CN102238793A - 高强度气体放电灯控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高强度气体放电灯控制电路及控制方法，所述电路包含第一绕组和第二绕组，均与高强度气体放电灯电路中的电感耦合；电流零点检测器，用于检测高强度气体放电灯电路中电感电流过零信号；电感电流信号发生器，用于产生电路中电感电流信号进而代表高强度气体放电灯的电流值；调变器，输入端分别连接所述电流零点检测器和电感电流信号发生器，输出端连接高强度气体放电灯的驱动电路；以及驱动电路，用于驱动高强度气体放电灯控制电路中的开关。本发明结构简单，低成本，能够检测电感电流过零信号和产生电感电流信号，能以零电压导通场效应晶体管进而提高系统效率，同时能够控制高强度气体放电灯灯电流的大小。

Description

高强度气体放电灯控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及一种高强度气体放电灯，具体地说，涉及一种高强度气体放电灯控制电路及控制方法。

背景技术

高强度气体放电灯，因具有光效高、寿命长和功率范围广等诸多优点，已经成为继白炽灯、荧光灯之后的第三代点光源，广泛应用于广场、码头、车间和道路等室内外照明环境中。但是由于高强度气体放电灯在常态下一般两端电极不导电，点亮需要一个高压启动脉冲。而高强度气体放电灯需有镇流器，该镇流器除了提供点火脉冲之外，仍必须提供200-300伏特的输出电压以便于形成稳定的电弧，在产生电弧后的升温过程中，灯胆内由金属卤化物和水银蒸发形成的高压混合气体就可以发出近似于太阳光光谱的有用光。电弧一旦形成，镇流器就必须限制电流大小，否则电弧会引发大电流，使镇流器和灯管损坏。

高强度气体放电灯的镇流器的结构可参考图1。图1是一个常见三阶段镇流器的结构示意图，包括三部分：功率因数电路(Power Factor Circuit；PFC)101、直流/直流转换电路102，和逆变电路103。其中直流/直流转换电路102是降压结构，而逆变电路103通常是全桥或半桥电路等。为了减小镇流器的费用和尺寸，直流/直流转换电路和逆变电路可以整合在一起，如图2所示，两阶段镇流器包含功率因数电路201和逆变电路203。两阶段镇流器的一种具体结构可参照图3，于此例中，功率因数电路201包含电感L1、场效应管S1和二极管D1。逆变电路203部份是采用半桥电路结构，其中电感L2和电容C3构成滤波器，滤除高频开关信号。根据高强度气体放电灯的控制要求，其电流通常在灯极加热阶段被控制在一个恒定的电流值，在灯阻抗达到稳态值后通过调节灯电流的大小进行灯功率的恒功率控制。所以，需要控制高强度气体放电灯的电流值。并且，通过检测电路中电感电流的零点信号而使高强度气体放电灯工作在电感电流临界连续模式，从而提高高强度气体放电灯系统的效率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种结构简单，能以低成本的方式检测电路中电感电流过零信号和控制高强度气体放电灯的灯电流的技术方案。

为达到上述目的，本发明首先提供一种高强度气体放电灯的控制电路，包含：第一绕组和第二绕组，该第一绕组和第二绕组均与高强度气体放电灯的串联电感耦合；电流零点检测器，用于检测电路中电感电流过零信号，输入端分别连接第一绕组的非同名端和第二绕组的同名端，输出端连接调变器；电感电流信号发生器，用于产生电路中电感电流信号，从而控制高强度气体放电灯的灯电流，输入端连接第一绕组的非同名端和第二绕组的同名端，输出端连接调变器；调变器，输入端分别连接所述电流零点检测器和电感电流信号发生器，输出端连接高强度气体放电灯的驱动电路，以输出调变信号至驱动电路；以及驱动电路，用于驱动开关管从而驱动高强度气体放电灯发光，输入端连接调变器，并连接第一外接信号和第二外接信号，输出端通过一逆变电路连接至高强度气体放电灯，驱动电路接收调变器输出的调变信号，据以控制高强度气体放电灯在电感电流临界连续模式下工作。

在本发明一实施例中，所述电流零点检测器包含检测电路，该检测电路是根据第一绕组的电平以及第一外接信号，或是根据第二绕组的电平以及第二外接信号而产生输出至调变器的零点检测信号。

在本发明一实施例中，所述电流零点检测器的检测电路包含：第一与门，该第一与门的第一输入端电学连接至第一绕组的输出端，第二输入端电学连接至高强度气体放电灯的驱动电路；以及第二与门，该第二与门的第一输入端电学连接至第二绕组的输出端，第二输入端电学连接至高强度气体放电灯的驱动电路；该第一与门和第二与门的输出端均电学连接至调变器。

在本发明一实施例中，所述电流零点检测器的检测电路进一步包含第一或门，其两输入端分别电学连接至第一与门的输出端和第二与门的输出端，输出端电学连接调变器。

在本发明一实施例中，所述电感电流信号发生器包含电容性单元，该电容性单元与调变器直接连接，该电容性单元在调变器产生的调变信号有效时开始充电。

在本发明一实施例中，所述电感电流信号发生器还包含串联连接的第一开关单元和第二开关单元：第一开关单元连接调变器，第二开关单元连接电容性单元；在调变器产生的调变信号有效时，第一开关单元导通而第二开关单元关断，以使第一绕组或第二绕组对电容性单元充电；在调变器产生的调变信号无效时，第一开关单元关断而第二开关单元导通，以对电容性单元放电。

在本发明一实施例中，所述第一开关单元包括第一场效应晶体管，第二开关单元包括第二场效应晶体管，第一场效应晶体管的栅极电学连接至调变器，第一场效应晶体管的漏极电学连接至第二场效应晶体管的栅极，第二场效应晶体管电学连接至电容性单元。

在本发明一实施例中，所述电感电流信号发生器进一步包括电容充电控制单元，该电容充电控制单元的输入端电学连接第一绕组和第二绕组，输出端电学连接电容性单元，该电容充电控制单元允许电流从输入端流向输出端，而阻止电流从输出端流向输入端。在一技术方案中，所述电容充电控制单元可以包括两个二极管，两个二极管的正极作为所述电容充电控制单元的输入端分别电学连接第一绕组和第二绕组，负极均作为所述电容充电控制单元的输出端均电学连接至电容性单元。

在本发明一实施例中，所述电感电流信号发生器包含一电压控制电流源，该电压控制电流源的输入端电学连接第一绕组和第二绕组，输出端电学连接电容性单元。

在本发明一实施例中，所述调变器根据第一绕组的电平以及第一外接信号，或是根据第二绕组的电平以及第二外接信号，输出调变信号至驱动电路。

在本发明一实施例中，所述驱动电路在来自调变器的调变信号有效，且第一外接信号或第二外接信号也有效时，通过逆变电路驱动高强度气体放电灯。

在本发明一实施例中，所述第一绕组和第二绕组匝数相等。

在本发明一实施例中，所述与电感电流过零信号相关的信号的极性与电感电流过零信号的极性相同或相反。

在本发明一实施例中，所述电感电流信号发生器第三输入端连接于所述电流零点检测器输出端。

为达到上述目的，本发明还提供一种高强度气体放电灯的控制方法，包含以下步骤：提供第一绕组和第二绕组，该第一绕组和第二绕组均与高强度气体放电灯的串联电感耦合，第一绕组的非同名端和第二绕组的同名端分别是第一绕组的输出端和第二绕组的输出端；利用第一绕组或第二绕组上的电压，产生电感电流过零信号和串联电感的电感电流信号；利用所述电感电流过零信号和所述电感电流信号产生调变信号；以及根据调变信号、第一外接信号和第二外接信号控制高强度气体放电灯在电感电流临界连续模式下工作。

在本发明一实施例中，所述利用第一绕组或第二绕组上的电压，是对第一绕组或第二绕组上的电压进行积分，该积分过程开始于所述调变信号产生时。

在本发明一实施例中，所述对第一绕组或第二绕组上的电压进行积分，是通过提供电容性单元对第一绕组或第二绕组上的电压进行积分，该方法同时提供第一开关单元和第二开关单元，并使第一开关单元连接调变器，使第二开关单元连接电容性单元；并在调变器产生的调变信号有效时，使第一开关单元导通而第二开关单元关断，以使第一绕组或第二绕组对电容性单元充电；在调变器产生的调变信号无效时，使第一开关单元关断而第二开关单元导通，以对电容性单元放电。

本发明所采用的技术方案的优点是：

本发明的高强度气体放电灯处于电感电流临界导通模式下，并通过电流零点检测器检测与高强度气体放电灯串联电感耦合的第一绕组或第二绕组上的电压，并通过调变器在第一绕组或第二绕组上的电压下降至零时，改变高压气体灯的驱动信号，使高强度气体放电灯工作在电感电流临界连续模式，提高高强度气体放电灯系统的效率并为控制高强度气体放电灯中的电流提供了可能。

本发明通过在第一绕组和第二绕组的输出端设置由电阻和电容组成的积分电路，能够控制高强度气体放电灯中的电流，使该电流通常在灯极加热阶段被控制在一个恒定的电流值，在灯阻抗达到稳态值后通过调节灯电流的大小进行灯功率的恒功率控制，从而避免高强度气体放电灯损坏。

本发明通过探测第一绕组或第二绕组上的电压过零信号，控制高强度气体放电灯在电感电流临界导通状态下工作，在电感电流反向时，能够以零电压导通图3所示半桥电路中的场效应晶体管S2和场效应晶体管S3，进而降低晶体管的损耗，延长晶体管的使用寿命。

下面结合附图对本发明的具体实施及其技术优势作进一步说明。

附图说明

图1显示现有技术中一种常见三阶段镇流器的模块示意图；

图2显示现有技术中一种两阶段镇流器的模块示意图；

图3是图2的两阶段镇流器的一种电路图；

图4显示依据本发明的一种高强度气体放电灯的控制电路的模块示意图；

图5显示依据本发明的一种具体的高强度气体放电灯的控制电路的模块示意图；

图6显示依据本发明的另一种具体的高强度气体放电灯的控制电路的模块示意图；

图7是图6的控制电路的一种电路图；

图8是图7所示的电路的波形图；

图9是图6中电感电流信号发生器中包含的积分电路的电路图；

图10是图6的控制电路的另一种电路图；

图11显示依据本发明的高强度气体放电灯的控制方法的流程图。

上述附图中的附图标记说明如下：

101，201 功率因数电路           102 直流/直流转换电路

103，203 逆变电路             400，500 控制电路

402，502 电流零点检测器       403，503 调变器

404，504 电感电流信号发生器   405，505 驱动电路

A 第一绕组L3的非同名端        B 第二绕组L4的同名端

C1-C4 电容                    D1-D5 二极管

L3-L4 绕组                    M1-M2 外接信号

R1-R13 电阻                   S1-S5 场效应管

U1 调变器                     U2-U5 与门

GD 门电路驱动信号             ZCD 零点检测信号

IL2 电感电流                  I_Lamp 高强度气体放电灯灯电流

具体实施方式

本具体实施方式下文所述之“连接”，如无特别注明，悉指为“电学连接”。

图4显示依据本发明的高强度气体放电灯的控制电路的模块示意图，该图中的P端既可以连接于电流零点检测器402的输出端，又可以连接于调变器403的输出端。下文结合图5和图6详细阐述该图。

参考图5，该图显示根据本发明的一种具体的高强度气体放电灯的控制电路400，参考图6，控制电路400包含：第一绕组L3和第二绕组L4，该第一绕组L3和第二绕组L4可以匝数相等，该第一绕组L3和第二绕组L4均与高强度气体放电灯的串联电感L2耦合，第一绕组L3具有非同名端A和同名端，和第二绕组L4具有同名端B和非同名端；电流零点检测器402，具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中电流零点检测器402的第一输入端连接于第一绕组L3非同名端A，电流零点检测器402的第二输入端连接于第二绕组L4的同名端B，用于检测高强度气体放电灯电感电流的过零信号，电流零点检测器402的输出端连接调变器403和电感电流信号发生器404；电感电流信号发生器404，具有第一输入端，第二输入端，第三输入端和输出端，用于产生电路中电感电流信号，从而控制高强度气体放电灯的灯电流，电感电流信号发生器404第一输入端连接第一绕组L3的非同名端A，电感电流信号发生器404的第二输入端连接第二绕组L4的同名端B，电感电流信号发生器404的第三输入端接收与电感电流过零信号相关的信号；调变器403，具有第一输入端，第二输入端和一输出端，调变器403第一输入端和调变器403第二输入端分别连接于电流零点检测器402的输出端和电感电流信号发生器404的输出端；以及驱动电路405，调变器403输出端连接高强度气体放电灯的驱动电路405，以输出调变信号至驱动电路405；驱动电路405具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和一输出端，用于驱动高强度气体放电灯控制电路中的开关，驱动电路405第一输入端连接调变器403输出端，接受一调变信号，驱动电路405第二输入端和驱动电路405第三输入端分别接受第一外接信号M1和第二外接信号M2，驱动电路405输出端通过逆变电路连接至高强度气体放电灯，控制高强度气体放电灯在电感电流临界连续模式下工作。

本实施例中，与电感电流过零信号相关的信号可以是电流零点检测器402的输出端信号，如图5所示，也可以是调变器403的输出端信号，如图6所示。本实施例中，第一绕组和第二绕组匝数可以相等。

承上所述，第一绕组L3和第二绕组L4与电感L2耦合，第一绕组L3和第二绕组L4的输出端用于输出所生成的电感电流。当电路中电感电流控制在临界连续状态，电感电流和高强度气体放电灯的电流之间的关系如下：

$I_{\mathrm{Lamp}}=\frac{I_{L2\_\mathrm{peak}}}{2}$

而电感电流的峰值计算公式如下：

$I_{L2\_\mathrm{peak}}=\frac{U_{L2}*\mathrm{\Δt}}{L_2}$

其中I_Lamp表示流过高强度气体放电灯的电流，I_{L2_peak}表示流过电感L2的电流的峰值；U_L2表示电感L2中的电压，Δt表示时间变化，L₂表示电感L2的电感值。

通过第一绕组L3和第二绕组L4，可以测得电感L2的电压U_L2如下：

U_L2＝n*U_A

or

U_L2＝n*U_B，

式中n代表第一绕组L3或第二绕组L4与电感L2的匝数比，U_L3代表第一绕组L3中的电压，U_L4代表第二绕组L4中的电压。

因为可以预先确定电感L2的感抗值，所以，电感电流IL2的峰值可以表达为：

$I_{L2\_\mathrm{peak}}=k_1*U_{L2}*\mathrm{\Δt}=k_2*U_A*\mathrm{\Δt},(k_1=\frac{1}{L_2},k_2=\frac{n}{L_2})$

$I_{\mathrm{Lamp}}=k_3*U_A*\mathrm{\Δt},(k_3=\frac{n}{2*L_2})$

因此，高强度气体放电灯的电流可以通过混合的绕组耦合电压，经上述公式计算得到。

当电感L2的电流从正值变成负值或从负值变成正值时，第一绕组L3和第二绕组L4的输出电压会改变其极性，第一绕组L3和第二绕组L4的输出电压变化，无论是从正变向负还是负变向正，此种变化可以用于体现电感L2的电流过零信号。同样，通过对第一绕组L3和第二绕组L4中的电压值进行积分，就可以控制高强度气体放电灯灯电流大小。

图7是图6的控制电路400的一实施例的详细电路图。

参见图7，匝数相等的第一绕组L3和第二绕组L4与电感L2耦合。第一绕组L3的非同名端A和第二绕组L4的同名端B同时连接电流零点检测器402。

电流零点检测器402包含：由与门U2和与门U3组成的检测电路，所述与门U2的第一输入端电学连接至第一绕组L3的输出端A，第二输入端电学连接至高强度气体放电灯的驱动电路405；与门U3的第一输入端电学连接至第二绕组L4的输出端B，第二输入端电学连接至高强度气体放电灯的驱动电路405；所述与门U2和与门U3的输出端均电学连接至调变器U1的第一输入端，该调变器U1为实施图5的调变器403的芯片，可以控制开关信号的占空比，也可以控制开关信号的开关频率；限流电阻R5，其第一端连接第一绕组L3的输出端A，第二端连接与门U2的第一输入端；限流电阻R6，其第一端连接第二绕组L4的输出端B，第二端连接与门U3的第一输入端；二极管D4，其正极连接与门U2的输出端，负极连接调变器U1的第一输入端；二极管D5，其正极连接与门U3的输出端，负极连接调变器U1的第一输入端；保护电阻R7，一端连接二极管D4和二极管D5的负极，另一端接地。

电感电流信号发生器404包含：电容C4，第一端连接调变器U1，第二端接地；二极管D2，耦接于第一绕组L3和限流电阻R1之间，二极管D2的正极电学连接第一绕组L3，负极连接于限流电阻R1；二极管D3，正极连接第二绕组L4，负极连接于限流电阻R1；限流电阻R1另一端连接电容C4的第一端；保护电阻R2，一端连接于二极管D2与D3的负极，另一端接地；第一开关单元S4的场效应晶体管，栅极连接驱动电阻R4，漏极通过上拉电阻R3连接高电平，源极接地；第二开关单元S5的场效应晶体管，栅极连接场效应晶体管S4的漏极，漏极连接电容C4的第一端，源极接地。

调变器U1的第4引脚为第二输入端，用于记录控制电路400中一积分电路的输出电压(后文参考图9详细叙述)，并由此计算并控制高强度气体放电灯的灯电流；第5引脚为第一输入端，第7引脚为输出端，第5引脚和第7引脚之间的逻辑关系是当第5引脚的输入电平下降时，触发第7引脚输出一高电平信号。

本实施例中，电流零点检测器402包含由与门U2和与门U3组成的检测电路。该检测电路在第一绕组L3上的电压为高电平且外接第一外接信号M1为高电平，或第二绕组L4上的电压为高电平且外接第二外接信号M2为高电平时，产生输入至调变器U1第一输入端的零点检测信号ZCD。调变器U1根据第一输入端的零点检测信号ZCD在输出端输出调变信号，此实施例中该调变信号称为门电路驱动信号GD，并且该门电路驱动信号GD为高频信号，控制场效应晶体管S2或场效应晶体管S3进行高频切换，从而控制电感L2中的电感电流，继而控制高强度气体放电灯的灯电流。为了减小电路的体积，所述高频信号的频率一般在几十KHz～几百KHz之间。

电感电流信号发生器404包含电容C4，其第一端与调变器U1的第二输入端连接，第二端接地，并在调变器U1输出端产生的门电路驱动信号GD为高电平时开始充电，以产生处于电感电流临界连续模式下的电感L2中的电流值，并由此计算并控制高强度气体放电灯的灯电流。

另外，该电感电流信号发生器404还包含由并联的二极管D2和二极管D3构成的电容充电控制单元，和串联连接的第一开关单元S4与第二开关单元S5。该电容充电控制单元用于防止反向寄生电流对第一绕组L3和第二绕组L4产生干扰，其输入端电学连接第一绕组L3和第二绕组L4，输出端电学连接电容C4的第一端，该电容充电控制单元允许电流从输入端流向输出端，而阻止电流从输出端流向输入端。第一开关单元S4和第二开关单元S5串联连接：第一开关单元S4连接调变器U1的输出端，第二开关单元S5连接电容C4的第一端；在调变器U1的输出端产生的门电路驱动信号GD为高电平时，第一开关单元S4导通而第二开关单元S5关断，以使第一绕组L3或第二绕组L4对电容C4充电；在调变器U1产生的门电路驱动信号GD为低电平时，第一开关单元S4关断而第二开关单元S5导通，以对电容C4放电。本具体实施方式中，所述第一开关单元S4包括第一场效应晶体管，第二开关单元S5包括第二场效应晶体管，第一场效应晶体管的栅极电学连接至调变器U1的输出端，第一场效应晶体管的漏极电学连接至第二场效应晶体管的栅极，第二场效应晶体管电学连接至电容C4的第一端。当然，S4与S5不仅仅局限于场效应晶体管，也可以选用三极管(BJT)，绝缘栅双极性晶体管(IGBT)等其它开关。

继续参考图7，驱动电路405经驱动器连接逆变电路的场效应晶体管S2和场效应晶体管S3。驱动器的主要作用是增加信号的驱动能力和实现高压驱动，驱动器可以采用专用的驱动芯片实现，也可以采用隔离光耦实现，还可以采用隔离变压器等实现。场效应晶体管S2和场效应晶体管S3分别通过与门U4和与门U5接收由低频振荡器设定的第一外接信号M1和第二外接信号M2，并且该场效应晶体管S2和该场效应晶体管S3是通过调变器U1生成的门电路驱动信号GD切换。调变器U1接收零点检测信号ZCD(Zero Crossingdetector)而输出门电路驱动信号GD。

以下参考图8，同时参考图3和图7，详细解释该电路如何产生电感电流以及如何检测电感电流的过零点，其中图8是图7所示电路的时序图。

在某一时刻，当门电路驱动信号GD和第一外接信号M1处于高电平，且第二外接信号M2处于低电平时，场效应晶体管S2和场效应晶体管S4导通，场效应晶体管S5关断，电感L2的电感电流IL2增大。第一绕组L3和与门U2以及二极管D2连接的非同名端A的电压为负，故与门U2是关闭的；第二绕组L4和与门U3以及二极管D3连接的同名端B的电压为正，且第二外接信号M2处于低电平，故与门U3也是关闭的。在与门U2和与门U3都是低电平的情况下，调变器U1第五引脚的零点检测信号ZCD是低电平。第二绕组L4的同名端B的电压为正，则二极管D3导通，作为积分电容的电容C4通过电阻R1进行充电。

调变器U1内部集成有一比较器，该比较器正输入端连接至外部的一灯电流的给定信号，该比较器负输入端连接至调变器U1的4脚。当电容C4的电压达到外部的灯电流给定时，门电路驱动信号GD输出为低电平。场效应晶体管S2、场效应晶体管S4关断，S5导通。接着，电容C4通过场效应晶体管S5来放电。场效应晶体管S2关断后，电感L2中的电流下降，导致第一绕组L3的非同名端A的电压上升至高电平，第二绕组L4的同名端B的电压下降至低电平。第一绕组L3的非同名端A的电压上升至高电平导致与门U2导通，将调变器U1第五引脚的零点检测信号ZCD拉升至高电平。

当电感L2的电感电流IL2减小至零并略有反向时，第一绕组L3的非同名端A的电压下降，第二绕组L4的同名端B的输出电压改变其极性，将零点检测信号ZCD信号重新拉低至低电平。零点检测信号ZCD信号变成低电平触发引脚输出高电平的门电路驱动信号GD。门电路驱动信号GD重回高电平再次将场效应晶体管S2和场效应晶体管S4导通，重新为电感L2充电，所有信号会按开始的逻辑重复运行。

如附图8所示，以上控制电路可以将电感L2控制在电感电流临界连续状态模式工作，故可以利用一积分电路通过测量电感L2的电流IL2来获得灯电流。

参考图9，电容C4与电阻R1组成一积分电路，其中，

$V_{C4}=U_A(1-e^{-\frac{t}{R1C4}})$

经幂级数展开，得

$V_{C4}\≈U_A\frac{t}{R1C4},$

即R1C4V_C4≈U_At，

而在先前的叙述中，在电感L2控制在电感电流临界连续状态工作的条件下，可以通过计算得到：

$I_{\mathrm{Lamp}}=k_3*U_A*\mathrm{\Δt},(k_3=\frac{n}{2*L_2}),$

故通过控制电容C4的第一端的电压V_C4，即可控制得到灯电流I_lamp的大小。由图3和可以看出，在由第一外接信号M1和场效应晶体管S2控制的时段，电感的电流方向是由右向左的(正向)，而从图8可以看出，在场效应晶体管S2导通的瞬间，电感L2的电流IL2是略反向的，而在电感L2电流反向时，场效应晶体管S2内部的寄生二极管处于导通状态，保证了场效应晶体管S2两端的电压差是0，实现了场效应晶体管S2的零电压导通。

若第一外接信号M1处于低电平，第二外接信号M2处于高电平时，该电路的时序逻辑和上述过程是对称的，此处不再赘述。第一外接信号M1与第二外接信号M2的设定由外置的低频振荡器调节。

实施例2

参考图10，该实施例所述控制电路500的驱动电路505和调变器503分别与实施例中的驱动电路405和调变器403相同，区别在于电流零点检测器502和电感电流信号发生器504。

参考图10，该实施例中，电感电流信号发生器504由电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电容C4，二极管D2，二极管D3，放大器U7，放大器U8，场效应晶体管S4和场效应晶体管S5构成。

电感电流信号发生器504与实施例1相比，还包含一个电压控制电流源。电阻R1，电阻R2，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，放大器U7和放大器U8构成典型的电压控制电流源，其输出与第一绕组L3或第二绕组L4的输入电压成正比的电流。具体的连接关系是：电容C4的第一端连接调变器U1的第二输入端，第二端接地；二极管D2正极连接第一绕组L3的非同名输出端A，负极连接电阻R1的第一端；二极管D3正极连接第二绕组L4的同名输出端B，负极连接电阻R1的第一端；电阻R1的第二端连接放大器U7的同向输入端；电阻R2一端连接于电阻R1的第一端，另一端接地；放大器U7的同向输入端连接电阻R1的第二端，反向输入端连接电阻R13的第一端，输出端连接电阻R10的第一端；电阻R10的第二端同时连接于电容C4的第一端，第一端连接至放大器U7的输出端；放大器U8的输出端通过电阻R12连接放大器U7的正向输入端，反向输入端连接到输出端，正向输入端通过电阻R11连接于电容C4的第一端；电阻R9的一端连接放大器U7的反向输入端，另一端连接放大器U7的输出端。

上述电压控制电流源为电容C4充电，电容C4的第一端的电压与第一绕组L3或者第二绕组L4的电感电流呈线性关系。此处也可以应用其他受控源电路，不再图示。

本实施例中，电流零点检测器502采用或门U6代替实施例1中的二极管D4、二极管D5和电阻R7，与门U2和与门U3的输出端连接至或门U6的两输入端，或门U6的输出端连接调变器U1的第一输入端。

图10的其他元件的位置连接关系与上一实施例图7所示电路类似，控制波形与图8所示的时序波形图相似，均不予赘述。

本发明通过从临界连续的电感电流的峰值控制高强度气体放电灯的电流值，为此本发明通过提供绕组与串联电感L2耦合，进而通过该绕组上的电压获得临界连续的电感电流的峰值。参考图11，本发明提供的高强度气体放电灯的控制方法包含以下步骤：于步骤S10，提供第一绕组和第二绕组，该第一绕组和第二绕组均与高强度气体放电灯的串联电感耦合，第一绕组的非同名端和第二绕组的同名端分别是第一绕组的输出端和第二绕组的输出端；于步骤S20，利用第一绕组或第二绕组上的电压，产生电感电流过零信号和串联电感的电感电流信号；于步骤S30，利用所述电感电流过零信号和所述电感电流信号产生调变信号；以及于步骤S40，根据调变信号、第一外接信号和第二外接信号控制高强度气体放电灯在电感电流临界连续模式下工作。

在本发明一实施例中，所述利用第一绕组或第二绕组上的电压，是对第一绕组或第二绕组上的电压进行积分，该积分过程开始于所述调变信号产生时。

在本发明一实施例中，所述对第一绕组或第二绕组上的电压进行积分，是通过提供电容性单元对第一绕组或第二绕组上的电压进行积分，该方法同时提供第一开关单元和第二开关单元，并使第一开关单元连接调变器，使第二开关单元连接电容性单元；并在调变器产生的调变信号有效时，使第一开关单元导通而第二开关单元关断，以使第一绕组或第二绕组对电容性单元充电；在调变器产生的调变信号无效时，使第一开关单元关断而第二开关单元导通，以对电容性单元放电。

本发明从临界连续的电感电流的峰值控制高强度气体放电灯的电流值，这样，一方面，能够间接地控制高强度气体放电灯的电流，另一方面，通过检测电感电流的过零点，能使电感电流工作在临界连续模式，也能使与控制电路400或500的驱动电路405或505连接的场效应晶体管S2和场效应晶体管S3零电压导通，降低场效应管S2，S3的开关损耗，提高系统效率，延长场效应晶体管的使用寿命。

当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，例如本发明不仅适用半桥电路，同样也适用于全桥电路、降压、双升压、升压结构，或电感处于临界连续电流模式等类似情况。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (18)

1.一种高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，包含：

第一绕组和第二绕组，该第一绕组和第二绕组均与高强度气体放电灯的串联电感耦合；

电流零点检测器，具有第一输入端，第二输入端和一输出端，所述电流零点检测器第一输入端和所述电流零点检测器第二输入端分别连接第一绕组的非同名端和第二绕组的同名端，用于检测高强度气体放电灯中电感电流过零信号；

电感电流信号发生器，具有第一输入端，第二输入端，第三输入端和一输出端，所述电感电流信号发生器第一输入端和所述电感电流信号发生器第二输入端分别连接所述第一绕组的非同名端和所述第二绕组的同名端，所述电感电流信号发生器第三输入端接收一与电感电流过零信号相关的信号，用于产生电路中电感电流信号；

调变器，具有第一输入端，第二输入端和一输出端，所述调变器第一输入端和所述调变器第二输入端分别连接于所述电流零点检测器输出端和所述电感电流信号发生器输出端，所述调变器输出端连接高强度气体放电灯的驱动电路，以输出调变信号至驱动电路；以及

驱动电路，具有第一输入端，第二输入端，第三输入端和一输出端用于驱动高强度气体放电灯控制电路中的开关，所述驱动电路第一输入端连接所述调变器输出端，接受调变信号，所述驱动电路第二输入端和所述驱动电路第三输入端分别连接第一外接信号和第二外接信号，所述驱动电路输出端通过逆变电路连接至高强度气体放电灯，控制高强度气体放电灯在电感电流临界连续模式下工作。

2.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于， 所述电流零点检测器包含检测电路，该检测电路是根据第一绕组的电平以及第一外接信号，或是根据第二绕组的电平以及第二外接信号而产生输出至调变器的零点检测信号。

3.根据权利要求2所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述电流零点检测器的检测电路包含：

第一与门，该第一与门的第一输入端电学连接至所述第一绕组的非同名端，第二输入端电学连接至高强度气体放电灯的驱动电路；

第二与门，该第二与门的第一输入端电学连接至所述第二绕组的同名端，第二输入端电学连接至高强度气体放电灯的驱动电路；

该第一与门和第二与门的输出端均电学连接至调变器。

4.根据权利要求3所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述电流零点检测器的检测电路进一步包含：

第一或门，其两输入端分别电学连接至第一与门的输出端和第二与门的输出端，输出端电学连接调变器。

5.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述电感电流信号发生器包含电容性单元，该电容性单元与调变器电学连接，该电容性单元在调变器产生调变信号时开始充电。

6.根据权利要求5所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述电感电流信号发生器还包含串联连接的第一开关单元和第二开关单元：第一开关单元连接调变器，第二开关单元连接电容性单元；在调变器产生的调变信号有效时，第一开关单元导通而第二开关单元关断，以使第一绕组或第二绕组对电容性单元充电；在调变器产生的调变信号无效时，第一开关单元关断而第二开关单元导通，以对电容性单元放电。 

7.根据权利要求6所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一场效应晶体管，第二开关单元包括第二场效应晶体管，第一场效应晶体管的栅极电学连接至调变器，第一场效应晶体管的漏极电学连接至第二场效应晶体管的栅极，第二场效应晶体管的漏极电学连接至电容性单元。

8.根据权利要求5所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述电感电流信号发生器进一步包括电容充电控制单元，该电容充电控制单元的输入端电学连接第一绕组和第二绕组，输出端电学连接电容性单元，该电容充电控制单元允许电流从输入端流向输出端，而阻止电流从输出端流向输入端。

9.根据权利要求8所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述电容充电控制单元包括两个二极管，两个二极管的正极作为所述电容充电控制单元的输入端分别电学连接第一绕组和第二绕组，负极均作为所述电容充电控制单元的输出端电学连接至电容性单元。

10.根据权利要求5所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述电感电流信号发生器还包含一电压控制电流源，该电压控制电流源的输入端电学连接第一绕组和第二绕组，输出端电学连接电容性单元。

11.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述调变器根据第一绕组的电平以及第一外接信号，或是根据第二绕组的电平以及第二外接信号，输出调变信号至驱动电路。

12.根据权利要求11所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述驱动电路在来自调变器的调变信号有效，且第一外接信号或第二外接信号也有效时，通过该逆变电路驱动高强度气体放电灯。 

13.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述第一绕组和第二绕组匝数相等。

14.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述与电感电流过零信号相关的信号的极性与电感电流过零信号的极性相同或相反。

15.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述电感电流信号发生器第三输入端连接于所述电流零点检测器输出端。

16.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯的控制电路，其特征在于，所述电感电流信号发生器第三输入端连接于所述调变器输出端。

17.一种高强度气体放电灯的控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

提供第一绕组和第二绕组，该第一绕组和第二绕组均与高强度气体放电灯的串联电感耦合；

利用第一绕组或第二绕组上的电压，产生电感电流过零信号和串联电感的电感电流信号；

利用所述电感电流过零信号和所述电感电流信号产生调变信号；以及

根据调变信号、第一外接信号和第二外接信号控制高强度气体放电灯在电感电流临界连续模式下工作。

18.根据权利要求17所述的高强度气体放电灯的控制方法，其特征在于，所述利用第一绕组或第二绕组上的电压，是对第一绕组或第二绕组上的电压进行积分，该积分过程开始于所述调变信号产生时。 

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