CN101861034B

CN101861034B - 具有rc计时单元电子镇流器的保护电路

Info

Publication number: CN101861034B
Application number: CN 201010152452
Authority: CN
Inventors: 彭振宇; 吕长志; 范宇; 黄月强; 刘扬; 盖辰宁; 张健; 孟宪磊
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: CN101861034A

Abstract

具有RC计时单元电子镇流器的保护电路涉及一种荧光灯电子镇流器的保护电路，属于绿色照明领域。包括信号采样单元(1)、RC计时单元(2)、时间长度比较单元(3)、触发单元(4)、异常信号处理电路(5)。异常信号采样单元(1)对灯负载进行采样，将采样信号送入到时间长度比较单元(3)中与RC计时单元(2)所设定的时间长度进行比较，然后通过触发单元(4)来控制异常信号处理电路(5)是否工作。本发明提供的异常保护电路，和已有的功率因数校正电路、振荡电路、半桥逆变电路共同组成的电子镇流器，当灯管过流达到一定程度时，保护电路会输出保护信号送入至异常信号处理单元处理，最终使振荡电路停止工作，进而保护电子镇流器。

Description

具有RC计时单元电子镇流器的保护电路

技术领域

本发明属于绿色照明领域，尤其涉及一种荧光灯电子镇流器的保护电路。

背景技术

如今，绿色照明已成为各国关注的焦点。现时市场上的电子镇流器多数没有异常保护电路，当镇流器工作于国标GB19510.4中所规定的异常状态时，很可能严重发热，导致内部元件被烧毁。因此有“省电不省钱”的美语，从经济角度考虑极不划算。有的电子整流器带有异常保护电路，但其电路复杂，容易触发等因素，导致电子镇流器工作极不稳定，极大地消耗了功耗。

现有技术中有一些电子整流器具有上述的异常保护功能，是在电子整流器上加上能识别局部整流效应功能的第二保护电路。用Sense FET(采样管)对灯管的输出电压进行采样，然后送入比较器中进行比较。当采样进来的灯管电压超过比较中设定参考电压时，即认为灯管工作在过压状态。此时镇流器驱动保护电路工作，关闭振荡电路。这种电路过于灵敏，极短暂的扰动也会使镇流器停止工作，而过于频繁地启停镇流器对荧光灯和镇流器本身也是一种损害。

发明内容

本发明针对上述异常保护电路使电子镇流器工作不稳定的问题，提供了一种能够判断扰动时间长短，并根据时间长短决定电子镇流器是否停止工作的电子镇流器异常保护电路。根据上述需解决的问题设计一种电子整流器异常保护电路，包括异常信号采样单元、RC计时单元、时间长度比较单元、触发单元和异常信号处理电路。异常信号采样单元对产生的异常信号进行采样，然后将采样后的信号送入到时间长度比较单元中与RC计时单元所设定的时间长度参数进行比较，然后通过触发单元的输出值来控制异常信号处理电路是否工作。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：设计一种具有RC计时单元电子镇流器的保护电路，包括采集灯输出回路中异常电压的异常信号采样单元、控制灯的振荡电路是否振荡的异常信号处理电路；还包括RC计时单元、时间长度比较单元、触发单元，其中，RC计时单元与异常信号采样单元连接，当灯输出回路出现异常时，异常信号采样单元输出的异常电压与RC计时单元输出信号皆送到时间长度比较单元，时间长度比较单元比较异常电压持续时间与RC计时单元所设定时间的长短，触发单元根据比较结果输出控制信号给异常信号处理电路。

所述RC计时单元可以通过调整电阻R和电容C的大小来设定RC计时单元时间参数。

所述异常信号采样单元由2个与门I1、I2，2个采样电阻S1、S2和1个比较器I3所组成，2个与门的一个输入端共同接镇流器工作电路中的低侧驱动信号，另一个输入端分别接镇流器工作电路中的预热信号和点火信号。采样电阻S1、S2为Sense FET的场效应管，两个Sense FET的漏端与灯输出回路联接，栅端分别接来自2个与门I1、I2的输出信号，源端与比较器I3的正向输入端和外接的由R2、C2并联构成的RC并联网络联接，比较器I3负向输入端接镇流器工作电路内部分压网络所产生的参考源0.5V；所述RC计时单元主要由受控电流源I11、控制开关I12、比较器组I7、I8和外接的由R3、C3并联构成的RC并联网络组成，比较器组I7、I8的正向输入端分别接4.7V/1.0V的镇流器工作电路内部参考源电压，负向输入端与由R3、C3并联构成的RC并联网络连接，控电流源I11通过控制开关为RC并联网络提供电源；所述时间长度比较单元主要由1个前沿脉冲触发单元I4和1个后沿脉冲触发单元I5以及两个与门I6、I9组成组成，2个脉冲沿触发单元的输入均来自采样电路单元中比较器I3的输出，前沿脉冲触发单元I4的输出与RC计时单元中比较器I7的输出共同作为与门I6的输入信号，与门I6的输出信号值来驱动控制开关I12的控制端，后沿脉冲沿触发单元I5的输出与RC计时单元中的比较器I8的输出信号一起作为与门I9的输入；所述触发单元由RS触发器I10组成，其S端接来自与门I9的输出，RS触发器I10的输出驱动异常信号处理电路；所述异常信号处理电路由接RS触发器输出I10的或门单元、电平位移单元、两组数目不相等的与非门组成，或门单元的输出通过电平位移单元接并行的两组数目不相等的与非门，其中一组与非门的输出接电子镇流器的振荡电路。

本发明提供的异常保护电路的工作原理：

(1)当灯输出回路没有发生过流时，即异常信号采样单元中的比较器输出电压为0V，此时相应的异常保护电路输出仍为低电平，振荡电路仍正常工作；

(2)当灯输出回路发生过流时，即灯的输出回路的电流经过采样电阻S1或S2之后在电阻R2两端会产生较大电压。R2两端产生的电压高于异常信号采样单元比较器I3负向输入端参考电压0.5V时，此时比较器I3会输出高电平。输出的高电平被送入到时间长度比较单元中前沿脉冲触发单元I4产生相应的脉冲信号。此时脉冲信号与计时单元中比较器I7的输出信号一起作为与门I6的输入，相应地与门I6输出信号作为计时单元中控制开关的控制信号。若其信号有效时，将电流源I11接入电路中。电流源I11被接入电路后，其对RC并联网络(R3、C3)进行充电，当R3上的电压达至4.7V时，RC计时单元中比较器I7输出为低电平，与门I6输出为低电平，进而电流源I11被从电路断开。此时的RC并联网络(R3、C3)随即开始放电。当RC并联网络(R3、C3)放电至1.0V以下时，此时计时单元中触发器I8输出为高电平。受控电流源对RC并联网络(R3、C3)的充电以及RC并联网络(R3、C3)的放电，这一段所经历的时间即是一个完整的计时周期。此时，若异常信号在计时周期完成之前变成低电平，相应的异常采样单元中比较器I3的输出电平经历了由高至低的跳变，此时时间长度比较单元中后沿脉冲触发单元I5输出信号为高电平，而此时RC计时单元中比较器I8输出信号为低电平，相应的触发单元I10的S端输入为低电平；若异常信号在计时周期完成之后变成低电平，此时信号经过后沿脉冲触发单元I5之后变为高电平。同时RC计时单元中比较器I8的输出信号已经是高电平时，相应的触发单元I10中的S端输入为高电平，触发单元I10输出高电平，异常电路开始工作，振荡电路被强迫停止。

本发明的有益效果：本发明提供的异常保护电路，和已有的功率因数校正电路、振荡电路、半桥逆变电路共同组成的电子镇流器，当灯管过流达到一定程度时，保护电路会输出保护信号送入至异常信号处理单元处理，最终的结果为电路令振荡电路停止工作，进而保护电子镇流器。本发明的RC计时电路的时间长度可进行调节，通过选择片外R3、C3值的大小，即可获得与电路参数所匹配的时间常数。因而可根据不同的实际情况设定不同的时间常数，更好的保护电子镇流器。

附图说明

图1本发明电子镇流器异常状态保护电路原理方框图；

图2本发明电子镇流器异常保护电路的一种应用实施电路原理图；

图3图2所示实施例中的异常信号处理电路原理图；

图4本发明电子镇流器运行模式下对故障进行检测的时序图(异常信号持续时间较长)；

图5本发明电子镇流器运行模式下对故障进行检测的时序图(异常信号持续时间较短)。

图中，1、异常信号采样单元，2、RC计时单元，3、时间长度比较单元，4、触发单元，5、异常信号处理电路。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

参见图1，本发明电子镇流器异常状态保护电路的组成方框图，包括异常信号采样单元1、RC计时单元2、时间长度比较单元3、触发单元4、异常信号处理电路5。异常信号采样单元1与灯输出回路联接，采样灯输出回路的电压。异常信号采样单元1的输出端与RC计时单元2共同接到时间长度比较单元3，时间长度比较单元3对采样的异常电压的时间与RC计时单元2设定的时间进行比较，判断是否有异常情况。时间长度比较单元3的输出接触发单元4，当有异常情况时，触发单元4触发信号处理电路5产生使电子镇流器的振荡电路停振的信号。

参见图2，本发明电子镇流器异常状态保护电路的一种应用实施例电路原理图。异常采样电路单元1由2个与门I1、I2，2个采样电阻(Sense Fet)S1、S2，和1个比较器I3所组成。2个与门的一个输入端接共同的低侧驱动信号，另一端分别接预热信号和点火信号。采样电阻(SenseFet)S1、S2为场效应管，其漏端与灯输出回路(LCR谐振回路)联接，栅端分别接来自2个与门I1、I2的输出信号，源端与比较器I3的正向输入端和外接的RC并联网络(R2、C2)联接。比较器I3负向输入端接内部分压网络所产生的参考源0.5V；RC计时单元2主要由受控电流源I11、控制开关I12、比较器组I7、I8和外接的RC并联网络(R3、C3)组成。其中控制开关I12的控制信号来自与门I6的输出。比较器组I7、I8的正向输入端分别接4.7V/1.0V的内部参考源电压，负向输入端与RC并联网络(R3、C3)连接起来。时间长度比较单元3主要由1个前沿脉冲触发单元I4和1个后沿脉冲触发单元I5所组成，2个脉冲沿触发单元的输入均来自采样电路单元中比较器I3的输出，前沿脉冲触发单元I4的输出与RC计时单元中比较器I7的输出共同作为与门I6的输入信号。根据与门I6的输出信号值来驱动控制开关，相应的将电流源I11接入电路。后沿脉冲沿触发单元I5的输出与RC计时单元中的比较器I8的输出信号一起作为与门I9的输入。触发单元4仅有RS触发器I10组成，其S端接来自与门I3的输出。RS触发器I10的输出被送到异常信号处理电路5。信号处理电路5由一个3输入端的或门单元、电平位移单元、两组数目不相等的与非门组成(如图5)。当触发单元4的Output信号有效时，信号被送入或门的一输入端(或门单元的其余两输入端可分别用于电流源故障信号以及时序控制电路故障信号的接收)，或门的输出信号经过电平位移单元之后，完成从数字信号(0-5V)至模拟信号(0-7V)之间的转换。转换后电平分别送入两组与非门中，分别得到整个电路的使能信号以及相应的使能非信号。若使能非信号为高电平且被送入到振荡电路(voltage-controlledoscillator)，振荡电路在使能非信号的控制下停止工作(其使能信号可用于上电时，给芯片中各功能模块的状态进行相应的复位)。本实施例中电子镇流器的振荡电路的主体部分由2个比较器、RS触发器、电阻分压网络组成。使能非信号作为控制信号控制2个比较器的输出，当使能非信号为高电平，比较器的输出端被强行放电至低电平，振荡电路停止工作。

参见图4，图5，当电路因误触发或者电容耦合效应所产生异常信号发生时，RC计时单元和异常保护电路分别所作出的响应。异常信号持续时间的量级维持在秒的范围。为了快速的获得仿真的结果，选定较小的RC阻值，设定时间常数，使T＝RC＝60μ＝0.06ms。参见图3，当异常信号Fault持续的时间(80μs)较长且大于电路所设的时间常数，异常保护电路输出OUTPUT输出一个窄脉冲。电路认为此时产生异常信号，随着保护电压的OUTPUT输出，振荡电路被强迫停止。参见图4，当异常信号Fault持续的时间长度30μ秒，小于RC并联电路(R3、C3)所设定的时间常数时60μ秒时，OUTPUT输出没有变化，仍为低电平。电路将忽视所产生异常信号，仍将正常工作。为了获得精确的仿真结果，增大RC阻值，使其乘积接近为秒的数量级，此时能够真实反映电路出现异常信号时所作出的反映。

对本发明实施实例提供的技术方案进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明所实施的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解明本发明实施的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.具有RC计时单元电子镇流器的保护电路，包括采集灯输出回路中异常电压的异常信号采样单元(1)、控制电子镇流器的振荡电路是否振荡的异常信号处理电路(5)，其特征在于：还包括RC计时单元(2)、时间长度比较单元(3)、触发单元(4)，其中，RC计时单元(2)与异常信号采样单元(1)连接，当灯输出回路出现异常时，异常信号采样单元(1)输出的异常电压与RC计时单元2的输出信号皆送到时间长度比较单元(3)，时间长度比较单元(3)比较异常电压持续时间与RC计时单元(2)所设定时间的长短，触发单元(4)根据比较结果输出控制信号给异常信号处理电路(5)；其中，

所述异常信号采样单元(1)由两个与门I1、I2，两个采样电阻S1、S2和一个比较器I3所组成，两个与门的一个输入端共同接镇流器工作电路中的低侧驱动信号，另一个输入端分别接镇流器工作电路中的预热信号和点火信号，采样电阻S1、S2为Sense FET的场效应管，两个Sense FET的漏端与灯输出回路联接，栅端分别接来自两个与门I1、I2的输出信号，源端与比较器I3的正向输入端和外接的由R2、C2并联构成的RC并联网络联接，比较器I3负向输入端接镇流器工作电路内部分压网络所产生的参考源0.5V；

所述RC计时单元(2)主要由受控电流源I11、控制开关I12、比较器组I7、I8和外接的由R3、C3并联构成的RC并联网络组成，比较器组I7的正向输入端接4.7V、比较器组I8的正向输入端接1.0V的镇流器工作电路内部参考源电压，比较器组I7、I8的负向输入端与由R3、C3并联构成的RC并联网络连接，控电流源I11通过控制开关为RC并联网络提供电源；

所述时间长度比较单元(3)主要由一个前沿脉冲触发单元I4和一个后沿脉冲触发单元I5以及两个与门I6、I9组成组成，两个脉冲沿触发单元的输入均来自采样电路单元(1)中比较器I3的输出，前沿脉冲触发单元I4的输出与RC计时单元(2)中比较器I7的输出共同作为与门I6的输入信号，与门I6的输出信号值来驱动控制开关I12的控制端，后沿脉冲沿触发单元I5的输出与RC计时单元中(2)的比较器I8的输出信号一起作为与门I9的输入；

所述触发单元(4)由RS触发器I10组成，其S端接来自与门I9的输出，RS触发器I10的输出驱动异常信号处理电路；

所述异常信号处理电路(5)由接RS触发器输出I10的或门单元、电平位移单元、两组数目不相等的与非门组成，或门单元的输出通过电平位移单元接并行的两组数目不相等的与非门，其中一组与非门的输出接电子镇流器的振荡电路。