CN101277571A - 放电灯的点燃控制方法及相应的电子镇流器电路 - Google Patents

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Abstract

用于控制放电灯(1)的点燃电压的方法和相应的电子镇流器电路，其中所述放电灯(1)由一个包括两个三极管(Q1，Q2)的半桥逆变电路提供交流工作电压，检测流过所述两个三极管(Q1，Q2)中的一个三极管(Q1)的电流，将所检测的电流与预定参考值进行比较，以及在所检测的电流大于预定参考值的情况下，立即终止所述一个三极管(Q1)的驱动周期，然后启动所述两个三极管(Q1，Q2)中的另一个三极管(Q2)的驱动周期，并使得所述另一三极管(Q2)的驱动周期与所述一个三极管(Q1)的被终止的驱动周期相同。

Description

放电灯的点燃控制方法及相应的电子镇流器电路
技术领域
本发明涉及一种用于控制放电灯的点燃电压的方法及相应的电子镇流器电路，其中由一个包括两个三极管的半桥逆变电路给所述放电灯提供交流电压。
背景技术
气体放电灯(如荧光灯)由于其本身特性而需要一个比正常工作电压高很多的、被称为启动电压的高电压击穿其内部的气体以产生辉光放电，然后逐渐过渡到正常工作的弧光放电阶段。这一特性要求谐振工作电路必须能产生足够高的启动电压以启动荧光灯。与此同时，此启动电压必须被限制在一定的幅度以符合某些要求、如安全规定等。
专利文献US 2006/0181226A1公开了一种用于运行气体放电灯的电路装置，其具有自由振荡的半桥逆变器。在该电路装置中采用一种停止器件St，其只在一个接通时间内允许半桥开关的驱动。半桥逆变器的振荡频率可以通过该接通时间的持续时间来可靠地调节，从而可以实现对灯的工作变量的控制。在该文献的图1中，阈值器件Sc将开关S2中的电流与预定的参考值进行比较。如果超过该参考值，则由阈值器件Sc发送一个中断信号。然而该文献并没有教导对接下来的另一个开关S1的驱动周期的处理。另外，为调节接通时间，该文献教导的电路相当复杂，成本较高。
专利文献US 7053561B2也公开了一种用于运行放电灯的电路，其中在灯的启动阶段限制流经电子镇流器的半桥部件的电流。为此，通过一个限流电路(D1，D2，D3，T3，C3)来驱动半桥晶体管T2的栅极，使得在启动阶段流经晶体管T1、T2的电流被限制，而在放电灯LA的辉光和正常发光阶段，流经晶体管T1、T2的电流不被限制。这里如此地控制晶体管T2的栅极，使得流经T2的电流不超过预定的阈值。在灯的启动阶段，晶体管T2被早关断，合适的话在每个开关周期内都被早关断。同样，该文献也没有教导对接下来的另一个开关T1的驱动周期的处理。
发明内容
因此本发明的任务在于提供一种用于控制放电灯的点燃电压的方法及相应的电子镇流器电路，其能更简单且更有效地控制放电灯的点燃电压。通过本发明的控制方式，电子镇流器的半桥谐振电路可以产生一个受控的足够高的电压以启动气体放电灯而同时又使所产生的高电压维持在一定的幅度。
该任务通过以下所述的本发明方法和电子镇流器电路来解决。
根据本发明的用于控制放电灯的点燃电压的方法，其中所述放电灯由一个包括两个三极管的半桥逆变电路提供交流工作电压，在该方法中，检测流过所述两个三极管中的一个三极管的电流，将所检测的电流与预定参考值进行比较，以及在所检测的电流大于预定参考值的情况下，立即终止所述一个三极管的驱动周期，并启动所述两个三极管中的另一个三极管的驱动周期。此外，控制被启动的所述另一三极管的驱动周期使得其与所述一个三极管的被终止的驱动周期相同。
根据本发明的用于控制放电灯的点燃电压的电子镇流器电路，包括：用于给所述放电灯提供交流电压的、包括两个三极管的半桥逆变电路；连接在所述放电灯和所述半桥逆变电路之间的负载电路；以及用于检测流过所述两个三极管中的一个三极管的电流的检测器；一个逻辑控制电路，用于将所述检测器所检测的电流与预定参考值进行比较，以及在所检测的电流大于预定参考值的情况下，立即终止所述一个三极管的驱动周期，并启动所述两个三极管中的另一个三极管的驱动周期。所述逻辑控制电路还控制被启动的所述另一三极管的驱动周期使得其与所述一个三极管的被终止的驱动周期相同。
通过本发明的以上逻辑控制，当流经半桥的电流超过预定电平时，开关周期将通过所述两个晶体管的缩短的驱动周期而被缩短，从而立即提高开关频率，使得整个负载电路的阻抗也得以提高。相应地，流经半桥的电流也下降。由于灯上的点燃电压与流经半桥的电流成正比，所以灯的点燃电压相应地下降，从而起到更有效的降压作用。
优选地，所述的比较以电压比较的方式进行，即检测与所述一个三极管串联的分流电阻上的电压，利用比较器比较该电压和一参考电压。
根据一种改进方案，当所述电压高于所述参考电压时由所述比较器产生一个高电平的过流信号。然后，所述过流信号可以被用来触发所述一个三极管的驱动周期的终止和所述另一个三极管的驱动周期的启动。
优选地，所述两个三极管为双极性晶体管或MOSFET，所述放电灯为低压荧光灯。
附图说明
下面借助于附图来详细讲述本发明。
图1示出了本发明电子镇流器电路，
图2示出了本发明电子镇流器电路的一个具体实施例，
图3示出了本发明电子镇流器电路工作时的各个控制信号曲线，及
图4示出了流经半桥三极管的电流与其驱动周期之间的时序关系图。
具体实施方式
图1示出了本发明的一种用于控制放电灯的点燃电压的电子镇流器电路。放电灯1由包括下侧三极管Q1和上侧三极管Q2的半桥逆变电路提供交流电压。以常规方式，在所述放电灯1和所述半桥逆变电路之间连接有由电容、电感、以及灯组成的负载电路，其中在下侧三极管Q1、上侧三极管Q2依次导通时，电感L1分别与电容C2、C3形成一个谐振回路。电容C1为放电灯1的点燃提供所需要的高的点燃电压。这种电路的以上构成方式在本领域已经是公知的，在此不再赘述。
在上侧和下侧三极管中的下侧三极管Q1上串联一个分流电阻R1，用于检测流经三极管Q1的电流。显然，该分流电阻R1也可以替代性地串联在上侧三极管Q2上。
在图1中用附图标记5给出了用于实现本发明功能的逻辑控制电路框图。出于成本因素考虑，该电路可以集成到一个集成电路芯片中。
电压触发单元2用于检测流经下侧三极管Q1的电流信号。该信号由电流检测电阻R1提供。一旦此电流信号超过一定的阈值，电压触发单元2将产生一个过流触发信号(参见图3和4中的OC)给频率发生器3。
频率发生器3可以产生所需频率的控制信号以控制驱动单元4。该控制信号至少包括两个信号，用于控制由下侧三极管Q1驱动的下侧晶体管驱动周期LSTDP和由上侧三极管Q2驱动的上侧晶体管驱动周期HSTDP。所述驱动周期HSTDP会交替出现以控制上侧三极管Q2和下侧三极管Q1交替导通。
一旦检测到由电压触发单元2发出的过流信号，频率发生器3将立即结束本开关驱动周期LSTDP并立即输出一个时间长度等于该被缩短的LSTDP的HSTDP给驱动单元。
驱动单元4根据由频率发生器3产生的LSTDP和HSTDP信号产生实际所需的驱动信号给晶体管。驱动上侧三极管Q2的信号只能在HSTDP信号有效的情况下产生，而驱动下侧三极管Q1的信号只能在LSTDP信号有效的情况下产生。
显然，如果没有检测到任何的过流信号，半桥的工作频率维持不变。
图2示出了图1所示的镇流器电路的一个具体实施例，其中电压触发单元由一个比较器2来实现，其可以采用任何常规类型的比较器。在该比较器2的一个输入端输入所述分流电阻R1上的电压CS，另一输入端输入参考电压Vref。所述比较器2比较所述电压CS和所述参考电压Vref。在电压CS高于参考电压Vref时，所述比较器产生一个过流信号OC，这里该过流信号OC是比较器2的输出高电平。
所述过流信号OC被本发明的频率发生器3和驱动单元4用来立即终止所述下侧三极管Q1的驱动周期和启动上侧三极管Q2的驱动周期，并使得被启动的上侧三极管Q2的驱动周期与所述下侧三极管Q1的被终止的驱动周期相同。
下面来参考图3。图3示出了本发明电子镇流器电路工作时的各个控制信号曲线。Osc表示专用集成电路(ASIC)的时钟振荡器信号。OC表示上述过流信号OC的曲线。DPLST表示图1中的下侧三极管Q1的驱动脉冲。DPHST表示图1中的上侧三极管Q2的驱动脉冲。
如图所示，整个驱动周期可以被划分成两部分，也即下侧三极管驱动周期LSTDP和上侧三极管驱动周期HSTDP。每个三极管的驱动脉冲在驱动周期开始后的某个时间内(例如2μs)产生。这在图3中是用位于点划线与驱动脉冲的开始上升沿之间的间隔来表示的。
一旦比较器2在下侧三极管驱动周期LSTDP内产生过流信号OC，该下侧三极管驱动周期LSTDP便被本发明的逻辑控制电路立即终止，参见图3中的驱动周期OCP1。与此同时，上侧三极管驱动周期HSTDP被本发明的逻辑控制电路立即启动，参见图3中的驱动周期OCP2。在该情形下，被提前终止的驱动周期OCP1显然要小于原来的下侧三极管驱动周期LSTDP。这里，被启动的所述上侧三极管Q2的驱动周期HSTDP被控制使得与所述下侧三极管Q1的前面被终止的驱动周期OCP1相同，这里被表示为OCP2。例如，原来的下侧三极管驱动周期LSTDP的时间间隔为10μs，而在第9μs产生一个过流信号，那么下侧三极管驱动周期LSTDP被减少为9μs，而上侧三极管驱动周期HSTDP也相应被减少为9μs而不再是10μs。在下一个下侧三极管驱动周期LSTDP中再次检测流经下侧三极管Q1的电流，并重复以上处理过程。
按照如上所述的控制逻辑，图4更清楚地示出了流经下侧三极管Q1的电流6和流经上侧三极管Q2的电流7与上侧三极管驱动周期HSTDP、下侧三极管驱动周期LSTDP以及过流信号OC之间的时序关系图。
本发明适合他激型电压串联谐振半桥电路。三极管Q1和Q2可以是双极型晶体管或场效应管。
本发明的控制具有相当广泛的适应性，从而不但可以应用在荧光灯启动时的电压限制，还可以通过更改其电压触发阈值从而实现其他的保护功能。
由此可见，通过本发明的这种控制逻辑，当流经半桥的电流超过预定电平时，开关周期将通过过流信号OC而被缩短，从而立即提高开关频率，使得整个负载电路的阻抗也得以提高。相应地，流经半桥的电流也下降。另外，由于灯上的点燃电压与流经半桥的电流成正比，所以灯的点燃电压也通过本发明的逻辑控制电路相应地下降，从而在灯点燃时起到更加有效的降压作用。
此外，因为通过本发明的逻辑控制电路限制了流经半桥三极管Q1、Q2(双极性晶体管或MOSFET)的最大电流，所以这些三极管的额定电流被最优化。

Claims (12)

1. 用于控制放电灯(1)的点燃电压的方法，其中所述放电灯(1)由一个包括两个三极管(Q1，Q2)的半桥逆变电路提供交流工作电压，
在该方法中，检测流过所述两个三极管(Q1，Q2)中的一个三极管(Q1)的电流，
将所检测的电流与预定参考值进行比较，以及
在所检测的电流大于预定参考值的情况下，立即终止所述一个三极管(Q1)的驱动周期，并启动所述两个三极管(Q1，Q2)中的另一个三极管(Q2)的驱动周期，
其特征在于：
控制被启动的所述另一三极管(Q2)的驱动周期使得其与所述一个三极管(Q1)的被终止的驱动周期相同。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的比较以电压比较的方式进行，即检测与所述一个三极管(Q1)串联的分流电阻(R1)上的电压(CS)，利用比较器(2)比较该电压(CS)和一参考电压(Vref)。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述电压高于所述参考电压(Vref)时由所述比较器产生一个高电平的过流信号(OC)。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述过流信号(OC)被用来触发所述一个三极管(Q1)的驱动周期的终止和所述另一个三极管(Q2)的驱动周期的启动。
5. 如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述两个三极管(Q1，Q2)为双极性晶体管或MOSFET。
6. 如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述放电灯(1)为低压荧光灯。
7. 用于控制放电灯(1)的点燃电压的电子镇流器电路，包括：
用于给所述放电灯(1)提供交流电压的、包括两个三极管(Q1，Q2)的半桥逆变电路，
连接在所述放电灯(1)和所述半桥逆变电路(Q1，Q2)之间的负载电路(L1，C1，C2，C3)，
用于检测流过所述两个三极管(Q1，Q2)中的一个三极管(Q1)的电流的检测器，以及
一个逻辑控制电路(2，R1)，用于将所述检测器所检测的电流与预定参考值进行比较，以及在所检测的电流大于预定参考值的情况下，立即终止所述一个三极管(Q1)的驱动周期，并启动所述两个三极管(Q1，Q2)中的另一个三极管(Q2)的驱动周期，
其特征在于：
逻辑控制电路(2，R1)控制被启动的所述另一三极管(Q2)的驱动周期使得其与所述一个三极管(Q1)的被终止的驱动周期相同。
8. 如权利要求7所述的电子镇流器电路，其特征在于，所述检测器是一个与所述一个三极管(Q1)串联的分流电阻(R1)，
且所述逻辑控制电路(2，R1)包括一个比较器(2)，用于将所述分流电阻(R1)上的电压(CS)和一参考电压(Vref)进行比较。
9. 如权利要求8所述的电子镇流器电路，其特征在于，所述比较器在所述电压高于所述参考电压(Vref)时产生一个高电平的过流信号(OC)。
10. 如权利要求9所述的电子镇流器电路，其特征在于，所述逻辑控制电路(2，R1)利用所述过流信号(OC)来触发所述一个三极管(Q1)的驱动周期的终止和所述另一个三极管(Q2)的驱动周期的启动。
11. 如权利要求7-10之一所述的电子镇流器电路，其特征在于，所述两个三极管(Q1，Q2)为双极性晶体管或MOSFET。
12. 如权利要求7-10之一所述的电子镇流器电路，其特征在于，所述放电灯(1)为低压荧光灯。
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