TW201422059A - 具即時改善電流尖峰因素功能之電子安定器 - Google Patents

Abstract

本案關於一種電子安定器，包含：轉換電路，用以提供直流電壓；換相電路，與轉換電路連接而將直流電壓轉換為交流電壓，以驅動氣體放電燈；控制單元，與轉換電路及換相電路之複數個開關元件連接，用以輸出第一控制訊號控制轉換電路運作，並輸出狀態相反之第二及第三控制訊號，以控制對應之開關元件進行導通或截止切換，其中第二及第三控制訊號間存在死區時間；以及電流尖峰因素改善電路，與控制單元連接，用以藉由死區時間的觸發產生抑制訊號至控制單元，使控制單元對應調整第一控制訊號，以控制轉換電路降低輸出之功率至預設值或暫停運作。

Description

具即時改善電流尖峰因素功能之電子安定器

本案係關於一種電子安定器，尤指一種具即時改善電流尖峰因素功能之電子安定器。

氣體放電燈由於具有光度強、壽命長、體積小、光效率高、演色性佳等特點，因此被廣泛地應用於各種戶外、室內或是汽車等照明設備中，而氣體放電燈更需要搭配一電子安定器(ballast)來使用，以藉由電子安定器控制輸出於氣體放電燈之交流電流。

習知電子安定器至少包含一轉換電路(converter)以及一換相電路(inverter)，其中轉換電路係藉由一定功率控制電路之控制而將所接收之直流電壓進行轉換，以輸出不同準位之直流電壓，且定功率控制電路更偵測轉換電路所輸出的直流電壓及直流電流，以依據偵測結果控制轉換電路之輸出為定功率，至於換相電路則為全橋式換相電路，其係具有以並聯方式連接且各自包含兩個開關元件之上橋臂及下橋臂，該上橋臂及該下橋臂所具有的兩個開關元件係藉由一換相控制電路的控制而同步進行導通或截止之交錯切換，使換相電路可將轉換電路輸出之直流電壓及直流電流轉換為交流電壓及交流電流。

在上述架構中，為了避免上橋臂及下橋臂內各自的兩個開關元件於切換的瞬間，係發生同時導通而導致開關元件損壞之情況，換相控制電路在控制上橋臂及下橋臂內的開關元件作動時，係先控制上橋臂及下橋臂內原先為導通之開關元件截止，再控制上橋臂及下橋臂內原先為截止之開關元件導通，因此上橋臂及下橋臂各自的兩個開關元件係具有同時截止的一段時間，亦稱為死區時間( Dead-Time )，至於換相電路所輸出之交流電壓將經由一高壓點燈電路暫時性地大幅提昇電壓準位，以提供氣體放電燈啟動時所需之電能，而氣體放電燈將藉由該交流電流之電能而持續發亮。

由於電子安定器係輸出交流電流來供氣體放電燈作動，因此該交流電流之電流尖峰因素(Current Crest Factor; CCF)的品質將直接影響氣體放電燈之壽命。請參閱第1圖，其係為習知電子安定器所驅動之氣體放電燈之燈電流的波形圖。如第1圖所示，當習知電子安定器所輸出之交流電流於換相時，由於換相瞬間，轉換電路仍持續運作而提供額定電能至換相電路，但此時換相電路之上橋臂中的兩個開關元件以及下橋臂中的兩個開關元件將因死區時間而皆為截止狀態，使得換相電路之輸出為關斷狀態，因此轉換電路所輸出之電能僅能儲存於轉換電路內之一輸出電容上，如此一來，當電子安定器所輸出之交流電流換相完成後，轉換電路所輸出之預定電能與儲存於輸出電容上之電能將同時輸出給氣體放電燈，此時瞬間輸出的高電能將使氣體放電燈上之燈電流在換相時發生電流尖峰，亦即如第1圖所示，而氣體放電燈上之燈電壓亦出現電壓尖峰，如此一來，將導致降低電流尖峰因素而使得氣體放電燈之壽命縮短。

雖然部分的習知電子安定器係增加一偵測電路，以偵測轉換電路所輸出之電流是否產生波動，藉此當轉換電路所輸出之電流產生波動時，偵測電路便輸出對應的訊號來驅使轉換電路降低輸出，以抑制電流尖峰的發生，然而由於該電流尖峰抑制方式是於電子安定器所輸出之交流電流發生電流尖峰後，才被動的進行電流尖峰之抑制，亦即，該習知電流尖峰抑制方式是以電子安定器所輸出之交流電流的電流尖峰作為觸發依據，因此並無法完全抑制電流尖峰的發生，其抑制電流尖峰之效果亦相當有限，此外，該偵測電路必須藉由偵測及評斷轉換電路所輸出之電流是否產生波動，故運算方法係較為複雜，電路成本亦較高。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失之具即時改善電流尖峰因素功能之電子安定器，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。

本案之主要目的在於提供一種具即時改善電流尖峰因素功能之電子安定器，其係藉由電流尖峰因數改善電路來擷取控制換相電路內之複數個開關元件作動之控制訊號的死區時間，以便在該死區時間而電子安定器所輸出之交流電流換相的瞬間即通知控制單元，使控制單元對應地控制轉換電路即時降低輸出之功率至一固定值或暫停運作，藉此主動地抑制電流尖峰的發生，俾解決習知電子安定器僅能在電流尖峰發生後，才被動地進行電流尖峰之抑制，故抑制電流尖峰之效果不佳，且電路結構及運算方法係較為複雜，導致生產成本較高等缺失。

為達上述目的，本案之較佳實施態樣為提供一種電子安定器，係包含：轉換電路，用以提供直流電壓；換相電路，係與轉換電路連接，用以將直流電壓轉換為交流輸出電壓，以藉由交流輸出電壓之電能驅動至少一氣體放電燈，且具有複數個開關元件；控制單元，係與轉換電路以及複數個開關元件之控制端連接，控制單元係輸出第一控制訊號以控制轉換電路，並輸出狀態相反之第二控制訊號與第三控制訊號，以控制對應之開關元件進行導通或截止切換，其中第二控制訊號及第三控制訊號間存在使複數個開關元件同時截止之死區時間；以及電流尖峰因素改善電路，係連接控制單元並接收第二控制訊號及第三控制訊號，以藉由死區時間的觸發產生抑制訊號至控制單元，使控制單元應調整輸出之第一控制訊號，以驅使轉換電路即時降低輸出之功率至預設值或暫停運作。

為達上述目的，本案之較佳實施態樣另提供一種電子安定器，係包含：轉換電路，用以提供直流電壓；換相電路，係與轉換電路連接，用以將直流電壓轉換為交流輸出電壓，以藉由交流輸出電壓之電能驅動至少一氣體放電燈；以及控制單元，係與轉換電路以及複數個開關元件之控制端連接，控制單元係輸出第一控制訊號以控制轉換電路，並輸出狀態相反之第二控制訊號與第三控制訊號，以控制對應之開關元件進行導通或截止切換，其中第二控制訊號及第三控制訊號間存在使複數個開關元件同時截止之死區時間；其中控制單元係對應於死區時間之發生控制第一控制訊號改變，以驅使轉換電路即時降低輸出之功率至預設值或暫停運作。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第2及第3圖，其中第2圖係為本案較佳實施例之電子安定器之電路方塊示意圖，第3圖係為第2圖所示之電子安定器之細部電路結構示意圖。如第2及3圖所示，本案之電子安定器1係與一交流輸入電源9，例如市電，及至少一氣體放電燈8連接，電子安定器1接收該交流輸入電源9所提供之交流輸入電壓V_in，並將交流輸入電壓V_in進行轉換，以提供氣體放電燈8點燈以及運作時所需之電能。電子安定器1係包含輸入濾波及整流電路10、功率因數校正電路11、轉換電路12、換相電路13、高壓點燈電路14、控制單元15以及電流尖峰因素改善電路16。

輸入濾波及整流電路10係連接於電子安定器1之輸入端，且與交流輸入電源9連接，用以阻隔電子安定器1本身之高頻雜訊及來自交流輸入電源9所提供之交流輸入電壓V_in的外在雜訊，以避免交互干擾之情形產生，並將交流輸入電壓V_in進行整流，以輸出全波直流電壓V_s1。功率因數校正電路11係與輸入濾波及整流電路10連接，且為升壓電路之電路架構，功率因數校正電路11用以藉由內部之開關元件的切換而使電子安定器1輸入端所接收之輸入電流(未圖示)之電流分佈與包絡曲線(envelope curve)相似於交流輸入電壓V_in之波形，以提高功率因數，並將全波直流電壓V_s1升壓為高壓直流電壓V_S2。

轉換電路12如第3圖所示，係為降壓轉換電路，且與功率因數校正電路11及控制單元15連接，並具有一開關元件，其係藉由控制單元15控制開關元件的切換而將高壓直流電壓V_S2降壓為降壓直流電壓V_d。當然，於上述實施例中，轉換電路12並不侷限於如第3圖所示為降壓轉換電路的電路架構，只要為降壓形式的電路架構，例如降壓-升壓轉換電路或降壓隔離轉換電路等，皆可構成於本案之轉換電路12。

換相電路13係與轉換電路12以及控制單元15連接，且具有複數個開關元件，例如構成全橋電路且為金氧半導體場校電晶體所構成之第一至第四開關元件M₁~M₄，第一開關元件M₁及第二開關元件M₂係串接而構成上橋臂，第三開關元件M₃及第四開關元件M₄係串接而構成與上橋臂並聯連接之下橋臂，且上橋臂之第一開關元件M₁及第二開關元件M₂係受控制單元15之控制而交錯地進行導通或截止切換，下橋臂之第三開關元件M₃及第四開關元件M₄亦受控制單元15之控制而交錯地進行導通或截止切換，且上橋臂及下橋臂係同步進行切換運作，故換相電路13可藉由第一至第四開關元件M₁~M₄的切換運作而將降壓直流電壓V_d轉換為交流輸出電壓V_out，以提供氣體放電燈18發光時所需之電能。

高壓點燈電路14 連接於換相電路13及氣體放電燈18之間，其係可暫時性將交流輸出電壓V_out的電壓準位提昇，例如提昇至3~5KV，以驅動氣體放電燈18發光。當然於一些實施例中，換相電路13亦可僅包含兩個開關元件而構成半橋電路(未圖示)。

控制單元15係與轉換電路12及換相電路13連接，用以控制轉換電路12及換相電路13運作，且於本實施例中，控制單元15係包含定功率控制電路150及換相控制電路151。定功率控制電路150係與轉換電路12內部之開關元件連接，定功率控制電路150係輸出脈衝寬度調變(PWM)之第一控制訊號S_1-以控制轉換電路12中之開關元件進行切換作動，使轉換電路12可將高壓直流電壓V_S2降壓為降壓直流電壓V_d，此外，於一些較佳實施例中，定功率控制電路150更與轉換電路12之輸出端連接，其係可偵測轉換電路12輸出之降壓直流電壓V_d及工作直流電流I_d，藉此調整輸出之第一控制訊號S₁，以控制轉換電路12的輸出為定功率。

請參閱第4圖，並配合第2及3圖，其中第4圖係為第3圖所示之第二控制訊號及第三控制訊號之波形圖。如第2~4圖所示，換相控制電路151係與換相電路13之第一~第四開關元件M₁~M₄的控制端連接，其係輸出為脈衝寬度調變之第二控制訊號S₂至第一開關元件M₁及第四開關元件M₄之控制端，以控制第一開關元件M₁及第四開關元件M₄進行相同之切換動作，換相控制電路151亦輸出為脈衝寬度調變之第三控制訊號S₃至第二開關元件M₂及第三開關元件M₃之控制端，以控制第二開關元件M₂及第三開關元件M₃進行相同之切換動作。

其中， 第4圖所示，換相控制電路151係控制第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃的狀態相反，因此接收第二控制訊號S₂之第一開關元件M₁及第四開關元件M₄及接收第三控制訊號S₃之第二開關元件M₂及第三開關元件M₃係以交錯的方式進行導通或截止之切換，此外，換相控制電路151更控制第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃間存在皆為禁能(disable)準位之死區時間T_d，藉此使第一~第四開關元件M₁~M₄於該死區時間T_d時同時截止，以避免第一開關元件M₁及第二開關元件M₂同時導通及第三開關元件M₃及第四開關元件M₄同時導通的情況發生，而於該死區時間T_d發生時，換相電路13所輸出之交流輸出電壓V_out係處於換相之瞬間。

於一些實施例中，控制單元15可由組合式積體電路(IC)所構成，例如型號為IRS2573D之積體電路，該組合式積體電路可同時具有定功率控制電路150及換相控制電路151之功能，故可使控制單元15避免使用多個積體電路來分別提供定功率控制電路150及換相控制電路151之功能。

電流尖峰因素改善電路16係與換相控制電路151連接而接收第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃，且與定功率控制電路150連接，電流尖峰因素改善電路16用以當第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃進入死區時間T_d時，藉由死區時間T_d的觸發而產生抑制訊號V_r至定功率控制電路150，使定功率控制電路150依據抑制訊號V_r而對應調整第一控制訊號S₁，藉此控制轉換電路12即時降低輸出之功率至預設值，例如降低輸出之功率至50%，或暫停運作，以避免流過氣體放電燈8之燈電流I--_c於換相電路13所輸出之交流輸出電壓V_out換相的瞬間產生電流峰值及電壓峰值，進而改善電流尖峰因數。

由上述之習知技術可知，電流尖峰及電壓尖峰的產生係發生於習知換相電路之複數個開關元件為同時截止而電子安定器輸出之交流電流為換相瞬間的死區時間，而由於本案之電流尖峰因素改善電路16可藉由第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃間之死區時間T_d的觸發來產生抑制訊號V_r，使控制單元15在電子安定器1所提供之交流輸出電壓V_out換相的瞬間，即可根據抑制訊號V_r而控制轉換電路12即時降低輸出之功率至預設值或暫停運作，使轉換電路12在第一~第四開關元件M₁~M₄同時截止而換相電路13之輸出為關斷狀態時，減少輸出之電能或停止輸出電能，如此一來，便可避免轉換電路12於電子安定器1所輸出之交流輸出電壓V_out換相完成後瞬間輸出高電能，進而改善電流尖峰因數。

請再參閱第3圖，於本較佳實施例中，電流尖峰因數改善電路16係包含死區時間擷取電路160以及功率抑制電路161，其中死區時間擷取電路160係與換相控制電路151連接而接收第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃，其係藉由第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃間之死區時間T_d的觸發而產生一觸發訊號V_t，功率抑制電路161則與死區時間擷取電路160及定功率控制電路150連接，其係於接收該觸發訊號V_t時對應產生抑制訊號V_r至定功率控制電路150，使定功率控制電路150依據抑制訊號V_r而對應調整第一控制訊號S₁，藉此控制轉換電路12即時降低輸出之功率至預設值，例如降低輸出之功率至50%，或暫停運作。

於上述實施例中，死區時間擷取電路160係包含由第一二級體D₁及第二二極體D₂所構成之及(AND)閘電路160a、第一電容C₁、第一電阻R₁、第二電阻R₂、第三電阻R₃、第四電阻R₄、第五電阻R₅以及第一電晶體，例如PNP雙載子接面電晶體B₁，其中第一二極體D₁之陽極端係經由死區時間擷取電路160之一輸入端與換相控制電路151連接而接收第二控制訊號S₂，第二二極體D₂之陽極端係經由死區時間擷取電路160之另一輸入端與換相控制電路151連接而接收第三控制訊號S₃，且第一二極體D₁之陰極端係與第二二極體D₂之陰極端連接於第一共接點A，第一電容C₁係連接於第一共接點A及接地端G之間，第一電阻R₁之一端係與一外部電壓V_i之電能連接，第一電阻R₁之另一端係與第二電阻R₂之一端連接，第二電阻R₂之另一端係與第三電阻R₃之一端及第一共接點A電連接，第三電阻R₃之另一端係與接地端G連接，第一電阻R₁、第二電阻R₂及第三電阻R₃係構成第一分壓電路，且第三電阻R₃係與第一電容C₁並聯連接而提供第一電容C₁放電路徑，PNP雙載子接面電晶體B₁之基極係與第一電阻R₁之另一端及第二電阻R₂之一端連接，PNP雙載子接面電晶體B₁之射極係與第一電阻R₁之一端及外部電壓V_i之電能連接，PNP雙載子接面電晶體B₁之集極係與第四電阻R₄之一端連接，第四電阻R₄之另一端係與第五電阻R₅之一端以及死區時間擷取電路160之輸出端連接於第二共接點B，第五電阻R₅之另一端係與接地端G連接。

功率抑制電路161係包含第二電容C₂、第六電阻R₆以及第二電晶體，例如NPN雙載子接面電晶體B₂，其中第二電容C₂之一端係經由功率抑制電路161之輸入端及死區時間擷取電路160之輸出端而與第四電阻R₄之另一端及第五電阻R₅之一端連接，第二電容C₂之另一端係與接地端G連接，該第二電容C₂可經由第五電阻R₅所提供之放電路徑放電，NPN雙載子接面電晶體B₂之基極係與第二電容C₂之一端連接，且經由連接於功率抑制電路161之輸入端及死區時間擷取電路160之輸出端而與第四電阻R₄及另一端及第五電阻R₅之一端連接，亦即與第二共接點B連接，NPN雙載子接面電晶體B₂之射極係與接地端G連接，NPN雙載子接面電晶體B₂之集極係與第六電阻R₆之一端連接，第六電阻R₆之另一端則經由功率抑制電路161之輸出端與控制單元15之定功率控制電路150連接，其係可藉由設定電阻值來調節提供給定功率控制電路150之抑制訊號V_r的大小。

以下將示範性地說明本案之電子安定器1及電流尖峰因素改善電路16內部電路之作動方式。請再參閱第4圖，並配合第2-3圖，當電子安定器1運作時，若第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃尚未進入死區時間T_d或死區時間T_d已結束時，亦即第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃之間的狀態係相反，此時為致能準位，例如15V，之第二控制訊號S₂或是第三控制訊號S₃的電能將經由死區時間擷取電路160之及閘電路160a之對應連接的第一二極體D₁或第二二極體D₂而傳送至第一共接點A，使共接點A藉由第一電容C₁而建立例如約等於15V之電壓，如此一來，當共接點A之電壓係經由第一電阻R₁、第二電阻R₂及第三電阻R₃所構成之第一分壓電路傳送至PNP雙載子接面電晶體B₁之基極時，由於PNP雙載子接面電晶體B₁之射極所接收之外部電壓V_i與基極上之電壓的電壓差小於PNP雙載子接面電晶體B₁之導通電壓，因此PNP雙載子接面電晶體B₁係為截止狀態，此時死區時間擷取電路160將對應地不輸出或中斷觸發訊號V_t至功率抑制電路161之NPN雙載子接面電晶體B₂之基極，因此NPN雙載子接面電晶體B₂之基極與射極間的電壓差係小於NPN雙載子接面電晶體B₂的導通電壓，故NPN雙載子接面電晶體B₂亦為截止狀態，是以NPN雙載子接面電晶體B₂將對應地不輸出抑制訊號V_r至控制單元15之定功率控制電路150，使定功率控制電路150控制轉換電路12以定功率輸出的方式正常運作。

一旦當第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃進入死區時間T_d，亦即第二控制訊號S₂及第三控制訊號S₃之間的狀態皆為禁能準位時，例如0V，此時及閘電路160a之第一二極體D₁及第二二極體D₂將為截止狀態，因此第一共接點A之電壓將對應下降，並經由第一分壓電路而反應於 PNP雙載子接面電晶體B₁之基極，使得PNP雙載子接面電晶體B₁之射極所接收之外部電壓V_i與基極上之電壓的電壓差大於PNP雙載子接面電晶體B₁之導通電壓，因此PNP雙載子接面電晶體B₁係切換為導通狀態，此時外部電壓V_i之電能將經由導通之PNP雙載子接面電晶體B₁傳送至由第四電阻R₄及第五電阻R₅所構成之第二分壓電路，並經由第四電阻R₄及第五電阻R₅之分壓而於第四電阻R₄及第五電阻R₅間連接之第二共接點B，即死區時間擷取電路160之輸出端產生例如5V之觸發電壓V_t，並傳送到NPN雙載子接面電晶體B₂之基極，故使得NPN雙載子接面電晶體B₂之基極與射極間的電壓差大於NPN雙載子接面電晶體B₂的導通電壓，NPN雙載子接面電晶體B₂便切換為導通狀態，如此一來，功率抑制電路161之輸出端將經由第六電阻R₆及導通之NPN雙載子接面電晶體B₂而與接地端G連接，因此功率抑制電路161之輸出端將藉由連接與接地端G而拉地，亦即功率抑制電路161之輸出端將輸出為零電壓之一抑制訊號V_r，故控制單元15便可藉由抑制訊號V_r而控制轉換電路12即時降低輸出之功率至一預設值或暫停運作，故如第5圖所示，本案電子安定器1提供給氣體放電燈8之燈電流I_C於換相時並不會產生電流尖峰或電壓尖峰，故可改善電流尖峰因數。

請參閱第6圖，其係為本案另一較佳實施例之電子安定器之電路方塊示意圖。如第6圖所示，本實施例之電子安定器6與第2圖所示之電子安定器1的結構及功能相似，故以相同的標號代表電路結構及功能相似而不再贅述，唯獨相較於第2圖所示之電子安定器1，本實施例之電子安定器6之電流尖峰因數改善電路16係與電功率控制電路150及換相控制電路151整合而構成微控制器(Microcontroller Unit; MCU)之控制單元60，如此一來，當控制單元60藉由內部之換相控制電路151輸出狀態相反且具有死區時間T_d(如第四圖所示)之第二控制訊號S_2-及第三控制訊號S₃至換相電路13內之第一~至第四開關元件M-₁~M₄(如第3圖所示)時，控制單元60內部之電流尖峰因數改善電路16可同步得知第二控制訊號S_2-及第三控制訊號S₃間之死區時間T_d(如第四圖所示)的發生，而對應產生抑制訊號V_r，換言之，由於本實施例之控制單元60係控制第二控制訊號S_2-及第三控制訊號S₃間之死區時間T_d的發生，故控制單元60即可對應於該死區時間之發生而立即控制第一控制訊號S₁改變，以控制轉換電路12即時降低輸出之功率至一預設值或暫停運作，因此相較於第2圖所示之電子安定器1係於控制單元15輸出第二控制訊號S_2-及第三控制訊號S₃後，與控制單元15分離獨立設置之電流尖峰因數改善電路16才能藉由接收第二控制訊號S_2-及第三控制訊號S₃而藉由第二控制訊號S_2-及第三控制訊號S₃間之死區時間T_d的觸發，以對應產生抑制訊號V_r，本實施例之電子安定器6更可提早且即時地抑制電流尖峰及電壓尖峰的效果。

綜上所述，本案之具即時改善電流尖峰因素功能之電子安定器由於藉由電流尖峰因數改善電路來擷取用來控制換相電路內之複數個開關元件作動之第一控制訊號及第二控制訊號間的死區時間，使得控制單元可僅僅藉由控制訊號之死區時間的發生而直接控制轉換電路即時降低輸出之功率至一預設值或暫停運作，因此本案之控制單元可主動且即時地抑制電流尖峰及電壓尖峰的發生，進而使氣體放電燈具有更長的使用壽命及節能效益，此外，由於本案之控制單元僅藉由第一控制訊號及第二控制訊號間的死區時間是否發生之單一條件即可控制轉換電路即時降低輸出之功率至一預設值或暫停運作，並無需如習知電子安電器需要藉由複雜的電路結構及運算來偵測判斷並轉換電路輸出之電流是否有電流尖峰因數的發生，故本案之電子安定器之電路結構係較為簡單而便宜，且抑制電流尖峰的處理時間亦較為迅速。

本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1、6．．．電子安定器

10．．．輸入濾波及整流電路

11．．．功率因數校正電路

12．．．轉換電路

13．．．換相電路

14．．．高壓點燈電路

15、60．．．控制單元

150．．．定功率控制電路

151．．．換相控制電路

16．．．電流尖峰因素改善電路

160．．．死區時間擷取電路

160a．．．及閘電路

161．．．功率抑制電路

9．．．交流輸入電源

8．．．氣體放電燈

V_in．．．交流輸入電壓

V_s1．．．全波直流電壓

V_s2．．．高壓直流電壓

V_d．．．降壓直流電壓

V_out．．．交流輸出電壓

V_r．．．抑制訊號

V_t．．．觸發訊號

V_i．．．外部電壓

M₁~M₄．．．第一~第四開關元件

S_1~S₃．．．第一~第三控制訊號

I_d．．．工作直流電流

I--_c．．．燈電流

T_d．．．死區時間

D₁．．．第一二級體

D₂．．．第二二極體

C₁~C₂．．．第一~第二電容

R₁~R₆．．．第一~第六電阻

B₁．．．PNP雙載子接面電晶體

B₂．．．NPN雙載子接面電晶體

A．．．第一共接點

B．．．第二共接點

G．．．接地端

第1圖：其係為習知電子安定器所驅動之氣體放電燈之燈電流的波形圖。

第2圖：其係為本案較佳實施例之電子安定器之電路方塊示意圖。

第3圖：其係為第2圖所示之電子安定器之細部電路結構示意圖。

第4圖：其係為第3圖所示之第二控制訊號及第三控制訊號之波形圖。

第5圖：其係為本案之電子安定器所驅動之氣體放電燈之燈電流的波形圖。

第6圖：其係為本案另一較佳實施例之電子安定器之電路方塊示意圖。

1．．．電子安定器

10．．．輸入濾波及整流電路

11．．．功率因數校正電路

12．．．轉換電路

13．．．換相電路

14．．．高壓點燈電路

15．．．控制單元

150．．．定功率控制電路

151．．．換相控制電路

16．．．電流尖峰因素改善電路

9．．．交流輸入電源

8．．．氣體放電燈

V_in．．．交流輸入電壓

V_s1．．．全波直流電壓

V_s2．．．高壓直流電壓

V_d．．．降壓直流電壓

V_out．．．交流輸出電壓

V_r．．．抑制訊號

S_1~S₃．．．第一~第三控制訊號

I_d．．．工作直流電流

I--_c．．．燈電流

Claims (16)

1. 一種電子安定器，係包含：
   一轉換電路，用以提供一直流電壓；
   一換相電路，係與該轉換電路連接，用以將該直流電壓轉換為一交流輸出電壓，以藉由該交流輸出電壓之電能驅動至少一氣體放電燈，且具有複數個開關元件；
   一控制單元，係與該轉換電路以及該複數個開關元件之控制端連接，該控制單元係輸出一第一控制訊號以控制該轉換電路，並輸出狀態相反之一第二控制訊號與一第三控制訊號，以控制對應之該開關元件進行導通或截止切換，其中該第二控制訊號及該第三控制訊號間存在使該複數個開關元件同時截止之一死區時間；以及
   一電流尖峰因素改善電路，係連接該控制單元並接收該第二控制訊號及該第三控制訊號，以藉由該死區時間的觸發產生一抑制訊號至該控制單元，使該控制單元應調整輸出之該第一控制訊號，以驅使該轉換電路即時降低輸出之功率至一預設值或暫停運作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子安定器，其中該電子安定器更具有一輸入濾波及整流電路，用以將一交流輸入電壓進行濾波及整流，以輸出一全波直流電壓。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電子安定器，其中該電子安定器更具有一功率因數校正電路，係連接於該輸入濾波及整流電路及該轉換電路之間，用以提高功率因數。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電子安定器，其中該轉換電路係為降壓轉換電路。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電子安定器，其中該換相電路係為全橋電路架構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電子安定器，其中該電流尖峰因數改善電路係包含：
   一死區時間擷取電路，係連接該控制單元以接收該第二控制訊號及該第三控制訊號，用以藉由該死區時間的觸發而產生一觸發訊號；以及
   一功率抑制電路，係與該控制單元及該死區時間擷取電路連接，用以於接收該觸發訊號時對應產生該抑制訊號至該控制單元。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電子安定器，其中該死區時間擷取電路更包含：
   一第一二極體，該第一二極體之陽極端係與該控制單元連接而接收該第二控制訊號；以及
   一第二二極體，該第二二極體之陽極端係與該控制單元連接而接收該第三控制訊號，該第二二極體之陰極端及該第一二極體之陰極端係連接於一第一共接點。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電子安定器，其中該死區時間擷取電路更包含：
   一第一電容，係連接於該第一共接點以及一接地端之間；
   一第一電阻，該第一電阻之一端係與一外部電壓之電能連接；
   一第二電阻，該第二電阻之一端係與該第一電阻之另一端連接，該第二電阻之另一端係與該第一共接點連接；
   一第三電阻，該第三電阻之一端係與該第二電阻之該另一端及該第一共接點連接，該第三電阻之另一端係與該接地端連接；
   一PNP雙載子接面電晶體，其基極係連接於該第一電阻及該第二電阻之間，其射極係與該外部電壓之電能連接；
   一第四電阻，該第四電阻之一端係與該PNP雙載子接面電晶體之集極連接；以及
   一第五電阻，該第四電阻之一端係與該第四電阻之另一端連接於一第二共接點，該第五電阻之另一端係連接於該接地端。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電子安定器，其中於該死區時間時，該第一二極體及該二二極體係為截止狀態，使該第一共接點之電壓準位驅使該PNP雙載子接面電晶體為導通狀態，使該外部電壓之電能經由該PNP雙載子接面電晶體而於該第二共接點上產生一觸發訊號，俾使該死區時間擷取電路經該第二共接點輸出該觸發訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電子安定器，其中於該死區時間前或結束時，該第一二極體及該二二極體其中之一字、為導通狀態，使該第一共接點之電壓準位上升而驅使使該PNP雙載子接面電晶體為截止狀態，以使該死區時間擷取電路停止輸出該觸發訊號。
11. 如申請專利範圍第6項所述之電子安定器，其中該功率抑制電路係包含：
    一第二電容，係連接於該功率抑制電路之輸入端以及一共接點之間；
    一NPN雙載子接面電晶體，其基極係與該功率抑制電路之輸入端及該第二電容連接，其射極係與該接地端連接；以及
    一第六電阻，該第六電阻之一端係連接於該NPN雙載子接面電晶體之集極，該第六電阻之另一端係與該功率抑制電路之輸入端連接。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電子安定器，其中當該死區時間擷取電路產生該觸發訊號至該功率抑制電路之輸入端時，該NPN雙載子接面電晶體係藉由該觸發訊號而導通，使該功率抑制電路之輸出端經由該第六電阻及該NPN雙載子接面電晶體導通而連接於該接地端，俾使該功率抑制電路之輸出端對應產生準位變化之該抑制訊號。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電子安定器，其中當該死區時間擷取電路停止產生該觸發訊號至該功率抑制電路之輸入端時，該NPN雙載子接面電晶體係切換為截止狀態，使該功率抑制電路之輸出端停止產生該抑制訊號。
14. 如申請專利範圍第1項所述之電子安定器，其中該控制單元係包含：
    一定功率控制電路，係與該轉換電路及該電流尖峰因數改善電路連接，用以依據該轉換電路所輸出之該直流電壓及一工作直流電流而輸出對應之該第一控制訊號，以控制該轉換電路之輸出為定功率，且依據該抑制訊號調整該第一控制訊號，以驅使該轉換電路即時降低輸出之功率至該預設值或暫停運作；以及
    一換相控制電路，係與該換相電路連接，用以輸出該第二控制訊號以及該第三控制訊號至對應之該開關元件。
15. 一種電子安定器，係包含：
    一轉換電路，用以提供一直流電壓；
    一換相電路，係與該轉換電路連接，用以將該直流電壓轉換為一交流輸出電壓，以藉由該交流輸出電壓之電能驅動至少一氣體放電燈；以及
    一控制單元，係與該轉換電路以及該複數個開關元件之控制端連接，該控制單元係輸出一第一控制訊號以控制該轉換電路，並輸出狀態相反之一第二控制訊號與一第三控制訊號，以控制對應之該開關元件進行導通或截止切換，其中該第二控制訊號及該第三控制訊號間存在使該複數個開關元件同時截止之一死區時間；
    其中該控制單元係對應於該死區時間之發生控制該第一控制訊號改變，以驅使該轉換電路即時降低輸出之功率至一預設值或暫停運作。
16. 如申請專利範圍第15項所述之電子安定器，其中該控制單元係包含：
    一定功率控制電路，係與該轉換電路連接，用以依據該轉換電路所輸出之該直流電壓及一工作直流電流而輸出對應之該第一控制訊號，以控制該轉換電路之輸出為定功率；
    一換相控制電路，係與該換相電路連接，用以輸出該第二控制訊號以及該第三控制訊號至對應之該開關元件；以及
    
    一電流尖峰因素改善電路，係與該換相控制電路連接而接收該第二控制訊號及該第三控制訊號，且與該定功率控制電路連接，用以對應於該死區時間而控制該第一控制訊號改變，以驅使該轉換電路即時降低輸出之功率至該預設值或暫停運作。