CN101409971A - 双重峰值电流控制的电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双重峰值电流控制电路和方法。在本发明中，通过集成控制电路(U1)驱动功率开关管S1和S2；连接在集成控制电路(U1)的输入侧的RC振荡网络控制驱动频率；通过第一开关电路(S4)和第二开关电路(S3)来调节RC振荡网络中的电阻值；并且用于检测通过功率开关管S1和S2的峰值电流的分压电路给第一开关电路(S4)和第二开关电路(S3)提供触发接通信号；通过触发接通第一开关电路(S4)和第二开关电路(S3)来控制驱动频率，进而限制流过功率开关管S1和S2的峰值电流。本发明的双重峰值电流控制电路比单独峰值电流控制电路更有效，特别是在其中功率部分电路可能遭受非线性影响的实际应用中更有效。

Description

双重峰值电流控制的电路和方法
技术领域
本发明涉及控制在灯点火启动期间通过开关管的峰值电流的电路和方法。
背景技术
灯点火启动需要足够高的电压。当开关管驱动频率朝向谐振频率偏移时，会在谐振电容器两端产生高电压。如果没有控制电路，则谐振电压和电流不会被限制，并且导致对功率开关管和镇流器输出产生不安全的影响。
现有的解决方案是仅仅测量通过半桥电路中的下开关管的电流。但是，当电流扼流圈饱和一定程度时，这种单峰值电流检测方法不能有效且及时地限制住振荡电路中的电流。由此，致使启动电压过高并且影响灯的寿命。
发明内容
本发明提出一种能有效控制启动电压的方法。即使灯电流扼流圈饱和，开关管中的峰值电流仍能被控制，并且启动电压保持稳定。
根据本发明的一个方面，提供一种双重峰值电流控制电路，用于控制流过镇流器中的振荡电路的功率开关管S1和S2的峰值电流。该双重峰值电流控制电路包括：集成控制电路，用于驱动功率开关管S1和S2；RC振荡网络，用于控制驱动频率，该RC振荡网络连接在集成控制电路的输入侧；串联在功率开关管S2与地之间的第一分压电路，用于检测流过功率开关管S2的峰值电流；以及第一开关电路，通过触发接通该第一开关电路来调节RC振荡网络中的电阻值，并且该第一开关电路的触发接通信号由第一分压电路来提供。该双重峰值电流控制电路还包括第二分压电路和第二开关电路。该第二分压电路通过镇流器中的功率部分电路与功率开关管S1串联，从而能检测流过功率开关管S1的峰值电流。该第二开关电路与第一开关电路并联，通过触发接通该第二开关电路也可调节RC振荡网络中的电阻值，并且该第二开关电路的触发接通信号由第二分压电路来提供。
在根据本发明的双重峰值电流控制电路中，功率开关管S1和S2由集成控制电路的两个输出来直接驱动或者间接驱动。其中，第一开关电路和第二开关电路的触发接通信号能分别被用来加速产生集成控制电路的输出的负边缘，从而间接断开功率开关管S1和S2。或者当流过功率开关管S1和S2的峰值电流达到某个高水平时，第一开关电路和第二开关电路分别被触发接通来立即关断功率开关管S1和S2。
在一个半周期中，如果流过功率开关管S1的峰值电流过大，则第二开关电路将被触发接通来增加RC振荡网络中的电容器C1的充电电流和放电电流。在另一个半周期中，如果流过功率开关管S2的峰值电流过大，则第一开关电路将被触发接通来增加该电容器C1的充电电流和放电电流；由此提高集成控制电路的输出频率，从而限制流过功率开关管S1和S2的峰值电流。
在一改进方案中，RC振荡网络中的电阻器可被集成到集成控制电路中。
在另一改进方案中，第一开关电路和第二开关电路可被实施为信号开关管、小信号双极结型晶体管或者小信号金属氧化物半导体场效应晶体管以及可被集成到集成电路中的任何开关电路。
根据本发明的另一方面，还提供一种双重峰值电流控制方法，用于控制流过镇流器中的振荡电路的功率开关管S1和S2的峰值电流。该方法包括以下步骤：通过集成控制电路驱动功率开关管S1和S2；连接在集成控制电路的输入侧的RC振荡网络控制驱动频率；串联在功率开关管S2与地之间的第一分压电路检测流过功率开关管S2的峰值电流；以及第一分压电路给第一开关电路提供触发接通信号，通过触发接通该第一开关电路来调节RC振荡网络中的电阻值，从而控制流过功率开关管S2的峰值电流。该方法还包括：通过镇流器中的功率部分电路与功率开关管S1串联的第二分压电路检测流过功率开关管S1的峰值电流；与第一开关电路并联有第二开关电路，由第二分压电路给第二开关电路提供触发接通信号，通过触发接通该第二开关电路也可调节RC振荡网络中的电阻值，从而控制流过功率开关管S1的峰值电流。
本发明的双重峰值电流控制电路比单独峰值电流控制电路更有效，特别是在其中功率部分电路可能遭受非线性影响的实际应用中更有效。
附图说明
图1示出用于电子镇流器的本发明电路。
具体实施方式
在本发明中，通过增加用于检测流过功率开关管S1的峰值电流的分压电路来同时实现对流过振荡电路中的功率开关管S1和S2的峰值电流的有效控制。图1示出实现双重峰值电流控制的本发明电路。
在图1中，示出两个功率开关管S1和S2，这两个功率开关管由集成控制电路U1的两个输出OUT1和OUT2直接或者间接驱动。驱动功率开关管S1和S2的频率通过连接到集成控制电路U1的输RT的电阻器的值和连接到集成控制电路U1的输CT的电容器的值来确定。输入RT与地之间的有效电阻值能通过信号开关管S3和S4来调节。信号开关管S3和S4能由用于检测流过功率开关管S1和S2的电流I1和I2的峰值电流的分压电路的一部分来触发接通。
在每半个周期，电流I1通过功率部分电路并且通过电阻器R9来检测；在另一半周期，电流I2通过功率部分电路并且通过电阻器R6来检测。功率部分电路包括隔直电容器、谐振电容器、灯负载以及用来限制电流I1和I2的电流扼流圈。
假设，如果峰值电流保持为大约Icp，则将产生适当的启动电压。当电流I1和I2随着开关管驱动频率的偏移增加到直至Icp时，电阻器R9和R6两端的电压分别为Icp*R9和Icp*R6。电阻器R4和R5的串联电路与电阻器R6并联，从而通过电阻器R5所分得的电压来为信号开关管S4提供触发接通信号。电阻器R7和R8的串联电路与电阻器R6并联，从而通过电阻器R8所分得的电压来为信号开关管S3提供触发接通信号。可适当地调节分压电路的电阻来确保电压Icp*R9*R8/(R7+R8)和电压Icp*R6*R5/(R4+R5)分别等于信号开关管S3和S4的接通阈值。
在这种情况下，在一个半周期中，如果电流I1的峰值电流大于Icp，则信号开关管S3将被触发接通来增加电容器C1的充电电流和放电电流。电容器C1是集成控制电路U1的振荡电容器。在另一个半周期中，类似地，如果电流I2的峰值电流大于Icp，则信号开关管S4将被触发接通来增加电容器C1的充电电流和放电电流。因此，这个周期将更短，这意味着输出OUT1和OUT2的频率将增加。增加的频率限制了电流I1和I2的峰值电流，从而来限制启动电压。当电流I1和I2的峰值电流低于频率增加的Icp时，信号开关管S3和S4保持闭合，并且振荡频率将再次下降，从而导致电流I1和I2增加。因此，这是闭合的负反馈控制环，该闭合的负反馈控制环将启动电压保持在所限定的范围内。因此，当电流I1和I2的峰值电流达到某个高水平时，信号开关管S3和S4分别被触发来将振荡器的充电电流和放电电流拉到更高水平，从而提高驱动频率，进而限制电流I1和I2的增加。
如果在集成控制电路U1中集成电阻器R1、R2以及信号开关管S3和S4，则这种双重峰值电流控制电路也能良好工作。
信号开关管S3和S4的触发接通信号能分别被用来加速产生输出OUT1和OUT2的负边缘，以间接断开功率开关管S1和S2。这种双重峰值电流控制电路也能良好地工作。作为第二结论，当电流I1和I2的峰值电流达到某个高水平时，信号开关管S3和S4分别被触发来立即关断功率开关管S1和S2，以限制电流I1和I2的增加。
信号开关管S3和S4也能采用任何类型的模拟部件来代替，诸如采用小信号BJT(小信号双极结型晶体管)、小信号MOSFET(小信号金属氧化物半导体场效应晶体管)等等。
这种双重峰值电流控制电路也能被用于全数字振荡器中。尽管参照附图对本发明进行了以上描述，但是显然本发明不是局限于此，而是在随附的权利要求所公开的范围之内能以多种方式进行修改。

Claims (14)

1.一种双重峰值电流控制电路，用于控制流过镇流器中的振荡电路的功率开关管S1和S2的峰值电流，该双重峰值电流控制电路包括：
集成控制电路(U1)，用于驱动功率开关管S1和S2；
RC振荡网络，用于控制驱动频率，该RC振荡网络连接在集成控制电路(U1)的输入侧；
串联在功率开关管S2与地之间的第一分压电路(R4，R5，R6)，用于检测流过功率开关管S2的峰值电流；以及
第一开关电路(S4)，通过触发接通该第一开关电路(S4)来调节RC振荡网络中的电阻值，并且该第一开关电路(S4)的触发接通信号由第一分压电路(R4，R5，R6)来提供；
其特征在于，
该双重峰值电流控制电路还包括第二分压电路(R7，R8，R9)和第二开关电路(S3)；该第二分压电路(R7，R8，R9)通过镇流器中的功率部分电路与功率开关管S1串联，从而能检测流过功率开关管S1的峰值电流；该第二开关电路(S3)与第一开关电路(S4)并联，通过触发接通该第二开关电路(S3)能调节RC振荡网络中的电阻值，并且该第二开关电路(S3)的触发接通信号由第二分压电路(R7，R8，R9)来提供。
2.根据权利要求1所述的双重峰值电流控制电路，其特征在于，所述功率开关管S1和S2由集成控制电路(U1)的两个输出(OUT1，OUT2)来直接驱动或者间接驱动。
3.根据权利要求2所述的双重峰值电流控制电路，其特征在于，第一开关电路(S4)和第二开关电路(S3)的触发接通信号能分别被用来加速产生集成控制电路(U1)的输出(OUT1，OUT2)的负边缘，从而间接断开功率开关管S1和S2；或者当流过功率开关管S1和S2的峰值电流达到某个高水平时，第一开关电路(S4)和第二开关电路(S3)分别被触发接通来立即关断功率开关管S1和S2。
4.根据权利要求3所述的双重峰值电流控制电路，其特征在于，在一个半周期中，如果流过功率开关管S1的峰值电流过大，则第二开关电路(S3)将被触发接通来增加RC振荡网络中的电容器C1的充电电流和放电电流；在另一个半周期中，如果流过功率开关管S2的峰值电流过大，则第一开关电路(S4)将被触发接通来增加该电容器C1的充电电流和放电电流；由此提高集成控制电路(U1)的输出频率，从而限制流过功率开关管S1和S2的峰值电流。
5.根据权利要求1至4之一所述的双重峰值电流控制电路，其特征在于，所述RC振荡网络中的电阻器能被集成到集成控制电路(U1)中。
6.根据权利要求1至4之一所述的双重峰值电流控制电路，其特征在于，所述第一开关电路(S4)和第二开关电路(S3)能被实施为信号开关管、小信号双极结型晶体管或者小信号金属氧化物半导体场效应晶体管以及能被集成到集成电路中的任何开关电路。
7.根据权利要求1至4之一所述的双重峰值电流控制电路，其特征在于，该双重峰值电流控制电路能被用于全数字振荡器中。
8.一种双重峰值电流控制方法，用于控制流过镇流器中的振荡电路的功率开关管S1和S2的峰值电流，该方法包括以下步骤：
通过集成控制电路(U1)驱动功率开关管S1和S2；
连接在集成控制电路(U1)的输入侧的RC振荡网络控制驱动频率；
串联在功率开关管S2与地之间的第一分压电路(R4，R5，R6)检测流过功率开关管S2的峰值电流；以及
第一分压电路(R4，R5，R6)给第一开关电路(S4)提供触发接通信号，通过触发接通该第一开关电路(S4)来调节RC振荡网络中的电阻值，从而控制流过功率开关管S2的峰值电流；
其特征在于，
该方法还包括：通过镇流器中的功率部分电路与功率开关管S1串联的第二分压电路(R7，R8，R9)检测流过功率开关管S1的峰值电流；与第一开关电路(S4)并联有第二开关电路(S3)，由第二分压电路(R7，R8，R9)给第二开关电路(S3)提供触发接通信号，通过触发接通该第二开关电路(S3)能调节RC振荡网络中的电阻值，从而控制流过功率开关管S1的峰值电流。
9.根据权利要求8所述的双重峰值电流控制方法，其特征在于，所述功率开关管S1和S2由集成控制电路(U1)的两个输出(OUT1，OUT2)来直接驱动或者间接驱动。
10.根据权利要求9所述的双重峰值电流控制方法，其特征在于，第一开关电路(S4)和第二开关电路(S3)的触发接通信号能分别被用来加速产生集成控制电路(U1)的输出(OUT1，OUT2)的负边缘，从而间接断开功率开关管S1和S2；或者当流过功率开关管S1和S2的峰值电流达到某个高水平时，第一开关电路(S4)和第二开关电路(S3)分别被触发接通来立即关断功率开关管S1和S2。
11.根据权利要求10所述的双重峰值电流控制方法，其特征在于，在一个半周期中，如果流过功率开关管S1的峰值电流过大，则第二开关电路(S3)将被触发接通来增加RC振荡网络中的电容器C1的充电电流和放电电流；在另一个半周期中，如果流过功率开关管S2的峰值电流过大，则第一开关电路(S4)将被触发接通来增加该电容器C1的充电电流和放电电流；由此提高集成控制电路(U1)的输出频率，从而限制流过功率开关管S1和S2的峰值电流。
12.根据权利要求8至11之一所述的双重峰值电流控制方法，其特征在于，所述RC振荡网络中的电阻器能被集成到集成控制电路(U1)中。
13.根据权利要求8至11之一所述的双重峰值电流控制方法，其特征在于，所述第一开关电路(S4)和第二开关电路(S3)能被实施为信号开关管、小信号双极结型晶体管或者小信号金属氧化物半导体场效应晶体管以及能被集成到集成电路中的任何开关电路。
14.根据权利要求8至11之一所述的双重峰值电流控制方法，其特征在于，在全数字振荡器中能采用该双重峰值电流控制方法。
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