沿(上升邊沿)期間管腳RIND的電壓波形的極性(+或-)來檢測是否處于近電容性工作模式。如果在門脈沖G1前沿期間管腳RIND的電壓波形極性為+(正)或者在門脈沖G2前沿期間管腳RIND的電壓波形極性為-(負(fù))，則逆變器60處于近電容性工作模式。
當(dāng)逆變器60處于電容性工作模式時(shí)，NAND門376輸出一個(gè)高邏輯電平的CMPANIC信號。一旦檢測到電容性工作模式，IMOD電流值就響應(yīng)開關(guān)電容性積分器327輸出的迅速上升而迅速上升。VCO318根據(jù)IMOD信號、電阻器156和電容器159控制逆變器60的最大轉(zhuǎn)換頻率的相對瞬間的上升。通過監(jiān)測在IC109的管腳G1和G2產(chǎn)生的每個(gè)門驅(qū)動(dòng)脈沖的后沿(下降邊沿)期間管腳RIND電壓波形的極性(+,-)來檢測電容性工作模式。如果在門驅(qū)動(dòng)脈沖G1后沿期間RIND管腳電壓波形極性為-(負(fù))或者在門驅(qū)動(dòng)脈沖G2后沿期間管腳RIND電壓波形極性為+(正)，則逆變器60處于電容性工作模式。
電路379響應(yīng)電容器165(連接在管腳CP與電路接地點(diǎn)之間)的值設(shè)定預(yù)熱燈85的燈絲的時(shí)間和使逆變器60進(jìn)入準(zhǔn)備工作模式。在預(yù)熱周期中，在CP管腳產(chǎn)生兩個(gè)脈沖(持續(xù)1秒以上)。在預(yù)熱周期中逆變器60的轉(zhuǎn)換頻率約為80kHz。在預(yù)熱周期結(jié)束時(shí)，信號IDNST處于高邏輯電平以開始啟輝操作，即在從約80khz的轉(zhuǎn)換頻率至(但是大于)線圈75和電容器80、81和82的諧振頻率，例如約為60kHz(無負(fù)載諧振頻率)的范圍中進(jìn)行啟輝掃描。所說啟輝掃描速率可以為例如10kHz/毫秒。
IC109調(diào)節(jié)在RIND管腳檢測的、流過諧振線圈75的電流幅值。當(dāng)RIND管腳的電壓幅值超過0.4伏特時(shí)，由比較器348輸出的信號PC為高邏輯電平，使得開關(guān)電容器積分器327的輸出調(diào)節(jié)IMOD電流值。RMS轉(zhuǎn)換頻率的提高使得流過諧振線圈75的電流幅值減小。當(dāng)RIND管腳的電壓幅值下降到低于0.4伏特時(shí)，信號PC為低邏輯電平，使得開關(guān)電容器積分器327的輸出調(diào)節(jié)IMOD信號值，從而使轉(zhuǎn)換頻率降低。進(jìn)而使流過諧振線圈75的電流增大。實(shí)現(xiàn)對流過諧振線圈75的電流值的精確調(diào)節(jié)使得在預(yù)熱過程中燈85的每根燈絲的端電壓基本恒定?；蛘撸ㄟ^將一個(gè)電容器(未示出)與每根燈絲串聯(lián)，也能實(shí)現(xiàn)在預(yù)熱過程中流過燈絲的電流基本恒定。
電路379還包括一個(gè)啟輝定時(shí)器，該定時(shí)器在預(yù)熱周期結(jié)束時(shí)啟動(dòng)。啟動(dòng)之后，在CP管腳產(chǎn)生一個(gè)脈沖。如果在這個(gè)脈沖之后，檢測到逆變器電容性工作模式或燈85的過電壓狀態(tài)，IC109就進(jìn)入準(zhǔn)備工作模式。在準(zhǔn)備過程中，VCO318停止振蕩，開關(guān)112和100分別保持導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)。為了退出準(zhǔn)備工作模式，IC109的電源電壓(即施加到VDD管腳的電壓)必須降低到至少或者低于斷開閾值(例如10伏特)，然后提高到至少開啟閾值(例如12伏特)。
該預(yù)熱定時(shí)器包括一個(gè)施密特觸發(fā)器400(即滯后比較器)，用于設(shè)定CP波形的觸發(fā)點(diǎn)。這些觸發(fā)點(diǎn)表示施加于施密特觸發(fā)器400輸入端用于觸發(fā)或關(guān)斷后者的電壓。在導(dǎo)通狀態(tài)下開關(guān)403為電容器165提供一條放電路徑。在施密特觸發(fā)器400產(chǎn)生的各個(gè)脈沖持續(xù)期間開關(guān)403始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。只要CP管腳的電壓超過由施密特觸發(fā)器400形成的上部觸發(fā)點(diǎn)，電容器165就會(huì)放電。放電路徑包括CP管腳、開關(guān)403和電路接地點(diǎn)。電容器165由一個(gè)電流源388充電。當(dāng)檢測到電容性工作模式時(shí)，如在NAND門376產(chǎn)生的CMPANIC信號所反映的，開關(guān)392接通。電容器165現(xiàn)在還可以由電流源391充電。當(dāng)檢測到電容性工作模式時(shí)對電容器165充電的電流要增大10倍。CP管腳的電壓在不處于電容性工作模式時(shí)所需時(shí)間的1/10時(shí)間里達(dá)到施密特觸發(fā)器400的上部觸發(fā)點(diǎn)。所以在檢測到電容性工作模式時(shí)的CP管腳脈沖長度只是沒有檢測到電容性工作模式時(shí)脈沖長度的1/10。因此，只要轉(zhuǎn)換頻率的提高沒有消除電容性工作模式，IC109就會(huì)在相對較短的時(shí)間里進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。
預(yù)熱定時(shí)器還包括一個(gè)D型觸發(fā)計(jì)數(shù)器397。NAND門406的輸出端產(chǎn)生一個(gè)信號COUNT 8b，該信號在啟輝周期結(jié)束時(shí)為低邏輯電平。只要檢測到燈85處于過電壓最小閾值狀態(tài)(即如OVCLK所表示的)或者逆變器處于電容性工作模式(即如信號CMPANIC表示的)，門412就會(huì)輸出一個(gè)高邏輯電平。當(dāng)門415的輸出為高邏輯電平時(shí)，開關(guān)403接通，于是電容器165開始放電。
如上所述，在預(yù)熱周期之后，從VL管腳輸出的輸入電流經(jīng)由電流源336進(jìn)入乘法器306以進(jìn)行功率調(diào)節(jié)和調(diào)光控制。從VL管腳輸出的輸入電流還分別通過電流源417、電流源418和電流源419進(jìn)入比較器421、424和427的非倒相輸入端。
比較器421響應(yīng)檢測到燈電壓超過過電壓最小閾值的結(jié)果啟動(dòng)啟輝定時(shí)器。當(dāng)在啟輝定時(shí)器結(jié)束工作之后仍然存在過電壓最小閾值狀態(tài)時(shí)，IC109進(jìn)入準(zhǔn)備工作模式。一個(gè)D型觸發(fā)器430在管腳G2產(chǎn)生的門驅(qū)動(dòng)脈沖的下降沿對比較器421的輸出進(jìn)行計(jì)時(shí)。D型觸發(fā)器433與AND門436和NOR門439的邏輯組合使得開關(guān)(一個(gè)N溝道MOSFET)440斷開，從而在第一次啟輝掃描過程中當(dāng)超過過電壓最小閾值時(shí)阻塞ICRECT信號。觸發(fā)器433的D輸入端與一個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)385相連。觸發(fā)器433的D輸入端在預(yù)熱周期結(jié)束時(shí)如果檢測到過電壓最小閾值狀態(tài)，則為高邏輯電平。觸發(fā)器433的輸出端響應(yīng)其D輸入端的高邏輯電平，為低邏輯電平，從而門439的輸出轉(zhuǎn)換到低邏輯電平。開關(guān)440斷開，從而阻塞ICRECT信號進(jìn)入CRECT管腳。當(dāng)ICRECT信號被阻塞不能進(jìn)入CRECT管腳時(shí)，電容器192通過電阻器195放電。如果沒有使用外部偏置分支198，就會(huì)發(fā)生完全放電。當(dāng)如圖所示使用了外部偏置分支時(shí)，發(fā)生部分放電。在兩種情況下，電容器192的放電都使CRECT管腳電壓降低以確保反饋回路不閉合。在預(yù)熱周期中，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)385的IGNST信號為低邏輯電平。所以NOR門439在預(yù)熱過程中將關(guān)斷開關(guān)440。沒有ICRECT信號施加于誤差放大器312或輸出CRECT管腳，從而使電容器192放電。
當(dāng)啟輝掃描開始時(shí)，這個(gè)階段是在預(yù)熱周期結(jié)束后立即開始的，IGNST信號為高邏輯電平。開關(guān)440現(xiàn)在接通，并且在啟輝掃描過程中保持接通狀態(tài)，直到比較器421檢測到過電壓最小閾值(例如，在啟輝過程中施加于燈85的最大電壓的1/2)為止。在啟輝掃描過程中，轉(zhuǎn)換頻率降低，使得燈85的端電壓和檢測的燈電流增大。使電容器192充電的ICRECT信號的幅值增大導(dǎo)致CRECT管腳電壓的增大。在較低調(diào)光值時(shí)，CRECT管腳的電壓等于DIM管腳的電壓。在沒有其它干擾的情況下，檢測到這兩個(gè)電壓之間沒有差別的誤差放大器312會(huì)在成功地啟輝燈85之前過早地閉合反饋回路。
為了避免反饋回路的過早閉合，在啟輝掃描過程中門439將關(guān)斷開關(guān)440和保持開關(guān)440處于關(guān)斷狀態(tài)，直到由比較器421檢測到存在過電壓最小閾值狀態(tài)為止。通過阻塞ICRECT信號使之不能進(jìn)入CRECT管腳，CRECT管腳電壓下降。從而即使在DIM管腳電壓設(shè)定為極暗光照值時(shí)也能夠防止CRECT管腳電壓等于DIM管腳電壓。所以，反饋回路在啟輝掃描過程中不能閉合，從而不會(huì)影響成功地啟輝。可取的是，開關(guān)440僅僅在啟輝掃描過程中關(guān)斷，從燈電壓達(dá)到過電壓最小閾值時(shí)開始，一直持續(xù)到燈85啟輝。在開關(guān)440關(guān)斷的同時(shí)，電容器192可以通過電阻器195充分地放電以確保反饋回路在啟輝掃描過程中不會(huì)過早地閉合。
現(xiàn)有技術(shù)的小型熒光燈為了確保燈的啟動(dòng)，在燈上施加相對較高的功率不必要長的時(shí)間(例如長達(dá)數(shù)秒)。當(dāng)試圖以相對較低照度開啟燈時(shí)，在燈上施加相對較高功率的不必要長的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生被稱為啟輝閃爍的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，會(huì)出現(xiàn)大大超過所需照度的瞬間閃光。
根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)基本消除了啟輝閃爍現(xiàn)象，就是說，已經(jīng)減小到難以察覺的程度。通過避免在燈85上施加相對較高功率不必要長時(shí)間實(shí)現(xiàn)了基本消除啟輝閃光。更具體地說，在燈點(diǎn)燃之后在施加于燈85的相對較高功率降低幅值之前其施加時(shí)間約為1毫秒或更短時(shí)間。燈功率的這種即刻減小是通過在允許開關(guān)440再次閉合之前監(jiān)測過電壓狀態(tài)，特別是在燈電壓下降到低于過電壓最小閾值時(shí)(如比較器421所確定的)而實(shí)現(xiàn)的。在燈85成功啟輝時(shí)燈功率立即下降到低于過電壓最小閾值。換句話說，在可能產(chǎn)生啟輝閃光的大部分調(diào)光值情況下，通過首先檢測燈電壓達(dá)到和/或超過過電壓最小閾值的時(shí)間，然后檢測燈電壓下降到低于過電壓最小閾值的時(shí)間，而避免了啟輝閃光現(xiàn)象的發(fā)生。
當(dāng)燈電壓超過過電壓最大閾值(例如過電壓最小閾值的兩倍)時(shí)比較器421的輸出為高邏輯電平。當(dāng)比較器421的輸出為高邏輯電平，而沒有檢測到近電容性工作模式時(shí)，開關(guān)電容器積分器327根據(jù)處于高邏輯電平(即由觸發(fā)器445輸出的高邏輯電平的信號FI(頻率提高))的D型觸發(fā)器445的Q輸出以固定速率(例如以10kHz/毫秒的掃描速率)提高VCO318的振蕩頻率，進(jìn)而提高轉(zhuǎn)換頻率。所以，減小了逆變器60的轉(zhuǎn)換周期的時(shí)間間隔。當(dāng)比較器421的輸出為高邏輯電平，并且檢測到近電容性狀態(tài)時(shí)，開關(guān)電容器積分器327根據(jù)NAND門442呈高邏輯電平的輸出(即由NAND門442輸出的高邏輯電平信號FSTEP(頻率步進(jìn)))將VCO318的振蕩頻率提高，進(jìn)而立即將轉(zhuǎn)換頻率立即提高到其最大值(例如100kHz)。響應(yīng)VCO318的最大振蕩頻率值，逆變器60的轉(zhuǎn)換周期減小到其最小時(shí)間間隔(例如10微妙)。
當(dāng)燈電壓超過過電壓緊急閾值(即超過過電壓最大閾值)時(shí)比較器427的輸出為高邏輯電平。當(dāng)比較器427的輸出為高邏輯電平時(shí)，開關(guān)電容器比較器327根據(jù)NAND門442的高邏輯電平輸出(即由NAND門442產(chǎn)生的高邏輯電平的信號FSTEP(頻率步進(jìn)))立即將VCO318的轉(zhuǎn)換頻率提高到其最大值。
門驅(qū)動(dòng)電路320在本領(lǐng)域中是熟知的，在美國專利US-5373435中有更加充分的介紹。美國專利US-5373435中對于門驅(qū)動(dòng)電路的介紹以引用方式結(jié)合在本申請中。IC109的管腳FVDD、G1、S1和G2相當(dāng)于美國專利US-5373435的圖1中所示的節(jié)點(diǎn)PI、P2、P3和GL。本說明書圖3中所示的信號G1L和G2L分別對應(yīng)于美國專利US-5373435中當(dāng)上部驅(qū)動(dòng)DU通路時(shí)端點(diǎn)INL和控制器與電平移相器之間的信號。
電源調(diào)節(jié)器592包括一個(gè)帶隙調(diào)節(jié)器595，其產(chǎn)生大約5伏特的輸出電壓。調(diào)節(jié)器595可以在很寬的范圍溫度和電源電壓(VDD)內(nèi)工作。施密特觸發(fā)器的輸出(即滯后比較器)598，稱之為LSOUT(低電源輸出)信號，標(biāo)志電源電壓的狀態(tài)。當(dāng)VDD管腳的輸入電源電壓超過開啟閾值(例如12伏特)時(shí)，LSOUT信號為低邏輯電平。當(dāng)VDD管腳的輸入電源電壓下降到低于關(guān)斷閾值(例如10伏特)時(shí)，LSOUT信號為高邏輯電平。在啟動(dòng)過程中，LSOUT信號為高邏輯電平，其將鎖存器601的輸出，即STOPOSC信號，設(shè)定為高邏輯電平。VCO318響應(yīng)高邏輯電平的STOPOSC信號，使VCO318停止振蕩，并將CF管腳電壓設(shè)定為等于帶隙調(diào)節(jié)器595的輸出電壓。
當(dāng)VDD管腳的電源電壓超過開啟閾值使得LSOUT信號為低邏輯電平時(shí)，STOPOSC信號為低邏輯電平。VCO318響應(yīng)驅(qū)動(dòng)逆變器60的低邏輯電平的STOPOSC信號，以如這里所述的轉(zhuǎn)換頻率振蕩，并且施加于CF管腳的信號具有基本梯形的波形。當(dāng)VDD管腳電壓下降到低于關(guān)斷閾值和管腳G2的門驅(qū)動(dòng)信號為高邏輯電平時(shí)，VCO318停止振蕩。開關(guān)100和112分別保持它們的非導(dǎo)通和導(dǎo)通狀態(tài)。
當(dāng)NOR門604的輸出為高邏輯電平時(shí)，鎖存器601的輸出也為高邏輯電平，使得VCO318停止振蕩，并且處于準(zhǔn)備工作模式。當(dāng)啟輝周期結(jié)束之后，或者當(dāng)檢測到燈85處于過電壓狀態(tài)或逆變器處于電容性工作模式時(shí)，NOR門604的輸出，表示為NOIGN信號，呈高邏輯電平。當(dāng)將燈85從電路中移走時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這些狀態(tài)。當(dāng)燈85沒有能夠點(diǎn)燃時(shí)也會(huì)出現(xiàn)過電壓狀態(tài)。
圖5表示施密特觸發(fā)器598。一組電阻器701、704、707和710串聯(lián)連接，構(gòu)成管腳VDD與電路接地點(diǎn)之間的一個(gè)分壓器。在施密特觸發(fā)器的第一實(shí)施例中晶體管713的導(dǎo)通狀態(tài)是根據(jù)信號IGNST線的邏輯電平進(jìn)行控制的。施密特觸發(fā)器的這個(gè)第一實(shí)施例通過閉合開關(guān)714代表。施密特觸發(fā)器598中開關(guān)714的閉合與取消開關(guān)714，而將信號IGNST線與晶體管713的柵極直接相連的效果是相同的，而且后者更可取。
比較器719倒相輸入端的電壓取決于分壓器，而分壓器又依賴于管腳VDD的電壓和信號IGNST線的邏輯電平。比較器719將倒相輸入端的電壓與VREG595的電壓進(jìn)行比較。輸出信號LSOUT的高邏輯電平與低邏輯電平之間的滯后效果通過電阻器716提供。
管腳VDD的電壓在預(yù)熱周期中和在預(yù)熱周期之后是變化的。信號IGNST在預(yù)熱周期中為高邏輯電平，而在預(yù)熱周期之后為低邏輯電平。VCO318停止振蕩時(shí)的VDD管腳電壓(下文中稱之為低電壓鎖定(UVLO)電平)根據(jù)信號IGNST電平的不同而變化。當(dāng)信號IGNST為高邏輯電平時(shí)(即在預(yù)熱過程中)UVLO電平為比當(dāng)信號IGNST為低邏輯電平時(shí)(即在預(yù)熱之后)更高的閾值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，通過不再將信號IGNST輸入晶體管柵極713可以改進(jìn)施密特觸發(fā)器598(下文中稱之為另一種施密特觸發(fā)器實(shí)施例)。UVLO電平現(xiàn)在就不再變化。另一種施密特觸發(fā)器實(shí)施例用斷開開關(guān)714代表。在所說的另一種施密特觸發(fā)器實(shí)施例中，斷開開關(guān)714與取消晶體管713、開關(guān)714并與信號線IGNST相連的效果相同，而且后者更為可取。
本發(fā)明通過使用施密特觸發(fā)器598和/或輔助電源避免了燈85的閃爍。施密特觸發(fā)器598和/或輔助電源避免了由于VDD管腳電壓下降到低于驅(qū)動(dòng)IC109所需的最小閾值而引起的IC109的瞬間關(guān)斷。通過輔助電源(即次級線圈78、電阻器162和電容器163)補(bǔ)充主電源(由齊納二極管121向電容器157施加脈動(dòng)電壓而形成)和/或降低UVLO閾值，當(dāng)燈85開啟時(shí)，管腳VDD的電壓電平可以保持在UVLO電平之上。通過改變在預(yù)熱過程中和在預(yù)熱過程之后施加于管腳VDD的電壓和/或UVLO電平，當(dāng)燈85開啟時(shí)，可以將管腳VDD的電壓保持在UVLO電平之上。
所以，IC109的VDD管腳具有至少一個(gè)變化輸入信號用于驅(qū)動(dòng)IC109。當(dāng)使用施密特觸發(fā)器598而不是另一種施密特觸發(fā)器實(shí)施例時(shí)，VDD管腳電壓的特征在于根據(jù)工作模式的不同采用不同的預(yù)定非零電壓范圍。在預(yù)熱模式過程中，VDD管腳電壓通常在大約12伏特的上限與大約10伏特的下限之間變化。在預(yù)熱模式之后(即在燈開啟過程中和在開啟之后)，VDD管腳電壓通常在大約12伏特的上限與大約9伏特的下限之間變化。
當(dāng)使用另一種施密特觸發(fā)器實(shí)施例而不是施密特觸發(fā)器598時(shí)，VDD管腳電壓的特征在于在預(yù)熱模式過程中和在預(yù)熱模式之后都采用相同的預(yù)定非零電壓范圍。在另一種施密特觸發(fā)器實(shí)施例中在預(yù)熱模式過程中和在預(yù)熱模式之后VDD管腳的電壓一般都在大約12伏特的上限與大約10伏特的下限之間變化。
應(yīng)當(dāng)理解，輔助電源可以與施密特觸發(fā)器598或與另一種施密特觸發(fā)器實(shí)施例結(jié)合使用。同樣，施密特觸發(fā)器598可以在沒有輔助電源的情況下使用(即不需要輔助電源)。
VL管腳用于調(diào)節(jié)燈功率，保護(hù)燈不處于過電壓狀態(tài)和提供一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)信號以區(qū)別預(yù)熱過程和正常調(diào)節(jié)過程。VL管腳的輸入信號為正比于燈電壓的電流(例如峰值電壓或整流平均值)。VL管腳電流輸入乘法器306，該乘法器產(chǎn)生表示燈電壓與燈電流乘積的一個(gè)信號，并且如上所述，用于調(diào)節(jié)燈功率。VL管腳電流還輸入比較器421、424和427以檢測過電壓狀態(tài)。但是由于在燈85中還不存在完全電弧放電，所以在預(yù)熱過程中不需要調(diào)節(jié)燈功率。在預(yù)熱過程中，逆變器60以大大高于由線圈75和電容器80構(gòu)成的無負(fù)載LC諧振回路的諧振頻率的頻率工作。在預(yù)熱過程中使用的這種極高頻率使得燈85的端電壓相對較低，所以不會(huì)損壞小型熒光燈10或燈85內(nèi)部的各種器件。
在預(yù)熱過程中，P溝道MOSFET331導(dǎo)通，N溝道MOSEFT332關(guān)斷，從而VL管腳具有與VDD管腳相同的電壓電位。所以，在預(yù)熱過程中VL管腳呈高邏輯電平，而在其它情況下(例如在啟輝過程中和在穩(wěn)態(tài)下)呈低邏輯電平。VL管腳的這兩個(gè)不同的邏輯電平識(shí)別出逆變器60是否處于預(yù)熱或非預(yù)熱工作模式。
當(dāng)流過線圈75的電流在相位上超前于開關(guān)112端電壓時(shí)，逆變器93處于電容性工作模式。在近電容性工作模式下，流過線圈75的電流略微滯后于開關(guān)112端電壓，但是仍然在預(yù)定時(shí)間間隔范圍內(nèi)(例如一般約為1微妙)。換句話說，流過線圈75的電流以預(yù)定的相位差滯后于開關(guān)112端電壓。
為了使逆變器60的轉(zhuǎn)換頻率脫離進(jìn)入電容性工作模式和如果已經(jīng)進(jìn)入電容性工作模式則盡可能快地脫離電容性工作模式，在逆變器的一個(gè)轉(zhuǎn)換周期中的每隔1/2周期將燈電流與兩個(gè)門電壓中不同的一個(gè)進(jìn)行比較以確定相位差。與此對照的是，現(xiàn)有技術(shù)的電容性模式保護(hù)電路無法區(qū)別電容性工作模式和近電容性工作模式，所以當(dāng)檢測到這種模式時(shí)或者造成過補(bǔ)償或者造成欠補(bǔ)償。
當(dāng)例如將燈85從負(fù)載70中去掉時(shí)可以非常迅速地進(jìn)入電容性模式狀態(tài)。一旦處于電容性模式，就會(huì)迅速造成對開關(guān)晶體管(例如開關(guān)100和112)的損壞，并且現(xiàn)有技術(shù)的保護(hù)電路常常無法避免這種情況。
根據(jù)本發(fā)明，通過監(jiān)測在由管腳G1和G2產(chǎn)生的每個(gè)門驅(qū)動(dòng)脈沖的前沿期間電壓波形的極性確定近電容性模式狀態(tài)。當(dāng)檢測到近電容性工作模式和過電壓最大閾值時(shí)，CCO318立即(例如在10微妙內(nèi))增大到其最大值。
通過分別監(jiān)測在由管腳G1和G2產(chǎn)生的每個(gè)門驅(qū)動(dòng)脈沖的后沿期間RIND管腳的電壓波形極性確定電容性工作模式。一旦檢測到電容性工作模式，CCO318就立即(例如在10微妙內(nèi))增大到其最大值，從而確保逆變器60工作在電感性模式，就是說，使開關(guān)112兩端的電壓在其非導(dǎo)通狀態(tài)下相位超前于流過線圈75的電流。最大振蕩(轉(zhuǎn)換)頻率應(yīng)當(dāng)大大超過無負(fù)載諧振頻率。通常，將CCO318的最大頻率(即轉(zhuǎn)換周期的最小時(shí)間間隔)設(shè)定為等于逆變器60的起始工作頻率(例如100kHz)。
現(xiàn)在可以很容易地理解，本發(fā)明提供了一種小型熒光燈，其中由于不同的三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器最小接通角的不同引起的調(diào)光信號的變化利用齊納二極管67限定在容易被IC109接受的電壓范圍內(nèi)。于是，齊納二極管67形成了對應(yīng)于最大調(diào)光電壓信號的一個(gè)最小接通角(例如25-30度)。
權(quán)利要求
1.一種鎮(zhèn)流器，其與具有一定接通角的一個(gè)三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器(30)結(jié)合用于驅(qū)動(dòng)至少一只燈(85)，該鎮(zhèn)流器包括用于根據(jù)一個(gè)調(diào)光信號控制燈照度的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器(65)；和用于根據(jù)所說接通角將所說調(diào)光信號傳輸?shù)剿f驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)調(diào)光接口(55)，其特征在于所說調(diào)光接口包括用于通過減小表示接通角的信號電壓形成對應(yīng)于調(diào)光信號最大值的一個(gè)最小接通角的閾值裝置(67)。
2.如權(quán)利要求所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所說三端雙向可控硅開關(guān)根據(jù)所說接通角產(chǎn)生一個(gè)脈沖，所說調(diào)光接口包括用于將所說脈沖寬度轉(zhuǎn)換為一個(gè)成比例平均整流電壓的轉(zhuǎn)換裝置(61、64)。
3.如權(quán)利要求2所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所說成比例平均整流電壓用作調(diào)光信號。
4.如在先的一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所說閾值裝置包括一個(gè)齊納二極管(67)。
5.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所說調(diào)光接口包括用于將所說接通角變換成表示占空比的一個(gè)信號的變換裝置(66’)。
6.如權(quán)利要求5所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所說變換裝置包括一個(gè)齊納二極管(66’)。
7.如權(quán)利要求5所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所說表示占空比的信號用作調(diào)光信號。
8.一種小型熒光燈(10)包括如在先的一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的一種鎮(zhèn)流器。
全文摘要
一種調(diào)光接口，用于將由一個(gè)三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)光器產(chǎn)生的導(dǎo)通脈沖寬度轉(zhuǎn)換為用作調(diào)光信號的成比例整流平均電壓信號。將該調(diào)光信號輸入一個(gè)IC驅(qū)動(dòng)器中以控制燈的照度。所說成比例整流平均電壓可以轉(zhuǎn)換為表示占空比的一個(gè)信號，從而電源電壓的變化不會(huì)影響調(diào)光信號。
文檔編號H05B41/392GK1228244SQ98800760
公開日1999年9月8日 申請日期1998年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月10日
發(fā)明者P·M·格拉德基, J·楊查克 申請人:皇家菲利浦電子有限公司