CN201054853Y - 一种利用降压电感的电压检测降压电感电流过零电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种利用降压电感的电压检测降压电感电流过零的电路，包括直流源、功率转换电路、电流过零检测电路和脉冲调制及驱动电路，所述功率转换电路包括一降压电感，直流源的输出端连接功率转换电路的第一输入端，过零检测电路从功率转换电路的降压电感上取得电压信号，电流过零检测电路的输出端连接脉冲调制及驱动电路的输入端，脉冲调制及驱动电路的输出端连接到功率转换电路的第二输入端。本实用新型解决了传统结构中电流取样复杂，成本高的缺点，及降压电感中的电流为双向流动时，电流过零检测困难的问题。同时，由于本实用新型的检测电路能使开关器件在多种异常状态下都能检测到高频电流的过零点，因此，能保证整个电路的可靠工作。

Description

一种利用降压电感的电压检测降压电感电流过零电路
技术领域
本实用新型涉及一种利用降压电感的电压检测降压电感电流过零电路，应用在金属卤化物灯低频电子整流器中对DC-AC回路中的高频电流进行过零检测。
背景技术
金属卤化物灯低频电子整流器需要将直流电压(DC)变换成低频交流电压(AC)。目前，常用的做法如图1所示，该电路包括直流源11、功率转换电路12和电流取样电路13、电流过零检测电路14和脉冲调制及驱动电路15，在其功率转换电路12中，包括两个串联的开关元件Q1和Q2两个串接的开关元件Q1和Q2以低频的方式交替工作，而在各自的低频工作周期，开关元件Q1或Q2是以高频ON-OFF的方式进行工作。在这种工作模式中，通常希望开关元件Q1或Q2在流过电流取样电路13中的电流I过零时开通，以减少开关元件Q1或Q2开关损耗。由于图1电路中的电流取样电路处于浮地状态，故使电流过零检测电路14需采用与地隔离的方式进行处理，使电路的结构变得复杂，增加了电路的成本，降低了电路的可靠性。
发明内容
针对上述问题，本实用新型提出一种改进的利用降压电感的电压检测降压电感电流过零的电路，通过对降压电感电压信号的采样，实现对电流I过零时的检测，以实现开关元件Q1或Q2的零电压和零电流开通。
为了实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案，一种利用降压电感的电压检测降压电感电流过零的电路，包括直流源、功率转换电路、电流过零检测电路和脉冲调制及驱动电路，所述功率转换电路包括一降压电感，其特征在于，所述直流源的输出端连接所述功率转换电路的第一输入端，所述过零检测电路从所述功率转换电路的降压电感上取得电压信号，所述电流过零检测电路的输出端连接所述脉冲调制及驱动电路的输入端，所述脉冲调制及驱动电路的输出端连接到所述功率转换电路的第二输入端。
比较好的是，所述电流过零检测电路进一步包括串联的整流电路和过零检测电路。
比较好的是，所述过零检测电路包括一脉冲信号发生器，和比较器，所述脉冲信号发生器发出的脉冲信号与所述脉冲调制及驱动电路发出的驱动脉冲同相位，该脉冲信号发生器串联一第一电阻成为第一支路，一电容与所述第一支路并联，然后与二极管串联后连接到比较器的负相端；其中，所述整流电路的输出端通过第二电阻和一稳压二极管串联后接地，所述第二电阻和稳压二极管间的连接点连接到所述比较器的负相端，所述比较器的正相端与一直流参考电压源相连。
比较好的是，所述整流电路为桥式整流电路。
比较好的是，所述整流电路为全波整流电路。
本实用新型解决了传统方案中电流取样复杂，成本高的缺点，以及降压电感中的电流为双向流动时，电流过零检测困难的问题。同时，由于本实用新型的检测电路能使开关器件在多种异常状态下都能检测到高频电流的过零点，因此，能保证整个电路的可靠工作。
附图说明
下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本实用新型的详细描述中，本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
图1是已有电路的组成框图；
图2是本实用新型的电路框图；
图3是图2中的电路示意图；
图4是图2中的功率转换电路的组成框图；
图5是图4中功率转换电路的电路示意图。
具体实施方式
请参见图2所示，本实用新型的利用降压电感的电压检测降压电感电流过零的电路包括直流源21、功率转换电路22、电流过零检测电路23和脉冲调制及驱动电路24，其中直流源21输出端连接功率转换电路22的一输入端，功率转换电路22的输出端连接电流过零检测电路23的输入端，电流过零检测电路23的输出端连接脉冲调制及驱动电路24的输入端，脉冲调制及驱动电路24的输出端连接到功率转换电路22的另一输入端。容易看出，该方案较传统结构中减少了电流取样电路，同时电流过零检测电路不再浮地。
图3进一步示意了图2中功率转换电路22的一种具体结构，该功率转换电路12包括两个电容C1和C2、负载滤波电感L1和降压电感L2，两个串联开关元件和Q2，一个负载电阻Rlamp，其中负载电阻Rlamp与第二电容C2并联后与负载滤波电感L1串联，电容C1则与并联在串联后的第二电容C2和负载滤波电感L1之间。特别注意的是，电流过零检测电路23从功率转换电路22的降压电感L2上取出其电压信号，本实用新型利用该电压信号检测流过降压电感L2上的脉冲电流I的过零状态。
图4给出了电流过零检测电路23的框图组成，由串联的整流电路41和过零检测电路42组成，图5示意了其具体电路的一种，由四个二极管D1～D4组成了桥式整流电路41，过零检测电路42中，脉冲信号V_pluse通过第一电阻R1与电容C串联，电阻R1与电容C中间的连接点通过二极管D5连接到比较器comp的负相端，桥式整流电路41的输出端Vs经过电阻R2和稳压二极管D6串联连接到地，电阻R2和稳压二极管D6间的串联连接点连接到比较器的负相端，比较器comp的正相端连接一直流参考电压Vref。图5中的A、B是来自图3中降压电感L2的线圈N1的两端，Vref为直流参考电压源，比较器comp为一带使能端ENABLE的比较器，(也可不带使能端)，V_pulse为与开关器件Q1或Q2的驱动脉冲同相位的脉冲信号，比较器comp的输出信号Vsignal为电流I过零检测信号，当电流过零时，检测信号Vsignal为高。
在该电路中，当脉冲信号V_pulse为高时，加在降压电感L2上的电压信号通过四个二极管D1～D4组成的整流电路41整流后产生一脉动的直流信号Vs，信号Vs通过电阻R1和二极管D6产生电压Vd，使电压Vd大于直流参考电压源Vref向比较器comp的正相端提供的电压Vr，此时比较器comp的输出信号Vsignal为低。同时，由于驱动脉冲V_pulse为高时，通过电阻R1及二极管D5，使电容C上的电压Vt略大于Vd。当与驱动脉冲同相位的脉冲信号V_pulse为低时，则由驱动脉冲控制的开关器件Q1或Q2关断，由于降压电感L2上的电压瞬间换向，使该时刻的整流电路41的输出脉动直流信号Vs为零，但此时电流I并不为零。由于电阻R1和电容C之间的电压Vt的存在，通过二极管D5，使电压Vd＞电压Vr，保持比较器comp的输出信号Vsignal为低，避免了输出信号Vsignal出高，产生误触发。在脉冲信号V_pulse为低后，电容C上的电压Vt通过电阻R1经脉冲电源V_pulse放电，并到零，而由于电感电流I放电，使Vs为高，进而保持Vd＞Vr。当电感电流I放电为零时，电压Vt和直流信号Vs均为零，使输出信号Vsignal出高，产生了真实的过零信号，并通过驱动脉冲开通开关元件Q1或Q2，实现了开关元件Q1或Q2的零电流开通，减少了开关元件Q1或Q2的开关损耗。
当功率转换电路换向或某些异常工作状态时，降压电感L2的线圈N2的电压会在瞬间出零，此时，通过控制电阻R1和电容C的放电时间，使电压Vt在短时间内大于电压Vr，可有效避免输出信号Vsignal的误触发，以确保功率转换电路安全可靠地工作。
图5所示的检测电路很好地解决了图1的电路中电流取样复杂，成本高的缺点，很好地解决了降压电感L2中的电流为双向流动时，电流过零检测困难的问题。同时，由于本实用新型的检测电路能使开关器件Q1和Q2在多种异常状态下都能检测到高频电流I的过零点，因此，能保证整个电路的可靠工作。
前面提供了相对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员可使用或利用本实用新型。对这些实施例的各种修改对本领域内的技术人员是显而易见的，可把这里所述的总的原理应用到其他实施例而不使用创造性。因而，本实用新型将不限于这里所示的实施例，而应依据符合这里所揭示的原理和新特征的最宽范围。

Claims (5)

1.一种利用降压电感的电压检测降压电感电流过零的电路，包括直流源、功率转换电路、电流过零检测电路和脉冲调制及驱动电路，所述功率转换电路包括一降压电感，其特征在于，
所述直流源的输出端连接所述功率转换电路的第一输入端，所述过零检测电路从所述功率转换电路的降压电感上取得电压信号，所述电流过零检测电路的输出端连接所述脉冲调制及驱动电路的输入端，所述脉冲调制及驱动电路的输出端连接到所述功率转换电路的第二输入端。
2.根据权利要求1所述的利用降压电感的电压检测降压电感电流过零的电路，其特征在于，
所述电流过零检测电路进一步包括串联的整流电路和过零检测电路。
3.根据权利要求2所述的利用降压电感的电压检测降压电感电流过零的电路，其特征在于，
所述过零检测电路包括一脉冲信号发生器，和比较器，所述脉冲信号发生器发出的脉冲信号与所述脉冲调制及驱动电路发出的驱动脉冲同相位，该脉冲信号发生器串联一第一电阻成为第一支路，一电容与所述第一支路并联，然后与二极管串联后连接到比较器的负相端；
其中，所述整流电路的输出端通过第二电阻和一稳压二极管串联后接地，所述第二电阻和稳压二极管间的连接点连接到所述比较器的负相端，所述比较器的正相端与一直流参考电压源相连。
4.根据权利要求3所述的利用降压电感的电压检测降压电感电流过零的电路，其特征在于，
所述整流电路为桥式整流电路。
5.根据权利要求3所述的利用降压电感的电压检测降压电感电流过零的电路，其特征在于，
所述整流电路为全波整流电路。
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