TW200833172A - Electronic ballast with improved inverter startup circuit - Google Patents

Description

200833172 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用以電力驅動氣體放電燈之一般電路。 更特別地，本發明係關於一種具有改善反用換流器啓動電 路之電子安定器。 【先前技術】 許多現存用以電力驅動氣體放電燈之電子安定器包含 自振盪半橋式反用換流器。自振盪半橋式反用換流器之基 本部分爲反用換流器啓動電路，用以使反用換流器之自振 盪操作初始化。 第1圖描述一般習知技術之安定器10，其包含前端電 路100、自振盪半橋式反用換流器200、及串聯諧振輸出電 路3 00。前端電路典型一般是由全波整流器電路其後跟隨著 適當的電路（例如，升壓轉換器、塡谷式電路等）所構成， ，以提供實質上爲直流（DC)的電壓VRAIl，並（任意）提供功 率因數修正。自振盪半橋式反用換流器200經由反用換流 器輸入端（202,204)來接收實質上爲DC的電壓VRA^，並經 由反用換流器輸出端206，208，提供高頻輸出電壓至串聯諧 振輸出電路300。串聯諧振輸出電路3 00提供用來點燈30 之筒壓以及以期望電流來操作燈3 0之大小受限的電流。 如第1圖中所示，自振盪半橋式反用換流器200包含 以雙觸發式二極體爲基礎之反用換流器啓動電路 27 0,27 4,27 6,280，用以初始地啓動反相電晶體240。該以雙 觸發式二極體爲基礎之反用換流器啓動電路係由電阻器 -5- 200833172 270、電容器274、雙向觸發二極體276、及二極 成。該以雙觸發式二極體爲基礎之啓動電路的結 爲關於電源供應與電子安定器之技術領域中具有 者所知悉。 一旦反相電晶體 240被反用換流器辱 27 0,274,276,2 80初始接通，則反相電晶體220,240 主要繞組3 4 0與二個次級繞組3 4 2，3 4 4之基極驅動 提供之驅動信號而互補整流（亦即，接通或關閉， 晶體220爲接通時，則電晶體240爲關閉，反之: 【發明内容】 需要諸如雙向觸發二極體之電壓崩潰裝置的 器啓動電路，如眾所周知，苦於成本與可靠度之 此，需存有一種改良之反用換流器啓動電路，其 如雙向觸發二極體之電壓崩潰裝置。更需要存有 之反用換流器啓動電路’其係低成本並比以雙向 體爲基礎之反用換流器啓動電路還更可靠。因此 改良之反用換流器啓動電路之電子安定器比習知 更顯著的發展。 【實施方式】 第2圖描述一種用以電力驅動氣體放電燈3 0 20。安定器20包含：半橋式反用換流器200’，其 一與第二反用換流器輸入端202,204;第一與第二 器輸出端206,208 ;第一反相開關220 ;第二反相， 第一基極驅動電路2 3 0，3 4 2 ;第二基極驅動電路 體2 80構 構與操作 通常知識 ί動電路 藉由包含 變壓器所 使得當電 尔然）。 反用換流 問題。因 不需要諸 一種改良 觸發二極 ，具有此 技術具有 之安定器 包含：第 反用換流 圍關240 ; 250,344 ； •6- 200833172 及反用換流器啓動電路286,288,290。相較於習知技術的安 定器10,反用換流器啓動電路286,288,290提供具有顯著操 作與成本效益之安定器20。 第一與第二反用換流器輸入端202,204係適用以接收 如前端電路100所提供之實質上爲直流（DC)的電壓源VRm。 前端電路典型地包含整流器電路，其結合一些功率因數修正 電路系統之類型（例如，升壓轉換器、塡谷式電路等）。欲將 反用輸出端206,208連接至輸出電路300並藉由此輸出電路 將點火電壓與穩定狀態操作功率傳送至燈30。第一反用換流 器輸出端206係耦接至第一反用換流器輸入端202。 第一與第二反相開關220,240，係藉由適當的電力切換 裝置，諸如NPN型雙極性接面電晶體（如第2圖中所描述） 而實現。具有基極端222、射極端224、及集極端226之第 一反相開關220係耦接於第一反用換流器輸入端202與第 二反用換流器輸出端208之間；更特別地，集極端226係 耦接至第一反用換流器輸出端206,且射極端224係耦接至 第二反用換流器輸出端208。具有基極端242、射極端244、 及集極端246之第二反相開關240係耦接於第二反用換流 器輸出端208與電路接地60之間；更特別地，集極端246 係耦接至第二反用換流器輸出端20 8,及射極端244係耦接 至電路接地60。電路接地60係耦接至第二反用換流器輸入 端 2 0 4 〇 第一基極驅動電路2 3 0，3 4 2係耦接至第一反相開關 220，並包含第一基極驅動繞組342與第一基極驅動電阻器 200833172 2 3 0之串聯組合；該第一基極驅動繞組3 4 2與第一基極驅動 電阻器23 0之串聯組合係耦接於第一反相開關220之基極 端222與第二反用換流器輸出端208之間。第二基極驅動 電路250,3 44係耦接至第二反相開關240，並包含第二基極 驅動繞組3 44與第二基極驅動電阻器25 0之串聯組合；該 第二基極驅動繞組3 44與第二基極驅動電阻器25 0之串聯 組合係耦接於第二反相開關240之基極端242與電路接地 60之間。 4 反用換流器啓動電路28 6,28 8,290係操作耦接至第一 反用換流器輸出端206、第二基極驅動電路25 0,344、及第 二反相開關240之基極端242。在操作期間，反用換流器啓 動電路2 8 6,2 8 8,290提供啓動電壓以初始啓動第二反相開 關240 ’藉以初始化反用換流器200’之自振盪操作。明顯 地’反用換流器啓動電路286,28 8,290對反用換流器200, 提供啓動而不需諸如雙向觸發二極體之電壓崩潰裝置。因 此，反用換流器啓動電路286,28 8，290比第1圖中所示之習 知技術之方法，明顯具有較低的材料成本，並提供可能較 高可靠度的安定器20。 如第2圖中所示，反用換流器啓動電路2 86,28 8,290較 佳地包含第一電阻器286、第二電阻器288、及電容器290。 第一電阻器286係耦接於第一反用換流器輸出端206與第 二反用換流器輸出端208之間。第二電阻器2 8 8係耦接於 桌一反用換流器輸出端208與第一反相開關240之基極端 2 4 2之間。其較佳地由具有約1個微法拉之等級的電容量與 -8- 200833172 約25伏特之電壓等級的電解電容器來實現電容器290，其 係耦接於第二基極驅動繞組344與電路接地60之間。 在安定器20之操作期間，於AC電力初始施加至輸入 連接點102,104之後不久，前端電路100之輸出電壓 假設一値（例如，3 90伏特），係約等於AC電壓源40(例如， 60赫茲之27 7伏特（均方根値），對應約3 90伏特之峰値大 小）所供應之電壓的峰値大小。在反用換流器啓動電路 286,2 8 8,290中，大體上DC電流流過包括電阻器2 86,28 8 與電容器290之電路路徑，藉以充電至電容器290。當跨於 電容器290之電壓達到足夠準位時，接通第二反相電晶體 240，因而允許反用換流器200’開始自振盪的程序。接著， 藉由基極驅動繞組342,344所提供之電壓訊號來接通與關 閉反相電晶體開關220,240,其中該等基極驅動繞組342,344 係電磁耦接至輸出電路3 0 0中之主要繞組3 4 0。 再參照第2圖，該反用換流器啓動電路較佳地也包含 二極體292，其具有耦接至電路接地60之陽極294與耦接 至第二反相開關240之基極端242之陰極296。 如第2圖中所示，安定器20較佳包含前端電路100與 諧振輸出電路300。 前端電路100包含一對輸入連接點1 02,1 04以及一對輸 出連接點1 0 6 ,1 0 8。輸入連接點1 〇 2，1 〇 4係適用以接收交流 (AC)電壓源40(例如，60赫茲之277伏特）。輸出連接點 106,108係耦接至反用換流器200,之第一與第二輸入端 202,204。在操作期間，前端電路1〇〇接收AC電壓源40並 -9- 200833172 於輸出連接點1 06,1 08之間提供大體上DC電壓VRA^。 δ皆振輸出電路300較佳包含第一、第二、第三、及第 四輸出連接點3 02,304,306,3 08 ;諧振電感器31〇與基極驅 動變壓器之主要繞組340之串聯組合；諧振電容器32〇 ;及 直流阻擋（DC blockmg)電容器 3 3 0。輸出連接點 3〇2,304,3 06,3 08係被耦接至氣體放電燈3〇。該諧振電感器 3 1 0與基極驅動變壓器之主要繞組3 4 〇之串聯組合（其中主 € 要繞組3 40係電磁耦接至第一與第二基極驅動繞組 342,3 44’其構成基極驅動變壓器之次級繞組）係耦接於第二 反用換流器輸出端2 0 8與第四輸出連接點3 〇 8之間。諧振 電谷器320係親接於第二與第三輸出連接點3〇4,306之間。 D C阻擋電谷器3 2 0係稱接於第一反用換流器輸出端2 〇 6與 第一輸出連接點3 0 2之間。 雖然本發明已參照某較佳實施例說明，但許多修改與 改變可由那些熟悉此技術者達成，而仍沒有脫離本發明之 新顧精神與範圍。 【圖式簡單說明】 弟1圖爲依據習知技術具有自振盪半橋式反用換流器 的電子安定器之電路圖，其中自振盪半橋式反用換流器包 含以雙向觸發二極體爲基礎之反用換流器啓動電路。 第2圖爲依據本發明之較佳實施例具有自振盪半橋式 反用換流器的電子安定器之電路圖，其中自振盪半橋式反 用換流器包含改良的反用換流器啓動電路。 【主要元件符號說明】 -10- 200833172 10、20 30 40 60 100 102 、 104 106 、 108 、 302 、 304 、 306 、 308200 、 200， 202 、 204 206 、 208 220 222 、 242 224 、 244 226 、 246 240 250 270 274 、 290 276 280 、 292 286 288 294 296 安定器 燈 AC電！ 電路接 前端電 輸入連 輸出連 自振盪 反用換 反用換 電晶體 基極端 射極端 集極端 反相電 第二基 電阻器 電容器 雙向觸 二極體 第一電 第二電 陽極 陰極 I源 地 路 接點 接點 半橋式反用換流器 流器輸入端 流器輸出端 晶體 極驅動電阻器 發二極體 阻器 阻器 -11- 200833172 300 串 聯 諧 振 輸 出 電路 310 諧 振 電 感 器 320 諧 振 電 容 器 330 直 流 阻 擋 電 容 器 340 主 要 繞 組 342 、 344 次 級 繞 組 -12-

Claims (1)

1. 200833172 十、申請專利範圍： 1 · 一種用以電力驅動至少一個氣體放電燈之電子安定器， 該安定器包含： 半橋式反用換流器（inverter)，包含： 第一與第二反用換流器輸入端，適用以接收大體上直 流（DC)電壓源； 第一與第二反用換流器輸出端，其中該第一反用換流 器輸出端係耦接至該第一反用換流器輸入端； ' 第一反相開關（inverter switch)，親接於該第一反用換 流器輸入端與該第二反用換流器輸出端之間，該第一反 相開關具有基極端； 第二反相開關，耦接於該第二反甩換流器輸出端與電 路接地之間，該第二反相開關具有基極端，其中電路接 地係耦接至該第二反用換流器輸入端； 第一基極驅動電路，包含第一基極驅動繞組與第一基 極驅動電阻器之串聯組合，該串聯組合係親接於該第一 反相開關之基極端與該第二反用換流器輸出端之間； 第二基極驅動電路，包含第二基極驅動繞組與第二基 極驅動電阻器之串聯組合，該串聯組合係耦接於該第二 反相開關之基極端與該電路接地之間；及 反用換流器啓動電路，可操作地耦接至該第一反用換 流器輸出端、該第二基極驅動電路、及該第二反相開關 之基極端，且可操作地提供用以初始啓動該第二反相開 關之啓動電壓，其中該反用換流器啓動電路之主要特徵 -13- 200833172 係沒有電壓崩潰裝置。 2.如申請專利範圍第1項之電子安定器，其中該反用換流 器啓動電路包含： 第一電阻器，耦接於該第一與第二反用換流器輸出端 之間； 第二電阻器，耦接於該第二反用換流器輸出端與該第 二反相開關之基極端之間；及 電容器，耦接於該第二基極驅動電路與電路接地之間。 ' 3 ·如申請專利範圍第2項之電子安定器，其中該電容器具 有約1微法拉（microfarad)等級之電容値。 4 ·如申請專利範圍第2項之電子安定器，其中該反用換流 器啓動電路更包含二極體，其具有耦接至電路接地之陽 極與鍋接至g亥弟一反相電晶體之基極端之陰極。 5 ·如申請專利範圍第2項之電子安定器，其中該第一與第 二反相開關之每個開關均爲NPN型雙極性接面電晶體。 6·如申請專利範圍第2項之電子安定器，其中更包含諧振 ^ 輸出電路，該諧振輸出電路包含： 第一、第二、第三、及第四輸出連接點，適用以耦接 至至少一個氣體放電燈； 諧振電感器與基極驅動變壓器之主要繞組的串聯組 合，該串聯組合係耦接於該第二反用換流器輸出端與第 四輸出連接點之間，其中該基極驅動變_器之主要繞組 係電磁親接至該反用換流器之第一與第二基極驅動繞 組； -14- 200833172 諧振電容器’耦接於該第二與第三輸出連接點之間； 及 直流（DC)阻檔電容器’稱接於第一反用換流器輸出端 與該第一輸出連接點之間。 7_如申請專利範圍第2項之電子安定器，其中更包含具有 一對輸入連接點與一對輸出連接點的前端電路，其中該 等輸入連接點係適用以接收交流（AC)電壓源，且該等輸 出連接點係耦接至該反用換流器之第一與第二輸入端， 該前端電路係可操作以於該等輸出連接點之間提供大體 上DC電壓源。 8 · —種用以電力驅動至少一個氣體放電燈之電子安定器， 該安定器包含.： 半橋式反用換流器，包含： 第一與第二反用換流器輸入端，適用以接收大體上直 流（D C)電壓源； 第一與第二反用換流器輸出端，其中該第一反用換流 器輸出端係耦接至該第一反用換流器輸入端； 第一反相開關，耦接於該第一反用換流器輸入端與該 第二反用換流器輸出端之間，該第一反相開關具有基極 辆， 第二反相開關，耦接於該第二反用換流器輸出端與電 路接地之間，該第二反相開關具有基極端，其中電路接 地係耦接至該第二反用換流器輸入端； 第一基極驅動電路，包含第一基極驅動繞組與第一基 -15- 200833172 極驅動電阻器之串聯組合，該串聯組合係耦接於該第一 反相開關之基極端與該第二反用換流器輸出端之間； 第二基極驅動電路，包含第二基極驅動繞組與第二基 極驅動電阻器之串聯組合，該串聯組合係耦接於該第二 反相開關之基極端與該電路接地之間； 反用換流器啓動電路，包含： 第一電阻器’耦接於第一與第二反用換流器輸出端 之間； ’第二電阻器，耦接於第二反用換流器輸出端與該第 二反相開關之基極端之間； 電容器，轉接於該第二基極驅動電路與該電路接地 之間；及 二極體，具有耦接至電路接地之陽極與耦接至該第 二反相電晶體之基極端之陰極； 輸出電路，包含： < 弟、弟一、弟二、及弟四輸出連接點，適用以I禹接 至至少一個氣體放電燈； 諧振電感器與基極驅動變壓器之主要繞組的串聯組 合’該串聯組合係耦接於該第二反用換流器輸出端與第 四輸出連接點之間，其中該基極驅動變壓器之主要繞組 係電磁耦接至該反用換流器之第一與第二基極驅動繞 組； 諧振電容器，耦接於該第二與第三輸出連接點之間； 及 -16- 200833172 直流（DC)阻擋電容器，耦接於該第一反用換 端與該第一輸出連接點之間。 9 ·如申請專利範圍第8項之電子安定器，其中該 有約1微法拉等級之電容値。 1 〇.如申請專利範圍第8項之電子安定器，其中該 二反相開關之每個開關均爲NPN型雙極性接面 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項之電子安定器，其中 有一對輸入連接點與一對輸出連接點的前端電 該等輸入連接點係適用以接收父流（A C)電;壓源 輸出連接點係耦接至該反用換流器之第一與 端，該前端電路係可操作以於該等輸出連接點 大體上DC電壓源。 流器輸出 電容器具 第一與第 電晶體。 更包含具 路，其中 ，且該等 第二輸入 之間提供 -17-