CN101640965A - 使小型荧光灯能全调光运行的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了包括电子镇流器的电路及相关方法，所述电路包括桥式整流器、储能电容器、逆变器、电感器、包括所述电感器的第一谐振电路、及包括所述电感器的第二谐振电路。本发明可使气体放电负载如小型荧光灯能全范围调光。
Description
技术领域
本发明涉及电子照明系统，尤其涉及能够在输出提供负载如小型荧光灯及其它气体放电灯的方法和装置。
背景技术
最近已开发出新的、改进的、可与白炽及钨-卤素光源及灯泡有力竞争的荧光光源。电子镇流器领域的最新发展已开发出更小及更可靠的镇流器用于照明应用。
当设计成与相控三端双向可控硅开关型调光器一起使用时，电子镇流器电路必须满足三端双向可控硅开关与保持电流需求有关的要求。当三端双向可控硅开关处于导通状态时，其必须具有高于最小保持电流的电流量以传导电流，而不会在AC电力线电压馈送的每半周期期间出现不希望的中断。否则，所述运行将导致不希望的灯闪烁。
用于一般AC电力线所支持运行的小型荧光灯(组合的荧光灯和电子镇流器)通常包括全波整流器、储能电容器、由开关晶体管制成并由所述储能电容器供电的高频逆变器、及用以启动气体放电灯并使其运行为光源的谐振电路。
现有技术方案通常包括具有高功率因数的单级电子镇流器，其中从AC电力线引出的电流具有较低的谐波失真，所述方案将来自镇流器输出的能量反馈组合到输入中。如现有技术产品中所使用的那样，从输出到输入的能量反馈按下述方式设计：或满足三端双向可控硅开关保持电流的要求，或满足无可见闪烁的全调光范围。可见闪烁与在储能电容器出现的纹波电压有关。电压纹波在所有调光程度均应保持最小。灯的调光范围及其与调光器范围的关系也是能量反馈的结果。能量反馈不可自调节，实际上，在执行调光功能的同时从输出提供增加的能量反馈给输入。这导致不希望的自激振荡逆变器工作频率的下降并在谐振电路具有电容性阻抗特性时产生危险的情形，所述电容性阻抗特性导致开关晶体管的破坏性交叉传导。
然而，尽管已进行了许多尝试但均尚未成功开发出能使小型荧光灯全调光运行的电子镇流器或其它机构。
发明内容
现有技术的各种不足由能使小型荧光灯可全调光的本发明方法和装置解决。
具体地，在一实施例中，用于供电气体放电负载的装置包括桥式整流器，用于响应于所接收的AC信号跨一对输出端子产生整流电压信号；储能电容器，其跨桥式整流器输出端子连接并用于存储由整流电压信号提供的能量；逆变器，其跨桥式整流器连接并用于在输出端子产生交流电压信号；电感器，其连接在逆变器输出端子和负载端子之间；包括所述电感器的第一谐振电路，用于向所述储能电容器提供DC反馈信号，所述DC反馈信号被AC箝位到所接收的AC信号；及包括所述电感器的第二谐振电路，用于向负载端子提供负载电流；其中所述第一谐振电路响应于所接收AC信号的变化调节DC反馈信号。
在另一实施例中，第一谐振电路还包括DC反馈电容器，用于向储能电容器提供充电电压；较小的AC箝位电容器，用于在相对高频谐振振荡模式期间向桥式整流器输入提供高电压；及较大的AC箝位电容器，用于在相对高频谐振振荡模式期间向桥式整流器输入提供高电流。
附图说明
通过考虑下面结合附图的详细描述可容易地理解本发明的教示，其中：
图1为包括根据一实施例的电子镇流器的电路的框图。
图2-8为包括根据备选实施例的电子镇流器的电路的框图。
图9A-9F为适于在图1-8实施例中使用的EMI/RFI滤波电路的备选实施例。
图10A-10B为光输出随调光器位置而变的图形表示，用于理解各个实施例。
图11为振荡频率随调光程度而变的图形表示，用于理解各个实施例。
图12为根据实施例的第一谐振电路的框图。
图13为电流随时间而变的图形表示，用于理解图12的实施例。
图14为根据实施例的第二谐振电路的框图。
图15为电流随时间而变的图形表示，用于理解图14的实施例。
图16A-16D和图17A-17D为电压波形的图形表示，用于理解各个实施例；及
图18A-18B为无电极气体放电光源的实施例。
为有助于理解，在可能时均使用同一附图标记指代所有附图中的同一元件。
具体实施方式
发明人已确定在满足几个条件时可实现小型荧光灯的全调光。第一，所希望的能量反馈将正比于三端双向可控硅开关调光器设定的调光程度而自调节以实现无可见闪烁的调光，及灯的调光范围总是正比于三端双向可控硅开关调光器范围。换言之，在调光模式期间的光输出应在使用调光器的整个范围之前降低到最低设置。该要求特别重要，因为在反馈能量没有自调节功能的情况下，在调光模式期间逆变器和谐振电路由于其内的循环谐振电流出现不希望的增加而过载。
可全调光小型荧光灯的另一基本要求是要求始终将谐振电路的阻抗特性控制为电感性：(i)在非常低及非常高环境温度下和在任何调光器设置：全部、最低或之间的任何设置情况下对灯加电时；及(ii)在非常冷及非常热环境温度下进行调光期间。阻抗特性的这种控制通过在三端双向可控硅开关调光器执行调光功能时将逆变器的工作频率控制为自增长而实现。
为了满足用可加热灯丝制成放电电流发射极的全调光小型荧光灯的经久耐用要求，提供给所述灯丝的热能量必须反比于调光程度增加。当灯的光输出由于使用三端双向可控硅开关调光器执行调光功能而降低时，施加到灯丝的灯丝电压和通过灯丝的电流必须按比例增加。
图1为包括根据一实施例的电子镇流器的电路的框图。具体地，电子镇流器100经调光器110从常规AC电力线105接收AC功率并将所述AC功率转换为受控电流IL，以由气体放电负载如装备有可加热灯丝的荧光光源或无电极荧光光源使用。
电子镇流器100包括EMI/RFI滤波器115、全波桥式整流器120、及半桥式逆变器125和构造成形成第一和第二谐振电路的各个电路组件。
常规AC电力线105(一般交流源如北美120伏特/60赫兹或其它常规电力工业电力线)通过调光器连接到EMI/RFI滤波器115的一对输入端子IT11和IT12。EMI/RFI滤波器115具有一对输出端子OT11和OT12，其连接到全波桥式整流器120的一对输入端子RI11和RI12。EMI/RFI滤波器115用于降低高频噪声及AC输入功率中出现的其它伪信号成分以向全波桥式整流器120传送相对纯净的AC信号。
全波桥式整流器120包括多个二极管D1、D2、D3和D4。全波桥式整流器120在输入端子RI11和RI12从EMI/RFI滤波器115接收AC信号并在输出端子B+和B-相应产生整流电压信号。储能电容器CS1跨端子B+和B-连接。
如图所示，半桥式逆变器125包括在结点A互相连接的一对NPN型开关晶体管Q11和Q12。Q11的集电极连接到正DC输入端子B+，Q11的发射极连接到Q12的集电极(图示为结点A)，Q12的发射极连接到负DC输入端子B-。晶体管Q11和Q12电路的基极驱动未被示出。
谐振电感器LR1连接到逆变器125的结点A和输出负载端子(图示为结点B)。结点B是谐振电容器CR1、谐振电容器CR2和负载LOAD1的互连点，所述负载图示为气体放电负载。谐振电感器LR1、谐振电容器CR2及负载形成第二谐振电路，其中所述气体放电负载与电容器CR2实际上并联连接。
DC反馈电容器DCF1连接在结点C处的谐振电容器CR1(即CR1未连接到结点B的那一侧)和DC输入端子B+之间。此外，两个AC箝位电容器ACCL1和ACCL2分别连接在结点C和整流器输入端子RI11、结点C和RI12之间。
如图12的典型电路所示，谐振电感器LR1、谐振电容器CR1及合成负载Rs(t)由下述元件制成：(i)DC反馈电容器DCF1；(ii)AC箝位电容器ACCL1、ACCL2；(iii)二极管D1、D2；及(iv)储能电容器CS1。
如果使用电解类型，如本领域技术人员公知的，储能电容器具有其由下述构成的合成内部阻抗：内部电阻、内部等效电感及内部电容。
图12为表示根据实施例的第一谐振电路的模型的框图。具体地，第一谐振电路模型示出了RLC谐振电路，其中下述元件串联连接以在谐振工作模式下产生电流iR1(t)：电源VDC(t)、开关、合成电阻元件Rs(t)、电感元件VL(t)及电容性元件VL(t)。
图13为电流随时间变化的图像表示，用于理解图12的实施例。具体地，图13示出了不同电阻负载RS(t)时的电流iR1(t)，包括小(振荡负载)、中等(临界负载)及大(过载)情况。
图14为根据实施例的第二谐振电路模型的框图。具体地，第二谐振电路模型示出了RLC谐振电路，其中下列元件串联连接以在谐振工作模式下产生电感器压降VL(t)：电源VDC(t)、开关、电感元件VL(t)、及电容性元件VL(t)和电阻元件Rs(t)的并联组合，其中电容性元件代表CR2、电阻元件代表气体放电负载电阻RL。
图15为电压随频率变化的图形表示，用于理解图14的实施例。具体地，图15示出了对于不同RL值，包括开路和正常灯负载情况，电感器LR的电压降VL(t)。通过观察可以看出，正常灯负载曲线峰值在零交叉频率fZC，及安全工作区在最小工作频率fRmin和最大工作频率fRmax之间。在此所述的各个电阻器、电容器及电感器值选择为支持安全工作区内的运行。
图18为无电极气体放电光源的实施例。具体地，图18A示出了无电极灯泡型的感应光源，而图18B示出了弯曲及桥接的管状无电极光源。两种类型的无电极光源均可在于此所述的各个实施例中使用。
运行特性
图1所示电路的运行特性现在将在每一调光器位置电路处于稳态运行的情况下进行描述。此外，图16-17所示的波形图形表示用于帮助说明运行特性。具体地，图16所示的多个波形(即电压随时间而变)说明提供给EMI/RFI滤波器的AC电压(图示为VAC)及跨储能电容器CS1的DC电压(图示为VDC)。图17所示多个波形说明在全波桥式整流器120的输出处的整流AC电压(图示为VACR)。通过观察可以看出，使能传输100％(调光器短路)、75％、50％和20％的AC功率的调光器操作导致整流电压水平、瞬时电压差、振荡区域及其它参数的特定变化。
全功率模式-100％(调光器短路)
在该工作模式下，AC电力线提供如波形VAC所示的正弦AC电压及如波形VDC所示的跨储能电容器CS1的电压；两个波形均在图16A中示出。
在全波桥式整流器120的输出处的整流AC电压被图示为图17A中的波形VACR。VDC100％和VACR100％之间的瞬时电压差图示为ΔV100％(t)，其具有在AC电力线电压的每半周期中从“零”调节到“max＝VDC100％”然后调节到“零”的大小。该ΔV100％电压通过本发明电路的运行以动态方式添加到VACR100％。
所述电路通过经多种已知技术中的任何技术提供的触发事件而开始振荡。例如，图2的电路包括使用二端交流开关元件的标准触发机构。其它触发机构是众所周知的且可用在各个实施例中。
第一谐振电路提供DC反馈和AC箝位。然而，由于第一和第二谐振电路共享共用电感器LR1，第一谐振电路电流的任何变化(例如由于反馈/箝位效应引起的变化)将被反映在第二谐振电路电流中。具体地，通过LR1的电流的第一部分向作为第二谐振电路的一部分的负载提供功率，而通过LR1的电流的其余部分通过第一谐振电路。
第一谐振电路产生一定大小的谐振电流IR1，如图12中所示，其取决于合成负载电阻Rs(t)。通过DC反馈电容器DCF1和一对箝位电容器ACCL1和ACCL2的IR1电流提供另外的电流以将储能电容器CS1充电到整流电压VACR100％的峰值量。
为使所述电路运行为高功率因数装置(P.F.在0.7-0.9之间)，箝位电容器ACCL1和ACCL2的值选择为具有大约从470nF∶0.5nF到330nF∶10nF的比值范围。感兴趣的一个比值为390nF∶10nF。总的来说，大值箝位电容器具有约200nF到600nf范围内的电容，而小值箝位电容器具有约0.2nF到20nF范围内的电容。大和小值电容器之间的电容比在约20∶1到2000∶1的范围内。两个箝位电容器的电容值的这种大差异使每一电容器在将电解电容器充电到其最大电压时能执行特定功能。小值箝位电容器在谐振振荡的高频周期期间充电和放电较快，因而提供高电压源功能。大值箝位电容器在谐振振荡的高频周期期间充电和放电较慢，因而提供高电流源功能。
电容器的这种反馈及箝位结构的作用在于在谐振电容器CR1的电压Vc(t)被动态调节，其与合成负载RS(t)的瞬时值直接相关，并符合图13所示的典型电路响应波形的规律。
主要希望在储能电容器始终获得接近直线的VDC以使提供给气体放电负载的电流保持恒定(未被调整)大小。否则，将出现不希望的灯闪烁。
通过使用共用谐振电感器组合第一和第二谐振电路，两个谐振电路从振荡触发之后的第一脉冲开始、在稳定工作模式下的谐振振荡期间自然且谐振地交互作用。两个谐振电路被高度组合并箝位到AC电力线并被使得以相同振荡频率振荡。例如，在没有第一谐振电路的情况下，第二谐振电路以“无负载频率”开始(见图15)，如果未被适当调谐，将损坏其自身。反馈及箝位结构使得第二谐振电路在“安全工作区”内开始和运行，根据合成负载Rs(t)和灯负载RL的情况自动调节频率(见图15)。
两个反馈及箝位谐振电路和结构的所述组合使得电子镇流器在所有灯负载情况均以极安全的方式运行。半桥式逆变器的运行在任何时候均不可能出现晶体管交叉传导的情况。
调光模式-75％
在该模式下，调光器“去除”AC电力线提供的AC电压的一部分正弦波。图16B将该电压示为VACD75％。图17B示出该电压整流为VACD75％R。
电路按与上面全部模式一样的方式工作，但通过运行在此所述的实施例，75％模式的ΔV75％电压以动态方式添加到VACR75％。
电路自动调节及自调节其振荡频率，及中心频率将在安全工作区内自动调节其自身，见图11和15。反馈和箝位按非常动态的方式根据VACD75％大小自动自调节以确保灯负载的较低光输出。
调光模式-50％
在该模式下，调光器“去除”AC电力线提供的AC电压的一半正弦波。图16C将该电压示为VACD50％。图17C示出该电压整流为VACD50％R。
电路按与上面75％模式一样的方式工作。在该模式下，通过本发明电路的运行，ΔV50％电压以动态方式添加到VACR50％。
电路将自动调节及自调节其振荡频率，及中心频率将在安全工作区内自动调节其自身，见图11和15。反馈和箝位按非常动态的方式根据VACD50％大小自动自调节以确保灯负载的较低光输出。
调光模式-20％
在该模式下，调光器“去除”AC电力线提供的AC电压的一半正弦波。图16D将该电压示为VACD20％。图17D示出该电压整流为VACD20％R。
电路按与上面50％模式一样的方式工作。在该模式下，通过运行本发明电路，ΔV20％电压以动态方式添加到VACR20％。
电路将自动调节及自调节其振荡频率，及中心频率将在安全工作区内自动调节其自身，见图11和15。反馈和箝位按非常动态的方式根据VACD20％大小自动自调节以确保灯负载的较低光输出。
在一实施例中，图1电路的元件值选择为如表1所示。其它元件选择对本领域技术人员而言显而易见并由在此所述的教示包含。
| 描述 | 附图标记 |
| 22Ohm NTC热敏电阻 | NTC |
| 10n/400V电容器 | ACCL1 |
| 5n6，1000V电容器 | DCF1 |
| 390nF，100V，CL23B金属化聚酯电容器 | ACLC2 |
| HER 157二极管 | D1 |
| HER 157二极管 | D2 |
| HER 157二极管 | D3 |
| HER 157二极管 | D4 |
| 22uF，200V电子电容器，8-10K Hours@105C | CS1 |
| BLD123DL晶体管 | Q11 |
| BLD123DL晶体管 | Q22 |
| 0.95mH电感器 | LR1 |
| 4n7，1000V电容器 | CR1 |
| 1n0 1500V电容器 | CR2 |
| 18W荧光光源 | LOAD1 |
表1
图2为包括根据另一实施例的电子镇流器的电路的框图。具体地，图2的电路类似于图1的电路，但图2的电路包括另外的细节和几个修改，如下所述。
半桥式逆变器125现在被示为具有适当的基极驱动变压器BD2作为开关驱动变压器以使晶体管Q21和Q22按交替模式切换。绕组W21为与谐振电感器LR21串联连接的谐振电感器电流感测绕组。所述驱动变压器具有缠绕在环形铁氧体磁心上的两个次级绕组W22、W23。
每一晶体管均装备有一组驱动稳定性元件，如下：基极电阻器R23与绕组W22及晶体管Q21的基极-发射极结点串联连接；二极管D22跨晶体管Q21的集电极-发射极结点连接；二极管D25跨晶体管Q21的基极-发射极结点连接；及(iv)二极管D24跨基极电阻器R23连接。晶体管Q22装备有与晶体管Q21一样的驱动稳定性元件。
谐振电感器LR2具有分别连接到气体放电负载LOAD2的灯丝F21和F22的两个次级绕组LR22和LR23。
由电阻器R22、电容器C23、二极管D21和二端交流开关DD2形成的触发器电路按已知方式连接以触发逆变器的振荡。
限压器件VLD2跨储能电容器CS2连接。
图3为包括根据另一实施例的电子镇流器的电路的框图。具体地，图3的电路类似于图1的电路，但图3的电路包括另外的细节和几个修改，如下所述。
在此，可饱和基极驱动变压器用非可饱和基极驱动变压器BD3代替。
初级绕组与谐振电感器LR31串联连接，及两个次级基极驱动绕组W32和W33分别连到晶体管Q31和Q32的基极-发射极结点。
图4为包括根据另一实施例的电子镇流器的电路的框图。具体地，图4的电路类似于图1的电路，但图4的电路包括另外的细节和几个修改，如下所述。
谐振电容器CR42连接到LOAD4对面的一侧上，使得流过该电容器CR42的电流现在流过灯丝F41和F42。
基极驱动变压器BD4为如图3中所示的非饱和类型。
图5为包括根据另一实施例的电子镇流器的电路的框图。具体地，图5的电路类似于图1的电路，但图5的电路包括另外的细节和几个修改，如下所述。
在该实施例中，第二谐振电路包括谐振电感器LR51、谐振电容器CR52、LOAD5及DC分隔电容器CB5。该谐振电路现在连接在结点A和DC输入端子B+之间，而不是端子B-。
基极驱动变压器BD6为如图2所示实施例中的可饱和类型。
灯丝F51和F52分别从谐振电感器次级绕组LR52和LR53供电。
图6为包括根据另一实施例的电子镇流器的电路的框图。具体地，图6的电路类似于图1的电路，但图6的电路包括另外的细节和几个修改，如下所述。
在该实施例中，第二谐振电路包括谐振电感器LR6、谐振电容器CR61、LOAD6及DC分隔电容器CB6。该谐振电路现在连接在结点A和DC输入端子B+之间，而不是端子B-。
基极驱动变压器BD6为如图3中所示的非可饱和类型。
灯丝F61和F62由谐振电容器CR62的电流供电。
图7为包括根据另一实施例的电子镇流器的电路的框图。具体地，图7的电路类似于图1的电路，但图7的电路包括另外的细节和几个修改，如下所述。
在该实施例中，逆变器125包括一对互补的P和N型MOS晶体管Q71和Q72，且为自振荡类型。交替传给每一晶体管栅极的栅极驱动信号由谐振电感器LR7的次级绕组提供。
图8为包括根据另一实施例的电子镇流器的电路的框图。具体地，图8的电路类似于图1的电路，但图8的电路包括另外的细节和几个修改，如下所述。
在该实施例中，逆变器125包括一对N型MOS晶体管Q81和Q82。交替传给每一晶体管栅极的栅极驱动信号由集成电路驱动器IC提供。该IC可以是标准半桥式驱动器或定制的驱动器，其被使得适应两个谐振电路的振荡。
本领域技术人员将意识到，在此所述的电路、器件、布局和方法在使用一般切相调光器进行深度调光的所有工作模式期间均提供关键性能参数的实质稳定性。调光器类型可以是前缘切相或后缘切相类型。此外，调光器可用一般三端双向可控硅开关或其它半导体类型器件如IGBT或MOSFET制成。所述电路的运行与所有类型的调光器一样。
反馈及箝位结构为电路安全且可靠运行的实质，特别是在调光模式下更是如此。在共用谐振电感器内流通的谐振电流被最小化以获得最高的电路效率及抗高环境温度性，所述器件在其中必须安全且可靠地工作。
应意识到，本发明的实施例可用相对低的元件数量实施并可容易适于所有电力线电压和负载类型、可在生产过程中重复、及成本低。
应当理解，所有其它类型的谐振振荡电路如自振荡或由IC驱动的、半桥或全桥、反激、正向或E类谐振振荡电路均可在于此所述的发明中使用。
本发明的多个实施例已在此公开和描述。例如，在一实施例中，适于从低频AC电力线运行气体放电负载的电子镇流器电路包括：滤波器电路，其具有连接到AC电力线的第一和第二输入端子，且所述滤波器具有第一和第二输出端子；整流器电路，其具有连接到所述滤波器电路的第一输出端子的第一整流器输入端子及连接到所述滤波器电路的第二输出端子的第二整流器输入端子，及所述整流器电路具有一对DC输出端子(B+、B-)；连接到所述DC输出端子的自振荡谐振逆变器电路，其中自振荡谐振逆变器电路包括：(i)连接到DC输出端子并在逆变器输出结点A互连的一对半导开关器件；(ii)第一和第二谐振电路，其具有在谐振结点B连接的第一和第二谐振电容器及连接在逆变器输出结点A和谐振结点B之间的一个共用谐振电感器；(iii)连接到DC端子B-和气体放电负载的第二谐振电容器；(iv)连接到反馈结点C的第一谐振电容器；及(v)与谐振电感器串联连接的驱动变压器，其向半导开关器件对提供开关信号以有效维持谐振逆变器的振荡。该实施例还包括：连接到DC端子B+和反馈结点C的DC反馈电容器；连接到第一整流器输入端子和反馈结点C的第一AC箝位电容器；及连接到第二整流器输入端子及反馈结点C的第二AC箝位电容器。
上面结合图5-6所述的另一实施例包括适于从低频AC电力线运行气体放电负载的电子镇流器电路，包括：滤波器电路，其具有连接到AC电力线的第一和第二输入端子，并具有第一和第二输出端子；整流器电路，其具有连接到所述滤波器电路的第一输出端子的第一整流器输入端子及连接到所述滤波器电路的第二输出端子的第二整流器输入端子，及所述整流器电路具有一对DC输出端子(B+、B-)；连接到DC输出端子(B+、B-)的储能电容器；连接到所述DC输出端子的自振荡谐振逆变器电路，包括：(i)连接到DC输出端子并在逆变器输出结点A互连的一对半导开关器件；(ii)第一和第二谐振电路，其具有在谐振结点B连接的第一和第二谐振电容器及连接在逆变器输出结点A和谐振结点B之间的一个共用谐振电感器；(iii)连接到反馈结点C的第一谐振电容器；(iv)连接到DC端子B+和气体放电负载的第二谐振电容器；及(v)与谐振电感器串联连接的驱动变压器，其向半导开关器件对提供开关信号以有效维持谐振逆变器的振荡。该实施例还包括：连接到DC端子B+和反馈结点C的DC反馈电容器；连接到第一整流器输入端子和反馈结点C的第一AC箝位电容器；及连接到第二整流器输入端子及反馈结点C的第二AC箝位电容器。
上面结合图7所述的另一实施例包括适于从低频AC电力线运行气体放电负载的电子镇流器电路，包括：滤波器电路，其具有连接到AC电力线的第一和第二输入端子，且所述滤波器具有第一和第二输出端子；整流器电路，其具有连接到所述滤波器电路的第一输出端子的第一整流器输入端子及连接到所述滤波器电路的第二输出端子的第二整流器输入端子，及所述整流器电路具有一对DC输出端子(B+、B-)；连接到DC输出端子(B+、B-)用于存储的储能电容器；连接到所述DC输出端子的自振荡谐振逆变器电路，包括：(i)连接到DC输出端子并在逆变器输出结点A互连的一对半导开关器件；(ii)第一和第二谐振电路，其具有在谐振结点B连接的第一和第二谐振电容器及连接在逆变器输出结点A和谐振结点B之间的一个共用谐振电感器；(iii)连接到DC端子B+和气体放电负载的第二谐振电容器；(iv)连接到反馈结点C的第一谐振电容器；及(v)采用谐振电感器的两个次级绕组的驱动电路，其向半导开关器件对提供开关信号以有效维持谐振逆变器的振荡。该实施例还包括：连接到DC端子B+和反馈结点C的DC反馈电容器；连接到第一整流器输入端子和反馈结点C的第一AC箝位电容器；及连接到第二整流器输入端子及反馈结点C的第二AC箝位电容器。
上面结合图8所述的另一实施例包括适于从低频AC电力线运行气体放电负载的电子镇流器电路，包括：滤波器电路，其具有连接到AC电力线的第一和第二输入端子，并具有第一和第二输出端子；整流器电路，其具有连接到所述滤波器电路的第一输出端子的第一整流器输入端子及连接到所述滤波器电路的第二输出端子的第二整流器输入端子，及所述整流器电路具有一对DC输出端子(B+、B-)；连接到DC输出端子(B+、B-)用于存储的储能电容器；连接到所述DC输出端子的驱动振荡谐振逆变器电路，包括：(i)连接到DC输出端子并在逆变器输出结点A互连的一对半导开关器件；(ii)第一和第二谐振电路，其具有在谐振结点B连接的第一和第二谐振电容器及连接在逆变器输出结点A和谐振结点B之间的一个共用谐振电感器；(iii)连接到DC端子B+和气体放电负载的第二谐振电容器；(iv)连接到反馈结点C的第一谐振电容器；及(v)连接到DC端子(B+、B-)并具有至少两个驱动输出端子的集成驱动电路，其向半导开关器件对提供开关信号以有效产生谐振逆变器的振荡。该实施例还包括：连接到DC端子B+和反馈结点C的DC反馈电容器；连接到第一整流器输入端子和反馈结点C的第一AC箝位电容器；及连接到第二整流器输入端子及反馈结点C的第二AC箝位电容器。可选地，该实施例和其它实施例可使用驱动器集成电路(IC)驱动振荡谐振逆变器。
能够从低频AC电力线电压源接收调光器调节的功率并适于使用调节的光输出运行气体放电负载的电子镇流器电路的另一实施例包括：(i)装备有逆变器的高频振荡器，其连接到具有一个共用谐振电感器的两个串联谐振电路；及(ii)连接到所述高频振荡器和低频AC电力线的箝位及反馈电路，当调光器在低于最大光输出的任何光输出水平时，箝位及反馈电路在气体放电负载运行期间均随振荡频率增加运行。
另一实施例的电子镇流器电路能够从低频AC电力线电压源接收调光器调节的功率并适于运行气体放电负载，所述电子镇流器包括由两个组合及同步谐振电路组成的振荡器电路，所述谐振电路具有两个谐振电容器和一个共用谐振电感器，其中一个谐振电路用于运行气体放电负载，另一谐振电路用于向AC电力线提供振荡器电路的能量反馈和箝位以由调光器执行气体放电负载的调光功能。
另一实施例的电子镇流器电路能够从低频AC电力线电压源接收调光器调节的功率并适于使用调节的光输出运行气体放电负载，所述电子镇流器包括：用于连接到调光器调节的低频AC电力线电压源的输入电路；具有连接到所述输入电路的输入端子及具有连接到储能电容器的DC输出端子的整流器；连接到储能电容器并在逆变器输出结点A互连的半导开关器件；连接到结点A和DC输出端子的谐振振荡器电路；所述谐振振荡器用于从DC输出端子引出脉动电流，包括：(i)第一谐振负载电路，其具有在结点B串联连接的谐振电感器和第一谐振电容器，并具有实际上并联连接到第一谐振电容器的气体放电负载；(ii)第二谐振反馈电路，其具有串联连接并用于在DC输出端子提供脉动DC电压的谐振电感器、第二谐振电容器及DC反馈电容器；及(iii)AC箝位电路，其具有连接到整流器的输入端子和DC反馈电容器的第一和第二箝位电容器。
在进一步的实施例中，任何上述实施例还包括在AC电源系列的至少一导线中使用负温度系数(NTC)电阻器。所述NTC的使用提供自调节电阻从而在AC电力线的同一支路上使用多个调光器时提供稳定性，灯之间无相互作用及独立调光而每一调光器操作的灯无闪烁。根据其自然特性，自调节电阻直接取决于NTC的温度。然而，NTC的温度依赖于由AC电力线电压源运行的灯吸引的RMS电流。当高功率因数时，由全功率(100％)运行的灯吸引的RMS电流较低而NTC电阻较高对运行性能有利，及在低功率因数时，由调光模式运行的灯吸引的RMS电流较高而NTC电阻较低对调光性能也有利。
可以认为，本发明及其几个优点和特征可从前述描述得以理解。然而，在不背离本发明精神的情况下，可对其形式、结构和元件的相互关系进行变化，在此出现的形式仅代表当前优选的实施例。
在前述内容致力于本发明的多个实施例的同时，本发明的其它及进一步的实施例可被想出而不背离其基本范围。这样，本发明的适当范围将根据所附权利要求进行确定。
Claims (18)
1、用于供电气体放电负载的装置，包括：
桥式整流器，用于响应于所接收的AC信号跨一对输出端子产生整流电压信号；
储能电容器，其跨桥式整流器输出端子连接并用于存储由整流电压信号提供的能量；
逆变器，其跨桥式整流器连接并用于在输出端子产生交流电压信号；
电感器，其连接在逆变器输出端子和负载端子之间；
包括所述电感器的第一谐振电路，用于向所述储能电容器提供DC反馈信号，所述DC反馈信号被AC箝位到所接收的AC信号；及
包括所述电感器的第二谐振电路，用于向负载端子提供负载电流；其中所述第一谐振电路响应于所接收AC信号的变化调节DC反馈信号。
2、根据权利要求1的装置，其中第一谐振电路还包括：
DC反馈电容器，用于向储能电容器提供充电电压；
较小的AC箝位电容器，用于在相对高频谐振振荡模式期间向桥式整流器输入提供高电压；及
较大的AC箝位电容器，用于在相对高频谐振振荡模式期间向桥式整流器输入提供高电流。
3、根据权利要求2的装置，其中所述较大的AC箝位电容器选择为390nF，所述较小的AC箝位电容器选择为10nF。
4、根据权利要求1的装置，还包括：
滤波器电路，用于滤波提供给桥式整流器的AC信号。
5、根据权利要求1的装置，其中所述逆变器包括至少一半导开关器件。
6、根据权利要求1的装置，其中所述气体放电负载包括下述之一：具有可加热灯丝的荧光光源及无电极荧光光源。
7、根据权利要求5的装置，还包括：
与所述谐振电感器串联连接的驱动变压器，其向半导开关器件对提供开关信号以维持所述谐振逆变器的振荡。
8、根据权利要求7的装置，其中所述驱动变压器包括下述之一：可饱和铁氧体磁心及非可饱和铁氧体磁心。
9、根据权利要求1的装置，其中所述逆变器包括一对互补的半导开关晶体管，其按半桥式结构和推挽式结构之一进行连接。
10、根据权利要求1的装置，还包括与所述储能电容器并联连接的限压器件。
11、能够从低频AC电力线电压源接收调光器调节的功率并适于使用调节的光输出运行气体放电负载的电子镇流器，该电子镇流器包括：
(i)装备有逆变器的高频振荡器，其连接到具有一个共用谐振电感器的两个串联谐振电路；及
(ii)连接到所述高频振荡器和低频AC电力线的箝位及反馈电路，当调光器在低于最大光输出的任何光输出水平时，箝位及反馈电路在气体放电负载运行期间均随振荡频率增加运行。
12、能够从低频AC电力线电压源接收调光器调节的功率并适于运行气体放电负载的电子镇流器电路，所述电子镇流器包括：
由两个组合及同步谐振电路组成的振荡器电路，所述谐振电路具有两个谐振电容器和一个共用谐振电感器，其中一个谐振电路用于运行气体放电负载，另一谐振电路用于向AC电力线提供振荡器电路的能量反馈和箝位以由调光器执行气体放电负载的调光功能。
13、能够从低频AC电力线电压源接收调光器调节的功率并适于运行气体放电负载的电子镇流器电路，所述电子镇流器包括：
由至少一谐振电路组成的振荡器电路，用于运行气体放电负载及向AC电力线提供能量反馈和对其自身箝位以由调光器执行气体放电负载的调光功能。
14、能够从低频AC电力线电压源接收调光器调节的功率并适于使用调节的光输出运行气体放电负载的电子镇流器，所述电子镇流器包括：
用于连接到调光器调节的低频AC电力线电压源的输入电路；
具有连接到所述输入电路的输入端子及连接到储能电容器的DC输出端子的整流器；
连接到储能电容器并在逆变器输出结点A互连的半导开关器件；
连接到所述结点A和DC输出端子的谐振振荡器电路；
用于从DC输出端子引出脉动电流的谐振振荡器，包括：
(i)第一谐振负载电路，其具有在结点B串联连接的谐振电感器和第一谐振电容器，并具有并联连接到第一谐振电容器的气体放电负载；
(ii)第二谐振反馈电路，其具有串联连接并用于在DC输出端子提供脉动DC电压的谐振电感器、第二谐振电容器及DC反馈电容器；及
(iii)AC箝位电路，其具有连接到整流器的输入端子和DC反馈电容器的第一和第二箝位电容器。
15、根据权利要求14的电子镇流器，其中气体放电负载的调节后的光输出与调光器调节的AC电力线电压成线性关系。
16、根据权利要求14的电子镇流器，其中滤波器电路具有至少一负温度系数热敏电阻器。
17、根据权利要求14的电子镇流器，其中所述输入电路具有至少一电感性元件。
18、根据权利要求14的电子镇流器，其中所述输入电路具有至少一电阻器。
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|---|---|---|---|---|
| CN101969731A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-02-09 | 广州荣基能亮电子科技有限公司 | 荧光灯节能适配器 |
| CN102638221A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-08-15 | 南京航空航天大学 | 用于大功率高速电动机控制的前端Buck变换器无损缓冲电路 |
| CN104080253A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-01 | 宁波宇润电器有限公司 | 一种灯泡组变压电路 |
| WO2016106906A1 (zh) * | 2014-12-31 | 2016-07-07 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 紫外线荧光灯组件以及配向紫外线照射装置 |
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2008
- 2008-07-30 CN CN200810129968A patent/CN101640965A/zh active Pending
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