CN1295780A - 镇流器反馈方案 - Google Patents

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Abstract

一种镇流器方案包括一个单级电流反馈反向换流器。为避免施加在缓冲电容器两端的电压过高,在灯的启动和稳定状态工作期间只将一部分高频灯电流反馈到缓冲电容器。灯的启动可以良好地受到控制。

Description

镇流器反馈方案
本发明一般地涉及用于电子镇流器的反馈方案，更具体地，涉及用于因为反馈而使过量电压情况减至最小的方案。
例如由美国专利5，404，082号中所公开的常规的镇流器通过部分地取消一个预调节器级而体积变小并且成本降低。这种镇流器也包括由一个反向换流器和一个谐振电路构成的一个输出级，并且通常称为单级反向换流器。
跟随在灯启辉器之后的预调节器级(即在稳定状态条件期间)通常用于在调节施加到反向换流器上的电压时增加(即提高)镇流器输入电压。在没有此预调节器级时，利用从谐振电路反馈的一个高频信号来补充镇流器输入电压以实现镇流器输入电压的提高。该高频信号代表谐振电感电流。
镇流器输入电压(一般已整流)然后被提高加到缓冲电容器上，该缓冲电容器起反向换流器的DC电源的作用。当高频反馈信号高于需要时，过高电压被加到缓冲电容器两端。在过压状况下，非常高的压力施加在各种镇流器元件上，包括缓冲电容器和反向换流器内的开关。缓冲电容器一般为电解电容器型的。反向换流器开关一般是功率MOSFET(MOS场效应晶体管)。在过压状况下，缓冲电容器和反向换流器开关两者都可能损坏和失效。
在灯启动期间，例如在美国专利4，511，823号中公开的镇流器方案也会导致过压状况，并且部分地是由于流过谐振电感的电流被反馈和充电缓冲电容器。需要复杂的控制电路以避免这种过压会导致镇流器制造成本更高和更困难。
因此希望提供一种改进的镇流器反馈方案，该方案减少高频反馈信号以避免在启动和稳定状态工作期间的过压状况。该方案可以特别适用于具有一个带有电流反馈和大功率因子的单级的反向换流器。
按照本发明的第一个方面，一种镇流器，包括：一个整流器；一个缓冲电容器，连接至所述整流器的输出端；一对串联在一起的开关，其间具有一个开关结点并连接至所述缓冲电容器两端。该镇流器还包括一个谐振电感和一个谐振电容器的一个第一串联组合一起构成一个谐振电路，并且连接在所述开关接点与一个基准节点之间，该基准节点将所述缓冲电容器与一对开关的其中之一连接在一起。一个灯负载和一个第一电抗器的一个第二串联组合与所述谐振电容器并联连接。该镇流器还包括一个第二电抗器，用于分离流过其自身和所述第一电抗器之间的所述灯负载的电流。包括第二附加电抗器的一个反馈路径起增加缓冲电容器上电压的作用。
该镇流器通过提供一个反馈路径而避免过压状况，该反馈路径只包括流过灯负载的电流的一部分。换言之，通过分离流过第一和第二电抗器之间的灯负载的电流，用于增加缓冲电容器电压的反馈电流的数量远小于常规的反馈方案。继而并且直到灯被启动，因为没有反馈的灯电流，所以没有反馈，即在启动期间缓冲电容器上的电压没有过高。因此可以很好地控制灯的启动。反之，常规的反馈方案可能反馈远大于引起过压状况的电流电平，如同在美国专利5，404，082和4，511，823号中所公开的。
本发明的第一个方面的一个特征是流过灯负载的电流电平显著地不同于流过谐振电感的电流电平。反馈路径连接至一个结点，该结点将一对连接在缓冲电容器和整流器之间的二极管连接。反馈路径还包括一个反馈电容器。此反馈电容器与二极管的其中之一并联连接。
因此，本发明的一个目的是提供一个改进的镇流器反馈方案，该方案可减少高频反馈信号以便避免在启动和稳定状态工作期间的过压状况。
本发明的另一个目的是提供一个改进的镇流器反馈方案，该方案可以特别适用于具有一个带有电流反馈和大功率因子的单级的反向换流器。
从下列说明中本发明的其它目的和优点将更加明显和清楚。
为更完整地理解本发明，必须参照结合下列附图的说明。附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的镇流器的电路示意图；和
图2是根据本发明的第二实施例的镇流器的电路示意图。
如图1所示，一个正弦的主交流电压源ACS连接至镇流器10。电源ACS连接至镇流器10的一对输入节点N1和N2。一对线圈L1和L2各分别连接至输入节点N1和N2。一对电容器C1和C2的串联组合分别连接至线圈L1和L2的另一端。将电容器C1和C2连接起来的结点J1接地。线圈L1和L2与电容器C1和C2的组合构成一个电磁滤波器(EMF)。由镇流器10产生的谐波成分被该滤波器消除并因此防止馈送给电源ACS。
来自电源ACS的交流电压通过滤波器加给由多个二极管D1、D2、D3和D4构成的一个全电桥整流器。二极管D1的阳极和二极管D2的阴极连接至将电容器C1和线圈L1连接在一起的一个结点J2。二极管D3的阳极和二极管D4的阴极琏接至将电容器C2和线圈L2连接在一起的一个结点J3。电容器C3的一端连接至将二极管D1和D3阴极连接在一起的一个结点J8。电容器C3的另一个端和将二极管D1和D3阳极连接在一起的一个结点J9接地。电容器C3起滤除由镇流器10产生的高频分量的作用。
全电桥整流器对加到缓冲电容器Cb和二极管D5与D6的一个串联组合的交流电压进行整流。一个电解电容器通常作为缓冲电容器Cb。
开关S1和S2的一个串联组合通常称为推挽输出设置，它与缓冲电容器Cb相并联。开关S1和S2通常是功率MOSFET，其栅极分别为G1和G2，并由一个连接至栅极G1和G2的驱动器(未示出)轮流地接通或断开。一个隔直流电容器C4连接至结点J4。结点J5(即作为接地基准节点)将开关S2、缓冲电容器Cb、二极管D6、谐振电容器Cr和电抗器CS1连接起来。电容器C4于开关S1和S2一起构成一个半电桥型反向换流器。
电容器C4、谐振电感Lr和谐振电容器Cr的一个串联组合并联连接在开关S2两端。谐振电感Lr和谐振电容器Cr构成一个谐振电路。电抗器CS1和一个灯LA例如荧光灯的串联组合与谐振电容器Cr两端并联连接。灯LA可以是预热型或快速启动型。电抗器CS1可以是一个电容器(如图1所示)或是一个电感。一旦灯LA被启动并在稳定状态工作模式(即电感模式)，谐振电路一般工作在略高于谐振电路的谐振频率上。反向换流器的开关频率在非常高频率上(例如大约120KHz)并且朝向谐振电路的谐振频率下落。灯LA启动例如在大约70-70KHz出现，而稳定工作状态例如在45-50KHz。
谐振电感Lr最好是一个变压器T的一个主线圈。一对次级线圈SW1和SW2连接起来分别用于加热灯LA的一对灯丝F1和F2。在本发明的另一个实施例中，灯LA可以是瞬时启动型，由此通过线圈SW1和SW2对灯丝F1和F2的加热可以被取消。
第二电抗器CS2连接在将电抗器CS1和灯LA连接在一起的一个结点J6与将二极管D5和D6连接在一起的一个结点J7之间。电抗器CS2可以是一个电容器(如图1所示)或是一个电感。反馈电容器Cf与二极管D6并联连接。电抗器CS2和反馈电容器Cf一起构成一个反馈路径，沿该路径流过灯LA高频电流的一部分被提供给缓冲电容器Cb以升高电容器Cb的电压。
在镇流器10工作期间，施加到缓冲电容器Cb上的由全电桥整流器提供的整流后的电压被沿反馈路径流过灯LA的高频电流提升。镇流器10通过提供包括只流过灯负载LA的一部分电流的反馈路径而避免过压状况。通过分离流过第一电抗器CS1与第二电抗器CS2之间的灯负载LA的电流，提高缓冲电容器Cb两端电压的反馈电流的量远小于常规的反馈方案。继而并且直到灯LA启动，由于没有灯电流反馈而没有反馈，即在启动期间在缓冲电容器Cb上没有过压。因此灯LA的启动可以很好地控制。
电抗器CS1和CS2的数值是根据灯电流和灯电压条件而选择的。对高灯电流条件，通过增加反馈路径的阻抗(例如使电抗器CS2的阻抗高于电抗器CS1的阻抗)，灯LA电流的更小部分可以设计成反馈给缓冲电容器Cb。对高灯电压条件，通过减少反馈路径的阻抗灯LA电流的大部分可以设计成反馈给缓冲电容器Cb(例如使电抗器CS1的阻抗高于电抗器CS2的阻抗)。
现在参照图2，根据本发明的另一个实施例，构造镇流器10’并工作在与镇流器基本上相同的方式上。与工作在镇流器10和10’中在结构上相同的元件用相同的标号/字符表示。镇流器10’通过改变分别由电容器CS1’和CS2’表示的电容器CS1和CS2的阻抗而反射对反馈路径的影响，从而不需要反馈电容器Cf。

Claims (6)

1．一种镇流器(10，10’)，包括：
一个整流器(D1，D2，D3，D4)；
一个缓冲电容器(Cb)，连接至所述整流器的输出端；
一对串联在一起的开关(S1，S2)，其间具有一个开关结点(J4)并连接至所述缓冲电容器两端；
一个谐振电感(Lr)和一个谐振电容器(Cr)的一个第一串联组合一起构成一个谐振电路，并且连接在所述开关接点与一个基准节点(J5)之间，该基准节点将所述缓冲电容器与一对开关(S2)的其中之一连接在一起；
一个灯负载(LA)和一个第一电抗器(CS1，CS1’)的一个第二串联组合，它与所述谐振电容器并联连接；和
一个第二电抗器(CS2，CS2’)，用于分离流过其自身和所述第一电抗器之间的所述灯负载的电流，
其中，包括第二附加电抗器的一个反馈路径起增加缓冲电容器上电压的作用。
2．根据权利要求1所述的镇流器(10，10’)，其特征在于，流过所述灯负载的电流电平显著地不同于流过所述谐振电感的电流电平。
3．根据权利要求1所述的镇流器(10，10’)，其特征在于，所述反馈路径连接至一个结点，该结点将一对连接在所述缓冲电容器和整流器之间的二极管(D5，D6)连接。
4．根据权利要求1所述的镇流器(10，10’)，其特征在于，所述反馈路径还包括一个反馈电容器(Cf)。
5．根据权利要求3所述的镇流器(10，10’)，其特征在于，所述反馈路径还包括一个反馈电容器(Cf)。
6．根据权利要求5所述的镇流器(10，10’)，其特征在于，所述反馈电容器(Cf)与二极管(D6)的其中之一并联连接。
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