CN101909395A - 用于驱动至少一个放电灯的电子镇流器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动至少一个放电灯的电子镇流器和相应的方法。该电子镇流器具有：输入端；负载回路；中间回路电容器；转换器，其中该转换器包括至少一个转换器开关；控制装置；以及监控装置，其中监控装置与控制装置耦合，并且控制装置设计为在确认去激活标准时将转换器开关去激活；其中该电子镇流器还包括电压测量装置用于测量中间回路电压，其中电压测量装置与控制装置耦合，其中控制装置设计为，当输入电压和中间回路电压之和降低到能够预先确定的第一阈值以下时，在去激活阶段之后又激活转换器开关的激励。

Description

用于驱动至少一个放电灯的电子镇流器和方法
技术领域
本发明涉及一种用于驱动至少一个放电灯的电子镇流器，该电子镇流器具有：输入端，其具有用于与输入电压耦合的第一输入端子和第二输入端子；负载回路，其具有输出端，该输出端包括用于与至少一个放电灯耦合的第一输出端子和第二输出端子，其中负载回路包括桥电路，该桥电路至少具有第一桥开关和第二桥开关；中间回路电容器，其与负载回路的输入端耦合，其中在工作中在中间回路电容器上下降的电压是中间回路电压；转换器，其耦合在电子镇流器的输入端和中间回路电容器之间，其中该转换器包括至少一个转换器开关；控制装置，用于激励转换器开关和至少激励第一桥开关和第二桥开关；以及监控装置，用于监控至少一个与输入电压相关的值，其中监控装置与控制装置耦合，并且控制装置设计为在确定去激活标准时将转换器开关去激活。此外，本发明涉及一种用于驱动至少一个放电灯的相应方法。
背景技术
必须保护电子镇流器免受来自供电网络的过压(例如浪涌脉冲)影响。这通常通过不同的部件来实现，这些部件吸收多余的能量并且于是限制了镇流器中的电压。然而，这些限制并不以陡峭的特性曲线工作，以致保护会有缺陷。因此，这些部件通常被过度设计(ueberdimensioniert)。
为了避免部件的过度设计，在DE 103 49 036 A1中公开了：关断功率半导体，以便以此方式避免在这些部件上的大电流和高电压。根据DE 10349 036 A1，监控输入电压的时间导数并且当所检测的输入电压的时间导数超过可预先给定的阈值时，关断转换器开关。由此，可靠地保护转换器开关免受过压影响。这具有如下优点：转换器开关在其耐压方面并不必设计得如在没有该关断的情况中一样高。
以下对现有技术的说明涉及所提及的DE 103 49 036 A1的图2。然而为了简化理解，针对本发明的图1中示意性示出的电子镇流器使用了相同的参考标记，使得该电路结构与在DE 103 49 036 A1中的电路结构相一致。
该已知的方式的缺点在于，连接在转换器之前的电网滤波器的电容器(即电容器C10)中的高电压被存储一定时间，因为通过关断转换器开关S20不再获取功率。转换器开关S20的关断结果导致：电容器C30不再被再充电。由电容器C30供电的负载回路继续工作直至该负载回路由于欠压而关断。现在，在转换器开关S20又可以接通之前，必须等待直至电容器C10通过寄生电阻被放电到非临界的值。该边界值例如可以是400V。如果确定低于该400V阈值，则进行镇流器的全新启动。通过该方式从负载回路关断起直至电容器C10被充分放电经过大约1s的持续时间。电子镇流器的新启动再持续1.2s，使得使用者在大约2.2s(在本例子中)的时间期间没有光。
发明内容
因此，本发明的任务在于改进开头所述的电子镇流器以及开头所述的方法，使得其中在出现浪涌脉冲之后使用者没有光的时间间隔小于在已知的方法中的时间间隔。
该任务通过具有权利要求1的特征的电子镇流器以及通过具有权利要求11的特征的方法来解决。
本发明所基于的认识是：DE 103 49 036 A1的图2的开关S20典型地针对电容器C20和C30上的电压之和来设计，其中电容器C20上的电压对应于电容器C10上的电压，即在此为输入电压，并且C30上的电压对应于中间回路电压。当输入电压和中间回路电压之和在开关S20针对其设计的阈值之下时，因此避免了对开关S20的损伤。根据本发明，因此并未监控输入电压是否低于可预先给定的阈值，而是监控了输入电压和中间回路电压之和是否低于可预先给定的阈值。
这开创了如下可能性：在开关S20关断之后桥电路继续工作，以便由此将电容器C30尽可能迅速地放电。这导致中间回路电压的快速降低，使得结果尽管输入电压尚在现有技术中已知的阈值之上，转换器开关S20已经可以又被接通。
由此，在大多数情况下，可以完全避免放电灯的熄灭。在其余情况下，主要仅出现在大约10ms量级的放电灯的短暂熄灭，因为由于短暂的关断时间通常放电灯的冷启动足以将放电灯重新置于工作中。
当输入电压的值超过可预先给定的第二阈值时，和/或当输入电压和中间回路电压之和的值超过可预先给定的第三阈值时，和/或当输入电压的时间导数超过可预先给定的第四阈值时，可以基于检测到至少一个去激活标准而进行转换器开关的去激活。在最后提及的情况中，控制装置包括用于确定输入电压的时间导数的装置。这些措施的一个或者多个保证了可靠地保护转换器开关S20免受过压影响。
在一个优选的实施形式中，控制装置设计为：当中间回路电压的值降低到可预先给定的第五阈值以下时，去激活对至少第一桥开关和第二桥开关的激励。当然，在本上下文中特别优选的是，控制装置设计为：在去激活对转换器开关的激励期间，保持至少对第一桥开关和第二桥开关的激励有效，直至中间回路电压的值降低到可预先给定的第五阈值以下。这导致如上面已经提及的那样，电容器C30快速地被放电，由此输入电压和中间回路电压之和迅速地降低，使得该和值尽可能早地降低到对于开关S20典型的边界值以下。
根据另一优选的实施形式，电子镇流器还包括时间测量装置，其与控制装置耦合，其中控制装置设计为在至少第一桥开关和第二桥开关的去激活阶段开始后的可预先给定的第一持续时间之后并且在输入电压和中间回路电压之和降低到可预先给定的第一阈值之后，进行灯冷启动。相应地，如果输入电压和中间回路电压之和低于所设置的阈值，则可以通过进行灯冷启动来使放电灯不被供给能量的持续时间最小化。而在现有技术中，桥电路和由此放电灯被去激活的持续时间通常长到使得灯冷启动不会被考虑。而在根据本发明的方式中，在主要导致桥电路关断的大多数情况下能够合理地希望的是，灯冷启动已经可以使得放电灯重新投入工作。
在灯冷启动仍然失败的情况中，可以如下地设计：电子镇流器于是还包括存储装置用于存储输入电压的值，其中控制装置设计为：当灯冷启动没有导致点燃放电灯时并且当在失败的灯冷启动之前的可预先给定的持续时间内已确认了对于转换器开关的去激活标准的至少一个时，进行灯的重新启动。通过这种检验，保证了并不是由于有缺陷的放电灯而进行关断。相应地，只有当存在能够将放电灯重新投入使用的合理的希望时才进行灯的新启动，因为该放电灯尚是完好的。
如果灯的重新启动也不成功，则由此得出：放电灯有缺陷。控制装置因此设计为：当灯冷启动未导致点燃放电灯时并且当在失败的灯冷启动之前的可预先给定的第二持续时间内并未确认去激活标准时，将对至少第一桥开关和第二桥开关的激励去激活。
转换器优选是SEPIC(单端初级电感转换器)。
其他优选的实施形式从从属权利要求中得到。
参照根据本发明的电子镇流器所描述的优选的实施形式及其优点相应地只要可应用同样适用于根据本发明的方法。
附图说明
以下参照附图进一步描述了本发明的电子镇流器以及根据发明的方法的实施例。其中：
图1在示意图中示出了根据本发明的电子镇流器的一个实施例；
图2示出了在根据现有技术的方式以及根据本发明的方式的情况下输入电压、中间回路电压、输入电压和中间回路电压之和的时间变化曲线；以及
图3示出了根据本发明的方法的一个实施例。
具体实施方式
图1在示意图中示出了根据本发明的电子镇流器的一个实施例。该电子镇流器具有：输入端，其具有第一输入端子E1和第二输入端子E2，在它们之间施加输入电压Ue。输入电压Ue是直流电压并且可以通过使用整流器和平滑电容器(未示出)来从交流电网电压中产生。为了测量输入电压Ue，设计有带有欧姆电阻R1、R2的分压器。其抽头为了电压测量目的与控制装置10耦合。通过分压器R1、R2的抽头，控制装置10也可以监控输入电压Ue的时间导数，尤其是确定该导数是否超过可预先给定的阈值。对此，控制装置10具有用于确定输入电压的时间导数的装置。
在分压器R1、R2之后是电网滤波器12，其在此包括电感器L10和电容器C10。SEPIC转换器14连接到电网滤波器12上，该转换器包括电感器L20、转换器开关S20、电容器C20、电感器L21以及二极管D20。在SEPIC转换器14的输出端上提供了中间回路电压UZW。后者通过使用分压器R3、R4来测量。为此目的，分压器R3、R4的抽头与控制装置10耦合。中间回路电压UZW通过使用电容器C30来提供给半桥电路，该半桥电路包括第一桥开关T1和第二桥开关T2。在电路装置的第一输出端A1和桥中点BM之间耦合有灯电感线圈LD。在输出端A1和参考电势之间耦合有谐振电容器CR。放电灯La耦合在第一输出端子A1和第二输出端子A2之间，其中后者而通过耦合电容器CK同样与参考电势耦合。
控制装置10与开关T1、T2以及开关S20耦合用于对其进行激励。控制装置10设计为确定、分析图1中所示的电子镇流器的不同的量并且与阈值相比较。为此目的，控制装置10可以包括时间测量装置和/或用于存储输入电压Ue的值的存储装置。这在下面还将参照图2和3更为清楚地示出。
图2示出了在根据现有技术的方式以及根据本发明的方式的情况下输入电压、中间回路电压以及输入电压和中间回路电压之和的时间变化曲线。
如果首先考虑输入电压Ue的时间变化过程，则确定的是，该输入电压为大约300V，直至其在时刻t1由于浪涌脉冲而升高到450V。在现有技术(SdT)中，现在看到在半桥S1、S2并且由此放电灯La又工作之前输入电压Ue(SdT)降低到400V以下。这在时刻t3时情况如此，其中输入电压Ue(SdT)在半桥S1、S2投入工作之后由于由此从电容器C10获取的能量而快速地降低到300V的初始值。
然而根据本发明(Erf)，输入电压Ue(Erf)和中间回路电压UZW之和被监控。由于在时刻t1出现浪涌脉冲之后桥电路被继续驱动，所以中间回路电压UZW在时刻t1之后降低(而其在现有技术中在时刻t1之后近似保持恒定)。根据本发明，当输入电压Ue(Erf)和中间回路电压UZW之和低于可预先给定的阈值(在此为750V)时，转换器开关S20已经又被激活。这例如在时刻t2时情况如此。
换言之，在现有技术中直至在出现浪涌脉冲之后释放转换器开关经过了t3减t1的持续时间，而根据本发明仅仅流逝t2减t1的持续时间。t2减t1的持续时间在多数情况下足够短，使得根本不会引起放电灯La的熄灭，或者至少可以成功地实现灯冷启动。
在图3中示意性地示出了根据本发明的方法的一个实施例的流程。该流程在步骤100中开始。接着，在步骤120中持续地检查输入电压Ue是否超过阈值S1和/或输入电压Ue和中间回路电压UZW之和是否超过第二阈值S2和/或时间导数U′e(t)是否超过了第三阈值S3。这继续直至确定超过相应的阈值。随后，在步骤140中转换器开关S20被去激活。接着，在步骤160中持续检查输入电压Ue和中间回路电压UZW之和是否低于阈值S4。如果情况如此，则在步骤180中首先等待10ms并且接着在步骤200中进行灯冷启动。
如果灯冷启动成功，参见步骤220，电子镇流器继续处于正常工作中并且回到该方法的开始。
对于灯冷启动不成功的情况(步骤220)，在步骤240中检查在执行冷启动之前200ms是否满足步骤120的标准的至少之一。如果情况如此，则在步骤260中执行灯的全新启动并且接着回到该方法的开始。而如果在步骤240中确定没有满足步骤120的条件，则在步骤280中等待更换灯。在步骤300中进行灯更换之后才进行全新启动并且接着回到该方法的开始。

Claims (11)

1.一种用于驱动至少一个放电灯(La)的电子镇流器，具有：
-输入端，其具有用于与输入电压耦合的第一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)；
-负载回路，其具有输出端，该输出端包括用于与所述至少一个放电灯(La)耦合的第一输出端子(A1)和第二输出端子(A2)，其中负载回路包括桥电路，该桥电路至少具有第一桥开关(T1)和第二桥开关(T2)；
-中间回路电容器(C30)，其与负载回路的输入端耦合，其中在工作中在中间回路电容器(C30)上下降的电压是中间回路电压(UZW)；
-转换器(14)，其耦合在电子镇流器的输入端和中间回路电容器(C30)之间，其中该转换器(14)包括至少一个转换器开关(S20)；
-控制装置(10)，其用于激励转换器开关(S20)和至少激励第一桥开关(T1)和第二桥开关(T2)；以及
-监控装置(R1，R2)，其用于监控至少一个与输入电压(Ue)相关的值，其中监控装置(R1，R2)与控制装置(10)耦合，并且控制装置(10)设计为在确认去激活标准时将转换器开关(S20)去激活；
其特征在于，
其还包括电压测量装置(R3，R4)用于测量中间回路电压(UZW)，其中电压测量装置(R3，R4)与控制装置(10)耦合，其中控制装置(10)设计为：当输入电压(Ue)和中间回路电压(UZW)之和降低到能够预先给定的第一阈值(S4)以下时，在去激活阶段之后又激活转换器开关(S20)的激励。
2.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，监控装置(R1，R2)设计用于监控输入电压，其中当输入电压(Ue)的值超过能够预先给定的第二阈值(S1)时，存在去激活标准。
3.根据权利要求1或2所述的电子镇流器，其特征在于，监控装置设计用于监控输入电压(Ue)和中间回路电压(UZW)之和，其中当输入电压(Ue)和中间回路电压(UZW)之和的值超过能够预先给定的第三阈值(S2)时，存在去激活标准。
4.根据权利要求1至3之一所述的电子镇流器，其特征在于，控制装置(10)包括用于确定输入电压(Ue)的时间导数的装置，其中控制装置(10)设计用于监控输入电压的时间导数(Ue′(t))，其中当输入电压的时间导数(Ue′(t))超过能够预先给定的第四阈值(S4)时，存在去激活标准。
5.根据上述权利要求之一所述的电子镇流器，其特征在于，控制装置(10)设计为：当中间回路电压(UZW)的值降低到能够预先给定的第五阈值以下时，去激活对至少第一桥开关(T1)和第二桥开关(T2)的激励。
6.根据权利要求5所述的电子镇流器，其特征在于，控制装置(10)设计为：在对转换器开关(S20)的激励的去激活期间保持至少第一桥开关(T1)和第二桥开关(T2)的激励有效，直至中间回路电压(UZW)的值降低到能够预先确定的第五阈值以下。
7.根据上述权利要求之一所述的电子镇流器，其特征在于，该电子镇流器还包括时间测量装置(10)，该时间测量装置与控制装置(10)耦合，其中控制装置(10)设计为：在对至少第一桥开关(T1)和第二桥开关(T2)的去激活开始后的能够预先给定的第一持续时间之后、并且在输入电压(Ue)和中间回路电压(UZW)之和降低到能够预先给定的第一阈值(S4)以下之后，进行灯冷启动。
8.根据权利要求7所述的电子镇流器，其特征在于，该电子镇流器还包括用于存储输入电压(Ue)的值的存储装置(10)，其中控制装置(10)设计为：当灯冷启动没有导致点燃放电灯(La)时，并且当在失败的灯冷启动之前的能够预先给定的第二持续时间内确认了转换器开关(S20)的去激活标准的至少之一时，进行灯的重新启动。
9.根据权利要求7或8所述的电子镇流器，其特征在于，控制装置(10)设计为：当灯冷启动没有导致点燃放电灯(La)时，并且当在失败的灯冷启动之前的能够预先给定的第二持续时间内没有确认去激活标准时，去激活对至少第一桥开关(T1)和第二桥开关(T2)的激励。
10.根据上述权利要求之一所述的电子镇流器，其特征在于，转换器(14)是单端初级电感转换器。
11.一种借助电子镇流器驱动至少一个放电灯(La)的方法，其中该电子镇流器具有：输入端，其具有用于与输入电压(Ue)耦合的第一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)；负载回路，其具有输出端，该输出端包括用于与所述至少一个放电灯(La)耦合的第一输出端子(A1)和第二输出端子(A2)，其中负载回路包括桥电路，该桥电路至少具有第一桥开关(T1)和第二桥开关(T2)；中间回路电容器(C30)，其与负载回路的输入端耦合，其中在中间回路电容器(C30)上给出中间回路电压(UZW)；转换器(14)，其耦合在电子镇流器的输入端和中间回路电容器(C30)之间，其中该转换器(14)包括至少一个转换器开关(S20)；控制装置(10)，其用于激励转换器开关(S20)和至少激励第一桥开关(T1)和第二桥开关(T2)；以及监控装置(R1，R2)，其用于监控至少一个与输入电压(Ue)相关的值，其中监控装置(R1，R2)与控制装置(10)耦合，并且控制装置(10)设计为在确定去激活标准时将转换器开关(S20)的激励去激活；
其特征在于包括以下步骤：
a)测量中间回路电压；
b)确定输入电压和中间回路电压之和(步骤160)；以及
c)如果输入电压和中间回路电压之和在转换器开关(S20)的去激活阶段之后降低到能够预先确定的第一阈值(S4)以下，则激活对转换器开关(S20)的激励(步骤200)。
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