CN102656951A - 逆变器的转换模式换向 - Google Patents

Abstract

一种驱动器电路包括多个开关，形成两个开关分支，每个开关分支包括至少两个开关并且连接在两个DC电压总线之间。所述开关被进行匹配以形成对角配对。所述驱动器电路还包括连接所述分支的负载电路，其中第一电感器连接在一个分支开关之间，且第二电感器连接在其它开关之间，并且灯端子处于电感器之间并且与第二电感器串联。所述驱动器电路还包括与串联连接的灯端子和第二电感器并联连接的电容器，以及连接到所述多个开关的控制电路。在换向阶段期间，一个对角配对以非导通状态进行操作而另一个对角配对则处于导通状态，直至通过第一电感器的电流达到预定义数值。随后所述另一个对角配对以非导通状态进行操作直至流过第一电感器的电流达到零。

Description

逆变器的转换模式换向

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年12月8日提交的美国临时申请序列号61/267638的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及电子产品，更具体地涉及用于光源的电子镇流器。

背景技术

典型地，镇流器向灯提供功率并且对提供给灯的电流和/或功率进行调整。诸如高强度放电（HID）灯和荧光灯的灯使用镇流器来为灯提供适当的启动电压并且一旦灯点亮就对操作电流进行限制。镇流器通常包括功率因数控制（PFC）电路系统，用于正弦曲线输入电流控制以及生成经调整的直流（DC）总线电压。包括逆变器的灯驱动器将高DC电压转换为适当的AC电压以便对灯通电。换向阶段在逆变器每次改变提供给灯的电压的极性时出现。在常规的镇流器中，换向阶段具有大约100微秒的持续时间。

发明内容

常规镇流器中换向阶段的持续时间可能会导致与灯的操作相关的问题。这样的问题包括但不限于高的频谱功率比（SPR）、再次点亮的尖峰、差的流明保持性以及源于灯的可听到的嗡嗡的噪声。本发明的实施例提供了一种灯驱动器电路，其将换向阶段限制为小于100微秒的持续时间，并且在这样做时去除和/或限制了许多这些问题。

在一个实施例中，提供了一种驱动器电路。所述驱动器电路包括多个开关组件，其中所述多个开关组件包括第一开关分支和第二开关分支，每个开关分支连接在第一直流电压总线和第二直流电压总线之间，其中所述第一开关分支和第二开关分支均包括至少一个第一开关组件和第二开关组件，并且其中所述第一开关分支的第一开关组件连接到所述第二开关分支的第二开关组件以形成第一对角配对，并且所述第一开关分支的第二开关组件连接到所述第二开关分支的第一开关组件以形成第二对角配对。所述驱动器电路还包括连接第一开关分支和第二开关分支的负载电路。所述负载电路包括连接到所述第一开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第一电感器；连接到所述第二开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第二电感器；以及连接在所述第一电感器和第二电感器之间并且与所述第二电感器串联连接的灯端子。所述驱动器电路还包括与串联连接的所述灯端子和第二电感器并联连接的电容器，以及连接到所述多个开关组件的控制电路。在换向阶段期间，所述控制电路被配置为以非导通状态对第一对角配对进行操作，并且以导通状态对第二对角配对进行操作，直至通过第一电感器的电流达到预定义数值，并且随后以非导通状态对第二对角配对进行操作直至通过第一电感器的电流达到零。

在相关实施例中，所述第一开关分支可以包括：连接到所述第一直流电压总线的第一开关组件；跨所述第一开关组件连接的第一二极管；连接在所述第一开关组件和第二直流电压总线之间的第二开关组件；以及跨所述第二开关组件连接的第二二极管；并且所述第二开关分支可以包括：连接到所述第一直流电压总线的第三开关组件；跨所述第三开关组件连接的第三二极管；连接在所述第三开关组件和第二直流电压总线之间的第四开关组件；以及跨所述第四开关组件连接的第四二极管；以使得所述第一开关组件和第四开关组件可以形成所述第一对角配对，并且所述第二开关组件和第三开关组件可以形成所述第二对角配对。

在另一个相关实施例中，所述控制电路可以进一步被配置为在通过所述第一电感器的电流具有第一极性的第一时间阶段期间以第一操作模式对所述多个开关组件进行操作，并且所述控制电路可以被配置为在通过所述第二电感器的电流具有第二极性的第二时间阶段期间以第二操作模式对这些开关组件进行操作，并且所述换向阶段可以在所述第一和第二时间阶段之间发生。

在又一个相关实施例中，所述控制电路可以被配置为对所述多个开关组件进行操作以使得所述换向阶段具有小于50微秒的持续时间。在再一个相关实施例中，所述驱动器电路可以进一步包括镇流器和跨所述灯端子连接的高强度放电灯。所述镇流器可以包括：被配置为从电源接收交流电压的电磁干扰滤波器；连接到所述电磁干扰滤波器以将所述交流电压转换为直流电压的整流器；以及连接到所述整流器的功率因数控制电路，所述功率因数控制电路具有连接到第一直流电压总线的第一输出和连接到第二直流电压总线的第二输出，其中所述功率因数控制电路可以被配置为跨所述第一和第二输出产生高的直流电压输出。

在另一个实施例中，提供了一种驱动器电路。所述驱动器电路包括：多个开关组件，其中所述多个开关组件包括第一开关分支和第二开关分支，每个开关分支连接在第一直流电压总线和第二直流电压总线之间，其中所述第一开关分支和第二开关分支均包括至少一个第一开关组件和第二开关组件，并且其中所述第一开关分支的第一开关组件连接到所述第二开关分支的第二开关组件以形成对角配对，并且所述第一开关分支的第二开关组件连接到所述第二开关分支的第一开关组件以形成对角配对。所述驱动器电路还包括连接所述第一开关分支和第二开关分支的负载电路，其中所述负载电路包括：连接到所述第一开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第一电感器；连接到所述第二开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第二电感器；以及连接在所述第一电感器和第二电感器之间并且与所述第二电感器串联连接的灯端子。所述驱动器电路还包括与串联连接的所述灯端子和第二电感器并联连接的电容器；以及具有多个控制输出的控制电路，其中所述多个控制输出中的每个控制输出连接到所述多个开关组件中相对应的开关组件。所述控制电路被配置为：（i）在通过第一电感器的电流具有第一极性的第一时间阶段期间以第一操作模式对所述多个开关组件进行操作；（ii）在通过第一电感器的电流具有与所述第一极性相反的第二极性的第二时间阶段期间以第二操作模式对所述多个开关组件进行操作；并且（iii）在通过电容器的电流的极性被反转的换向阶段期间以第三操作模式对所述多个开关组件进行操作；其中在所述换向阶段期间，所述控制电路被配置为以非导通状态对第一对角配对进行操作，并且以导通状态对第二对角配对进行操作，直至通过第一电感器的电流达到预定义数值，并且随后以非导通状态对第二对角配对进行操作直至通过第一电感器的电流达到零。

在相关实施例中，所述第一开关分支可以包括：连接到所述第一直流电压总线的第一开关组件；跨所述第一开关组件连接的第一二极管；连接在所述第一开关组件和第二直流电压总线之间的第二开关组件；以及跨所述第二开关组件连接的第二二极管；并且所述第二开关分支可以包括：连接到所述第一直流电压总线的第三开关组件；跨所述第三开关组件连接的第三二极管；连接在所述第三开关组件和第二直流电压总线之间的第四开关组件；以及跨所述第四开关组件连接的第四二极管；以使得所述第一开关组件和第四开关组件可以形成对角配对，并且所述第二开关组件和第三开关组件可以形成对角配对。

在另一个相关实施例中，所述第一操作模式可以是在此期间通过所述第一电感器的电流具有正极性的正循环操作模式，并且所述第二操作模式可以是在此期间通过所述第一电感器的电流具有负极性的负循环操作模式，并且其中所述控制电路可以被配置为在从所述正循环操作模式转换为负循环操作模式并且从所述负循环操作模式转换为正循环操作模式的期间以第三操作模式进行操作。

在又一个相关实施例中，所述第三操作模式可以是在通过所述电容器的电流的极性从正变为负的换向阶段期间的正至负转换模式，并且在所述正至负转换模式期间，所述第一对角配对可以是包括所述第一开关分支的第一开关组件和所述第二开关分支的第二开关组件的开关组件对角配对，并且开关组件的第二对角配对可以是包括所述第一开关分支的第二开关组件和所述第二开关分支的第一开关组件的开关组件对角配对。

在再一个相关实施例中，所述第三操作模式可以是在通过所述电容器的电流的极性从负变为正的换向阶段期间的负至正转换模式，并且在所述负至正转换模式期间，开关组件的第一对角配对可以是包括所述第一开关分支的第二开关组件和所述第二开关分支的第一开关组件的开关组件对角配对，并且开关组件的第二对角配对可以是包括所述第一开关分支的第一开关组件和所述第二开关分支的第二开关组件的开关组件对角配对。

在又一个相关实施例中，所述控制电路可以被配置为对所述多个开关组件进行操作以使得所述换向阶段具有小于50微秒的持续时间。

在再一个相关实施例中，所述驱动器电路可以进一步包括镇流器和跨所述灯端子连接的高强度放电灯，其中所述镇流器可以包括：被配置为从电源接收交流电压的电磁干扰滤波器；连接到所述电磁干扰滤波器以将所述交流电压转换为直流电压的整流器；以及连接到所述整流器的功率因数控制电路，所述功率因数控制电路具有连接到第一直流电压总线的第一输出和连接到第二直流电压总线的第二输出，其中所述功率因数控制电路可以被配置为跨第一和第二输出产生高的直流电压输出。

在另一个实施例中，提供了一种镇流器。所述镇流器包括：被配置为从电源接收交流电压的电磁干扰滤波器；连接到所述电磁干扰滤波器以将所述交流电压转换为直流电压的整流器；连接到所述整流器的功率因数控制电路，所述功率因数控制电路具有第一输出和第二输出，其中所述功率因数控制电路被配置为跨第一和第二输出产生高的直流电压输出；连接到所述功率因数控制电路的第一输出的第一直流电压总线；连接到所述功率因数控制电路的第二输出的第二直流电压总线；多个开关组件，其中所述多个开关组件包括第一开关分支和第二开关分支，每个开关分支连接在第一直流电压总线和第二直流电压总线之间，其中所述第一开关分支和第二开关分支均包括至少一个第一开关组件和第二开关组件，并且其中所述第一开关分支的第一开关组件连接到所述第二开关分支的第二开关组件以形成对角配对，并且所述第一开关分支的第二开关组件连接到所述第二开关分支的第一开关组件以形成对角配对；连接所述第一开关分支和第二开关分支的负载电路，其中所述负载电路包括：连接到所述第一开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第一电感器；连接到所述第二开关组件的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第二电感器；和连接在所述第一电感器和第二电感器之间并且与所述第二电感器串联连接的灯端子；与串联连接的灯端子和第二电感器并联连接的电容器；以及连接到所述多个开关组件的控制电路，其中在换向阶段期间，所述控制电路被配置为以非导通状态对第一对角配对进行操作并且以导通状态对第二对角配对进行操作，直至通过所述第一电感器的电流达到预定义数值，并且随后以非导通状态对所述第二对角配对进行操作直至通过所述第一电感器的电流达到零。

在相关实施例中，所述第一开关分支可以包括：连接到所述第一直流电压总线的第一开关组件；跨所述第一开关组件连接的第一二极管；连接在所述第一开关组件和第二直流电压总线之间的第二开关组件；以及跨所述第二开关组件连接的第二二极管；并且所述第二开关分支可以包括：连接到所述第一直流电压总线的第三开关组件；跨所述第三开关组件连接的第三二极管；连接在所述第三开关组件和第二直流电压总线之间的第四开关组件；以及跨所述第四开关组件连接的第四二极管；以使得所述第一开关组件和第四开关组件可以形成对角配对，并且所述第二开关组件和第三开关组件可以形成对角配对。

在另一个相关实施例中，所述镇流器可以进一步包括以分流器配置跨所述功率因数控制电路的第一和第二输出连接的电解电容器。在又一个相关实施例中，所述镇流器可以进一步包括跨所述灯端子连接的高强度放电（HID）灯。

在再一个相关实施例中，所述控制电路可以进一步被配置为在通过所述第一电感器的电流具有正极性的第一时间阶段期间以正操作模式对所述多个开关组件进行操作，并且所述控制电路可以被配置为在通过所述第二电感器的电流具有负极性的第二时间阶段期间以负操作模式对所述多个开关组件进行操作，并且所述换向阶段可以在第一和第二时间阶段之间发生。

在又另一个相关实施例中，在通过所述电容器的电流的极性从正变为负的换向阶段期间，所述第一对角配对可以是包括所述第一开关分支的第一开关组件和所述第二开关分支的第二开关组件的开关组件对角配对，并且开关组件的第二对角配对可以是包括所述第一开关分支的第二开关组件和所述第二开关分支的第一开关组件的开关组件对角配对。

在再另一个相关实施例中，在通过所述电容器的电流的极性从负变为正的换向阶段期间，开关组件的第一对角配对可以是包括所述第一开关分支的第二开关组件和所述第二开关分支的第一开关组件的开关组件对角配对，并且开关组件的第二对角配对可以是包括所述第一开关分支的第一开关组件和所述第二开关分支的第二开关组件的开关组件对角配对。

在另一个相关实施例中，所述控制电路可以被配置为对所述多个开关组件进行操作以使得所述换向阶段具有小于50微秒的持续时间。

附图说明

这里所公开的以上和其它目标、特征和优势将因为这里所公开的从如附图中所图解的特定实施例的以下描述而变得显而易见，在附图中贯穿不同视图相似的附图标记指代相同的部分。附图不必依比例绘制，相反是意在强调对这里所公开的原则进行图解说明。

图1是根据这里所公开实施例的包括镇流器的灯系统的示意图，所述镇流器具有用于随输入电源使用以对灯通电的逆变器。

图2A-5B均图解了通过图1的灯系统的镇流器的逆变器的示例性电流路径。

图6是图示根据这里所公开实施例的示例性操作模式序列。

具体实施方式

图1图解了根据这里所描述的实施例的灯系统100。灯系统100包括诸如交流（AC）电源的输入电源102、电子镇流器104和灯106。这里所描述的灯系统100例如用来向一个或多个HID灯106通电。示例性的HID灯包括汞蒸气灯、金属卤化物灯、高压钠灯和低压钠灯，但是并不局限于此。灯系统100可以被用来向其它类型的灯通电，诸如荧光灯，而并不背离本发明的范围。

电子镇流器104包括适于连接到输入电源102的一个或多个输入端子以及可连接到地电势的接地端子。在一些实施例中，输入电源102包括第一电压源和第二电压源，并且电子镇流器104在操作中连接到所述第一电压源或所述第二电压源。因此，电子镇流器104可以选择地从第一电压源（例如，208伏AC）或第二电压源（例如，347伏，480伏）接收功率。可以使用本领域已知的其它输入电源102而并不背离本发明的范围。

电子镇流器104经由输入端子从输入电源102接收输入AC功率信号。在一些实施例中，电子镇流器104包括电磁干扰（EMI）滤波器和整流器（例如，全波整流器），其总体上以110进行图解。EMI滤波器防止了可能由电子镇流器104所生成的噪声被传送回输入电源102。该整流器将输入功率信号的AC电压转换为DC（直流）电压。

电子镇流器104包括功率级以对输入电源102所提供的功率进行转换来驱动灯106。在图1中，电子镇流器104包括第一功率级，该第一功率级包括功率因数控制电路112。诸如升压转换器的功率因数控制电路112接收经整流的输入功率信号并且产生高DC电压（例如，460伏DC）。电子镇流器104还包括第二功率级，该第二功率级包括灯驱动器（宽泛地，灯驱动器和点亮电路）114。特别地，如以下所描述的，灯驱动器114包括将高DC电压转换为适当AC电压以向灯106通电的逆变器电路。诸如电解电容器的电容器118以分流器配置连接在第一功率级（例如，功率因数控制电路112）和第二功率级（例如，灯驱动器114）之间以向逆变器提供低阻抗电压源。电子镇流器104包括控制器120（贯穿全文宽泛地称作“控制电路”）以控制电子镇流器104的组件的操作。在一些实施例中，控制器120具有将控制器120电连接到灯驱动器114的一个或多个控制输出。例如，控制器120可以是可具有经由驱动器控制电路电连接到灯驱动器114的控制输出的微控制器。

在图1中，灯驱动器（贯穿全文宽泛地称作“驱动器电路”）114包括连接到功率因数控制电路112和电容器118的第一DC电压总线122和第二DC电压总线124（例如，分别为高DC电压总线和低DC电压总线）。第一开关分支和第二开关分支均连接在第一DC电压总线122和第二DC电压总线124之间。第一开关分支包括连接到第一DC电压总线122的第一开关组件Q1，以及跨第一开关组件Q1连接（例如，分流）的第一二极管D1。第一开关分支还包括连接在第一开关组件  Q1和第二DC电压总线124之间的第二开关组件Q2，以及跨第二开关组件Q2连接（例如，分流）的第二二极管D2。因此，与第一二极管D1相组合的第一开关组件Q1和与第二二极管D2相组合的第二开关组件Q2串联连接。

类似地，第二开关分支包括连接到第一DC电压总线122的第三开关组件Q3，以及跨第三开关组件Q3连接（例如，分流）的第三二极管D3。第二开关分支还包括连接在第三开关组件Q3和第二电压总线124之间的第四开关组件Q4，以及跨第四开关组件Q4连接（例如，分流）的第四二极管。因此，与第三二极管D3相组合的第三开关组件Q3和与第四二极管D4相组合的第四开关组件Q4串联连接。在一些实施例中，开关组件Q1、Q2、Q3和Q4中的每一个为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。然而，本发明的范围并不局限于特定类型的开关。

负载电路126将第一开关分支连接到第二开关分支。特别地，第一电感器L_buck连接到第一开关组件Q1和第二开关组件Q2之间的端子128。第二电感器（例如，点亮器）连接到第三开关组件Q3和第四开关组件Q4之间的端子130。负载端子132连接在第一电感器L_buck和第二电感器（例如，点亮器）之间，并且适于将诸如灯106的负载与第一电感器L_buck和第二电感器（例如，点亮器）串联连接。电容器C_buck与灯端子135和第二电感器（例如，点亮器）的串联配置并联连接。

如图1所示，控制器120包括连接到第一开关组件Q1的第一控制输出134，连接到第二开关组件Q2的第二控制输出136，连接到第三开关组件Q3的第三控制输出138，以及连接到第四开关组件Q4的第四控制输出140。在操作中，控制器120分别经由处于对角配对中的第一、第二、第三和第四控制输出134、136、138、140对第一、第二、第三和第四开关组件Q1、Q2、Q3和Q4进行操作，以便将功率因数控制电路112所生成的高DC电压转换为适于向灯106通电的AC电压信号。所述AC电压信号包括正循环和负循环。特别地，第一开关组件Q1和第四开关组件Q4形成被操作为生成AC电压信号的正循环的对角配对。类似地，第二开关组件Q2和第三开关组件Q3形成被操作为生成AC电压信号的负循环的对角配对。

因此，控制器120被配置为根据多种操作模式对开关组件Q1、Q2、Q3和Q4进行操作。更具体地，控制器120被配置为在通过第一电感器L_buck的电流或跨第一电感器L_buck的电压具有第一极性（例如，正、负）的第一时间阶段（例如，T1）期间以第一操作模式对开关组件Q1、Q2、Q3和Q4进行操作。控制器120被配置为在通过第一电感器L_buck的电流或跨第一电感器L_buck的电压具有与第一极性相反的第二极性（例如，正、负）的第二时间阶段（例如，T2）期间以第二操作模式对开关组件Q1、Q2、Q3和Q4进行操作。例如，第一和第二操作模式可以为以下所描述的正循环操作模式和负循环操作模式。控制器120被配置为在第三时间阶段（例如，T3）期间以第三操作模式对开关组件Q1、Q2、Q3和Q4进行操作。所述第三时间阶段是在此期间通过电容器的电流或者跨电容器的电压的极性被反转的换向阶段。第三时间阶段（例如，换向阶段）表示将通过电容器C_buck的电流或者跨电容器C_buck的电压的极性进行切换所需的转换时间。因此，在控制器120每次从第一时间阶段T1转换到第二时间阶段T2以及从第二时间阶段T2转换回到第一时间阶段T1时将存在换向阶段。

更具体地，在一些实施例中，控制器120被配置为以正循环操作模式、负循环操作模式、正至负转换操作模式和负至正转换操作模式对开关组件进行操作。在正循环操作模式期间，控制器120对逆变器（即，开关组件Q1、Q2、Q3、Q4）进行操作以使得AC电压信号的正的部分被提供给灯106。在负循环操作模式期间，控制器120对逆变器（即，开关组件Q1、Q2、Q3、Q4）进行操作以使得AC电压信号的负的部分被提供给灯106。在正至负转换操作模式期间，控制器120对逆变器（即，开关组件Q1、Q2、Q3、Q4）进行操作以将提供给灯106的AC电压信号的极性从正转换为负。类似地，在负至正转换操作模式期间，控制器120对逆变器（即，开关组件Q1、Q2、Q3、Q4）进行操作以将提供给灯106的AC电压信号的极性从负转换为正。控制器120在正至负转换操作模式期间和负至正转换模式期间所采用的以下所描述的开关序列使得换向时间最小化。这样，本发明的实施例减小了谱功率比（SPR）、再次点亮的尖峰、差的流明保持性以及灯106所发出的可听到的嗡嗡的噪声。

参见图2A和2B，在正循环操作模式期间，控制器120在两种不同状态之间对逆变器（即，开关组件Q1、Q2、Q3、Q4）进行操作。在图2A所图解的第一状态（即，正循环状态1）中，包括第二开关组件Q2和第三开关组件Q3的开关组件对角配对是非导通的。包括第一开关组件Q1和第四开关组件Q4的开关组件对角配对是导通的。这样，电流在来自第一DC电压总线并且通过第一开关组件Q1和第一电感器L_buck的路径中流动。该电流路径随后分开以使得电流通过电容器C_buck以及灯106和第二电感器（即，点亮器）流动。该电流路径继续通过第四开关组件Q4到达第二DC电压总线。因而通过第一电感器L_buck的电流升高并且跨灯106生成正电压。

在图2B所图解的正循环操作模式期间的第二状态（即，正循环状态2）中，第二开关组件Q2和第三开关组件Q3保持为非导通的。第一开关组件Q1断开以使得其为非导通的。第一电感器L_buck所存储的能量消散以生成下降电流，该下降电流在通过电容器C_buck、灯106和第二电感器（即，点亮器）到第四开关组件Q4并且随后从第二二极管D2的阳极到阴极的闭环中流动。这样，跨灯106保持正电压。当通过第一电感器L_buck的电流达到零时，控制器120将逆变器返回至正循环状态1。这样，第一开关组件Q1被接通从而其为导通的。

在正循环操作模式之后启动正至负转换模式，所述正循环操作模式在一些实施例中包括正循环状态1或正循环状态2，而在其它实施例中包括正循环状态1和正循环状态2两者。参见图3A和3B，在正至负转换模式期间，控制器120在两种不同状态之间对逆变器（即，开关组件Q1、Q2、Q3、Q4）进行操作。在图3A所图解的第一状态（即，正至负状态1）中，包括第一开关组件Q1和第四开关组件Q4的开关组件对角配对是非导通的。包括第二开关组件Q2和第三开关组件Q3的开关组件对角配对是导通的。这样，电流在来自第一DC电压总线并且通过第三开关组件Q3的路径中流动。该电流路径随后分开以使得电流通过电容器C_buck、灯106和第二电感器（即，点亮器）流动。该电流路径继续通过第一电感器L_buck，通过第二开关组件Q2到达第二DC电压总线。因而通过第一电感器L_buck的电流升高。

当通过第一电感器L_buck的电流达到预定义数值（例如，峰值）时，启动正至负转换模式的第二状态（即，正至负状态2）。在图3B所图解的正至负状态2中，开关组件Q1、Q2、Q3和Q4中的每一个都是非导通的。这样，第一电感器L_buck所存储的能量消散以生成下降电流，该下降电流在来自第二DC电压总线并且通过第四二极管D4的路径中流动。该电流路径分开以使得电流通过电容器C_buck、灯106和第二电感器（即，点亮器）流动。该电流路径随后继续通过第一电感器L_buck，通过第一二极管D1，到达第一DC电压总线。当通过第一电感器L_buck的电流达到零时，控制器120将逆变器返回至正至负状态1。

参见图4A和4B，在负循环操作模式期间，控制器120在两种不同状态之间对逆变器（即，开关组件Q1、Q2、Q3、Q4）进行操作。在图4A所图解的第一状态（即，负循环状态1）中，包括第一开关组件Q1和第四开关组件Q4的开关组件对角配对是非导通的。包括第二开关组件Q2和第三开关组件Q3的开关组件对角配对是导通的。这样，电流从第一DC电压总线流出并且通过第三开关组件Q3。该电流路径随后分开以使得电流通过电容器C_buck、灯106和第二电感器（即，点亮器）流动。该电流路径继续通过第一电感器L_buck和第二开关组件Q2到第二DC电压总线。因而通过第一电感器L_buck的电流升高并且跨灯106生成负电压。

在图4B所图解的负循环操作模式期间的第二状态（负循环状态2）中，第一开关组件Q1和第四开关组件Q4保持为非导通的。第二开关组件Q2被断开以使得其是非导通的。第一电感器L_buck所存储的能量消散以生成下降电流，该下降电流在从第一二极管D1的阳极到阴极，通过第三开关组件Q3并且随后通过电容器C_buck、灯106和第二电感器（即，点亮器）的闭环中流动。这样，跨灯106保持负电压。当通过第一电感器L_buck的电流达到零时，控制器120将逆变器返回至负循环状态1。这样，第二开关组件Q2被接通以使得其为导通的。

在负循环操作模式之后启动负至正转换模式，所述负循环操作模式在一些实施例中包括负循环状态1或负循环状态2，而在其它实施例中包括负循环状态1和负循环状态2两者。参见图5A和5B，在负至正转换模式期间，控制器120在两种不同状态之间对逆变器（即，开关组件Q1、Q2、Q3、Q4）进行操作。在图5A所图解的第一状态（即，负至正状态1）中，包括第二开关组件Q2和第三开关组件Q3的开关组件对角配对是非导通的。包括第一开关组件Q1和第四开关组件Q4的开关组件对角配对是导通的。这样，电流在来自第一DC电压总线通过第一开关组件Q1并且通过第一电感器L_buck的路径中流动。该电流路径随后分开以使得电流通过电容器C_buck、灯106和第二电感器（即，点亮器）流动。该电流路径继续通过第四开关组件Q4到达第二DC电压总线。因而通过第一电感器L_buck的电流升高。

当通过第一电感器L_buck的电流达到预定义数值（例如，峰值）时，启动负至正转换模式的第二状态（即，负至正状态2）。在图5B所图解的负至正状态2中，Q1、Q2、Q3和Q4中的每一个都是非导通的。这样，第一电感器L_buck所存储的能量消散以生成下降电流，该下降电流在从第二DC电压总线通过第二二极管D2并且通过第一电感器L_buck的路径中流动。该电流路径随后被分开以使得电流通过电容器C_buck、灯106和第二电感器（即，点亮器）流动。该电流路径继续通过第三二极管D3到达第一DC电压总线。当通过第一电感器L_buck的电流达到零时，控制器120将逆变器返回负至正状态1。

图6是图解依据本发明实施例的控制器120所实施的用于向灯106提供AC电压信号的示例性操作模式的流程图。在202，控制器120以正循环操作模式启动逆变器的操作。该正循环操作模式具有预定义持续时间阶段T_positive。在示例性实施例中，T_positive具有预定义数值3.2毫秒。当启动正循环操作模式时，控制器120在时间阶段t_{pos_cycle_state1}期间以202所指示的正循环状态1对逆变器进行操作。在示例性实施例中，时间阶段t_{pos_cycle_state1}具有预定义数值5.0 μsec。如204所指示的，如果正循环操作模式的时间阶段T_positive还没有过去，则控制器120随后在206在时间阶段t_{pos_cycle_state2}期间以正循环状态2对逆变器进行操作。在示例性实施例中，时间阶段t_{pos_cycle_state2}具有预定义数值12.0 μsec，这是基于通过第一电感器L_buck的电流达到零所用的时间量。在以正循环状态2对逆变器操作时间阶段t_{pos_cycle_state2}之后，控制器120将逆变器返回202的正循环状态1。控制器120继续在正循环操作模式时间阶段T_positive的持续时间内交替地在正循环状态1和正循环状态2之间对逆变器进行操作。这样，根据该示例性实施例，在正循环操作模式期间，第一开关组件Q1以58.8 kHz的频率进行开关并且第四开关组件Q4以156.25 Hz的频率进行开关。

当正循环操作模式时间阶段T_positive过去时，控制器120启动正至负转换操作模式。该正至负转换操作模式具有预定义持续时间阶段T_pos-to-neg。在示例性实施例中，T_pos-to-neg具有大约46微秒的预定义数值。当正至负转换操作模式被启动时，控制器120在时间阶段t_{pos-neg_state1}期间以在208所指示的正至负状态1对逆变器进行操作。时间阶段t_{pos-neg_state1}是通过第一电感器L_buck的导致第一电感器L_buck饱和的电流的峰值I_MAX的函数。特别地，时间阶段t_{pos-neg_state1}的数值给出如下：

电流的峰值I_MAX基于第一电感器L_buck的电感数值。在示例性实施例中，第一电感器L_buck的电感数值为285微亨利，因而电流的峰值I_MAX大约为9 安培。在该示例性实施例中，DC总线电压为460伏并且灯电压为135伏。这样，依据该示例性实施例，正至负状态1的持续时间t_{pos-neg_state1}大约为4.3微秒。

如210所指示的，如果正至负转换操作模式的时间阶段T_pos-to-neg还没有过去，则控制器120随后在212在时间阶段t_{pos-neg_state2}期间以正至负状态2对逆变器进行操作。在示例性实施例中，时间阶段t_{pos-neg_state2}具有预定义数值7.9 μsec，这是基于通过第一电感器L_buck的电流达到零所用的时间量。在以正至负状态2对逆变器操作时间阶段t_{pos-neg_state2}之后，控制器120将逆变器返回至在208的正至负状态1。控制器120继续在正至负转换操作模式时间阶段T_pos-to-neg的持续时间内交替地在正至负状态1和正至负状态2之间对逆变器进行操作。

当正至负转换操作模式时间阶段T_pos-to-neg过去时，控制器120启动负循环操作模式。负循环操作模式具有预定义持续时间阶段T_negative。在示例性实施例中，T_negative具有预定义数值3.2毫秒。当启动负循环操作模式时，控制器120在时间阶段t_{neg_cycle_state1}期间以214所指示的负循环状态1对逆变器进行操作。在示例性实施例中，时间阶段t_{neg_cycle_state1}具有预定义数值5.0μsec。如216所指示的，如果负循环操作模式的时间阶段T_negative还没有过去，则控制器120随后在218在时间阶段t_{neg_cycle_state2}期间以负循环状态2对逆变器进行操作。在示例性实施例中，时间阶段t_{neg_cycle_state2}具有预定义数值12.0 μsec，这是基于通过第一电感器L_buck的电流达到零所用的时间量。当以负循环状态2对逆变器操作时间阶段t_{neg_cycle_state2}后，控制器120将逆变器返回至在214的负循环状态1。控制器120继续在负循环操作模式时间阶段T_negative的持续时间内交替地在负循环状态1和负循环状态2之间对逆变器进行操作。这样，根据该示例性实施例，在负循环操作模式期间，第二开关组件Q2以58.8 kHz的频率进行开关并且第三开关组件Q3以156.25 Hz的频率进行开关。

当负循环操作模式时间阶段T_negative过去时，控制器120启动负至正转换操作模式。该负至正转换操作模式具有预定义持续时间阶段T_neg-to-pos。在示例性实施例中，T_neg-to-pos具有大约46微秒的预定义数值。当负至正转换操作模式被启动时，控制器120在时间阶段t_{neg-pos_state1}期间以在220所指示的负至正状态1对逆变器进行操作。时间阶段t_{neg-pos_state1}是通过第一电感器L_buck的导致第一电感器L_buck饱和的电流的峰值I_MAX的函数。与上面结合正至负状态1类似描述的，时间阶段t_{neg-pos_state1}的数值给出如下：

电流的峰值I_MAX基于第一电感器L_buck的电感数值。在示例性实施例中，第一电感器L_buck的电感数值为285微亨利，因而电流的峰值I_MAX大约为9 安培。在该示例性实施例中，DC总线电压为460伏并且灯电压为135伏。这样，依据该示例性实施例，负至正状态1的持续时间t_{neg-pos_state1}大约为4.3微秒。

如222所指示的，如果负至正转换操作模式的时间阶段T_neg-to-pos还没有过去，则控制器120随后在224在时间阶段t_{neg-pos_state2}期间以负至正状态2对逆变器进行操作。在示例性实施例中，时间阶段t_{neg-pos_state2}具有预定义数值7.9 μsec，这是基于通过第一电感器L_buck的电流达到零所用的时间量。在以正至负状态2对逆变器操作时间阶段t_{pos-neg_state2}之后，控制器120将逆变器返回至在220的正至负状态1。控制器120继续在负至正转换操作模式时间阶段T_neg-to-pos的持续时间内交替地在负至正状态1和负至正状态2之间对逆变器进行操作。

当负至正转换操作模式时间阶段T_neg-to-pos过去时，控制器120返回至正循环操作模式，控制器120继续通过如以上所描述的正循环操作模式、正至负转换模式、负循环操作模式和负至正转换模式的循环以便向灯106提供AC电压信号。

除非另有说明，词语“基本上”的使用可以被解释为包括本领域技术人员理解的精确的关系、条件、布置、取向和/或其它特性，以及它们的衍生，其程度达到这样的衍生不会本质上影响所公开的方法和系统。

贯穿本公开物的全体，用于修饰名词的冠词“a（一个）”和/或“an（一）”和/或“the（所述）”的使用可以被理解成为方便而使用，并且包括一个或不止一个所修饰的名词，除非另有具体说明。术语“包括”、“包含”和“具有”意欲是包含性的并且意味着可能存在不同于所列出的元件的附加的元件。

附图中描述和/或以其它方式描绘的、用于通信、关联和/或基于等等的元件、部件、模块和/或它们的部分可以被理解为按照直接和/或间接的方式这样通信、关联和/或基于，除非在此另外指出。

尽管相对于方法和系统的具体实施例描述了这些方法和系统，但他们不限于此。显然很多修改和变化在上述教导的启示下可能变得明显。在此描述和图解的在各部分的细节、材料和布置方面的很多附加变化可以由本领域技术人员做出。

Claims (20)

1. 一种驱动器电路，包括：

多个开关组件，其中所述多个开关组件包括第一开关分支和第二开关分支，每个开关分支连接在第一直流电压总线和第二直流电压总线之间，其中所述第一开关分支和第二开关分支均包括至少一个第一开关组件和第二开关组件，并且其中所述第一开关分支的第一开关组件连接到所述第二开关分支的第二开关组件以形成第一对角配对，并且所述第一开关分支的第二开关组件连接到所述第二开关分支的第一开关组件以形成第二对角配对；

连接所述第一开关分支和第二开关分支的负载电路，其中所述负载电路包括：

     连接到所述第一开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第一电感器；

     连接到所述第二开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第二电感器；和

     连接在所述第一电感器和第二电感器之间并且与所述第二电感器串联连接的灯端子；

与串联连接的灯端子和第二电感器并联连接的电容器；和

连接到所述多个开关组件的控制电路，其中在换向阶段期间，所述控制电路被配置为以非导通状态对第一对角配对进行操作，并且以导通状态对第二对角配对进行操作，直至通过第一电感器的电流达到预定义数值，并且随后以非导通状态对第二对角配对进行操作直至通过第一电感器的电流达到零。

2. 如权利要求1所述的驱动器电路，其中所述第一开关分支包括：

连接到所述第一直流电压总线的第一开关组件；

跨所述第一开关组件连接的第一二极管；

连接在所述第一开关组件和第二直流电压总线之间的第二开关组件；和

跨所述第二开关组件连接的第二二极管；

并且其中所述第二开关分支包括：

连接到所述第一直流电压总线的第三开关组件；

跨所述第三开关组件连接的第三二极管；

连接在所述第三开关组件和第二直流电压总线之间的第四开关组件；和

跨所述第四开关组件连接的第四二极管；

以使得所述第一开关组件和第四开关组件形成所述第一对角配对，并且所述第二开关组件和第三开关组件形成所述第二对角配对。

3. 如权利要求1所述的驱动器电路，其中所述控制电路进一步被配置为在通过所述第一电感器的电流具有第一极性的第一时间阶段期间以第一操作模式对所述多个开关组件进行操作，并且其中所述控制电路被配置为在通过所述第二电感器的电流具有第二极性的第二时间阶段期间以第二操作模式对所述开关组件进行操作，并且其中所述换向阶段在第一和第二时间阶段之间发生。

4. 如权利要求1所述的驱动器电路，其中所述控制电路被配置为对所述多个开关组件进行操作以使得所述换向阶段具有小于50微秒的持续时间。

5. 如权利要求1所述的驱动器电路，进一步包括镇流器和跨所述灯端子连接的高强度放电灯，其中所述镇流器包括：

被配置为从电源接收交流电压的电磁干扰滤波器；

连接到所述电磁干扰滤波器以将所述交流电压转换为直流电压的整流器；和

连接到所述整流器的功率因数控制电路，所述功率因数控制电路具有连接到第一直流电压总线的第一输出和连接到第二直流电压总线的第二输出，其中所述功率因数控制电路被配置为跨第一和第二输出产生高的直流电压输出。

6. 一种驱动器电路，包括：

多个开关组件，其中所述多个开关组件包括第一开关分支和第二开关分支，每个开关分支连接在第一直流电压总线和第二直流电压总线之间，其中所述第一开关分支和第二开关分支均包括至少一个第一开关组件和第二开关组件，并且其中所述第一开关分支的第一开关组件连接到所述第二开关分支的第二开关组件以形成对角配对，并且所述第一开关分支的第二开关组件连接到所述第二开关分支的第一开关组件以形成对角配对；

连接所述第一开关分支和第二开关分支的负载电路，其中所述负载电路包括：

     连接到所述第一开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第一电感器；

     连接到所述第二开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第二电感器；和

     连接在所述第一电感器和第二电感器之间并且与所述第二电感器串联连接的灯端子；

与串联连接的灯端子和第二电感器并联连接的电容器；和

具有多个控制输出的控制电路，其中所述多个控制输出中的每个控制输出连接到所述多个开关组件中相对应的开关组件，其中所述控制电路被配置为：

     （i）在通过第一电感器的电流具有第一极性的第一时间阶段期间以第一操作模式对所述多个开关组件进行操作；

     （ii）在通过第一电感器的电流具有与所述第一极性相反的第二极性的第二时间阶段期间以第二操作模式对所述多个开关组件进行操作；并且

     （iii）在通过电容器的电流的极性被反转的换向阶段期间以第三操作模式对所述多个开关组件进行操作；

其中在所述换向阶段期间，所述控制电路被配置为以非导通状态对第一对角配对进行操作，并且以导通状态对第二对角配对进行操作，直至通过第一电感器的电流达到预定义数值，并且随后以非导通状态对第二对角配对进行操作直至通过第一电感器的电流达到零。

7. 如权利要求6所述的驱动器电路，其中所述第一开关分支包括：

连接到所述第一直流电压总线的第一开关组件；

跨所述第一开关组件连接的第一二极管；

连接在所述第一开关组件和第二直流电压总线之间的第二开关组件；和

跨所述第二开关组件连接的第二二极管；

并且其中所述第二开关分支包括：

连接到所述第一直流电压总线的第三开关组件；

跨所述第三开关组件连接的第三二极管；

连接在所述第三开关组件和第二直流电压总线之间的第四开关组件；和

跨所述第四开关组件连接的第四二极管；

以使得所述第一开关组件和第四开关组件形成对角配对，并且所述第二开关组件和第三开关组件形成对角配对。

8. 如权利要求6所述的驱动器电路，其中所述第一操作模式是在此期间通过所述第一电感器的电流具有正极性的正循环操作模式，并且所述第二操作模式是在此期间通过所述第一电感器的电流具有负极性的负循环操作模式，并且其中所述控制电路被配置为在从所述正循环操作模式转换为负循环操作模式并且从所述负循环操作模式转换为正循环操作模式的期间以第三操作模式进行操作。

9. 如权利要求6所述的驱动器电路，其中所述第三操作模式是在通过所述电容器的电流的极性从正变为负的换向阶段期间的正至负转换模式，并且在所述正至负转换模式期间，所述第一对角配对是包括所述第一开关分支的第一开关组件和所述第二开关分支的第二开关组件的开关组件对角配对，并且开关组件的第二对角配对是包括所述第一开关分支的第二开关组件和所述第二开关分支的第一开关组件的开关组件对角配对。

10. 如权利要求6所述的驱动器电路，其中所述第三操作模式是在通过所述电容器的电流的极性从负变为正的换向阶段期间的负至正转换模式，并且在所述负至正转换模式期间，开关组件的第一对角配对是包括所述第一开关分支的第二开关组件和所述第二开关分支的第一开关组件的开关组件对角配对，并且开关组件的第二对角配对是包括所述第一开关分支的第一开关组件和所述第二开关分支的第二开关组件的开关组件对角配对。

11. 如权利要求6所述的驱动器电路，其中所述控制电路被配置为对所述多个开关组件进行操作以使得所述换向阶段具有小于50微秒的持续时间。

12. 如权利要求5所述的驱动器电路，进一步包括镇流器和跨所述灯端子连接的高强度放电灯，其中所述镇流器包括：

被配置为从电源接收交流电压的电磁干扰滤波器；

连接到所述电磁干扰滤波器以将所述交流电压转换为直流电压的整流器；和

连接到所述整流器的功率因数控制电路，所述功率因数控制电路具有连接到第一直流电压总线的第一输出和连接到第二直流电压总线的第二输出，其中所述功率因数控制电路被配置为跨第一和第二输出产生高的直流电压输出。

13. 一种镇流器，包括：

被配置为从电源接收交流电压的电磁干扰滤波器；

连接到所述电磁干扰滤波器以将所述交流电压转换为直流电压的整流器；

连接到所述整流器的功率因数控制电路，所述功率因数控制电路具有第一输出和第二输出，其中所述功率因数控制电路被配置为跨第一和第二输出产生高的直流电压输出；

连接到所述功率因数控制电路的第一输出的第一直流电压总线；

连接到所述功率因数控制电路的第二输出的第二直流电压总线；

多个开关组件，其中所述多个开关组件包括第一开关分支和第二开关分支，每个开关分支连接在第一直流电压总线和第二直流电压总线之间，其中所述第一开关分支和第二开关分支均包括至少一个第一开关组件和第二开关组件，并且其中所述第一开关分支的第一开关组件连接到所述第二开关分支的第二开关组件以形成对角配对，并且所述第一开关分支的第二开关组件连接到所述第二开关分支的第一开关组件以形成对角配对；

连接所述第一开关分支和第二开关分支的负载电路，其中所述负载电路包括：

     连接到所述第一开关分支的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第一电感器；

     连接到所述第二开关组件的第一开关组件和第二开关组件之间的端子的第二电感器；和

     连接在所述第一电感器和第二电感器之间并且与所述第二电感器串联连接的灯端子；

与串联连接的灯端子和第二电感器并联连接的电容器；和

连接到所述多个开关组件的控制电路，其中在换向阶段期间，所述控制电路被配置为以非导通状态对第一对角配对进行操作并且以导通状态对第二对角配对进行操作，直至通过所述第一电感器的电流达到预定义数值，并且随后以非导通状态对所述第二对角配对进行操作直至通过所述第一电感器的电流达到零。

14. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述第一开关分支包括：

连接到所述第一直流电压总线的第一开关组件；

跨所述第一开关组件连接的第一二极管；

连接在所述第一开关组件和第二直流电压总线之间的第二开关组件；和

跨所述第二开关组件连接的第二二极管；

并且其中所述第二开关分支包括：

连接到所述第一直流电压总线的第三开关组件；

跨所述第三开关组件连接的第三二极管；

连接在所述第三开关组件和第二直流电压总线之间的第四开关组件；和

跨所述第四开关组件连接的第四二极管；

以使得所述第一开关组件和第四开关组件形成对角配对，并且所述第二开关组件和第三开关组件形成对角配对。

15. 如权利要求13所述的镇流器，进一步包括以分流器配置跨所述功率因数控制电路的第一和第二输出连接的电解电容器。

16. 如权利要求13所述的镇流器，进一步包括跨所述灯端子连接的高强度放电（HID）灯。

17. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述控制电路进一步被配置为在通过所述第一电感器的电流具有正极性的第一时间阶段期间以正操作模式对所述多个开关组件进行操作，并且其中所述控制电路被配置为在通过所述第二电感器的电流具有负极性的第二时间阶段期间以负操作模式对所述多个开关组件进行操作，并且其中所述换向阶段在第一和第二时间阶段之间发生。

18. 如权利要求13所述的镇流器，其中在通过所述电容器的电流的极性从正变为负的换向阶段期间，所述第一对角配对是包括所述第一开关分支的第一开关组件和所述第二开关分支的第二开关组件的开关组件对角配对，并且开关组件的第二对角配对是包括所述第一开关分支的第二开关组件和所述第二开关分支的第一开关组件的开关组件对角配对。

19. 如权利要求13所述的镇流器，其中在通过所述电容器的电流的极性从负变为正的换向阶段期间，开关组件的第一对角配对是包括所述第一开关分支的第二开关组件和所述第二开关分支的第一开关组件的开关组件对角配对，并且开关组件的第二对角配对是包括所述第一开关分支的第一开关组件和所述第二开关分支的第二开关组件的开关组件对角配对。

20. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述控制电路被配置为对所述多个开关组件进行操作以使得所述换向阶段具有小于50微秒的持续时间。

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