TW200529704A - Full digital dimming ballast for a fluorescent lamp - Google Patents

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200529704 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明一般地係關於用作給與螢光和高強度放電燈電 - 力的電路之鎭流管，且特別地係關於有電壓和電流回饋迴 " 路的數位鎭流管。 【先前技術】 鎭流管爲使用作驅動如螢光燈之氣體放電燈的電路。 鎭流管藉由調整驅動頻率來調整燈電流。驅動頻率藉由使 用類比電壓對頻率轉換器被調整。 類比鎭流管具有一大群外部電容和電阻來控制如預熱 時間、軟啓動時間、最小和最大驅動頻率及運轉頻率之各 式各樣的參數。 一些鎭流管藉由包括數位控制器而降低外部電容和電 阻的數目。一些數位控制器能夠確認所驅動燈的型式。其 它電路使用數位控制器來遠端地和外部控制器通訊。但這 些數位控制器仍嵌入於類比設計中。 利用數位控制器的鎭流管也缺乏一些常規類比鎭流管 的功能。舉例來說在一些所運用的鎭流管中，沒有智慧預 熱特點。其它數位鎭流管不具有預熱特點、或燈錯誤保 護、或模糊特點。運用模糊特點的鎭流管仍採用類比電 路。在一些所運用的鎭流管中，則使用光耦合器，又包括 類比設計。 數位鎭流管之中，一些設計不提供短路或負載錯誤保 -4- (2) 200529704 護。一些具有額外輔助繞線之複雜的預熱電路。另外外部 通訊含有高壓線，爲不想要的特性。 如全橋接轉換器之用於自動應用的鎭流管限定於1 2 伏電壓的應用中。此外它們不運用預熱特性。 一些設計使用用作只爲如確認鎭流管正驅動之燈的型 式之特定用途的數位控制功能。這些電路通常地都具有數 位和類比方面，因而它們不可全數位地控制。 【發明內容】 簡單地和一般地，本發明的實施例包括含有耦合至數 位所控制的鎭流管之功率因數校正器的燈控制電路，數位 所控制的鎭流管含有電源裝置。數位所控制的鎭流管能夠 給與螢光燈電力。鎭流管藉由電源裝置和數位所控制的鎭 流管間耦合之電流回饋迴路來控制及燈和數位所控制的鎭 流管間耦合之電壓回饋迴路。 φ 另一實施例包括操作燈控制電路的方法，該電路含有 一數位控制器、一輸出級、一電流回饋迴路和一電壓回饋 迴路。在該方法的一些實施例中，數位控制器從對應的回 饋迴路接收電流回饋信號或電壓回饋信號。對所接收的信 號作響應，該數位控制器產生數位控制信號和依據該所產 生的數位控制信號經由輸出級給與燈電力。 【實施方式】 本發明實施例和它們的優點藉由參照圖式的第1圖至
•200529704 (3) 第8圖可最佳的瞭解。相同數字可使用於名 相同或對應的零件。 第1圖依據本發明實施例說明用數位I 電路1 00。燈控制電路包括耦合至數位鎭流 因數校正電路120。數位鎭流管14〇產生婁 出電壓通過輸出終端1 5 0。於輸出終端1 5 0 流回饋迴路1 6 0和電壓回饋迴路1 8 0所感領 路160和電壓回饋迴路180被耦合回數位鎭 功率因數校正電路1 2 0的功用包括提俘 相的交流輸入電壓和電流。數位鎭流管1 40 制器、微處理器或微電腦。數位控制器被架 饋迴路160和電壓回饋迴路180接收回饋 接收的信號，數位地控制輸出電壓和電流。 第2圖說明燈控制電路1 〇〇的實施例。 電路1 2 0包括功率因數校正控制器積體電路 至C4、電阻R1至R8、二極體D1至D7、1 變壓器T1。功率因數校正控制器積體電路 制器IC2和閘極驅動器IC3的操作電源可 T 1的二次繞線供給。 如前面所描述的，功率因數校正電路1 於交流輸入產生交流電流，在此電壓和電流 有許多已知的電路，架構來執行這工作。因 正電路1 2 0的特別佈局將不會仔細地來描述 功率因數校正電路可認爲於本發明的範疇之 —式各樣圖式之 I流管的燈控制 管1 4 0的功率 k位所控制的輸 的輸出可由電 !1。電流回饋迴 流管1 4 0。 t實質地彼此同 可包括數位控 !構來從電流回 『號，且依據所 功率因數校正 IC1、電容C1 雪源裝置Q】和 IC1與數位控 由升壓電感器 2 0的功用包括 ,實質地同相。 此功率因數校 ;。任何佈局的 中。 -6- 200529704 (4) 直流耦合被耦合至數位鎭流管1 40。數位鎭流 包括可爲一數位控制器、微電腦或微處理器的積 IC2。IC2可舉例來說爲Fairchild半導體的單晶片 FMS740 1。在一些實施例中，數位控制器IC2可含 有一截止時間控制區塊之頻率可變兩輸出脈波寬度 一類比對數位轉換器、類比和數位多工輸入/輸出 內部可電氣抹除唯讀記憶體、快閃唯讀記憶體和隨 φ 記憶體的數位控制區塊。IC2的功能將於下面仔細 述。 耦合IC2至電源裝置驅動器IC3。在第2圖的 中，IC2的輸出接腳10、1 1和13被各自地耦合至 輸入接腳1 2、1 〇和9。在其它的實施例中，輸入和 腳可不同地來耦合。耦合IC3至含有電源裝置Q2 的一輸出級。電源裝置Q2和Q3於直流耦合或高 和接地間被串接耦合，電源裝置Q2和Q3可爲雙 φ 面電晶體或金氧半場效電晶體或絕緣閘雙載子電晶 的任何型態。於雙載子電晶體的實施例中，耦合電 驅動器IC3至雙極性電晶體的基極。於金氧半場效 電源裝置的實施例中，耦合IC3至金氧半場效電 源裝置的閘極。 燈控制電路1 00於位於電源裝置Q2和Q3間 終端1 5 0產生輸出信號。耦合輸出終端1 5 〇至電堤 耦合電感L 1至燈2 0 0的終端。 燈2 00可爲任何緊接著型態的燈：冷陰極燈 管 140 體電路 控制器 有包括 調變、 璋' 一 機存取 地來描 實施例 1C 3的 輸出接 和Q3 壓軌道 載子界 體裝置 源裝置 電晶體 晶體電 的輸出 5 L1。 、螢光 •200529704 (5) 燈、高壓放電燈、金屬鹵素燈、高強度放電燈和氣體燈， 或有非線性電流電壓特性的任何其它燈。 燈2 0 0可具有兩埠的終端。在一些燈中，有耦合於兩 埠間的燈絲或陰極，如第2圖中所示。於燈200的第一終 端和第二終端間，電容C 7可和燈2 0 0並接耦合。電容C 7 和電感L 1形成共振電路。電容C 7的電容値和電感L ]的 電感値被選擇使得它們共振電路的共振頻率少於燈控制電 φ 路1 〇 〇的操作頻率。 在一些實施例中，電源裝置Q2和Q3被由方波驅動 信號來驅動，於輸出終端1 5 0產生有方波信號形狀的輸出 電壓。電感L 1和電容C 7的共振電路具有它自己的動態屬 性且典型地平滑方波信號形狀爲本質地正弦波信號。 電流回饋迴路1 6 0包括電阻R 1 4。R 1 4被和電源裝置 Q2和Q3串接耦合。因而電源裝置Q2和Q3的電流也流 經R 1 4，於R 1 4兩端產生一電壓。因而輸出級電流可感測 φ 爲R 1 4兩端的電壓。在過負載、過電流或短路情況下，輸 出電流和對應地通過電源裝置Q2和Q3的電流超過一預 先決定的位準。對應地電阻R 1 4的電壓也超過一預先決定 的位準。電阻R 1 4的電壓可經由含有電容C 5和電阻R 1 3 的濾波器耦合進入數位控制器的輸入腳位1和4。在其它 的實施例中，R1 4和IC2間耦合的詳細可能不同。電阻 R 1 4的電壓超過一預先決定的位準當作數位控制器IC2的 回饋信號。在響應中，數位控制器IC2控制燈控制電路 1 0 0於輸出終端1 5 0的輸出電流。經由這機制，電流回饋 -8- 200529704 (6) 迴路1 6 0達到在過負載、過電流或短路情況下提供燈2 〇 〇 保護。 電壓回饋迴路1 8 0包括電阻R 1 6。電阻R 1 6被親合至 燈2 0 0的第二終端。因而電阻R 1 6感測於燈2 0 0第二終端 的電壓。這燈電壓爲了許多原因可變化。燈電壓於下面所 描述的點燈程序時間內可變化。因爲內部或外部的原因而 造成燈2 0 0溫度的改變，也改變燈電壓。因爲舉例來說由 φ 燈200的電極，陰極或陽極，任何退化所造成之燈2〇〇任 何形式的衰減或腐蝕，更改變燈電壓。 假如燈電壓因爲任何這些原因改變，電阻R 1 6感測燈 電壓的改變。這改變的燈電壓然後可經由電阻R 1 5和電容 CIO饋還至數位控制器IC2的輸入接腳9。在響應中，數 位控制器IC2可產生控制信號來控制輸出電壓和對應地燈 電壓。這控制可能包括變化燈控制電路1 00的操作頻率、 或關閉供給電壓，如下面更仔細地描述。電壓回饋迴路 φ 〗8 0於點燈程序時間內對控制燈控制電路1 〇 〇擔任重要的 角色。 由從電流回饋迴路1 6 0和電壓回饋迴路1 8 0的回饋所 驅動，數位控制器IC2於變化操作情況的時間內能夠維持 燈2 0 0的亮度。 最後燈200的第二終端被耦合經由電容C8至直流耦 合或高壓軌道，和經由電容C9至地。這電容橋接的功能 包括提供大約一半的直流耦合電壓於燈200的第二終端。 數位控制器IC2可操作來數位地控制燈控制電路 -9- 200529704 (7) 1 〇〇。在一些實施例中，數位控制包括IC2經由輸入/輸出 接腳J 1和J2接收內部指令。這些輸入/輸出接腳允許用來 作爲燈控制電路1 〇〇外部通訊，舉例來說致能燈200的即 時模糊。外部指令可爲數位的，舉例來說允許和燈控制電 路 1 0 0無線通訊。使用接腳 J1和 J 2的通訊方法包括 RS232、數位地定址光界面（DALI)和I2C。 第2圖實施例的其他特點爲包括軟啓動時間、提供預 熱時間和改變驅動頻率的許多功能可由軟體實現。因此本 發明的一些實施例不需用作調整預熱時間的被動電容或電 阻、或從預熱時間至正常操作的操作模態改變時間、或軟 啓動時間而可操作。因此這些實施例含有減少數目的零 件。 第3圖說明給與並接耦合的兩燈2 0 0 _ 1和2 0 0 - 2電力 之數位鎭流器1 40的實施例。其它實施例可具有數個燈， 於各式各樣電路中彼此耦合。說明的實施例具有耦合的電 流回饋迴路1 6 0，同樣輸出級的總電流藉由電阻R丨4被測 量，和第2圖的實施例類似。 說明的實施例具有耦合的電壓回饋迴路1 8 0。這兒分 開的電阻R 1 6和R 1 7測量燈2 0 0 -1和2 0 0 - 2的電壓。然而 電阻R 1 6和R 1 7可耦合且提供耦合的回饋電壓給數位控制 器IC2。其它實施例可具有分開的電壓回饋迴路180_ι和 18 0-2。第3圖中燈控制電路100的其他零件和它們的功 能類比於第2圖中的其他零件。 第4圖依據本發明的實施例說明數位鎭流器丨4 〇。在 -10- 200529704 (8) 這實施例中，數位控制器IC2和電源裝置驅動器IC3的功 能可積體化成單一積體化晶片IC 5。第4圖中燈控制電路 1 0 0的其他零件和它們的功能類比於第2圖中的其他零 件。 再來燈控制電路1 0 0的操作將被描述。在方法的一些 實施例中，在緊接著的步驟中打開燈2 0 0。在預熱步驟中 加熱第一燈200 ;然後在點燈步驟中點燈燈200 ;最後外 φ 加電流的頻率可調整使得燈200達到想要的操作亮度。 燈2 00爲至少緊接著的原因而預熱。在操作的時間 內，電壓可外加於燈2 0 0電極的兩端來從電極或燈絲取出 電子。假如電極或燈絲爲冷，電子從電極或燈絲材料之內 較深處來取出。這深取出損傷電極或燈絲材料，造成它快 速的衰減。假如燈藉由沒有預熱電極或燈絲下外加高電壓 來點燈，因而燈壽命顯注地減少。在點燈燈200之前，預 熱電極或燈絲可減少這問題。當電子從一熱電極或燈絲來 φ 取出，它們從表面附近離開，造成相當地較小的損壞和衰 減。爲這個原因，外加預熱至螢光燈相當地延長它們的壽 命期望。 第5圖說明預熱燈200的步驟。螢光燈200具有非線 性阻抗頻率特性。參照第2圖，電感L1被串接耦合至燈 2〇〇，同時電容C7可和燈200並接耦合。當預熱開始，燈 2 〇 〇尙未點燈且燈阻抗非常高。因此組合的燈-電容-電感 電路實質地包括電容C 7和電感L1，因此於L1和C 7共振 電路的共振頻率附近具有低阻抗（且因而高倒數阻抗）。 -11 - .200529704 (9) 對應地這組合電路的阻抗頻率特性由第5圖的’預熱曲線’ 來特性化。在第5圖中，水平（X )軸爲由燈控制電路1 〇〇 所提供之外加電流的頻率，且垂直（y )軸指示燈200、電 感L 1和電容C7之合倂阻抗的倒數。 在點燈的操作時間內，阻抗頻率特性由’運轉曲線’來 說明。如前面所描述，當燈控制電路100於L1和C7共振 電路的共振頻率附近來給與電力，在預熱的時間內，倒數 φ 阻抗大，於關聯於共振頻率如大約75kHz的一些中間頻率 顯示一最大値，且於這頻率之上衰減。於80至100kHz頻 率範圍內，在燈預熱時間內比在點燈的操作時間內的倒數 阻抗更大。如所顯示的，運轉曲線在整個所顯示頻率範圍 中衰減。 預熱可於一些高頻下開始，第5圖中由A來表示。在 這高頻下，和頻率反比之電容C7的阻抗爲低。因此電容 C 7兩端的電壓爲低且因這低電壓降，並接耦合的燈2 0 0 φ 不點燈。參照第2圖、第3圖和第4圖，在這預熱的期 間，電流正流經電感L 1、燈2 0 0的電極或燈絲且然後流 經電容C 7。當電流流經燈2 0 0的電極或燈絲，電極或燈 絲藉由歐姆熱加熱它。預熱可持續從幾分之一秒至幾秒， 包括大約一至二秒的範圍。 再來驅動電流的頻率藉由下面將被描述的一軟體程式 方法可降低達到第5圖中的B點。在這較低的頻率，電容 C 7的阻抗爲相當地較高。燈控制電路1 0 0本質地和頻率
無關可控制驅動電流。假如驅動電流可控制在從A點至B -12- •200529704 (10) 點頻率改變的時間內不改變太多，然後當頻率減少時，電 容C7兩端的電壓相當地增加。既然電容C7和燈200並 接，燈2 0 0的電壓對應地增加。B點的頻率可選擇使得燈 200兩端的電壓能夠點燈燈200。一旦點燈燈200，燈200 的阻抗降低。這較低燈阻抗將重新導向一大部份電容C 7 電流流過燈2 0 0。在實施例中，C 7和L 1的値可選擇使得 C 7 - L 1電路於操作頻率下靠近共振。對應地燈阻抗爲小。 φ —旦燈200點燈，含有串接電感L1和低阻抗燈200的電 路與並接的電容C 7從它的共振情況遠離。因此電路阻抗 增加，它的倒數阻抗降低。對應地流經燈電極或燈絲的電 流降低且燈預熱被停止。因此含有燈2 0 0、電容C 7和電 感L 1之電路的頻率阻抗特性從預熱曲線跳至運轉曲線。 特別地當燈200點燈，操作點從點B跳至點C。 一旦燈2 0 0點燈，一大量電流正流經燈2 0 0且燈2 0 0 開始發亮地操作。因此在最後步驟，燈2 0 0藉由增加它的 φ 頻率從點C至點D可模糊至亮度想要的位準。 第6A圖至第6C圖依據本發明實施例說明控制燈控制 電路1 0 0輸出電流頻率的方法。水平軸對應經過時間，垂 直軸描述I C 2的內部計數値和η S〗和H S 2的邏輯位準。 第6 Α圖說明計數器增加電壓本質地和本質地和電壓 增量相等的時間步驟相等，直到它達到儲存於名爲T】R A 之IC2暫存器中的一預設最大値。假如計數器値達到 T 1 R A中所儲存的値，計數器被重設爲零且循環重新開 始。藉由變化T 1 R A中的最大値，所產生信號的頻率被變 -13- 200529704 (11) 化，如第6B圖中所說明。因而這方法也通常參照爲脈波 頻率調變（PFM)技術。 數位控制器IC2具有儲存値的另外內部暫存器 T1CMPA (有時參照爲一 ”比較暫存器”）。計數器値也藉 由IC2中的比較器和儲存於T1CMPA的値比較。系統產生 兩驅動信號H S 1和H S 2，其値響應比較的結果。當計數器 値超過T1CMPA中所儲存的値，HS2轉變爲低和HS1轉換 φ 爲高。當計數器値變成少於T1CMPA的値，HS1轉變爲低 和HS2轉換爲高。 第 6C圖說明 HS1和 HS2的脈波寬度藉由變化 T1CMPA中的値可控制。因此脈波寬度調變（PWM )技術 藉由變化T1CMPA暫存器的値可使用。在一些實施例中， 除了脈波寬度外，驅動頻率被變化。在這些實施例中’數 位控制器I C 2控制Τ 1 C Μ Ρ Α的値至本質地儲存於Τ 1 R Α暫 存器中最大計數値的一半。然後H S 1和H S 2的開關時間 φ 本質地相同，上升至小時間落後dt (見後述）。在此實施 例中，HS1和HS2爲互補信號：當HS1爲高然後HS2爲 低且當H S 1爲低然後H S 2爲高。 如第6Α圖至第6C圖中所顯示，在一些實施例中’ HS1和HS2轉換瞬間間有時間落後”dt”。因爲在這期間內 無電源被傳送，這時間落後有時被稱爲截止時間。在一些 實施例中，H S 1爲電源裝置Q 3 ( “下方”）的驅動信號和 HS2爲電源裝置Q2 ( “上方，，）的驅動信號。dt時間落後 於H S 1和H S 2信號的轉換邊緣間引入一延遲。因此電源 -14- 200529704 (12) 裝置Q2和Q3不同時地被打開，因而避免對電路的損 壞。這dt截止時間藉由在截止時間控制暫存器中設定一 値可調整。 當HS1爲高且HS2爲低時，然後電源裝置Q3被關閉 且電源裝置Q2被打開。一責任週期可界定爲於HS1假定 爲高値的時間除以HS 1 —期間循環時間。在這實施例中， 責任週期藉由比較暫存器T1CMPA可控制。在第6B圖的 φ 實施例中，責任週期可選擇爲本質地爲百分之五十。在這 情形下，輸出電流具有對稱的波形且無直流成份。在非對 稱的輸出電流中，其中正和負電流振幅不同且因而具有直 流成份，形成燈200的退化且縮短它的壽命。 當計數器値超過比較暫存器T1CMPA中所儲存的値， HS2本質地立刻轉換爲低且HS1在一時間落後後轉換爲 高。當計數器値較比較暫存器T1CMPA中所儲存的値低， HS1本質地立刻轉換爲低且HS2在一時間落後後轉換爲 • 高。 第6B圖說明其它的實施例，其中控制値T1RA的値 爲較高，使得驅動頻率比第6A圖實施例中爲低，同時責 任週期本質地維持爲百分之五十。 第6C圖說明控制電壓T1CMPA隨著時間增加的實施 例。結果HS信號的長度隨時間變化。在這實施例中， HS1信號變更短且HS2信號變更長。這爲用作於輸出終端 獲得脈波寬度調變（P WM )信號的可能方法。 使用上面所描述的脈波寬度調變和脈波頻率調變方法 -15- 200529704 (13) 之其它變化的實施例也認爲於本發明的範疇之中。 燈控制電路1 00的另外功能爲藉由預熱的時間內感測 燈電流而感測燈壽命終點。在預熱的時間內，數位控制器 IC2腳位9所感測的電壓位準在正常的情況下爲相當地 低。假如燈絲斷線，所感測的電壓位準變成較高。數位控 制器IC2藉由腳位9所感測的電壓位準可認知這”燈絲斷 線”狀況。對這”燈絲斷線”信號作響應，數位控制器IC2 φ 可關閉電晶體Q4。電晶體Q4關閉使電源裝置驅動器IC3 關閉輸出電流。藉由使用這方案，燈控制電路1 00能夠確 認燈2 0 0壽命終點。 燈控制電路1 〇〇的另外功能爲假如燈點燈失敗，然後 數位控制器IC2於預先界定的間隔之中可重複預熱過程。 假如點燈仍失敗，系統進入一暫停模態來保護系統不受損 壞。 如前面所描述的，電流回饋迴路1 6 0提供短路或負載 φ 錯誤保護。假如有過電流流經電源裝置Q 2或Q 3或燈 2 〇 0，它於電阻R 1 4的兩端產生比在正常情況下値爲高的 電壓。這不正常的情況藉由所感測電壓和數位控制器I C 2 中內部參照値比較來感測。然而在一些實施例中，數位控 制器IC 2的處理速度太低來於即時方式下切斷負載電路。 第7圖說明在一些實施例中，數位控制器IC2具有用 作提供足夠地快速錯誤或短路保護的內部比較器2 2 0。數 位控制器IC2的內部比較器220被耦合至Fairchild半導 體FMS 74 0 1 IC2中的腳位4和5。假如由電阻R14所感測 -16- 200529704 (14) 和電流有關的電壓變成較參考電壓Vref大，內部比較器 220的輸出於關閉腳位5變成低。腳位5的低信號被耦合 進入控制電晶體Q4的基極，關閉Q4。關閉Q4產生於電 源裝置驅動器IC3腳位1 1的關閉信號，形成關閉輸出電 流且因此提供適當地快速錯誤或短路保護。 相似地假如燈200爲了某些原因來移除，剛所描述的 感測和控制機制非常快地認知燈移除，不需執行任何程 φ 式，且適當的保護。 第8圖說明數位控制器IC2額外的功能爲藉經由電流 回饋迴路1 60感測燈電流而控制燈電流至一本質地固定位 準。本發明的實施例使用閉迴路控制方法。甚至因爲舉例 來說燈退化或溫度變化.，燈特性輕微地改變，一本質地固 定亮度藉由這閉迴路方法可達到。 在第一步驟中，燈電流I (燈）藉由電阻R14被感 測。假如在電流回饋迴路1 60中所感測的電流I (燈）比 φ 一預先界定的”高”位準高，然後數位控制器IC2增加驅動 頻率以便減少燈電流。這些步驟可重複直到電流I (燈） 可感測於”高”和”低”位準間。此外數位比率積分微分 (PID )控制方法可使用作無穩態電流錯誤下具有一低設 定時間和低超越量的燈電流。 雖然本發明和它的優點已被仔細地描述，應該瞭解的 是各式各樣的改變、更換和替代可於此中完成，而不偏離 本發明所附申請專利範圍所界定的精神和範疇。即本申請 条中所包括的討論意欲作爲一基本的描述。應該瞭解的是 -17- (15) 200529704 特定的討論可不排除描述所有可能的實施例，許多替代爲 隱含的。也不可能完全地解釋本發明普通的本質且無法明 白地顯示每一特性或元件如何可實際地表示更廣的功能或 一大群替代或均等元件。再者有隱含的被包括在這揭露書 中。本發明被描述於裝置導向專有名詞中，裝置的每一元 件隱含的執行功能。描述或專有名詞皆無意欲限制申請專 利範圍的範疇。 【圖式簡單說明】 爲本發明的更完全瞭解和另外特性與優點，參照現在 配合所附圖式的緊接著描述來完成。 第1圖依據本發明實施例說明燈控制電路。 第2圖依據本發明實施例說明燈控制電路。 第3圖依據本發明實施例說明數位鎭流管。 第4圖依據本發明實施例說明數位鎭流管。 φ 第5圖說明關於本發明實施例的頻率阻抗特性。 第6A圖至第6C圖依據本發明實施例說明各式各樣的 信號。 第7圖依據本發明實施例說明一部份的數位控制器。 第8圖依據本發明實施例說明電流控制的方法。 【主要元件符號說明】 1 0 0 :燈控制電路 1 2 0 :功率因數校正電路 -18- 200529704 (16) 140 :數位鎭流管 1 5 0 :輸出終端 1 6 0 :電流回饋迴路 1 8 0 :電壓回饋迴路 2 00 :燈 2 2 0 :內部比較器

Claims (1)

  1. 200529704 (1) 十、申請專利範圍 1.一種燈控制電路，包含： 一功率因數校正電路； 一數位所控制的鎭流管，包含電源裝置和耦合至該功 率因數校正電路，鎭流管操作來給與一燈電力； 一電流回饋迴路，耦合於至少一電源裝置和數位所控 制的鎭流管間；及 0 —電壓回饋迴路，耦合於燈和數位所控制的鎭流管 間。 2·如申請專利範圍第1項所述之燈控制電路，其中： 操作功率因數校正電路來產生實質地彼此同相的交流 輸入電流和電壓。 3 .如申請專利範圍第1項所述之燈控制電路，數位所 控制的鎭流管包含： 一控制器，藉由一直流耦合耦合至功率因數校正電 • 路；及 一輸出級，包含電源裝置和耦合至控制器。 4 .如申請專利範圍第3項所述之燈控制電路，控制器 包含： 一數位控制器，藉由一直流耦合耦合至功率因數校正 電路；及 一電源裝置驅動器，由數位控制器所控制且架構來驅 動輸出級。 5 .如申請專利範圍第4項所述之燈控制電路，其中： -20- 200529704 (2) 數位控制器和電源裝置驅動器被積體化於一晶片上。 6.如申請專利範圍第4項所述之燈控制電路，其中該 輸出級包含： 串接耦合的兩電源裝置，具有一輸出端點耦合於電源 裝置間；其中 電源裝置從功率金氧半場效電晶體和功率雙載子界面 電晶體的群中選擇。 φ 7 ·如申請專利範圍第6項所述之燈控制電路，其中： 電流回饋迴路包含一電流感測器，耦合至兩電源裝 置，因而操作來感測至少一電源裝置的電流。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之燈控制電路，其中： 電流感測器爲一電流感測電阻和一電流變壓器之一， 和兩電源裝置串接耦合；且 電流回饋迴路包含一電阻電容濾波器，耦合於電流感 測電阻和數位控制器間。 ^ 9 ·如申請專利範圍第4項所述之燈控制電路，其中： 電壓回饋迴路包含一電壓感測器，耦合至燈，因而操 作來感測燈的電壓。 1 0 ·如申請專利範圍第9項所述之燈控制電路，其 中： 該電壓感測器爲一電壓感測電阻，耦合至燈；且 該電壓回饋迴路包含一電阻-電容濾波器，耦合於該 電壓感測電阻和該數位控制器間。 1 1 ·如申請專利範圍第4項所述之燈控制電路，該數 -21 - •200529704 (3) 位控制器包含： 一比較器，架構來比較電流回饋迴路和電壓回饋迴路 至少一個的信號與一參考電壓。 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之燈控制電路，其 中： 操作的同時，數位所控制的鎭流管可架構來接收外部 指令。 φ 1 3 ·如申請專利範圍第1項所述之燈控制電路，其 中： 操作燈控制電路來給與從冷陰極燈、螢光燈、高壓放 電燈、金屬鹵素燈、高強度放電燈和氣體燈的群所選擇的 燈電力。 1 4.如申請專利範圍第1項所述之燈控制電路，其 中·· 操作燈控制電路來控制超過一盞的燈，其中燈可耦合 φ 至對應的電壓回饋迴路。 1 5 · —種操作一燈控制電路的方法，該電路包含一數 位控制器、一輸出極、一電流回饋迴路和一電壓回饋迴 路，該方法包含_· 藉由數位控制器接收一電流回饋信號和一電壓回饋信 號之一個； 藉由數位控制器響應該所接收的信號產生一數位控制 信號；且 依據所產生的數位控制信號，藉由輸出級給與一燈電 -22- 200529704 (4) 力。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，數位控制信 號的產生包含： 藉由該數位控制器產生脈波寬度調整和脈波頻率調整 控制信號之至少一個。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中產生脈 波頻率調整信號包含z φ 藉由依據增加計數器値增加電壓位準而產生一計數器 信號；且 產生一控制電壓。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中數位控 制信號的產生包含z 當計數器信號超過控制電壓，產生一”高”値給該數位 控制信號；且 當控制電壓超過計數器信號，產生一”低”値給該數位 φ 控制信號。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項所述之方法，輸出級包含 第一和第二電源裝置，其中給與燈電力包含： 當數位控制信號爲高時，打開第一電源裝置且關閉第 二電源裝置；且 當數位控制信號爲低時，關閉第一電源裝置且打開第 二電源裝置。 2 〇 .如申請專利範圍第1 6項所述之方法，產生脈波寬 度調變控制信號包含： -23- 200529704 (5) 藉由依據增加計數器値增加電壓位準而產生一計數器 信號；且 產生一控制電壓，隨時間變化。 2 1 ·如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中給與燈 電力包含： 藉由於一預熱頻率下給與燈電力預熱燈，其中於〜_ 熱頻率下，燈兩端的電壓低於點燈電壓。 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項所述之方法，其中給與胃 電力包含： 藉由於一較低點燈頻率下給與燈電力點燈預熱燈，g 中於一點燈頻率下，燈兩端的電壓超過點燈電壓。 2 3 ·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中該方法 包含= 藉由電流回饋迴路感測輸出級的一電流； 依據所感測的電流，產生電流回饋信號； 藉由數位控制器接收電流回饋信號；且 控制數位控制信號的頻率來控制所感測的電流進入〜 預先決定的範圍。 24.如申請專利範圍第15項所述之方法’其中給與鐙 電力包含·_ 藉由電壓回饋迴路感測燈的一電壓； 依據所感測的電壓，產生電壓回饋信號； 耦合電壓回饋信號進入數位控制器；且 控制數位控制信號的頻率來控制所感測的電壓進入〜 • 24- 200529704 (6) 預先決定的範圍。 2 5 ·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，方法包含： 產生數位控制信號來控制燈預熱時間、軟啓動時間、 點燈時間、給與電力頻率和點燈頻率的至少其中之一。 2 6 .如申請專利範圍第1 5項所述之方法，方法包含： 產生該數位控制信號來提供過負載保護、過電流保 護、短路保護和燈錯誤保護的至少其中之一。 2 7 ·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，方法包含至 少一: 在燈控制電路的操作時間內，藉由數位控制器接收外 部控制命令；且 在燈控制電路的操作時間內，藉由數位控制器傳送狀 態信號。 2 8 .如申請專利範圍第2 7項所述之方法，接收外部控 制命令包含： 接收外部控制命令來變化數位控制信號的頻率來數位 地控制燈的亮度。 -25-
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