CN102474966A - 电子镇流器和起动方法 - Google Patents

Abstract

一种电子镇流器和包括可操作地连接到具有灯丝的灯的电子镇流器的起动方法，所述电子镇流器具有：定时器（110），其生成逆变器控制信号（112）和预热控制信号（114）；转换器（120），其接收AC功率，并且生成DC功率（122）；自激振荡逆变器（130），其接收所述DC功率（122）并且可操作地将灯功率（132）提供给所述灯，所述自激振荡逆变器（130）对所述逆变器控制信号（112）作出响应；以及灯丝预热器（140），其接收所述DC功率（122）并且可操作地将灯丝功率（142）提供给所述灯丝，所述灯丝预热器（140）对所述预热控制信号（114）作出响应。当开始施加AC功率时，预热控制信号（114）指导所述灯丝预热器（140）提供灯丝功率（142），并且逆变器控制信号（112）指导所述自激振荡逆变器（130）不提供灯功率（132）。

Description

电子镇流器和起动方法

技术领域

本公开的技术领域是功率供给领域，尤其是电子镇流器和起动方法。

背景技术

电子镇流器可用于将高频AC功率提供给照明的荧光灯。通常，电子镇流器执行许多与功率相关的功能，包括，尤其是，将来自原始来源的功率转换为与各个灯的需求对应的AC电压和频率，以及限制和控制流入灯的电流。不幸地，灯系统或者电子镇流器中的故障可能导致过热或者失火的风险，如果不克服所述故障或者不关闭所述电子镇流器的话。

电子镇流器可以分成两种主要类型：程序起动（program-start）镇流器和即时起动（instant-start）镇流器。程序起动镇流器在点燃前预热灯丝，并且典型地使用控制器驱动的拓扑。即时起动镇流器提供恒定的高电压，因而一接通功率灯就点燃。典型地，即时起动镇流器使用自激振荡拓扑。不幸地，每种电子镇流器都有它自身的缺点。程序起动镇流器是昂贵的，延迟在起动时的照明，并且难以用于多个灯安装中的单独的灯操作。即时起动镇流器提供了极少数的开关周期。

电子镇流器的另一个问题是偏远灯位置处的趁热重新照亮。当换下灯泡并且重新接通功率时，输出开路电压不足以点燃某些灯，尤其是当灯处于偏远位置时，例如，离电子镇流器大约20英尺或更多。

电子镇流器的又一个问题是所述电子镇流器内的不同电路的加电顺序。某些电路可以提前，即在给所述电子镇流器加电以遵照期望的起动顺序之前，给在灯处的负载施加功率。其他电路可以无需负载而起动，这是因为给这些电路提供功率的电路还没有通电。这种问题可能导致起动时的不稳定和不可靠的操作。

将希望的是，具有能克服上述缺点的电子镇流器和起动方法。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种电子镇流器，其接收AC功率并且可操作地连接到具有灯丝的灯，所述电子镇流器包括：定时器，其生成逆变器控制信号和预热控制信号；转换器，其接收所述AC功率，并且生成DC功率；自激振荡逆变器，其接收所述DC功率，并且可操作地将灯功率提供给所述灯，所述自激振荡逆变器对所述逆变器控制信号作出响应；以及灯丝预热器，其接收所述DC功率，并且可操作地将灯丝功率提供给所述灯丝，所述灯丝预热器对所述预热控制信号作出响应。当开始施加所述AC功率时，所述预热控制信号指导所述灯丝预热器将所述灯丝功率提供给所述灯丝，并且所述逆变器控制信号指导所述自激振荡逆变器不将所述灯功率提供给所述灯。

本发明的另一个方面提供了一种电子镇流器，其接收AC功率并且可操作地连接到具有灯丝的灯，所述电子镇流器包括：定时器，其生成转换器控制信号和预热控制信号；升压-降压转换器，其接收所述AC功率，并且生成DC功率，所述升压-降压转换器对所述转换器控制信号作出响应；自激振荡逆变器，其接收所述DC功率，并且可操作地将灯功率提供给所述灯；以及灯丝预热器，其可操作地连接以从所述自激振荡逆变器接收功率，并且可操作地将灯丝功率提供给所述灯丝，所述灯丝预热器对所述预热控制信号作出响应。当开始施加所述AC功率时，所述预热控制信号指导所述灯丝预热器将所述灯丝功率提供给所述灯丝，并且所述转换器控制信号指导所述升压-降压转换器设置所述DC功率的电压，以将灯电压维持在灯点燃电压以下。

附图说明

根据以下当前优选实施例的详细说明，连同所述附图一起阅读，本发明的上述及其他特征和优势将进一步变得明显。所述详细说明和附图仅仅是本发明的说明性的，而不是用来限制由所附权利要求及其等价物定义的本发明的范围。

图1是依据本发明的电子镇流器的框图；

图2是依据本发明的电子镇流器的另一个实施例的框图；

图3是具有灯丝感测的图1的电子镇流器的框图；

图4是依据本发明的电子镇流器的灯丝加热/感测电路的示意图；

图5是依据本发明的电子镇流器中的灯丝检测波形的示意图；

图6是依据本发明的电子镇流器的灯丝检测方法的流程图；

图7是依据本发明的电子镇流器的逆变器启动电路的示意图；

图8是依据本发明的电子镇流器的平稳起动电路的示意图；

图9是依据本发明的电子镇流器的示意图；

图10是依据本发明的电子镇流器的保护电路的示意图；

图11是依据本发明的电子镇流器的预热保护方法的流程图；

图12是依据本发明的电子镇流器的具有灯丝短路保护的预热保护方法的流程图。

具体实施方式

图1是依据本发明的电子镇流器的框图。在起动时，当开始施加AC功率时，所述电子镇流器预热灯丝而没有将功率提供给所述灯。在预定预热时间之后，所述灯丝处于断电状态，并且给所述灯施加功率。任选地，所述电子镇流器可以增加DC总线电压以将灯电压增加到灯点燃电压以上，并且然后，减少DC总线电压以将所述灯电压减少到稳态电压。

电子镇流器100接收AC功率102，并且可操作地连接到具有灯丝106的灯104。电子镇流器100包括定时器110、转换器120、自激振荡逆变器130和灯丝预热器140。转换器120接收AC功率102，并且生成DC总线上的DC功率122。自激振荡逆变器130从转换器120接收DC功率122，并且可操作地将灯功率132提供给灯104。自激振荡逆变器130对由定时器110生成的逆变器控制信号112作出响应。灯丝预热器140从转换器120接收DC功率122，并且可操作地将灯丝功率142提供给灯丝106。灯丝预热器140对由定时器110生成的预热控制信号114作出响应。如这里所定义的，灯可以是一个或多个灯，并且每个灯都可以具有一个或者多个灯丝。

在起动操作中，开始给转换器120施加AC功率102。来自定时器110的预热控制信号114指导灯丝预热器140将灯丝功率142提供给灯丝106。来自定时器110的逆变器控制信号112指导自激振荡逆变器130不将灯功率132提供给灯104。因此，将功率施加给灯丝106用于预热，而没有将功率施加给灯104。在预定预热时间之后，预热控制信号114指导灯丝预热器140不将灯丝功率142提供给灯丝106，并且逆变器控制信号112指导自激振荡逆变器130将灯功率132提供给灯104。因此，将功率施加给灯104以用于点燃和稳态运行，而没有将功率施加给灯丝106。可以选择预定预热时间以确保灯丝106达到足够高的温度以预热灯104。在一个实施例中，选择所述预定预热时间，以便Rh/Rc大约是4.5或者更高，其中，Rh是灯丝106的热电阻，并且Rc是灯丝106的冷电阻。

转换器120可以是能够接收AC功率并且生成DC功率的任何转换器。在一个实施例中，转换器120可以包括电磁干扰（EMI）滤波器，其接收可操作地连接到全桥二极管整流器的AC功率，所述EMI滤波器可操作地连接到功率因数校正（PFC）转换器，其将所述DC功率馈送给DC总线。在一个实施例中，灯丝预热器140可以是由DC总线供以电力的回扫逆变器。定时器110可以作为基于模拟、数字或微控制器的电路来实现，并且可由内部电源供以电力。

在一个实施例中，转换器120可以是以比AC功率的最大输入峰值电压高的电压生成DC功率、并且对由定时器110生成的转换器控制信号116作出响应的升压转换器。在操作中，在预定预热时间之后，转换器控制信号116指导所述升压转换器增加所述DC总线上的DC功率122的电压，以将灯电压增加到灯点燃电压以上以点燃灯104。在预定点燃时间之后，转换器控制信号116指导所述升压转换器降低所述DC总线上的DC功率122的电压，以将灯电压减少到稳态电压，以用于灯104的稳态运行。在一个示例中，所述预定点燃时间大约是100毫秒。所述DC总线电压电平维持灯104以正确的灯电流运行。

图2是依据本发明的电子镇流器的另一个实施例的框图。在起动时，当开始施加AC功率时，所述电子镇流器预热所述灯丝，同时以低于灯点燃电压的低电压将功率提供给所述灯。在预定预热时间之后，所述灯丝处于断电状态，并且以高于灯点燃电压的较高电压给所述灯施加功率。在预定点燃时间之后，以较低电压给所述灯施加功率，所述较低电压是正常灯操作的稳态电压。

电子镇流器200接收AC功率202，并且可操作地连接到具有灯丝206的灯204。电子镇流器200包括定时器210、升压-降压转换器220、自激振荡逆变器230以及灯丝预热器240。升压-降压转换器220接收AC功率202，并且生成DC总线上的DC功率222。升压-降压转换器220对由定时器210生成的转换器控制信号216作出响应。自激振荡逆变器230从升压-降压转换器220接收DC功率222，并且可操作地将灯功率232提供给灯204。灯丝预热器240从自激振荡逆变器230接收AC功率234，并且可操作地将灯丝功率242提供给灯丝206。灯丝预热器240对由定时器210生成的预热控制信号214作出响应。

在操作中，在起动时，开始给升压-降压转换器220施加AC功率202。来自定时器210的预热控制信号214指导灯丝预热器240将灯丝功率242提供给灯丝206。转换器控制信号216指导升压-降压转换器220设置DC功率222的电压，以将灯电压维持在灯点燃电压以下。因此，当将低电压施加到灯204时，给灯丝206施加功率以进行预热。在预定预热时间之后，预热控制信号214指导灯丝预热器240不将灯丝功率242提供给灯丝206，并且转换器控制信号216指导升压-降压转换器220增加DC功率222的电压，以将所述灯电压增加到灯点燃电压以上。因此，将功率施加给灯204用于点燃，而没有将功率施加给灯丝206。可以选择所述预定预热时间以确保灯丝206达到足够高的温度。在一个实施例中，选择所述预定预热时间，以便Rh/Rc大约是4.5或者更高，其中，Rh是灯丝206的热电阻，并且Rc是灯丝206的冷电阻。

在预定点燃时间之后，转换器控制信号216指导升压-降压转换器220减少DC功率222的电压，以将所述灯电压减少到正常灯操作的稳态电压。在一个示例中，所述预定点燃时间大约是100毫秒。所述DC总线电压电平维持灯204以正确的灯电流运行。

升压-降压转换器220可以是能够接收AC功率、并且以比AC功率的最大输入峰值电压更高或更低的电压生成DC功率的任何转换器。升压-降压转换器220的示范性拓扑包括级联式降压升压、升压降压、单端初级电感转换器（SEPIC）、低应力SEPIC等。升压-降压转换器220对由定时器210生成的转换器控制信号216作出响应。自激振荡逆变器230可以为灯功率232提供输出电压，其与所述DC总线电压（即DC功率222的电压）成线性比例关系。在一个示例中，自激振荡逆变器230是馈送电流的半桥逆变器。当灯丝预热器240从自激振荡逆变器230接收AC功率234时，不需要单独的预热逆变器，例如回扫逆变器。在一个示例中，灯丝预热器240是与DC隔离电容器串联的变压器，所述DC隔离电容器连接到自激振荡逆变器230中的变压器的初级侧。定时器210可以作为基于模拟、数字或微控制器的电路来实现，并且可由内部电源供以电力。

图3是具有灯丝感测的图1的电子镇流器的框图，其中相同元件共享与图1相同的参考数字。所述灯丝感测检测已经移除的灯（例如为了趁热重新照亮而移去）何时重新连接到所述电子镇流器。当所述灯丝感测检测到灯已经重新连接时，所述电子镇流器可以发动起动程序以预热所述灯丝，然后在预定预热时间之后关断所述灯丝的灯丝功率，并且将灯功率提供给所述灯。在一个实施例中，所述电子镇流器升高DC功率的电压以将灯电压增加到灯点燃电压以上，并且然后，在预定点燃时间之后，降低所述DC功率的电压以将所述灯电压减少到稳态电压。例如，所述升压确保了在灯处的开路电压将再次点燃所述灯，尤其是偏远照亮应用处的趁热重新照亮，例如，所述灯处于离所述电子镇流器20英尺的地方。

在图3的实施例中，转换器120包括全桥整流器121，其可操作地连接到功率因素校正（PFC）控制的集成电路（L6562A）123。灯丝预热器140是回扫控制器（UC3845）。定时器110包括灯丝加热/感测电路154和微控制器电路150，微控制器电路150包括微控制器（ST7）155、晶体管开关156和缩放/滤波电路157。晶体管开关156响应于来自微控制器155的开关信号159而切换转换器控制信号116、逆变器控制信号112以及预热控制信号114。缩放/滤波电路157响应于来自灯丝加热/感测电路154的灯丝感测信号148而将灯丝信号158提供给微控制器155。在这个示例中，灯104包括四个灯，并且灯丝加热/感测电路154提供两个灯丝感测信号148。本领域的那些普通技术人员将意识到，可以为特定应用选择期望的灯和灯丝感测信号的数量。在一个实施例中，灯丝预热器140生成提供给定时器110（例如提供给微控制器电路150的微控制器（ST7）155）的可选的预热感测信号302。

图4是依据本发明的电子镇流器的灯丝加热/感测电路的示意图。在这个示例中，每隔一个灯生成一个灯丝感测信号。灯丝加热/感测电路154根据时间平均的灯丝电压中的预定改变而检测何时重新连接所述灯。

灯丝加热/感测电路154包括灯丝感测电路156，每个灯丝感测电路156从所述电子镇流器中的稳压电源接收DC偏压160。当安装了灯104时，灯丝电阻存在于灯丝感测电路156中，并且灯丝感测信号148为高。当移除了灯104时，灯丝电阻没有存在于灯丝感测电路156中，并且灯丝感测信号148为低。灯丝感测信号148从低到高的这种转换可以用来指示重新安装了灯104，以及发动了电子起动程序。

灯丝加热/感测电路154与所述电子镇流器的隔离边界相交叉。所述灯丝加热/感测电路具有高阻抗以满足引脚漏泄试验，其中所述灯的一个引脚连接到固定件，即所述引脚连接到电子镇流器的输出，并且所述灯的其他引脚通过所述灯丝加热/感测电路接地。所述引脚漏泄电流取决于所述隔离变压器从初级到次级的漏泄电流，因此所述DC偏压电路肯定是高阻抗的。

在这个实施例中，为每对灯104提供灯丝感测电路156以生成两个灯丝感测信号148。在另一个实施例中，为灯104的每一个提供灯丝感测电路156以生成四个灯丝感测信号。在又一个实施例中，为所有灯104提供一个灯丝感测电路156以生成一个灯丝感测信号。可以依靠容许的电路复杂性（更多信号增加电路共谋以及增加设计灯丝加热/感测电路的难度）和要求的信号电平（更多信号增加网络电阻和降低信号电平）来选择灯丝感测信号的数量。

图5是依据本发明的电子镇流器中的灯丝检测波形的示意图。所述信号电平取决于是安装还是移除灯而在低和高之间改变。

所述灯丝感测信号的波形200当移除了所述灯时具有低状态202，并且当安装了所述灯时具有高状态204。所述状态的绝对电平可以随特定硬件和条件而变化，并且可以包括有效振幅的波纹206，例如50Hz、60Hz或者由干线AC电源引起的其他频率波纹，因此所述灯检测方法依靠于灯丝感测信号电平中的改变，而不是绝对电平阈值。所述灯检测方法可以使用移动平均（例如，32阶移动平均）来过滤所述波纹。

本领域的那些普通技术人员将意识到，可以为特定应用选择期望的过滤方式。当用微控制器测量模拟信号时，过滤结构可用于降低噪声和平滑信号。可以通过软件和/或硬件提供过滤结构。在数字滤波器或者有限脉冲响应（FIR）滤波器之中，移动平均滤波器通过具有接近一的增益的低频，并且衰减高频，这就是典型的低通滤波器特征。在一个实施例中，选择所述滤波器以实现噪声抑制，同时维持相对较快的阶跃响应。可以考虑系统参数（例如，波纹频率）来选择所述滤波器参数。

图6是依据本发明的电子镇流器的灯丝检测方法的流程图。所述灯丝检测方法寻找灯丝感测信号的稳定值，并且监控指示灯安装的改变的稳定值。当所述灯丝感测信号中的改变小于FILAMENT_SENSE_STABLE_RANGE值但大于FILAMENT_SENSE_STABLE_TIME值时出现稳定值。当两个连续稳定值之间的差大于FILAMENT_SENSE_LAMP_THRESHOLD值时检测出灯的安装，并且所述灯丝感测信号电压上升。

灯丝检测方法210开始于测量灯丝感测信号电压Vfilaments 212。在214，由所述灯丝感测信号电压Vfilaments和存储变量Vtemp_stable之间的差的绝对值计算差Δ，其中将Vtemp_stable开始设置为零。将差Δ与FILAMENT_SENSE_STABLE_RANGE进行比较216。当所述差Δ不小于所述FILAMENT_SENSE_STABLE_RANGE时，将TimerStable设置为等于FILAMENT_SENSE_STABLE_TIME，并且将Vtemp_stable设置为等于灯丝感测信号电压Vfilaments 218。在一个实施例中，每过一毫秒而将TimerStable递减。然后，灯丝检测方法210进入下一个重复。

当所述差Δ小于所述FILAMENT_SENSE_STABLE_RANGE时，感测的电压是稳定的。将所述TimerStable与零进行比较220。当所述TimerStable不是零时，灯丝检测方法210进入下一个重复。当所述TimerStable是零时，所述感测的电压在预置时间是稳定的，并且在222，将Vtemp_stable与存储变量Vold_stable进行比较，其中将Vold_stable开始设置为零。当Vtemp_stable不大于Vold_stable时，将TimerStable设置为等于FILAMENT_SENSE_STABLE_TIME 230，将Vold_stable设置为等于Vtemp_stable 230，并且然后，灯丝检测方法210进入下一个重复。当Vtemp_stable大于Vold_stable时，所述感测的电压上升，并且将所述差Δ设置为等于Vtemp_stable减去Vold_stable 224。

然后，将所述差Δ与FILAMENT_SENSE_LAMP_THRESHOLD进行比较226。当所述差Δ不大于所述FILAMENT_SENSE_LAMP_THRESHOLD时，将TimerStable设置为等于FILAMENT_SENSE_STABLE_TIME 230，将Vold_stable设置为等于Vtemp_stable 230，并且然后，灯丝检测方法210进入下一个重复。当所述差Δ大于所述FILAMENT_SENSE_LAMP_THRESHOLD时，所述感测的电压上升到指示已经安装了灯的阈值以上。将标记Lmpinserted设置为等于TRUE 228，并且所述微控制器可以发动起动程序。将TimerStable设置为等于FILAMENT_SENSE_STABLE_TIME 230，将Vold_stable设置为等于Vtemp_stable 230，并且然后，灯丝检测方法210进入下一个重复。

图7是依据本发明的电子镇流器的逆变器启动电路的示意图。所述逆变器启动电路可操作地连接到自激振荡逆变器，以防止当开始施加AC功率时起动所述自激振荡逆变器，直到所述微控制器加电，然后允许所述逆变器控制信号控制所述自激振荡逆变器。

所述逆变器启动电路250包括电阻器R52、R83和晶体管Q16。从所述电子镇流器中的微控制器提供逆变器启动信号252。当开始给DC总线254通电时，接通晶体管Q16，防止晶体管Q2接通并且防止起动所述自激振荡逆变器。在所述微控制器已经加电之后，逆变器启动信号252可以通过启动或者禁止晶体管Q2来启动或者禁止所述自激振荡逆变器。选择所述电阻器的值以确保开始时接通晶体管Q16，并且在所述微控制器加电之后可以对其进行切换。

图8是依据本发明的电子镇流器的平稳起动电路的示意图。所述平稳起动电路可操作地连接到所述转换器，以便当开始施加AC功率时延迟起动所述转换器。所述平稳起动电路允许所述灯丝预热器和自激振荡逆变器接通以及将负载提供给所述转换器，否则，其将过压，这是因为当开始将AC功率施加到所述电子镇流器时，所述转换器比所述灯丝预热器和自激振荡逆变器起动得更快。如果没有所述平稳起动电路，所述电子镇流器可以以打嗝模式（hiccup mode）来操作。

平稳起动电路260包括可操作地连接到所述转换器中的PFC控制器Ul的补偿COMP引脚的二极管D22、电阻器R36和电容器C43。平稳起动电路260将来自电容器C20的电压流向PFC控制器U1的接地GND引脚，直到所述电子镇流器中的稳压电源正将基准电压提供给定时器中的微控制器U3，以便所述灯丝预热器和自激振荡逆变器可供使用。在起动之后，来自所述稳压电源的基准电压保持二极管D22的阴极处于基准电压，以便在起动后平稳起动电路260不影响所述PFC控制器Ul的操作。

图9是依据本发明的电子镇流器的示意图。在这个实施例中，所述转换器是升压转换器。电子镇流器200包括定时器210、转换器220、自激振荡逆变器230和灯丝预热器240。

在这个实施例中，灯丝预热器240具有包括电容器C18、C19、C40；二极管D15、D16、D20；电阻器R28和晶体管Q4的内部电源电路270，其向回扫控制器（UC3845）U2提供功率。在转换器220中的功率因素校正（PFC）控制的集成电路（L6562A）U1从转换器220中的升压电感器的辅助线圈接收功率。针对PFC集成电路Ul和回扫控制器U2使用分开的电源允许回扫控制器U2比PFC集成电路Ul更慢地起动。当用相同的电源对PFC集成电路Ul和回扫控制器U2供以电力时，所述PFC集成电路Ul可能不起动，这是因为回扫控制器U2可以具有较低的起动电压，并且从所述单个电源汲取高电流。利用分开的电源，首先起动所述PFC集成电路Ul，并且然后起动回扫控制器U2。选择电荷泵电容器Cl8和滤波器电容器C19、C40的电容值，以确保定时器210中的微控制器U3没有重置，所述PFC集成电路Ul在通电转换期间不会暂时停止。可以从回扫控制器（UC3845）U2的基准输出提供用于定时器210中的微控制器U3的+5V功率。本领域的那些普通技术人员将意识到，可以为特定应用选择期望的各种电源设计和来源。

图10是依据本发明的电子镇流器的保护电路的示意图。所述保护电路可以防止过度功率损坏所述电子镇流器，所述过度功率是由于根据频繁的功率循环（例如，由错误中继引发的频繁的功率循环）、频繁的趁热重新照亮（例如，由不牢固的插座引发的频繁的趁热重新照亮）等的重复预热造成的。所述保护电路还可以防止由分路灯丝损坏所述电子镇流器，其可以根据使用即时起动固定件中的程序起动镇流器、由于错误而短路一个或者多个灯丝等而发生。频繁的功率循环和/或频繁的趁热重新照亮可能使分路的灯丝恶化。

保护电路300包括可操作地连接以将预热感测信号302提供给定时器中的微控制器U3 155的二极管D32、电容器C44和电阻器R51，微控制器U3 155生成预热控制信号114。在一个实施例中，保护电路300包括可选的电阻器R55，以便当微控制器U3 155关断时减少电流，因此接收预热感测信号302的输入引脚是接地的。当微控制器U3关断时，这就使微控制器U3 155处的预热感测信号302维持较长的时间。回扫控制器（UC3845）U2 140以相同的方式接收预热反馈信号304，就像不存在保护电路300一样。

随着在预定预热时间之后预热感测信号302衰减，保护电路300充当硬件定时器。预热感测信号302指示自预热以来的时间。需要硬件定时器以保持预热感测信号302，而不顾功率循环，其将重置在微控制器U3 155上实现的软件定时器。在操作中，一旦所述预热起动，就将电容器C44充电到预热反馈信号304的电压。在预定预热时间之后，预热感测信号302衰减以指示自预热以来的时间。定时器的微控制器U3 155对预热感测信号302作出响应。当自预热以来的时间小于由预热感测信号302指示的预定停滞时间（dead time）时，定时器的微控制器U3 155阻止预热控制信号114。因此，防止太频繁地发生预热。当自预热以来的时间大于由预热感测信号302指示的预定停滞时间时，定时器的微控制器U3 155允许预热控制信号114起动所述预热。保护电路300的时间常数决定所述预定停滞时间，可以为特定应用选择期望的时间常数。

图11是依据本发明的电子镇流器的预热保护方法的流程图。所述预热保护方法防止自上次预热以来比预定停滞时间更经常地预热，和/或防止预热超过每单位时间预热的预定数量。定时器阻止所述预热控制信号。在这个实施例中，预热保护方法700包括预热检测部分400和灯起动部分500。

预热保护方法700的预热检测部分400开始于进入预热阶段402，并且在微控制器处产生作为INPUT的PREHEAT_SENSE 404。将relamp_timer与预定的重新照亮间隔进行比较406，在这个示例中，所述预定的重新照亮间隔是25秒。当relamp_timer不小于所述预定的重新照亮间隔时，已经满足了对每单位时间预热的预定数量的限制，因此重置所述relamp_timer，并且将relamp_counter设置为零408。当relamp_timer小于所述预定的重新照亮间隔时，所述微控制器测量PREHEAT_SENSE值410。在一个实施例中，所述PREHEAT_SENSE是由如以上针对图10所描述的硬件定时器生成的预热感测信号。参照图11，将所述PREHEAT_SENSE与sense_threshold进行比较412，所述sense_threshold表示防止过于频繁的预热的预定停滞时间。当PREHEAT_SENSE不小于sense_threshold时，自上次预热以来的时间非常短，因此延迟下一次预热。预热检测部分400通过等待1毫秒414、测量PREHEAT_SENSE值410、以及比较PREHEAT_SENSE与sense_threshold 412来进行循环，直到PREHEAT_SENSE小于sense_threshold，即所述预定停滞时间已经消逝。

当PREHEAT_SENSE小于sense_threshold时，确定所述预热是否是重新照亮的预热416。当所述预热不是重新照亮的预热时，即所述预热是初始起动预热时，启动所述预热（所述预热控制信号指导灯丝预热器将灯丝功率提供给所述灯丝），将relamp_counter设置为零，并且重置preheat_time 418；预热保护方法700进入灯起动部分500。当所述预热是重新照亮的预热时，将relamp_counter与预定的重新照亮数量进行比较420，其中在这个示例中，预定的重新照亮数量是5个重新照亮。所述预定的重新照亮间隔和所述预定的重新照亮数量确定允许的每单位时间预热的预定数量。当relamp_counter不小于所述预定的重新照亮数量时，预热检测部分400通过等待1毫秒424和返回比较relamp_counter与预定的重新照亮间隔406来进行循环，这是因为已经超出了允许的每单位时间预热的预定数量。当relamp_counter小于所述预定的重新照亮数量时，启动所述预热，relamp_counter增加1，并且重置preheat_time 422；预热保护方法700进入灯起动部分500。

灯起动部分500开始于比较preheat_time与preheat_duration 502，即预定预热时间。当preheat_time不大于或等于preheat_duration时，灯起动部分500通过等待1毫秒506和比较preheat_time与preheat_duration 502来进行循环，直到preheat_time大于或等于preheat_duration，即所述预定预热时间已经消逝。

当preheat_time大于或等于preheat_duration时，禁止预热（所述预热控制信号指导所述灯丝预热器不将灯丝功率提供给所述灯丝），启动点燃（所述逆变器控制信号指导所述自激振荡逆变器将灯功率提供给所述灯），并且重置ignition_time 504。在一个实施例中，将灯电压增加到灯点燃电压以上。比较ignition_time与ignition_duration 508，即预定点燃时间。当ignition_time不大于或等于ignition_duration时，灯起动部分500通过等待1毫秒510和比较ignition_time与ignition_duration 508来进行循环，直到ignition_time大于或等于ignition_duration，即所述预定点燃时间已经消逝。

当ignition_time大于或等于ignition_duration时，禁止点燃，并且启动发光512，从而开始稳态运行。在一个实施例中，灯电压从灯点燃电压以上减少到稳态电压。重置burn_time 514，并且将burn_time与discharge_duration进行比较516。当burn_time不大于或等于discharge_duration时，灯起动部分500通过等待1毫秒518以及比较burn_time与discharge_duration 516来进行循环，直到burn_time大于或等于discharge_duration。放电持续时间循环允许PREHEAT_SENSE（即预热感测信号）通过所述微控制器进行放电，从而当比较PREHEAT_SENSE与sense_threshold 412时，避免了PREHEAT_SENSE的不准确值，正如可能由于重新照亮而出现在随后的再加热上。当burn_time大于或等于discharge_duration时，PREHEAT_SENSE构成微控制器的OUTPUT 0 520，并且预热保护方法700的灯起动部分500结束于继续发光522，直到应当发生重新照亮（如果有的话）为止。

图12是依据本发明的电子镇流器的具有灯丝短路保护的预热保护方法的流程图。所述具有灯丝短路保护的预热保护方法在按照所述预热感测信号的指示检测到灯丝短路时，将所述电子镇流器切换到即时起动操作。所述预热控制信号指导所述灯丝预热器不将灯丝功率提供给所述灯丝，并且所述逆变器控制信号指导所述自激振荡逆变器将灯功率提供给所述灯。在这个实施例中，预热保护方法800包括预热检测部分400和灯起动部分600。以上针对图11描述了预热检测部分400。

参照图12，预热保护方法800的灯起动部分600开始于比较preheat_time与预定延迟时间602，在这个示例中，所述预定延迟时间是40毫秒。可以选择所述预定延迟时间以允许在预热初期检查灯丝短路。当preheat_time不等于所述预定延迟时间时，灯起动部分600通过等待1毫秒604和比较preheat_time与所述预定延迟时间602来进行循环，直到preheat_time等于所述预定延迟时间，即所述预定延迟时间已经消逝。

当preheat_time等于预定延迟时间时，所述微控制器测量PREHEAT_SENSE值606。将PREHEAT_SENSE与预定灯丝短路限定进行比较608。当PREHEAT_SENSE不小于所述预定灯丝短路限定时，没有灯丝短路，并且可以继续正常的灯起动。当PREHEAT_SENSE小于所述预定灯丝短路限定时，存在灯丝短路，并且可以将灯起动切换到即时起动操作。

当PREHEAT_SENSE不小于所述预定灯丝短路限定时，灯起动部分600等待1毫秒610，并且比较preheat_time与preheat_duration 612，即所述预定预热时间。当preheat_time不大于或等于preheat_duration时，灯起动部分600通过等待1毫秒610和比较preheat_time与preheat_time 612来进行循环，直到preheat_time大于或等于preheat_duration，即所述预定预热时间已经消逝。

当preheat_time大于或等于preheat_duration时，禁止预热（所述预热控制信号指导所述灯丝预热器不将灯丝功率提供给所述灯丝），启动点燃（所述逆变器控制信号指导所述自激振荡逆变器将灯功率提供给所述灯），并且重置ignition_time 614。在一个实施例中，将灯电压增加到灯点燃电压以上。将ignition_time与ignition_duration进行比较616，即预定点燃时间。当ignition_time不大于或等于ignition_duration时，灯起动部分600通过等待1毫秒618和比较ignition_time与ignition_duration 616来进行循环，直到ignition_time大于或等于ignition_duration，即所述预定点燃时间已经消逝。

当ignition_time大于或等于ignition_duration时，禁止点燃，并且启动发光620，从而开始稳态运行。在一个实施例中，灯电压从灯点燃电压以上减少到稳态电压。重置burn_time 624，并且将burn_time与discharge_duration进行比较626。当burn_time不大于或等于discharge_duration时，灯起动部分600通过等待1毫秒628以及比较burn_time与discharge_duration 626进行循环，直到burn_time大于或等于discharge_duration。放电持续时间循环允许PREHEAT_SENSE（即预热感测信号）通过所述微控制器进行放电，从而当比较PREHEAT_SENSE与sense_threshold 412时，避免了PREHEAT_SENSE的不准确值，正如可能由于重新照亮而出现在随后的再加热上。当burn_time大于或等于discharge_duration时，所述PREHEAT_SENSE构成微控制器处的OUTPUT 0 630，并且预热保护方法800的灯起动部分600结束于继续发光632，直到应当发生重新照亮（如果有的话）为止。

返回比较PREHEAT_SENSE与预定灯丝短路限定608，当PREHEAT_SENSE小于所述预定灯丝短路限定时，禁止预热（所述预热控制信号指导所述灯丝预热器不将灯丝功率提供给所述灯丝），并且启动发光622，从而将所述电子镇流器切换到具有处于稳态电压的灯电压的即时起动操作。重置burn_time 624，并且灯起动部分600继续预热保护方法800而结束于继续发光632，直到应当发生重新照亮（如果有的话）为止。

本领域的那些普通技术人员将意识到，可以将图10-12所图解说明的保护方法应用于其中使用灯丝预热的任何电子镇流器中。尽管在这些示例中包括回扫逆变器驱动器UC3845和微控制器，但是可以通过其他集成电路和/或离散的模拟电路和定时器来实现所述保护方法。

虽然当前将这里所公开的本发明的实施例考虑为优选的，但是在不脱离本发明的范围内，可以进行各种改变和修改。在所附的权利要求中指明了本发明的范围，并且落入等价物的涵义和范围内的所有改变都意图包含于此。

Claims (28)

1.一种电子镇流器，其接收AC功率并且可操作地连接到具有灯丝的灯，所述电子镇流器包括：

定时器（110），其生成逆变器控制信号（112）和预热控制信号（114）；

转换器（120），其接收所述AC功率，并且生成DC功率（122）；

自激振荡逆变器（130），其接收所述DC功率（122）并且可操作地将灯功率（132）提供给所述灯，所述自激振荡逆变器（130）对所述逆变器控制信号（112）作出响应；以及

灯丝预热器（140），其接收所述DC功率（122）并且可操作地将灯丝功率（142）提供给所述灯丝，所述灯丝预热器（140）对所述预热控制信号（114）作出响应；

其中，当开始施加所述AC功率时，所述预热控制信号（114）指导所述灯丝预热器（140）将所述灯丝功率（142）提供给所述灯丝，并且所述逆变器控制信号（112）指导所述自激振荡逆变器（130）不将所述灯功率（132）提供给所述灯。

2.依照权利要求1所述的电子镇流器，其中，在预定预热时间之后，所述预热控制信号（114）指导所述灯丝预热器（140）不将所述灯丝功率（142）提供给所述灯丝，并且所述逆变器控制信号（112）指导所述自激振荡逆变器（130）将所述灯功率（132）提供给所述灯。

3.依照权利要求2所述的电子镇流器，其中：

所述转换器（120）是对转换器控制信号（116）作出响应的升压转换器；

所述定时器（110）生成所述转换器控制信号（116）；以及

在所述预定预热时间之后，所述转换器控制信号（116）指导所述升压转换器增加所述DC功率（122）的电压，以将灯电压增加到灯点燃电压以上。

4.依照权利要求3所述的电子镇流器，其中，在预定点燃时间之后，所述转换器控制信号（116）指导所述升压转换器降低所述DC功率（122）的电压，以将所述灯电压减少到稳态电压。

5.依照权利要求1所述的电子镇流器，进一步包括可操作地连接到所述灯丝预热器（140）的灯丝加热/感测电路（154），所述灯丝加热/感测电路（154）生成灯丝感测信号（148），所述灯丝预热器（140）对所述灯丝感测信号（148）作出响应。

6.依照权利要求5所述的电子镇流器，其中，所述灯丝感测信号（148）指导所述灯丝预热器（140）在所述灯丝加热/感测电路（154）检测到已经重新连接所述灯时将所述灯丝功率（142）提供给所述灯丝。

7.依照权利要求6所述的电子镇流器，其中，所述灯丝加热/感测电路（154）根据时间平均的灯丝电压中的预定改变而检测出已经重新连接了所述灯。

8.依照权利要求6所述的电子镇流器，其中，在预定预热时间之后，所述预热控制信号（114）指导所述灯丝预热器（140）不将所述灯丝功率（142）提供给所述灯丝，并且所述逆变器控制信号（112）指导所述自激振荡逆变器（130）将所述灯功率（132）提供给所述灯。

9.依照权利要求8所述的电子镇流器，其中：

所述转换器（120）是对转换器控制信号（116）作出响应的升压转换器；

所述定时器（110）生成所述转换器控制信号（116）；以及

在所述预定预热时间之后，所述转换器控制信号（116）指导所述升压转换器增加所述DC功率（122）的电压，以将灯电压增加到灯点燃电压以上。

10.依照权利要求9所述的电子镇流器，其中，在预定点燃时间之后，所述转换器控制信号（116）指导所述升压转换器降低所述DC功率（122）的电压，以将所述灯电压减少到稳态电压。

11.依照权利要求1所述的电子镇流器，进一步包括可操作地连接到所述自激振荡逆变器的逆变器启动电路，以防止当开始施加所述AC功率时起动所述自激振荡逆变器。

12.依照权利要求1所述的电子镇流器，进一步包括可操作地连接到所述转换器的平稳起动电路，以当开始施加所述AC功率时延迟起动所述转换器。

13.依照权利要求1所述的电子镇流器，其中，所述灯丝预热器（140）生成预热感测信号（302）以指示自预热以来的时间，所述定时器（110）对所述预热感测信号（302）作出响应，以及，当自预热以来的时间小于预定停滞时间时，所述定时器（110）阻止所述预热控制信号（114）。

14.依照权利要求13所述的电子镇流器，其中，当超出每单位时间预热的预定数量时，所述定时器（110）阻止所述预热控制信号（114）。

15.依照权利要求13所述的电子镇流器，其中，当所述预热感测信号（302）指示所述灯丝短路时，所述预热控制信号（114）指导所述灯丝预热器（140）不将所述灯丝功率（142）提供给所述灯丝，并且所述逆变器控制信号（112）指导所述自激振荡逆变器（130）将所述灯功率（132）提供给所述灯。

16.一种电子镇流器，其接收AC功率并且可操作地连接到具有灯丝的灯，所述电子镇流器包括：

定时器（210），其生成转换器控制信号（216）和预热控制信号（214）；

升压-降压转换器（220），其接收所述AC功率并且生成DC功率（222），所述升压-降压转换器（220）对所述转换器控制信号（216）作出响应；

自激振荡逆变器（230），其接收所述DC功率（222）并且可操作地将灯功率（232）提供给所述灯；以及

灯丝预热器（240），其可操作地连接以从所述自激振荡逆变器（230）接收功率，并且可操作地将灯丝功率（242）提供到所述灯丝，所述灯丝预热器（240）对所述预热控制信号（214）作出响应；

其中，当开始施加所述AC功率时，所述预热控制信号（214）指导所述灯丝预热器（240）将所述灯丝功率（242）提供给所述灯丝，并且所述转换器控制信号（216）指导所述升压-降压转换器（220）设置所述DC功率（222）的电压，以将灯电压维持在灯点燃电压以下。

17.依照权利要求16所述的电子镇流器，其中，在预定预热时间之后，所述预热控制信号（214）指导所述灯丝预热器（240）不将所述灯丝功率（242）提供给所述灯丝，并且所述转换器控制信号（216）指导所述升压-降压转换器（220）增加所述DC功率（222）的电压，以将所述灯电压增加到灯点燃电压以上。

18.依照权利要求17所述的电子镇流器，其中，在预定点燃时间之后，所述转换器控制信号（216）指导所述升压-降压转换器减少所述DC功率（222）的电压，以将所述灯电压减少到稳态电压。

19.依照权利要求16所述的电子镇流器，进一步包括可操作地连接到所述灯丝预热器的灯丝加热/感测电路，所述灯丝加热/感测电路生成灯丝感测信号，所述灯丝预热器对所述灯丝感测信号作出响应。

20.依照权利要求19所述的电子镇流器，其中，所述灯丝感测信号指导所述灯丝预热器在所述灯丝加热/感测电路检测出已经重新连接所述灯时将所述灯丝功率提供给所述灯丝。

21.依照权利要求20所述的电子镇流器，其中，所述灯丝加热/感测电路（154）根据时间平均的灯丝电压中的预定改变而检测出已经重新连接了所述灯。

22.依照权利要求20所述的电子镇流器，其中，在预定预热时间之后，所述预热控制信号（214）指导所述灯丝预热器（240）不将所述灯丝功率（242）提供给所述灯丝，并且所述转换器控制信号（216）指导所述升压-降压转换器（220）增加所述DC功率（222）的电压，以将所述灯电压增加到灯点燃电压以上。

23.依照权利要求22所述的电子镇流器，其中，在预定点燃时间之后，所述转换器控制信号（216）指导所述升压-降压转换器减少所述DC功率（222）的电压，以将所述灯电压减少到稳态电压。

24.依照权利要求16所述的电子镇流器，进一步包括可操作地连接到所述自激振荡逆变器（230）的逆变器启动电路（250），以防止当开始施加所述AC功率时起动所述自激振荡逆变器（230）。

25.依照权利要求16所述电子镇流器，进一步包括可操作地连接到所述转换器（220）的平稳起动电路（260），以当开始施加所述AC功率时延迟起动所述转换器（220）。

26.依照权利要求16所述的电子镇流器，其中，所述灯丝预热器（240）生成预热感测信号（302）以指示自预热以来的时间，所述定时器（210）对所述预热感测信号作出响应，以及，当自预热以来的时间小于预定停滞时间时，所述定时器（210）阻止所述预热控制信号（214）。

27.依照权利要求26所述的电子镇流器，其中，当超出每单位时间预热的预定数量时，所述定时器（210）阻止所述预热控制信号（214）。

28.依照权利要求26所述的电子镇流器，其中，当所述预热感测信号指示所述灯丝短路时，所述预热控制信号（214）指导所述灯丝预热器（240）不将所述灯丝功率（242）提供给所述灯丝，并且所述转换器控制信号（216）指导所述升压-降压转换器（220）设置所述DC功率（222）的电压，以将所述灯电压维持在稳态电压。

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