CN101637067B - 用于激励至少一个荧光灯的电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于激励至少一个荧光灯的电路装置，其中该电路装置包括以下特征：(i)带有至少一个在下游的负载回路的半桥逆变器，(ii)至少一个耦合电容器，其与负载回路以及与半桥逆变器相连，(iii)半桥逆变器的激励装置，其中负载回路具有用于至少一个荧光灯的端子，(iv)检测电路，其将第一电压与参考电压比较并且借助至少两个比较器产生用于激励半桥逆变器的输出信号，其中第一电压对应于所述至少一个耦合电容器上的电压降或者在所述至少一个耦合电容器上的通过分压器修改的电压降。

Description

用于激励至少一个荧光灯的电路装置
本发明涉及一种用于激励至少一个荧光灯的电路装置。
荧光灯的一种可能的故障原因是电极的降低的发射能力(所谓的“寿终”效应)。该效应在荧光灯的寿命终止时出现在两个电极之一上。这导致通过灯的放电电流在一个方向上比在相反方向上更小。在这种情况下，荧光灯用作整流器。在此，没有发射能力的电极强烈地发热，使得在灯表面上会出现高温。在极端情况下，在小的直径的荧光灯情况下玻璃灯泡会熔化。
用于激励荧光灯的电子镇流器(EVG)必须及时识别出这种故障情况并且或者将输出电流和输出电压分别限制到非临界值或者将荧光灯关断。
在具有大的灯电流的荧光灯中，在耦合电容器的非常小的、大约标称值的10％的再充电情况下已经达到非对称功率的临界值，在带有两个并联的灯和共同的耦合电容器的电子镇流器情况下，该再充电被减半到标称值的大约5％的值。因此，寿终检测器必须能够被灵敏地调节，而在此干扰效应不引起错误触发。
WO 00/11916使用两个晶体管作为检测器，它们的基极分别与另外的晶体管的发射极相连。晶体管确定了其中检测器不活动的电压窗。在WO00/11916中的一个问题是基极-发射极阈值的有重要意义的温度系数，该温度系数影响电压窗的宽度并且于是妨碍了电路的灵敏的调节。
WO 97/43879提出了一种带有两个电压比较器的电路，其将输入电压与固定地限定的电压窗进行比较。因为在耦合电容器上的电压并不仅仅取决于灯的可能的整流器，而是也取决于中间回路电压，所以中间回路电压与标称值的偏差会导致错误触发。这种偏差在接通电子镇流器的情况下出现，然而也在电网中断、电网欠压或者电网过压的情况下出现，并且由此使得灵敏的检测器调节变得困难。
本发明的任务是，避免上述缺点并且特别是提出一种带有可变地调节的检测范围的、可灵敏调节的电路装置。
该任务根据独立权利要求的特征来解决。此外，本发明也由从属权利要求中得到。
为了解决该任务，提出了一种用于驱动至少一个荧光灯的电路装置，其中该电路装置包括以下特征：
-带有至少一个在下游的负载回路的半桥逆变器，
-至少一个耦合电容器，其与负载回路以及与半桥逆变器相连，
-半桥逆变器的激励装置，
-其中负载回路具有用于至少一个荧光灯的端子，
-检测电路，其将第一电压与参考电压比较并且借助至少两个比较器产生用于激励半桥逆变器的输出信号，
-其中第一电压对应于所述至少一个耦合电容器上的电压降或者在所述至少一个耦合电容器上的通过分压器修改的电压降，
-其中检测电路基本上对称地构建。
在此提出的检测电路特别适于在集成电路中实现，因为关联的分压器电阻的可能的公差很大程度上彼此补偿。另一优点是，针对这种集成的解决方案可以设置明显更高的灵敏度，即更小的检测窗口宽度。
一种改进方案是，中间回路电压与预先给定的值的偏差能被补偿。在此，预先给定的值特别是标称值。
一种扩展方案是，参考电压对应于另一耦合电容器上的电压降或者在另外的耦合电容器上的通过分压器修改的电压降。特别地，这种电路装置适于激励两个荧光灯。
还有一种扩展方案是，检测电路的窗口宽度能够通过外部的信号来调节。为此，优选的是检测电路具有另外的端子，外部信号通过该端子提供给检测电路。
另一改进方案是，检测电路包括至少两个电压输入端和一个电压输出端，其中
-第一电压输入端与参考电压源相连，
-第二电压输入端直接或者通过至少一个电阻与所述至少一个耦合电容器的端子相连，并且
-检测电路的电压输出端与半桥逆变器的激励装置相连。
在此有利的是，通过设置在检测电路的两个电压输入端之间的电阻可以降低检测电路的灵敏度。
另一优点是，特别是由于检测电路的包括平等的电压输入端的对称结构，检测电路具有灵活的可应用性。
另一改进方案是，检测电路具有以下特征：
-第一输入端与第一分压器以及与第一比较器的正输入端相连；
-第一分压器的抽头与第二比较器的负输入端相连；
-第二输入端与第二分压器以及与第二比较器的正输入端相连；
-第二分压器的抽头与第一比较器的负输入端相连；
-第一比较器的输出端与第二比较器的输出端以及与检测电路的电压输出端相连。
一种附加的改进方案是，激励装置包括关断装置，在出现不正常的工作状态时该关断装置将半桥逆变器关断。在此，不正常的工作状态特别是可以是荧光灯的故障情况。
关断装置在此可以在激励装置中实现，即荧光灯的关断通过如下方式来进行：其中停止半桥逆变器的激励。
一种扩展方案是，参考电压通过分压器形成，该分压器与半桥逆变器的直流电压输入端并联，其中分压器具有抽头，在该抽头上有参考电压可用。
另一扩展方案是，电路装置应用到电镇流器中和/或电镇流器包括所描述的电路。
此外，一种扩展方案是，电路装置可以用于识别寿终并且用于关断荧光灯。
在下面借助附图来展现和阐述本发明的实施例。
其中：
图1示出了用于驱动荧光灯的电路装置；
图2示出了用于驱动两个荧光灯的电路装置；
图3示出了带有三个输入端的检测电路；
图4示出了用于驱动带有检测电路的荧光灯的电路装置，其中可以借助外部信号来调节窗口宽度。
图1示出了一种用于驱动荧光灯Lp10的电路装置，该荧光灯包括端子101、102、103和104。半桥逆变器包括npn晶体管Q10和npn晶体管Q11，其中晶体管Q10的发射极与晶体管Q11的集电极相连。半桥逆变器的中间抽头用节点105表示。此外，节点105与线圈L10相连，线圈的另外的端子与荧光灯LP10的端子101相连。晶体管Q10的集电极与电源电压Vbus相连，晶体管Q11的发射极与地相连。电容器C10与荧光灯Lp10并联地与其端子102和104相连，并且荧光灯LP10的端子103通过电容器C11与地相连。
此外，图1的电路装置包括检测电路Det1，其具有输入端in1和in2、输出端out、两个比较器Comp10和Comp11(分别带有正输入端、负输入端和输出端)以及电阻R13、R14、R16和R17。荧光灯Lp10的端子103通过电阻R10与输入端in1相连，输入端in2通过电阻R11与电源电压Vbus相连。
在此，如下构造检测电路Det1：比较器Comp10的正输入端与输入端in1相连。输入端in1通过电阻R13和R16构成的分压器与地相连，其中在电阻R13和R16之间的抽头与比较器Comp11的负输入端相连。输入端in2与比较器Comp11的正输入端以及通过电阻R14和R17构成的分压器与地相连。在电阻R14和R17之间的抽头与比较器Comp10的负输入端相连。比较器Comp10和Comp11的输出端彼此相连并且与检测电路Det1的输出端out相连。
也设计了一种激励装置A1，其通过检测电路Det1的输出端out来激励，并且在其自身方面与晶体管Q10和Q11的相应的基极相连并且将它们相应地激活或者去激活。
晶体管Q10和Q11通过激励装置A1交替地接通，使得半桥逆变器的节点105交替地与电源电压Vbus以及与地电势相连。电容器C11(也称为耦合电容器)在理想情况下充电到一半的电源电压Vbus，在荧光灯Lp10的端子103和节点105之间流动有交流电流，其频率基本上通过晶体管Q10和Q11的开关节拍来确定。在电极预热阶段，交流电流经过荧光灯Lp10的两个电极和电容器C10(也称为谐振电容器)。在点燃阶段中，在电容器C10上例如通过谐振提高(Resonanzueberhoehung)来为荧光灯Lp10提供点燃电压。在点燃灯Lp10的放电之后，交流电流基本上流经灯的放电段，电容器C10在这种情况下几乎被桥接。
检测电路Det1包括对称地构建的带有分压器R13/R16和R14/R17以及比较器Comp10和Comp11的窗比较器。(电压)比较器Comp10和Comp11分别测量在输入端in1或in2和连接在另外的输入端in2或in1上的分压器的中间抽头之间的电压。当在输入端in1和in2上的两个输入电压与其符号无关地相差超过所设置的灵敏度(一半的窗口宽度)时，激活检测电路。
通过激活检测电路Det1，优选关断激励装置A1。检测电路能够实现识别出在电容器C11上的电压降在正方向或者负方向上的推移。如果该推移大于预先设置的阈值，则识别出荧光灯Lp10的故障情况，检测电路Det1通过输出端out将信号发送给激励装置A1，激励装置相应地通过晶体管Q10和Q11停止荧光灯Lp10的激励或者通过激励晶体管Q10和Q11现在将减小的电流输送给荧光灯Lp10。由此，在达到荧光灯的寿终情况下，可以将其关断或者可以有效地避免荧光灯的危险的过热。
优选的是，比较器Comp10和Comp11的输出端是“开路集电极”类型并且因此可以彼此相连，以便在输出端out提供相应的输出信号的相应的ODER运算。
窗口宽度通过两个分压器的分压比来调节，例如
R13/R16＝R14/R17＝500Ω/10kΩ＝±5％。
由于检测电路Det1的对称结构，其特别适于实现为集成电路，因为于是分压器电阻的可能的公差很大程度上彼此补偿。
针对集成的解决方案，设置最大的所需的灵敏度(最小的窗口宽度)。该灵敏度在需要的情况下可以通过外部地设置在两个输入端in1和in2之间的电阻来降低。
在图1的例子中示出了用于荧光灯Lp10的电子镇流器。在电容器C11上的电压被与电源电压Vbus进行比较。在两个电压之间的因子2可以通过相应地设计串联电路来调节：
R10＝1MΩ，R11＝2MΩ。
在这种布置中很大程度上补偿了偏离标称值的中间回路电压的影响。
通过带有其两个平等的输入端的对称结构，可以灵活地使用检测电路。图2示出了带有两个荧光灯Lp20和Lp21的电路装置。该电路装置的结构很大程度上对应于图1。
在图2中，两个耦合电容器C21、C23的电压彼此直接比较。电阻的一种有利的设计为：
R20，R21＝1MΩ
R23，R24＝500Ω
R26，R27＝10kΩ
这里也补偿了偏离标称值的中间回路电压的影响。
通过分别增加分压器和电压比较器，可以将检测电路分别扩展一个输入端。图3示出了带有三个输入端in1、in2、in3和一个输出端out的检测电路的例子，其包括三个比较器Comp30、Comp31、Comp32以及三个分压器R33/R36、R34/R37、R35/R38。
输入端in1与比较器Comp30的正端子相连并且通过分压器R33/R36与地相连。输入端in2与比较器Comp31的正端子相连并且通过分压器R34/R37与地相连。输入端in3与比较器Comp32的正端子相连并且通过分压器R35/R38与地相连。分压器R33/R36的中间抽头与比较器Comp31的负端子相连。分压器R34/R37的中间抽头与比较器Comp32的负端子相连。分压器R35/R38的中间抽头与比较器Comp30的负端子相连。
图4示出了用于检测电路Det4的电路装置，其中窗口宽度可以通过外部信号来控制。
检测电路Det4的连线很大程度上对应于图1，仅仅是晶体管Q41的发射极现在通过电阻R4与地以及与检测电路Det4的输入端B相连。
此外，检测电路Det4包括：两个输入端in1、in2；一个输出端out；两个比较器Comp40、Comp41以及四个分压器R42/R46、R43/R47、R44/R48、R45/R49。
分压器R42/R46将输入端in1与端子B相连，分压器R43/R47将输入端in1与地相连，分压器R44/R48将输入端in2与端子B相连，而分压器R45/R49将输入端in2与地相连。
分压器R42/R46的中间抽头与比较器Comp41的负输入端相连。分压器R43/R47的中间抽头与比较器Comp40的正输入端相连。分压器R44/R48的中间抽头与比较器Comp40的负输入端相连。分压器R45/R49的中间抽头与比较器Comp41的正输入端相连。
在图4中针对四个比较器输入端的每一个都使用专用的分压器。一种可能的设计如下：
R42/R46＝R44/R48＝12kΩ/10kΩ，
R43/R47＝R45/R49＝10kΩ/10kΩ。
在检测电路Det4的输入端B上没有控制信号的情况下，窗口宽度在此为±10％，带有100mV的控制信号则为±5％。
在此所示的与灯功率(在电阻R4上的电压)或者与灯电流相关的控制信号在需要时更灵敏地调节检测电路。

Claims (10)

1.一种用于激励至少一个荧光灯(Lp10，Lp20；Lp21)的电路装置，其中该电路装置包括以下特征：
-带有至少一个在下游的负载回路的半桥逆变器(Q10，Q11；Q20，Q21)；
-至少一个耦合电容器(C11；C21，C23)，其与负载回路以及与半桥逆变器相连；
-半桥逆变器的激励装置(A1；A2)；
-其中负载回路具有用于所述至少一个荧光灯的端子；
-检测电路(Det1，Det2)，其将第一电压与参考电压比较并且借助至少两个比较器(Comp10，Comp11；Comp20，Comp21)产生用于激励半桥逆变器的输出信号，
-其中第一电压对应于所述至少一个耦合电容器上的电压降或者在所述至少一个耦合电容器上的通过分压器修改的电压降，
-其中检测电路基本上对称地构建，
-其中检测电路包括至少两个电压输入端和一个电压输出端，其中
-第一电压输入端(in1)与参考电压源相连，
-第二电压输入端(in2)直接或者通过至少一个电阻与所述至少一个耦合电容器的端子相连，并且
-检测电路的电压输出端(out)与半桥逆变器的激励装置相连，
-其中检测电路具有以下特征：
-第一输入端(in1)与第一分压器(R13，R16)以及与第一比较器(Comp10)的正输入端相连，
-第一分压器的抽头与第二比较器(Comp11)的负输入端相连，
-第二输入端(in2)与第二分压器(R14，R17)以及与第二比较器(Comp11)的正输入端相连，
-第二分压器的抽头与第一比较器(Comp10)的负输入端相连，以及
-第一比较器的输出端与第二比较器的输出端以及与检测电路的电压输出端相连。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其中中间回路电压与预先给定的值的偏差能够被补偿。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中参考电压对应于另一耦合电容器上的电压降或者在另外的耦合电容器上的通过分压器修改的电压降。
4.根据权利要求3所述的电路装置，其用于激励两个荧光灯。
5.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中检测电路的窗口宽度能够通过外部的信号来调节。
6.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中激励装置包括关断装置，该关断装置在出现不正常的工作状态时将半桥逆变器关断。
7.根据权利要求6所述的电路装置，其中不正常的工作状态是荧光灯的故障情况。
8.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中参考电压通过分压器形成，该分压器与半桥逆变器的直流电压输入端并联，其中分压器具有抽头，在该抽头上有参考电压可用。
9.根据权利要求1或2所述的电路装置，其用于使用在电子镇流器中。
10.根据权利要求1或2所述的电路装置，用于寿终识别和用于关断荧光灯。
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