CN102905453B - 气体放电灯驱动电路系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体放电灯驱动电路系统，其包括：具有至少一个第一开关的电源电路，且通过第一开关的切换运行而将输入电压转换为灯电压，以驱动气体放电灯；灯电流检测电路，用以检测气体放电灯的灯电流；回馈电路，用以依据灯电流的变化产生灯电流回馈信号；定功率控制电路，用以依据气体放电灯的灯状态产生修正的电流参考信号；以及电源控制电路，用以依据灯电流回馈信号与电流参考信号产生第一调变信号，使第一开关导通或截止的切换运行而使气体放电灯的灯功率维持固定。本发明还提供一种气体放电灯驱动电路系统的控制方法。

Description

气体放电灯驱动电路系统及控制方法

技术领域

本发明涉及驱动电路技术领域，尤其涉及一种适用于气体放电灯的驱动电路系统及控制方法。

背景技术

高强度气体放电灯(High-intensity discharge)简称HID灯(管)为一种利用气体放电原理的新型光源，由于HID灯的亮度高、照射面积广且耗电量低，故HID灯已广泛地应用在需要大量照明场所或汽车照明等用途上。

请参阅图1，图1是现有技术的HID驱动电路的运行状态示意图。如图1所示，在HID点亮后，HID驱动电路输出恒定的电流加热灯电极，HID灯两侧的灯功率(lamppower)与灯电压(lamp voltage)会逐渐地上升。当灯电压持续上升超过恒功率控制切换电压值Vs时，HID驱动电路输出至HID灯两侧的灯功率会停止上升且维持固定值，此时仅有灯电压会逐渐地上升至一稳态值。每次HID点亮后稳态时的灯电压会随着HID的累积使用时间的增加而上升，此稳态时的灯电压上升现象会一直持续至灯使用寿命的终结。一般地，现有技术的HID驱动电路(未标示)直接利用灯电压与灯电流来控制灯功率，然而在一些应用中灯电压与灯电流是很难被直接地检测取得，所以灯功率的控制需要通过间接的方式实现，但也产生了如何精准的控制灯功率的问题。

现有技术中HID灯驱动电路是透过提供固定的参考电流值进行控制，其控制原理是利用回馈电路(feedback circuit)产生的回馈信号(feedback signal)与固定的参考电流值比较后产生误差信号(error signal)，再由误差信号的变化使HID灯驱动电路中运行的开关组件的占空比(Duty cycle)或切换频率对应变化，以维持灯功率为固定值。由于，HID灯运行时为负电阻特性，故HID驱动电路运行于固定功率模式(mode)时，HID的灯电压由HID放电时的阻抗值与灯电流值决定，故HID灯驱动电路通过调整灯电流(lamp current)来达到固定功率控制(constant power control，CPC)。

然而，当HID灯经长时间使用而开始老化后，HID灯两端电极所需的灯电压值将会变动，例如较初始所需的灯电压值为高，如此一来，仍以初始固定值的参考电流值来控制驱动HID灯运行，将会导致灯功率过大，使HID灯的使用寿命变短。

因此，如何发明一种可改善上述现有技术缺失的气体放电灯驱动电路，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种气体放电灯驱动电路系统及控制方法，不论气体放电灯是否老化，皆可以使输出至气体放电灯的灯功率维持固定值，避免由于气体放电灯老化而导致灯功率过大从而缩短气体放电灯的使用寿命。

为达到所述目的，本发明的一较广义实施例提供一种气体放电灯驱动电路系统，其包括：具有至少一个第一开关的电源电路，且通过第一开关的切换运行而将输入电压转换为灯电压，以驱动气体放电灯；灯电流检测电路，电性连接于电源电路或气体放电灯，用以检测气体放电灯的灯电流；回馈电路，电性连接于灯电流检测电路，用以依据灯电流的变化产生灯电流回馈信号；定功率控制电路，用以依据气体放电灯的灯状态产生修正的电流参考信号；以及电源控制电路，电性连接于回馈电路、定功率控制电路以及电源电路的第一开关，用以依据灯电流回馈信号与电流参考信号产生第一调变信号，使第一开关导通或截止的切换运行而使气体放电灯的灯功率维持固定。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施例提供一种气体放电灯驱动电路系统，其包括：逆变电路，其包括第二开关与第三开关，且通过第二开关与第三开关的切换运行而将直流电压转换为灯电压以驱动气体放电灯；灯电流检测电路，电性连接于所述逆变电路或气体放电灯，用以检测灯电流；回馈电路，电性连接于灯电流检测电路，用以依据灯电流的变化产生灯电流回馈信号；定功率控制电路，用以依据气体放电灯的灯状态产生修正的电流参考信号；开关驱动电路，电性连接于第二开关与第三开关的控制端，以驱动其运行；以及电源控制电路，依据灯电流回馈信号与电流参考信号产生第二调变信号与第三调变信号，使第二开关与第三开关导通或截止而使气体放电灯的灯功率维持固定。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施例提供一种气体放电灯驱动电路系统的控制方法，其步骤包括：1)检测相关于灯电流的信号且产生相关于灯电流的第一电流检测信号；2)依据相关于灯电流的第一电流检测信号产生灯电流回馈信号；3)依据气体放电灯的灯状态产生修正的电流参考信号；以及4)依据灯电流回馈信号与修正的电流参考信号产生第一调变信号，使电源电路的第一开关导通或截止的切换运行，而使气体放电灯的灯功率维持固定。

附图说明

图1：为现有技术的HID驱动电路的运行状态示意图；

图2：为本发明气体放电灯驱动电路系统的模块示意图；

图3：为本发明一实施例的灯电压与运行效率的对应关系示意图；

图4：为本发明一实施例的气体放电灯驱动电路系统的详细电路示意图；

图5：为本发明另一实施例的气体放电灯驱动电路系统的详细电路示意图；

图6：为本发明另一实施例的气体放电灯驱动电路系统的详细电路示意图；

图7：为本发明另一实施例的气体放电灯驱动电路系统的详细电路示意图；

其中：

恒功率控制切换电压值：Vs

气体放电灯驱动电路：2、2a、2b、2c、2d

电源电路：21

整流电路：211

功率因数校正电路：212

逆变电路：213

直流变换电路：214

灯电流检测电路：22

回馈电路：23

定功率控制电路：24、24b

灯功率检测电路：241

功率误差放大器：242

数字微控制器：243

第一电压检测电路：245

第一电流检测电路：244

占空比检测电路：247、24a

电源控制电路：25、25b

电流误差放大器：251

调变电路：252

输入电流检测电路：26

总线电流检测电路：26b

点灯电路：27

开关驱动电路：28

功率因数校正控制电路：29

第一～第三电流检测电阻：Rcs1～Rcs3

隔离变压器：Tr

第一～第四开关：Q1～Q4

第一～第二电感：L1～L2

第一电容：C1

第一～第三二极管：D1～D3

第一～第二分压电容：Cp1～Cp2

滤波电容：Cr

滤波电感：Lr

第一连接端：K1

第二连接端：K2

总线：B

接地：G

气体放电灯：Lp

输入电压：Vin

输入电流：Iin

灯电压：Vo

灯电流：Io

灯电压相关信号：Sp

灯电流回馈信号：Ib

电流参考信号：Iref

电流误差信号：Ie

第一～第三调变信号：Vpwm1～Vpwm3

预设功率：Pref

灯功率：Plamp

第一～第三电流检测信号：Vs1～Vs3

整流电压：Vr

总线电压：Vbus

总线电流：Ibus

运行效率：η

占空比：D

第一直流电压：Vd

第一直流电流：Id

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后面的说明书具体实施方式中详细叙述。但应理解的是本发明能够在不同的实施例中具有各种的变化，然其皆不脱离本发明权利要求的范围，且其中的具体实施方式及附图在本质上是当作说明之用，而并非用以限制本发明。

请参阅图2，其是本发明气体放电灯驱动电路系统的模块示意图。如图2所示，气体放电灯驱动电路系统2包括：电源电路21、气体放电灯Lp、灯电流检测电路22、回馈电路23、定功率控制电路24以及电源控制电路25，其中，电源电路21包括至少一个第一开关Q1，且通过第一开关Q1的切换运行而将输入电压Vin转换为灯电压Vo，以驱动气体放电灯Lp。灯电流检测电路22电性连接于电源电路21或气体放电灯Lp，用以检测气体放电灯Lp的灯电流Io。回馈电路23电性连接于灯电流检测电路22，用以依据灯电流Io的变化产生灯电流回馈信号Ib。定功率控制电路24，接收输入电压Vin、输入电流Iin以及灯电压相关信号Sp(如灯电压Vo或第一开关Q1的占空比D)以判断气体放电灯Lp的灯状态且依据气体放电灯Lp的灯状态产生修正的电流参考信号Iref。电源控制电路25电性连接于回馈电路23、定功率控制电路24以及电源电路21的第一开关Q1，用以依据灯电流回馈信号Ib与电流参考信号Iref产生第一调变信号Vpwm1，使第一开关Q1导通或截止地切换运行。

气体放电灯Lp点亮且灯阻抗达到稳态后，气体放电灯驱动电路系统2需运行在定功率模式，通过灯电流检测电路22、电源控制电路25以及电源电路21的第一开关Q1所构成的闭环回路(close loop)控制灯电流Io的电流值，而灯电压Vo的电压值由灯电流及灯阻抗决定，故通过控制灯电流Io的电流值可实现定功率输出的控制。换言之，本发明的定功率控制电路24通过修正电流参考信号Iref即可实现灯功率Plamp维持固定的控制。其中定功率控制电路24和电源控制电路25均可以由模拟电路或数字电路实现。

请参阅图3，其是本发明一实施例的灯电压与运行效率的对应关系示意图。如图3所示，气体放电灯驱动电路系统2的运行效率η会随着灯电压Vo的增加而上升。运行效率η与灯电压Vo的关系是非线性的，在本实施例中为方便计算与控制以线性的关系来近似。气体放电灯驱动电路系统2输出至气体放电灯Lp的灯功率Plamp可以利用输入功率Pin与运行效率η相乘计算出来，灯功率Plamp的关系式如下：

Plamp＝Pin*η＝Vin*Iin*η(Vo)                 (1-1)。

其中，若采用的是降压式电路拓扑结构(buck)，灯电压Vo等于占空比D与输入电压Vin的乘积(Vo＝D*Vin)，故运行效率η为随着占空比D与输入电压Vin变化的函数(function)，代入前述关系式(1-1)后灯功率Plamp的关系式可为：

Plamp＝Vin*Iin*η(D，Vin)                      (1-2)。

在输入电压Vin的电压值变化不大的应用场合，可忽略输入电压Vin对灯功率Plamp影响，灯功率Plamp的关系式可近似为只随着占空比D变化的函数：

Plamp＝Vin*Iin*η(D)                           (1-3)。

由上述可知，灯功率Plamp的取得方式有：(1)通过检测输入电压Vin、输入电流Iin以及灯电压Vo后，再利用关系式(1-1)计算得到灯功率Plamp；(2)通过检测输入电压Vin、输入电流Iin以及占空比D后，再利用关系式(1-2)或(1-3)计算得到灯功率Plamp。换言之，定功率控制电路24可通过接收关于输入电压Vin、输入电流Iin、第一调变信号Vpwm1的占空比D、灯电流Io、灯电压Vo的信号或/及其组合进行判断气体放电灯Lp的灯状态并对应进行气体放电灯的恒功率控制。

请参阅图4，其是本发明一实施例的气体放电灯驱动电路系统的详细电路示意图。在本实施例中，气体放电灯驱动电路系统2a包括：电源电路21、气体放电灯Lp、灯电流检测电路22、回馈电路23、定功率控制电路24以及电源控制电路25。如图4所示，定功率控制电路24包括：灯功率检测电路241与功率误差放大器242，运行时，先由灯功率检测电路241计算出当前的灯功率Plamp后，再由功率误差放大器242依据当前的灯功率Plamp与预设功率Pref间的误差值来产生修正的电流参考信号Iref，使定功率控制电路24通过修正电流参考信号Iref达到灯功率Plamp为固定值的目的。在本实施例中，灯功率检测电路241通过取得相关于输入电压Vin、输入电流Iin以及灯电压Vo的信号以关系式(1-1)计算灯功率Plamp，但不以此为限。电源控制电路25可以是但不限为电源控制器(power controller)的方式实现，其运行原理是先由电源控制电路25的电流误差放大器251(error amplifier)比较电流参考信号Iref与随着灯电流Io变化的灯电流回馈信号Ib后产生电流误差信号Ie，再由调变电路252(modulation circuit)依据电流误差信号Ie调整第一调变信号Vpwm1的占空比D(duty ratio)或切换频率(switching frequency)，使灯电流回馈信号Ib与电流参考信号Iref相等。在本实施例中，调变电路252可为脉冲宽度调变器(PWM modulator)，也可以是频率调变器，且依据灯电流回馈信号Ib与电流参考信号Iref间的电流误差信号Ie调整第一调变信号Vpwm1的占空比D或切换频率。

不同于现有技术，本发明的电流参考信号Iref非固定不变，而是随着气体放电灯Lp的灯状态变化，因此，当气体放电灯Lp老化时，定功率控制电路24会对应修正电流参考信号Iref而使气体放电灯Lp的灯功率Plamp维持固定。

在本实施例中，电源电路21可为隔离型转换器(converter)或非隔离型转换器，可为降压式变换器(inverter)或升压式变换器，可为PWM变换器或谐振变换器。作为一种可实施方式，电源电路21为降压式转换器(buck converter)，但不以此为限，所述电源电路21包括：第一电感L1、第一电容C1、第一二极管D1(diode)以及第一开关Q1。在本实施例中，气体放电灯驱动电路系统2a还选择性地包括一第二二极管D2，其电性连接于电源电路21的输出侧与气体放电灯Lp之间。其中，第一开关Q1的一端、第一电感L1的一端与第一二极管D1的阴极端(cathode)电性连接，第一二极管D1的阳极端(anode)与接地G(ground)电性连接，第二二极管D2的阳极端、第一电感L1的另一端与第一电容C1的一端电性连接，第二二极管D2的阴极端与第一电容C1的另一端分别电性连接在气体放电灯Lp的两端。第一开关Q1的控制端与电源控制电路25的输出电性连接，第一开关Q1的另一端接收输入电压Vin，当第一开关Q1因应第一调变信号Vpwm1而导通时，输入电流Iin会经由第一开关Q1流入电源电路21。

在本实施例中，灯电流检测电路22为第一电流检测电阻Rcs1，但不以此为限，其中第一电流检测电阻Rcs1电性连接于接地G与气体放电灯Lp之间，其与电源电路21的输出侧构成串联回路关系。运行时，由于流经第一电容C1的电流平均值为零，故流经气体放电灯Lp的灯电流Io的平均值与流经第一电流检测电阻Rcs1的电流平均值相同，因此可以通过检测第一电流检测电阻Rcs1的电流平均值得到气体放电灯Lp的灯电流Io的平均值。灯电流Io在第一电流检测电阻Rcs1产生对应的第一电流检测信号Vs1，使回馈电路23依据相关于灯电流Io的第一电流检测信号Vs1产生灯电流回馈信号Ib。

在本实施例中，气体放电灯驱动电路系统2a还包括：输入电流检测电路26、点灯电路27以及隔离变压器Tr，其中输入电流检测电路26可以是但不限为第二电流检测电阻Rcs2，且与气体放电灯驱动电路系统2a的输入端构成串联回路关系，用以检测输入电流Iin，运行时，输入电流Iin流经第二电流检测电阻Rcs2，并在第二电流检测电阻Rcs2产生对应的第二电流检测信号Vs2，使定功率控制电路24的灯功率检测电路241依据相关于输入电流Iin的第二电流检测信号Vs2获得当前的输入电流Iin，并根据输入电压Vin与输出灯电压Vo以关系式(1-1)计算灯功率Plamp。隔离变压器Tr的初级绕线(primary winding)与点灯电路27电性连接，隔离变压器Tr的次级绕线(secondary winding)的两端分别电性连接于气体放电灯Lp的两侧，在气体放电灯Lp未点亮前，点灯电路27产生的点灯高电压会经由隔离变压器Tr传递至气体放电灯Lp的两侧，激发气体放电灯Lp而被点亮。然后，即在气体放电灯Lp点亮后，点灯电路27停止运行，气体放电灯Lp的灯极经过一特定时间加热后，气体放电灯Lp的阻抗为一稳态值，气体放电灯驱动电路系统2a改以定功率模式运行，并输出固定值的灯功率Plamp至气体放电灯Lp，使气体放电灯Lp持续发光。

在本实施例中，点灯电路27产生的点灯高电压经由隔离变压器Tr传递至气体放电灯Lp的两侧而激发气体放电灯Lp时，气体放电灯驱动电路系统2a的第二二极管D2可以防止点灯电路27产生的点灯高电压对气体放电灯驱动电路系统2a内的组件造成损坏。作为另一种可实施方式，气体放电灯驱动电路系统2a可以选择性地不包括此第二二极管D2，即电源电路21输出侧的第一电感L1直接电性连接于气体放电灯Lp(未标出)。

请参阅图5并结合图4，其中图5是本发明另一实施例的气体放电灯驱动电路系统的详细电路示意图。图5与图4不同之处在于图5的气体放电灯驱动电路系统2b中还包括占空比检测电路24a，且灯功率检测电路241通过取得输入电压Vin、输入电流Iin以及第一开关Q1的第一调变信号Vpwm1的占空比D并利用关系式(1-2)或(1-3)计算灯功率Plamp，而相同标号表示运行原理相同，在此不再赘述。其中，占空比检测电路24a所产生的占空比D可以利用数字控制器(digital controller)或微控制器(Micro-controllerUnit，MCU)采样并计算而获得。

请参阅图6并结合图4，其中图6是本发明另一实施例的气体放电灯驱动电路系统的详细电路示意图。如图6所示，气体放电灯驱动电路系统2c除了包括：电源电路21、灯电流检测电路22、回馈电路23、定功率控制电路24b以及电源控制电路25b外，还包括开关驱动电路28与功率因数控制电路29，图6与图4另一个不同之处在于图6的电源电路21包括：整流电路211(rectifier circuit)、功率因数校正电路212(power factorcorrect，PFC)以及逆变电路213(inverter circuit)三个部分，其连接关系依序为整流电路211、功率因数校正电路212以及逆变电路213。运行时，整流电路211先将输入电压Vin整流为全波型(full-wave)的整流电压Vr后，再由功率因数校正电路212升压为高电压值的总线电压Vbus，例如400V，并同时校正功率因数，最后，由逆变电路213将总线电压Vbus转换为交流式(AC)的灯电压Vo。

在本实施例中，整流电路211为桥式整流器(bridge rectifier)，但不以此为限，整流电路211的交流输入侧接收输入电压Vin并在其直流输出侧产生全波型的整流电压Vr。功率因数校正电路212包括：第二电感L2、第三二极管D3以及第四开关Q4，其中，第二电感L2的一端、第三二极管D3的阳极端以及第四开关Q4的一端相互电性连接，第三二极管D3的阴极端与总线B电性连接，第二电感L2的另一端与整流电路211的正输出端电性连接，第四开关Q4的另一端与整流电路211的负输出端电性连接，第四开关Q4的控制端与功率因数控制电路29电性连接。运行时，功率因数控制电路29产生功率因数控制信号Vpfc至第四开关Q4的控制端，第四开关Q4因应功率因数控制信号Vpfc导通或截止地切换运行，使输入电流Iin的波形相似于输入电压Vin的正弦波形，而提高功率因数。

逆变电路213可为全桥变换器或半桥变换器，可为PWM变换器或谐振变换器，谐振变换器可为串联谐振变换器或并联谐振变换器。作为一种可实施方式，逆变电路213为半桥PWM变换器，其包括：第一分压电容Cp1、第二分压电容Cp2、第二开关Q2、第三开关Q3以及由滤波电容Cr与滤波电感Lr所构成的滤波电路，其中，第一分压电容Cp1与第二分压电容Cp2在第一连接端K1电性串联连接而构成分压电路，所述分压电路电性连接于总线B与接地G之间，并在第一连接端K1产生分压电压，其电压值为总线电压Vbus的一半(Vbus/2)。第二开关Q2与第三开关Q3在第二连接端K2电性串联连接而构成开关电路，所述开关电路与所述分压电路电性连接于总线B，第二开关Q2与第三开关Q3的控制端各自电性连接于开关驱动电路28，且通过开关驱动电路28的驱动使第二开关Q2与第三开关Q3因应第二调变信号Vpwm2与第三调变信号Vpwm3导通或截止。当第二开关Q2因应第二调变信号Vpwm2而导通时，总线电流Ibus会经由第二开关Q2流至滤波电感Lr、滤波电容Cr与灯回路，且在第二连接端K2与第一连接端K1间产生正电压，反之，当第三开关Q3因应第三调变信号Vpwm3而导通时，总线电流Ibus会经由滤波电感Lr、滤波电容Cr与灯回路流至第三开关Q3，且在第二连接端K2与第一连接端K1间产生负电压。

由于流经滤波电容Cr的平均电流为零，故流过滤波电感Lr的平均电流与流过气体放电灯Lp的灯电流Io的平均电流相同，因此可通过采样流过滤波电感Lr的平均电流而得到气体放电灯Lp的灯电流Io的平均电流。在本实施例中，通过灯电流检测电路22采样流过滤波电感Lr的平均电流来检测气体放电灯Lp的灯电流Io的平均电流。作为一种可实施方式，灯电流检测电路22为电流互感器(current transformer，CT)，但不以此为限，运行时，滤波电感Lr的电流流经灯电流检测电路22而产生相关于灯电流Io的第一电流检测信号Vs1，使回馈电路23依据第一电流检测信号Vs1产生相关于灯电流Io的灯电流回馈信号Ib。

在本实施例中，电源控制电路25b电性连接于回馈电路23、定功率控制电路24b以及开关驱动电路28，用以依据灯电流回馈信号Ib与电流参考信号Iref产生第二调变信号Vpwm2与第三调变信号Vpwm3，使第二开关Q2与第三开关Q3导通或截止的切换运行，换言之，逆变电路213通过第二开关Q2与第三开关Q3的交替导通使逆变电路213输出交流式的灯电压Vo至气体放电灯Lp。

在本实施例中，气体放电灯驱动电路系统2c还包括：总线电流检测电路26b，其可以是但不限为第三电流检测电阻Rcs3，且与逆变电路213的输入端构成串联回路关系，用以检测总线电流Ibus，运行时，总线电流Ibus流经第三电流检测电阻Rcs3，并在第三电流检测电阻Rcs3产生对应的第三电流检测信号Vs3，使定功率控制电路24b的数字微控制器243通过第一电流检测电路244获得当前的总线电流Ibus。

在本实施例中，电能经由电源电路21传递至气体放电灯Lp时，会依序经过整流电路211、功率因数校正电路212以及逆变电路213三个部份，若不以整个电源电路21视之，仅仅就逆变电路213的电能转换效率观之时，可以利用逆变电路213的运行效率η、逆变电路213的占空比D、输入至逆变电路213的总线电压Vbus、输入至逆变电路213的总线电流Ibus或/及其组合来计算灯功率Plamp，进而判断气体放电灯Lp的灯状态，灯功率Plamp的关系式可以改为：

Plamp＝Vbus*Ibus*η(Vo)                 (2-1)，

Plamp＝Vbus*Ibus*η(D，Vbus)            (2-2)，

Plamp＝Vbus*Ibus*η(D)                  (2-3)，

相似地，灯功率Plamp的取得方式有：(1)通过检测总线电压Vbus、总线电流Ibus以及灯电压Vo后，再利用关系式(2-1)计算得到灯功率Plamp；(2)通过检测总线电压Vbus、总线电流Ibus以及逆变电路213的占空比D后，再利用关系式(2-2)或(2-3)计算得到灯功率Plamp；

在本实施例中，定功率控制电路24b包括：数字微控制器243、第一电压检测电路245、第一电流检测电路244以及占空比检测电路247，其中，数字微控制器243可通过接收关于第二调变信号Vpwm2与第三调变信号Vpwm3的占空比D、总线电压Vbus、总线电流Ibus的信号或/及其组合来计算灯功率Plamp，以此判断气体放电灯Lp的灯状态并对应产生修正的电流参考信号Iref至电源控制电路25b。在本实施例中，第一电压检测电路245、第一电流检测电路244以及占空比检测电路247除了电性连接于数字微控制器243外，还分别电性连接于总线B、总线电流检测电路26b以及电源控制电路25b，使数字微控制器243分别通过第一电压检测电路245、第一电流检测电路244以及占空比检测电路247取得关于当前的总线电压Vbus、总线电流Ibus以及占空比D的信号，以此判断气体放电灯Lp的灯状态而对应产生修正的电流参考信号Iref至电源控制电路25b。

在本实施例中，气体放电灯驱动电路系统2c还包括：点灯电路27以及隔离变压器Tr，其中隔离变压器Tr的初级绕线与点灯电路27电性连接，隔离变压器Tr的次级绕线与气体放电灯Lp的一端电性连接，且与气体放电灯Lp构成串联连接关系，在气体放电灯Lp未点亮前，点灯电路27产生的点灯高电压会经由隔离变压器Tr及滤波电容Cr传递至气体放电灯Lp的两侧，从而激发气体放电灯Lp。

请参阅图7并结合图4与图6，其中图7是本发明另一实施例的气体放电灯驱动电路系统的详细电路示意图。如图7所示，气体放电灯驱动电路系统2d包括：电源电路21、灯电流检测电路22、回馈电路23、定功率控制电路24以及电源控制电路25。图7与图6不同之处在于图7的输入电压Vin为直流式，且电源电路21包括：直流变换电路214以及逆变电路213，其连接关系依次为：直流变换电路214和逆变电路213，其中，图7的直流变换电路214相似于图4的电源电路21，图7与图6的逆变电路213相似。在本实施例中，直流式的输入电压Vin先由直流变换电路214转换为直流式的第一直流电压和/或第一直流电流后，例如提供第一直流电压Vd后，再由逆变电路213将第一直流电压Vd转换为交流式的灯电压Vo，而其它相同标号表示运行原理相同，在此不再赘述。在本实施例中，直流变换电路214可为电压源或电流源的方式运行，使提供至逆变电路213的第一直流电压为固定电压值的第一直流电压Vd或第一直流电流为固定电流值的第一直流电流Id。

如图7所示，气体放电灯驱动电路系统2d还包括：输入电流检测电路26、点灯电路27以及隔离变压器Tr，输入电流检测电路26电性连接于直流变换电路214的输入端；点灯电路27以及隔离变压器Tr的连接关系如同图6，此处不再赘述；相似地，图7的定功率控制电路24以及电源控制电路25，其内部电路如同图4所示，其运行原理相同，在此不再赘述。

在本实施例中，定功率控制电路24通过采样输入电压Vin，输入电流Iin以及灯电压相关信号Sp(例如灯电压Vo或第一开关Q1的占空比D)得到当前灯的状功率Plamp，其与预设的灯功率Pref比较得到变化的电流参考信号Iref。灯电流检测电路22电性连接于电源电路21或气体放电灯以检测灯电流(未标出)，灯电流检测电路22因应灯电流Io产生第一电流检测信号Vs1，使回馈电路23依据所述第一电流检测信号Vs1产生相关于灯电流Io的灯电流回馈信号Ib。由电源控制电路25的电流误差放大器251比较修正的电流参考信号Iref与随着灯电流Io变化的灯电流回馈信号Ib后而产生电流误差信号Ie，再由调变电路252依据电流误差信号Ie调整第一调变信号Vpwm1的占空比D或切换频率，使灯电流回馈信号Ib与电流参考信号Iref相等。

在本实施例中，直流变换电路214根据气体放电灯Lp的状态调整直流变换电路214的第一直流电流Id，由于逆变电路213仅以固定的运行频率或占空比将第一直流电压Vd变换为交流式(AC)的灯电压Vo，因此，灯电流Io的电流值会随着第一直流电流Id的电流值变化，定功率控制电路24可通过控制第一直流电流Id的电流值使灯电流Io的电流值对应被控制。换言之，定功率控制电路24是通过调整直流变换电路214的第一直流电流Id来达到电源电路21输出至气体放电灯Lp的灯功率Plamp实质上维持固定的控制。其中，第一直流电压Vd的电压值会随着第一直流电流Id的电流值及直流变换电路214的负载阻抗变化，而灯电压Vo的电压值由灯电流Io及灯阻抗决定。

整体而言，本发明的气体放电灯驱动电路系统的控制方法包括下例步骤：1)通过灯电流检测电路22检测相关于灯电流Io的信号且产生相关于灯电流Io的第一电流检测信号Vs1，即第一电流检测信号Vs1会随着灯电流Io变化；2)通过回馈电路23依据相关于灯电流Io的第一电流检测信号Vs1产生灯电流回馈信号Ib；3)通过定功率控制电路24依据气体放电灯Lp的灯状态产生修正的电流参考信号Iref，在本实施中，定功率控制电路24接收关于输入电压Vin、输入电流Iin以及灯电压相关信号Sp(如灯电压Vo或第一开关Q1的占空比D)以判断气体放电灯Lp的灯状态且依据气体放电灯Lp的灯状态产生修正的电流参考信号Iref；4)通过电源控制电路25依据灯电流回馈信号Ib与修正的电流参考信号Iref产生第一调变信号Vpwm1，使电源电路21的第一开关Q1导通或截止的切换运行，而使气体放电灯Lp的灯功率Plamp实质上维持固定。

综上所述，本发明的气体放电灯驱动电路系统及控制方法，包括定功率控制电路，且所述定功率控制电路会依据气体放电灯的灯状态产生修正的电流参考信号至电源控制电路，使定功率控制电路通过修正电流参考信号达到灯功率为固定值的目的。因此，本发明的电流参考信号非固定不变，而是随着气体放电灯的灯状态变化，当气体放电灯老化时，定功率控制电路会对应修正电流参考信号而使气体放电灯的灯功率维持固定。

纵使本发明已由上述的实施例详细叙述而可由本领域普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如本申请专利权利要求书范围所欲保护者。

Claims (20)

1.一种气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

包括：

一电源电路，包括至少一个第一开关，且通过所述第一开关的切换运行而将一输入电压转换为一灯电压，以驱动一气体放电灯；

一灯电流检测电路，电性连接于所述电源电路或所述气体放电灯，用以检测所述气体放电灯的一灯电流；

一回馈电路，电性连接于所述灯电流检测电路，用以依据所述灯电流的变化产生一灯电流回馈信号；

一定功率控制电路，用以依据所述气体放电灯的灯状态产生修正的一电流参考信号；以及

一电源控制电路，电性连接于所述回馈电路、所述定功率控制电路以及所述电源电路的所述第一开关，用以依据所述灯电流回馈信号与所述电流参考信号产生一第一调变信号，使所述第一开关导通或截止地切换运行而使该气体放电灯的一灯功率维持固定。

2.如权利要求1所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

当所述气体放电灯老化时，其中所述定功率控制电路对应修正所述电流参考信号而使该气体放电灯的该灯功率维持固定。

3.如权利要求1所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

所述定功率控制电路通过接收所述输入电压、一输入电流、占空比、切换频率、所述灯电流、所述灯电压的信号或/及其组合计算所述灯功率，以此判断所述气体放电灯的灯状态并对应产生修正的所述电流参考信号。

4.如权利要求3所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

还包括一输入电流检测电路，用以检测所述输入电流，使所述定功率控制电路依据通过所述输入电流检测电路获得当前的所述输入电流。

5.如权利要求3所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

所述电源控制电路包括：一电流误差放大器与一调变电路；运行时，所述电流误差放大器比较所述电流参考信号与所述灯电流回馈信号后产生一电流误差信号，再由所述调变电路依据所述电流误差信号调整所述占空比或所述切换频率，使所述灯电流回馈信号与所述电流参考信号相等。 

6.如权利要求1所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

还包括一点灯电路以及一隔离变压器，所述隔离变压器的初级绕线与所述点灯电路电性连接，所述隔离变压器的次级绕线电性连接于所述气体放电灯，在所述气体放电灯未点亮前，所述点灯电路产生的点灯高电压经由所述隔离变压器传递至所述气体放电灯，以点亮所述气体放电灯。

7.如权利要求1所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

所述定功率控制电路包括：一灯功率检测电路与一功率误差放大器；运行时，先由所述灯功率检测电路计算出当前的所述灯功率后，再由所述功率误差放大器依据当前的所述灯功率与一预设功率间的误差值来产生所述修正的电流参考信号，使所述定功率控制电路通过修正所述电流参考信号达到该灯功率为固定值之目的。

8.如权利要求1所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

所述电源电路为降压式转换器。

9.如权利要求1所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

所述电源电路包括：

一直流变换电路，其包括至少一个所述第一开关，且通过所述第一开关的切换运行而将所述输入电压转换为一第一直流电压和/或第一直流电流；以及

一逆变电路，其包括一第二开关与一第三开关，且通过所述第二开关与所述第三开关的切换运行而将所述第一直流电压和/或第一直流电流转换为所述灯电压以驱动所述气体放电灯。

10.一种气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

包括：

一逆变电路，其包括一第二开关与一第三开关，且通过所述第二开关与所述第三开关的切换运行而将一直流电压转换为一灯电压以驱动一气体放电灯；

一灯电流检测电路，电性连接于所述逆变电路或所述气体放电灯，用以检测一灯电流；

一回馈电路，电性连接于所述灯电流检测电路，用以依据所述灯电流的变化产生一灯电流回馈信号；

一定功率控制电路，用以依据所述气体放电灯的灯状态产生修正的一电流参考信号； 

一电源控制电路，依据所述灯电流回馈信号与修正的所述电流参考信号产生一第二调变信号与一第三调变信号；以及

一开关驱动电路，电性连接于所述第二开关与所述第三开关的控制端，并接受所述第二调变信号与所述第三调变信号以驱动所述第二开关与所述第三开关导通或截止而使所述气体放电灯的一灯功率维持固定。

11.如权利要求10所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

还包括一整流电路，将一输入电压整流为一整流电压。

12.如权利要求11所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

还包括一功率因数校正电路，电性连接于所述整流电路与所述逆变电路，将所述整流电压转换为所述直流电压且校正功率因数。

13.如权利要求10所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

当所述气体放电灯老化时，其中所述定功率控制电路对应修正所述电流参考信号而使所述气体放电灯的所述灯功率维持固定。

14.如权利要求10所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

所述定功率控制电路通过接收关于占空比、切换频率、所述直流电压、一直流电流、所述灯电压的信号或/及其组合计算所述灯功率，以此判断所述气体放电灯的灯状态并对应产生修正的所述电流参考信号。

15.如权利要求14所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

所述系统还包括一总线电流检测电路，是与所述逆变电路的输入端构成串联回路关系，用以检测所述直流电流，使所述定功率控制电路通过一第一电流检测电路获得当前的所述直流电流。

16.如权利要求14所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

所述定功率控制电路包括：一数字微控制器与多个检测电路，所述数字微控制器通过所述多个检测电路取得关于当前的所述灯电流、所述直流电压、所述直流电流以及所述占空比的信号，以此判断所述气体放电灯的灯状态而对应产生修正的所述电流参考信号至所述电源控制电路。

17.如权利要求10所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

还包括一点灯电路以及一隔离变压器，所述隔离变压器的初级绕线与所述点灯电路 电性连接，所述隔离变压器的次级绕线电性连接于所述气体放电灯，在所述气体放电灯未点亮前，所述点灯电路产生的点灯高电压经由所述隔离变压器传递至所述气体放电灯，以点亮所述气体放电灯。

18.如权利要求10所述的气体放电灯驱动电路系统，其特征在于：

所述逆变电路为半桥电路或全桥电路。

19.一种气体放电灯驱动电路系统的控制方法，其特征在于：其步骤包括：

1)检测相关于一灯电流的信号且产生相关于所述灯电流的一第一电流检测信号；

2)依据相关于所述灯电流的所述第一电流检测信号产生一灯电流回馈信号；

3)依据所述气体放电灯的灯状态产生修正的一电流参考信号；以及

4)依据所述灯电流回馈信号与修正的所述电流参考信号产生一第一调变信号，使一电源电路的一第一开关导通或截止地切换运行，而使所述气体放电灯的一灯功率维持固定。

20.如权利要求19所述的气体放电灯驱动电路系统的控制方法，其特征在于： 

在步骤3)中，通过接收关于输入电压、一输入电流、占空比、切换频率、所述灯电流、灯电压的信号或/及其组合计算所述灯功率，以此判断所述气体放电灯的灯状态并对应产生修正的所述电流参考信号。