CN1552173A - 用于半桥通用灯驱动器的自适应控制 - Google Patents

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Q·M·李
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Abstract

揭示了一种用于控制被耦合到灯(10)的通用灯驱动器(20)的自适应补偿电路(80、90)。该自适应补偿电路(80、90)利用灯(10)的灯类型的标识，由此生成表示该灯(10)的时间常数的信号。自适应补偿电路(80、90)随后确定相应于该时间常数的零点位置(ZS)和一对极点位置(PS1、PS2)，以及响应于零点位置(ZS)和一对极点位置(PS1、PS2)的确定，生成控制电压(VC)。控制电压(VC)方便该通用灯驱动器(20)的操作，以便把灯电流(IL)稳定地提供到灯(10)。

Description

用于半桥通用灯驱动器的自适应控制
                   发明背景
1.发明领域
本发明总的涉及控制各种类型灯的灯光减弱。本发明具体涉及阻止由于灯的电离和重新组合延时所引起的在灯内的断续和振荡。
2.相关技术描述
图1和4显示通用灯驱动器20的已知结构安排，包括N-耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET 1”)、N-耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET 2”)、电容C1、电感L1、和电容C2，用于根据电源电压VSS和电源电流ISS提供灯电压VL和灯电流IL到灯10。图1还显示传统的乘法器30，以及反馈补偿电路40的已知结构安排，后者具有传统的栅极驱动器41、传统的脉冲宽度调制器42、运算放大器(“OP AMP 1”)形式的比较器、电容C3、和电阻R2。乘法器30计算和提供灯的功率信号LPS到反馈补偿电路40，它指示灯电压VL和灯电流IL。根据灯的功率信号LPS和参考电压VREF，反馈补偿电路40控制MOSFET1的运行工作模式和MOSFET 2的运行工作模式，由此，灯电流IL可被调节，从而调节灯10的减弱程度。
通用灯驱动器20的优点是驱动各种形式的灯10(例如，任何类型的气体放电灯)的能力。反馈补偿电路40的缺点是不能控制所有类型的各种形式的灯10的灯电流IL的调节。图2显示反馈补偿电路40不能控制在不可接入的区域内的灯电流IL的调节。结果是灯电流IL的断续，如图3A所示。
图4显示整流器50，以及反馈补偿电路60的已知结构安排，后者具有传统的栅极驱动器61、传统的压控振荡器62、运算放大器(“OP AMP2”)形式的比较器、电容C4、电容C5、电阻R3、和电阻R4。整流器50计算和提供灯的功率信号LPS到反馈补偿电路60，它表示灯电流IL。根据灯电流信号LCS和参考电压VREF，反馈补偿电路60控制MOSFET 1的运行的有源模式和MOSFET 2的运行的有源模式，由此，灯电流IL可被调节，而同时经历如图3B所示的连续性。
然而，反馈补偿电路60的缺点是不能为适用于特定类型的灯10的半桥通用灯驱动器20提供补偿。结果是对于某些类型的灯10的灯驱动器20的不稳定性问题。例如，反馈补偿电路60可被设计成提供2极点-1零点补偿，一个零点在200弧度/秒以及一个极点在10弧度/秒。因此，当灯10是一种具有50μs的时间常数的灯时，灯电流IL可能不稳定，如图5A所示，以及当灯10是一种具有500μs的时间常数的灯时，灯电流IL可以是稳定的，如图5B所示。
本发明解决了现有技术中的这些缺点。
                      发明概要
本发明涉及通用灯驱动器的自适应控制。本发明的各个方面是新颖的、非显而易见的，并且提供了各种优点。尽管此处所包含的本发明的实际特性只能参照附属权利要求而被确定，但在下面简要描述某些特征，它们是在此公开的实施例的特性。
本发明的一种形式是一种自适应地控制被耦合到灯的灯驱动器的方法。首先，确定与灯对应的时间常数。第二，操作灯驱动器，以便把灯电流作为灯的时间常数的函数提供到灯。
本发明的第二种形式是一种包括灯驱动器和自适应补偿电路的装置。该灯驱动器用来把灯电流提供到灯。该自适应补偿电路用来控制灯电流作为灯的时间常数的函数。
通过结合附图阅读本优选实施例的以下的详细说明，将进一步明白本发明的上述形式和其他形式、特征、和优点。详细说明和附图仅仅用来示例本发明而不是限制本发明，本发明的范围由附属权利要求及其等价物来规定。
                  附图简述
图1显示现有技术中已知的通用灯驱动器和功率反馈补偿电路；
图2显示图1的通用灯驱动器和功率反馈补偿电路生成和控制的灯电流对灯电压的图；
图3A显示呈现断续的灯电流的图；
图3B显示呈现连续的灯电流的图；
图4显示现有技术中已知的通用灯驱动器和电流反馈补偿电路；
图5A显示不稳定的灯电流的第一图；
图5B显示稳定的灯电流的第二图；
图6显示按照本发明的通用灯驱动器和自适应反馈补偿电路的第一实施例；以及
图7显示按照本发明的通用灯驱动器和自适应反馈补偿电路的第二实施例。
             当前优选实施例详细描述
图6显示如前面结合图1描述的通用灯驱动器20以及传统的乘法器70和按照本发明的自适应补偿电路80。自适应补偿电路80包括传统的栅极驱动器81和传统的脉宽调制器82。自适应补偿电路80还包括灯识别器84、极点-零点计算器85、查找表86、和自适应补偿器83，所有这些电路都可包括数字电路、模拟电路、或者这两者。
灯识别器84用来响应于灯电压VL，把表示灯10的时间常数的时间常数信号TCS提供到极点-零点计算器85。在一个实施例中，灯识别器84通过识别灯的类型而生成时间常数信号TCS，正如在2000年12月12日公告的、题目为“For Improvements in a Lamp Type RecognitionScheme(灯类型识别方案中的改进)”的美国专利No.6,160,361中揭示的。该专利整体在此引用，以供参考，并且该专利由本专利的受让人拥有。
根据时间常数信号TCS和灯的功率信号LPS，极点-零点计算器85用来从查找表86中检索第一极点位置信号PS1零点位置信号ZS、和第二极点位置信号PS2所有这些都相应于灯10的时间常数。极点位置信号PS1表示低频(例如，10-20弧度/每秒)。极点位置信号PS2表示高频(例如，1,000-50,000弧度/每秒)。零点位置信号ZS表示在由极点位置信号PS1表示的低频与由极点位置信号PS2表示的高频之间的频率。以下的表1是查找表86的示例性实施例：
                       表1
时间常数  低的极点位置    零点位置    高的极点位置
 (μs)    (弧度/秒)      (弧度/秒)    (弧度/秒)
   50        10             600         10,000
   500       10             200         1,000
   200       10             430         4,600
极点-零点计算器85把极点位置信号PS1零点位置信号ZS、和第二极点位置信号PS2提供到自适应补偿器83。根据这些信号以及灯的功率信号LPS和参考电压VREF2，自适应补偿器83计算控制电压VC，用于以传统方式操纵脉宽调制器82和栅极驱动器81，由此，灯电流IL被连续地和稳定地控制，如图3B和5B所示。在一个实施例中，自适应补偿器83按照以下的、频域的拉普拉斯转移函数[1]来计算控制电压VC：
K*[(S+ZS)/{(S+PS1)*(S+PS2)}]                  [1]
其中K是补偿的直流增益，它由补偿电路80建立的反馈环路进行调节。本领域技术人员将理解图6所示的电路在识别灯的类型之前是开环电路以及在初始计算控制电压VC后是闭合负载电路。
图7显示如前面结合图1描述的通用灯驱动器20和乘法器70以及按照本发明的自适应补偿电路90。自适应补偿电路90包括传统的栅极驱动器81、传统的脉宽调制器82、极点-零点计算器85、查找表86、和自适应补偿器83，如前面结合图6描述的。代替灯识别器85(图6)，自适应补偿电路90包括灯识别器87，用来响应于灯识别信号LIDS而把时间常数信号TCS经过串行端口或RF接口从中央控制单元提供到极点-零点计算器85。
在本发明的其他实施例中，基于电流反馈控制、多环路控制、和频率调制的自适应补偿器可以代替自适应补偿器83。
虽然这里描述的本发明的实施例现在被看作为优选的，但可以作出各种改变和修正，而不背离本发明的精神和范围。本发明的范围在附属权利要求中表示，以及在等价的意义和范围内的所有改变都被预定包含于此。

Claims (7)

1.一种自适应地控制被耦合到灯(10)的灯驱动器(20)的方法，所述方法包括：
确定与灯(10)对应的时间常数；以及
操控通用的灯驱动器(20)，以便将灯电流(IL)作为灯(10)的时间常数的函数提供给灯(10)。
2.如权利要求1中要求的自适应地控制被耦合到灯(10)的灯驱动器(20)的方法，所述方法包括：
响应于时间常数的确定，而确定零点位置(ZS)、第一极点位置(PS1)、和第二极点位置(PS2)；
生成控制电压(VC)，作为零点位置(ZS)、第一极点位置(PS1)、和第二极点位置(PS2)的函数；以及
操控该灯驱动器(20)，以便响应于控制电压(VC)的生成而把灯电流(IL)稳定地提供到灯(10)。
3.一种设备，包括：
通用灯驱动器(20)，用来把灯电流(IL)提供到灯(10)；以及
自适应补偿电路(80、90)，用来控制灯电流(IL)作为灯(10)的时间常数的函数。
4.权利要求3的设备，其中所述自适应补偿电路(80、90)包括用于确定对应于灯(10)的时间常数的装置(84、87)。
5.权利要求3的设备，其中所述自适应补偿电路(80、90)包括用于响应于时间常数的确定，而确定零点位置(ZS)、第一极点位置(PS1)、和第二极点位置(PS2)的装置(85)。
6.权利要求5的设备，其中所述自适应补偿电路(80、90)包括用于生成控制电压(VC)作为与灯(10)对应的零点位置(ZS)、第一极点位置(PS1)、和第二极点位置(PS2)的函数的装置(83)。
7.权利要求6的设备，包括用于操控该灯驱动器(20)以便响应于控制电压(VC)的生成而把灯电流(IL)稳定地提供到灯(10)的装置(81、82)。
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