TWI308418B - Single-chip ic controller for an electronic ballast for driving high intensity discharge lamp and method of controlling an electronic ballast for driving a high intensity discharge lamp - Google Patents

Description

1308418 九、發明說明： 【明所屬技419"領；3 相關申請案之交互參照 本案係基於臨時專利申請案第60/623,6030號申請曰 5 2004年10月29曰，且請求其優先權，該案以引用方式併入 此處。 發明領域 本發明係有關電路，特別係有關可控制降壓電路和 HID安定器的全橋安定器電路二者的積體電路。 10 【先前技術】 發明背景 典型高強度放電ΗΠ)安定器（第1圖）的先前技術解決之 道包括升壓PFC階段10、降壓階段11 '和全橋階段12。升壓 PFC階段10執行功率因數校正(PFC)，且將DC匯流排輪出電 15壓調整至400VDC的典型數值。降壓階段η控制輸送至燈具 13的電流量，讓燈具於其名目功率位準操作。全橋階段I〗 於低頻（典型為200Hz)驅動燈具13，且提供跨燈具13的AC 電壓波形。 升壓階段10典型係以標準PFC控制IC 14來控制，其中 20有若干係由多個IC製造商出售。降壓階段11係由脈寬調變 (PWM) 1C 15控制來控制導通時間，因此可控制輸送至燈具 負載13的電流量。標準PWM控制IC15或分開控制電路傳統 上用於此處，來產生閘極驅動信號，然後該信號使用標準 咼電壓閘極驅動器1C 17(諸如國際整流器（Internati〇nal 5 1308418

Rectifier)IR2U7)來位準遷移至降壓m〇sfet16。全橋階段 12典型係使用兩國際整流器财53自我振盪閘極驅動器IC IS來控制。分開控制電㈣典型係絲_全橋階段以和 PWM 1C 15，更典型係執行下列功能： 5 D燈具的點亮(點亮器電路20的開/關控制） 2) 感測燈具電壓和電流 3) 设疋降壓控制器15的導通時間參考值 4) 檢測各個燈具錯誤條件 5) 提供點亮時序 10 6)計數錯誤事件數目 7)當發生錯誤時，或當錯誤計數器已經逾時時，復置 安定器或關閉安定器。 此種解決辦法典型需要六個或更多個控制1C，結果導 致兀件成本咼、印刷電路板空間佔用面積大、製造成本高 15與整體安定器成本高。期望有更優異的方法可將儘可能的 多項功能整合成為單一 1C來減少元件數目，減少印刷電路 板空間，降低製造成本，降低整體安定器成本，與提高可 靠度。

【發明内容:J 20 發明概要 一種驅動高強度放電燈用之電子安定器，包含接收DC 輸入電壓而輸出具有經控制的電流的DC電壓的降壓階 段’以及將DC輸出電壓轉成可驅動hid燈的經切換的AC電 壓之全橋切換階段。單晶片1C控制器係耦接至降壓階段或 6 1308418 十刀換階段二者用來控制降壓階段或切換階段二者。降壓階 段包括由控制器所驅動的交換器，以及全橋階段包括也由 控制器所驅動的交換器。 其它本發明之特徵及優點從後文本發明之實施例之說 5明，參照附圖將更為彰顯。 圖式簡單說明 第1圖為示意方塊圖，顯示典型已知之HID安定器； 第2圖為簡化示意方塊圖，顯示根據本發明之實施例， 包括控制1C的一種HID安定器； 10 第3圖為安定器控制1C之示意應用圖； 第4圖為安定器控制冗的細節示意方塊圖； 第5圖為安定器控制1(：；的狀態圖； 第6圖為線圖顯示於導通時間期間的IC供應電壓； 苐7圖為線圖顯示於點凴模、暖機模、和操作模期間的 15 VSENSE和ISENSE接腳；以及 第8圖為線圖顯示降壓時程。 C實施方式；3 較佳實施例之詳細說明 根據本發明之實施例，降壓階段21和全橋階段22二者

2〇係、士由將降壓控制電路和全橋控制電路組合於單一控制1C 23加以控制。此種新穎降壓與全細D安定抓23包括下 列基本功能： )兀成控制HID燈點免、暖機、操作、及錯誤模型。 )降壓控制魏可於臨界_導職或賴導通模操作係 7 1308418 依據負載條件的改變決定，當出現負載條件改變情況時， 可介於二模型間順利變遷。 、 3) 降壓瞬間過電流限制。 4) 降壓高電翻健動器。 5 5)全橋振盪器。 6) 全橋高端和低端閘極驅動器。 7) 點壳開/關計時器電路。 8) 燈電壓感測。 9) 燈電流感消j。 10 1())内部乘法器將燈電壓與燈電流相乘來獲得燈功率。 11) 燈功率回授電路來控制降壓導通時間來維持乘法 器的輸出等於内部參考電壓，藉此將燈功率調整至恆定位 準。 12) 燈限流回授電路來控制降壓導通時間，來限制燈電 15流感測的輸入至内部參考電歷，藉此限制最大可容許燈電 流位準。 13) 錯誤檢測電路來檢測非閃擊、電壓不足、及壽命終 結專燈具錯誤情況。 14) 若出現任一種錯誤情況時，錯誤邏輯必須可安全的 20關閉安定器。 。15)於解除安定！|的作動前’錯誤計數器可計數發生錯 誤的錯誤發生次數(典型>1〇,〇〇〇事件）。 16)於安定||解除作動前，測量發生錯誤所經過的時間 (典型>5分鐘）用之可規劃錯誤時鐘。 8 1308418 17) 當未檢測得錯誤經過一段時間週期（典型〉丨小時)時 復置錯誤計數器用之良好錯誤計數器。 18) 第5圖之完整狀態圖，顯示操作之全安定器模型， 以及於各接腳來於不同安定器狀態間變遷的特定情況。 5 第3圖為應用圖’顯示完整HID控制ic 23連結於HID安 定器系統，該系統包含降壓階段21、全橋階段22、和電壓 與電流感測階段。選定之區段經突顯來強調安定器的各個 控制區段、及1C上的相應的控制接腳。 降壓區段21包括降壓MOSFET 16的高電壓閘極驅動用 10的控制接腳(接腳BUCK、VBS、及VBB)、瞬間限流接腳(接 腳CS)、用於臨界導通模的降壓關閉時間接腳(接腳ζχ)、連 續導通模之降壓最大關閉時間（接腳TOFF)、燈功率調節用 之降壓導通時間控制接腳(接腳COMP1)、及最大燈限流用 之降壓導通時間控制接腳(接腳COMP2)。 15 全橋區段22包括高電壓閘極驅動之控制接腳（接腳 VB1、HOI、VS1、L01、L02、VB2、H02、及VS2)以及 全橋振盪器頻率控制接腳(接腳CT)。 點亮控制區段20包括開/關計時器控制接腳TIGN)及 將外部點亮電路導通及關閉用之輸出閘極驅動信號（接腳 2〇 IGN)。 電壓與電流感測區段2 4包括最大降壓輸出電壓限制臨 界值(接腳0V)、最大燈限流臨界值(接腳〇c)、及恆定功率 控制用之燈電壓及電流感測(接腳vSENS^oIsense)。 額外接腳包括設定内部錯誤計時器週期用的接腳 9 1308418 TCLK、設定内部乘法器增益用的接—MULT、及設定接腳 CT、TIGN、TCLK、TOFF、OV及OC的準確電流參考值用 的接腳IREF。 第4圖為細節方塊圖，顯示控制IC 23的内部電路。降 5壓控制區段25包括控制邏輯3〇、位準遷移電路31、和浮動 高電壓井26來於臨界導通模或連續導通模期間，控制降壓 導通時間，將高端降壓MOSFET 16導通與關閉；以及當有 過電流情況下時，將降壓MOSFET 16轉成關閉。 全橋控制驅動27包括設定全橋頻率用的可外部規劃的 10振盪器28，產生内部全橋MOSFET開/關控制信號用的驅動 器邏輯29，產生外部開/關低端全橋MOSFET用的低端閘極 驅動器32、33，以及產生外部開/關高端全橋MOSFET用的 浮動高電壓井34、35及閘極驅動器36、37。 燈電壓與電流感測區段38包括比較器，以可規劃的臨 15 界值來檢測過壓或過流錯誤情況；以及將燈電壓與電流相 乘來調整燈功率用的乘法器39。 錯誤計數器40包括可外部規劃的時鐘以及數個正反器 來計數快速出現的電壓不足錯誤事件的數目，或電壓不足 或過壓錯誤情況的持續時間。 20 全部此等功能皆係組合於單一 1C内部，來簡化安定器 系統’且減少元件數目及成本。 細節功能說明 控制1C的不同模型，以及如何在各模型間變遷係摘述 於標準狀態圖（第5圖）。其包括電壓不足停工(UVLO)模型、 10 1308418 普通模型及錯誤模型。並 a通模生之子集包括降壓關閉模 t'復置錯誤與良好計數骂德 掇刑u 徵&復置良好計數器及點亮關閉 、 專模型將參考第3圖及第4圖作說明。 電壓不足停工(UVLO)模型 5 錢不足扣模_VLQ則為當VCC (_)係低

於1C 23的導通臨界值時1C所處的狀態。電壓不足停工係設 計來維持於UVL0模型期間低於200ua的超低供應電流，用 來減少跨外部啟動電阻器的功率耗損，且保證於降壓高端 輸出驅動器41和全橋高端和低端輸出驅動器32、33、36、 1〇 37被作動前1(：完全發揮功能。從vcc至c〇m的外部電容器 CVCC係藉從經過整流的AC線或DC匯流排，流、經外部供應 器電阻器RVCC的電流減由IC所抽取的微功率啟動電流充 電。外部啟動電阻器RVCC經選擇，讓vcc超過安定器於期 望的AC線導通電壓時的ic導通臨界值。 15 一旦於VCC的電容器電壓到達啟動臨界值，IC導通， 王橋振盡器（CT)和閘極驅動器輸出（H〇i、l〇1、H02、及 L02)開始振盪。從VCC至C0M之電容器因IC操作電流的增 加而開始放電。辅助電源供應器（二次繞組、充電泵等）隨後 變成為主要供應電壓，然後VCC放電至1C關閉臨界值（第6 20圖）’再度開始充電vcc至内部增納箝制二極體電壓(典型為 15.8V)。於UVLO模型期間，全橋電路和降壓電路皆為關 閉’點亮計時器和時鐘為關閉，錯誤計數器和良好計數器 被復置，且錯誤問鎖被復置。 一般模型 11 1308418 當VCC超過1C的導通臨界值UVLO+時，HID控制1C進 入般模型。全橋電路開始於CT接腳上的外部電容器ct所 規劃的頻率振盪。降壓電路變成可動作，但唯有於COMP1 接腳和COMP2接腳的電壓高於0.2V時才開始振盪，

5 VSENSE接腳電壓係低於〇v接腳電壓。點亮計時器變成可 動作，IGN接腳如TIGN接腳(典型32接腳為「導通」，96接 腳為「關閉」）上的電容器所規劃被轉成導通及關閉（「高」 及「低」）。時鐘變成可動作，時鐘係以TCLK接腳上的外 部電容器所規劃的頻率振盪。此外，於一般模型期間，錯 誤計數器、VSENSE接腳上的過壓保護、脱刪接腳上的 限流、及恆定功率控制全部皆變成可動作。 -般模型的子集模型包括降壓關閉、復置錯誤及良好 計數器、復置良好計數器、及點亮關閉。 當COMIM接腳或C0MP2接腳的電壓低於〇 2v時，降壓 控制到達其導通時間的最小極限。1(：將進人降壓關閉模 型，降壓輸出轉成關閉。若VSENSE接腳上的電壓係高於 〇V接腳電壓，則降壓輸出電麼到達其最大電壓極限(最高電 壓限度），IC將進入降壓關閉模型，降壓輸出將轉成_。 當CO刪接腳和C0MP2接腳㈣㈣高至汽於 2〇 〇.2V’且很雌接腳的電壓下降至低於OV接腳的電壓 時，1C將再度進入-般模型，降壓將重新啟動。於一 型期間’錯誤計數器將計數循序電壓不足錯誤或過壓錯誤 的次數。如由良好計數器測定，長時間(典型為娜秒)未拾 測得錯誤，則錯誤計數器及良好計數器皆被復置為零 12 1308418 外每次計數得錯誤，良好計數器被復置為零。 於一般模型期間，點亮計數器變成可動作，如TIGN接 腳(典型為32接腳導通/96接腳關閉）上由電容器所規劃，點 亮閘極驅動器輸出（IGN接腳)於導通與關閉間振盪。如此將 5讓外部燈點亮電路點亮HID燈。若VSENSE接腳電壓係高於 OV接腳(OV/2)電壓約一半，則燈尚未被點亮，點亮計時器 仍然維持可動作。過壓錯誤計數器將計數過壓情況存在 (VSENSE>〇V/2)的時間。若VSENSE接腳電壓維持高於 OV/2，而過壓錯誤計數器逾時(典型為118〇秒），則因燈具 10的非閃擊錯誤情況(壽命終點、玻璃破裂等），燈具將不會點 免’ 1C將進入錯誤模型且斷電。若VSENSE接腳的電壓於過 壓錯誤計數器逾時之前降至低於OV/2，則燈具成功地被點 凴，ic維持於一般模型，IGN接腳（點亮閘極驅動器輸出） 將不能動作。一旦燈具已經被點亮，燈電壓將遽降至極低 15電壓(典型為20伏特）。隨著燈具的暖機，燈電壓緩慢升高至 到達名目運轉電壓(典型為100伏特）為止。 若燈電壓維持於過低電壓過長時間，則有燈錯誤情 況’安定器將被切斷。為了檢測此點，VSENSE接腳包括 0V/6電壓不足臨界值。若VSENSE接腳電壓維持低於 20 〇W6 ’且電壓不足錯誤計數器逾時(典型為295秒），則因燈 具錯誤情況(壽命終點等），燈具將不會被適當暖機，1C將進 入錯誤模型且斷電。若於電壓不足計數器逾時之前，於 VSENSE接腳之電壓升高至高於〇V/6，則燈具已經成功地 暖機，1C維持於—般模型。 13 1308418 快速變遷的電壓从檢測也係含括於1C的VSENSE接 腳於正常運轉的情況下，因燈狐的不穩定，燈電壓可能 出現快速變遷的電藶不足波失。結果導致VSE臟接腳的變 遷將快速於聽與高於OT/6轉值贿(〈观秒）。若此等 5 ^:遷的事件數目超過錯誤計數器的最大事件數目（典型為 16,384事件），則1c將進入錯誤模型且關閉。 於-般模型期間，悝定功率控制回路將嘗試將燈功率 凋整至恆定位準。但於燈暖機期間，燈電壓極低，將導致 燈的同電洲_。若燈電流超過燈的最大額定值，則isense接 10腳將超過OC接腳規劃的電壓。如此造成限流電路將 電壓下降來縮短降壓的導通時間。如此可減少燈電流，維 持燈電流調整於如〇C接腳的電壓所規劃的最大極限。隨著 燈具的暖機，燈電壓將增高，燈電流將下降。ISENSE接腳 將降至低於OC接腳的限流臨界值，且IC將持續控制降壓導 15通時間，來維持燈具功率的恆定。 要言之，1C經由將降壓導通或關閉、調整降壓導通時 間、或計數不同錯誤的發生且關閉IC，來與不同的負载情 況（開路'短路、燈具暖機、恆定功率運轉、緩慢電壓不足 燈具錯誤、快速電壓不足燈具錯誤、過壓燈具錯誤、燈具 20未閃擊等）交互作用。1C感測於VSENSE接腳和ISENSE接腳 的不同負載情況，相對於所規劃的臨界值集合來比較此等 接腳的電壓，且判定1C的正確操作模型。 於VSENSE接腳和ISENSE接腳的典型電壓位準和相應 的操作模型已經相對於時間作圖（第7圖），來進一步顯示於 14 1308418 點亮、溫熱、運轉和錯誤情況期間，ic如何控制HID燈具。 降壓控制 依據流經降壓MOSFET 16的電流位準決定，降壓控制 電路25可於臨界導通模型或連續導通模型操作。此種電流 5之檢測方式係將電流感測電阻器RCS串聯降壓M0SFET，所 得跨電流感測電阻器的電壓係於CS接腳測定，來檢測此電 /’IL。於普通燈運轉條件期間，跨降壓電流感測電阻器RCS 的電壓係低於内部過流臨界值(典型為丨.25伏特）。降壓導通 時間係由内部導通時間電容器CTON充電至COMP1接腳的 10電壓位準所耗時間來定義。於導通時間期間，依據電感值 而定，降壓電感器LBUCK的電流充電至某個峰值位準；且 依據一次繞組與二次繞組間之比決定，降壓電感器的二次 繞組輸出係在某個負電壓位準。二次繞組輸出係藉ZX接腳 測定。使用内部ESD二極體將負電壓箝制於低於C〇M的二 15極體壓降，且以内部電阻器RZX來限制所得負電流的流出 接腳。 當内部導通時間電容器CTON的電壓超過COMP1接腳 的電壓時導通時間已經結束，降壓輸出關閉。降壓電感器 LBUCK的—次繞組輸出依據一次繞組與二次繞組之比決 20定’變遷成為某個正電壓位準，造成ZX接腳的超過内部2 伏特臨界值。降壓電感器LBUCK的電流開始放電進入燈具 全橋輸出階段。當電感器電流到達零時，ZX接腳降回至低 於2伏特臨界值。如此造成降壓控制電路的内部邏輯再度開 始導通時間循環。 15 13〇8418 的此種操作模型稱作為臨界導通模型，原因在於當電感 盗電流放電為零時，每個週期降壓MOSFET轉為導通。導 。時間係藉C0MP1接腳電壓位準規劃，關閉時間係由電感 $電a放電為零所耗日|間決定，_間储ζχ接腳的負向 緣測疋(第8圖）。所得電感器的電流形狀為三角形，藉電感 值和導通時間設定來測定的峰值。 於燈具暖機或於輪出的短路情況下，電感器電流將充 電至過同位準，可能飽和電感器或損壞降壓頁〇处£丁。為 了防止此種情況，降壓電流感測電阻器設定為，於電感器 飽和則’ CS接腳的電壓超過内部過電流臨界值(典型為125 伏特）。若應於内部導通時間電容器達到C0MP1接腳的電壓 位準之前，CS接腳超過丨.25伏特，導通時間將結束，降壓 輪出將關閉。關閉時間係由ΖΧ接腳的負緣決定，若達到最 大關閉時間，如外部電容器於TOFF接腳充電至内部臨界值 15 2伏特所耗的時間所規劃的最大關閉時間。若於電感器電流 放電為零之前，達到最大關閉時間，則電感器將再度開始 從高於零的某個值充電。此種操作模型稱作為連續導通模 型，可獲得於電感器的連續直流電流，有紋波上方以過流 臨界值為界限，以及下方以最大關閉時間設定值為界限。 20 連續導通模型也允許於飽和前比較使用臨界導通模型，有 較高平均電流流經降壓電感器。 恆定功率控制 於一般操作模型且於燈具點免後’ ic调整燈具輸出電 壓至恆定位準。為達此項目的，1C測定於VSENSE接腳和 16 1308418 ISE膽接腳的燈電壓和燈電流，使用内部乘法器電路39將 電壓與電a相乘來求出功率’且經由増或減降壓導通時 • Μ、’來將乘法器電路的輪出調整至怪定參考電壓。若燈功 • ㈣低’麟法11㈣^將低於㈣參考f壓。操作轉導 .5放大= (〇ΤΑ1)將輸出來源電流至c〇Mpi接腳，將充電外部 電“CCOMP1至較高電壓。如此將延長降壓導通時間， 將增加輸出至燈具的輸出電流來提高輸出功率。若燈功率 • 過高，則將出現相反情況。咖將輸出降壓電流至c〇Mpi 接腳，將放電外部電容器cc〇刪至較低電壓。如此將縮 10短降壓導通時間’且降低輸出至燈的輸出電流來降低輸出 功率。怪定功率控制回路的速度係由於COMP1接腳的外部 電容器CCOMPl的值來設定，其可決定㈣如何快速反 應，且於貞錢化的情況下調整降壓導通時間。 限流控制 15 蚊功率控制回路將增減降壓電流來維持燈負載的十互 • 料率。於燈暖機期間，燈電壓可極低(典型為20伏特），怪 - &功率⑽时試提高降壓電流至數安培電流來維持怪定 料。此種高電流將超過製造商對HID燈具的最大電流額定 纟。為了防止此種情況’額外限流控制回路含括於冗。若 20於ISENSE接腳的電壓超過〇c接腳的電壓位準，則另一個 OTA2將降壓來自COMP2接腳的電流。當c〇Mp2接腳電壓 降至低於COMP1接腳電壓時，限流回路將凌駕於恆定功率 回路，且COMP2接腳將縮短降壓導通時間。c〇Mpl接腳與 COMP2接腳中的較低者將凌駕於另一者，且控制降壓導通 17 1308418 時間。當燈具最終暖機，燈電壓升高至燈電流低於最大容 許限度（第7圖）時，COMP2接腳電壓將升高至高於c〇Mpi 接腳電壓，C〇MP1接腳將再度控制降壓導通時間來維持恨 定功率。 5 全橋控制 控制1C包括以交流電壓驅細D燈具的完整高端與低 端全橋驅動器27。全橋驅動器典型係於2〇〇赫兹頻率驅動， 來防止聲波共振的損害燈具。全橋頻率係以ct接腳的外部 電容器_。當IC離開UVL〇讀成導通時，全橋即刻開始 10以規劃的頻率振盪。唯有當1C進入錯誤模型或進入UVL0 模型時’全橋電路才轉成關閉。 於點亮期間，極高且快速電壓脈波(5千伏特，2微秒) 從外部點亮電路跨燈具輸送。此種點亮脈波造成可能損害 1C的高dv/dt變遷於無效期間，出現於全橋驅動器的一個或 15兩個半橋中間點。於無效時間期間，全部全橋MOSFET皆 為「關閉」，且各個半橋的中間點為浮動或未施加偏壓。如 此造成對於變遷極為敏感，可能造成中間點極為快速扭斜 高或扭斜低，故超過1C的dv/dt額定值。為了防止此點，於 無效時間期間，内部邏輯規SJGN接腳設定為邏輯「低」。 20無任何點亮脈波出現，至無效時間已經結束，適當全橋 MOSFET被導通為止。如此將提供於點亮脈波出現前，中 間點被施加偏壓至降壓電路或COM的輸出電壓。 控制1C的要點 1)降壓控制電路、降壓高端閘極驅動器、全橋控制電 18 1308418 路、和全橋高端與低端閘極驅動器被組合於單一ic。 2) 多重模型降壓控制器，可依據負載情況，而在連續 導通模型與臨界導通模型間順利變遷。 3) 恆定功率控制回路，其可測定燈具電壓和電流，將 5 燈具電壓與電流相乘，來獲得燈具功率測量值，且經由調 整降壓導通時間來將燈具功率測量值調整至恆定參考值。 4) 限流回路其測量燈具電流，經由調整降壓導通時間 來限制燈具電流測量值至最大值。 5) 兩個控制回路亦即恆定功率控制回路及限流回路同 10 時共同工作，依據負載情況來控制降壓導通時間且於二者 間順利變遷。從二回路所得導通時間中之較低值凌駕另一 者來控制降壓導通時間。 6) 瞬間降壓過電流保護，來防止降壓電感器電流的飽 和0 15 7)點亮計時器，來將外部燈具點亮電路導通與關閉經 歷一段規劃時間，且於全橋切換電路的無效時間期間關閉 點亮電路，來防止點亮脈波造成全橋驅動器的一個或兩個 半橋中間點的高dV/dt變遷。 8) 過電壓錯誤檢測電路及計數器來計數過電壓情況的 20 時間或事件數目，且當超過錯誤情況的最大時間或最大時 間數目時關斷1C。 9) 電壓不足錯誤檢測電路和計數器來計數電壓不足情 況的時間或事件數目，且當錯誤情況最大時間或事件數目 已經超過時關斷1C。 19 1308418 10) 良好計數n來測定兩次錯㈣㈣間，且於未出現 過電壓或電屋不足錯誤情況時，當時間超過最大規劃時間 時’復置錯誤計數器。 11) 包括UVLO、一般模型和錯誤模型的完整狀態圖， 5界定於各個模型間變遷的不同1C接腳的情況。 雖然已經就特定實施例說明本發明’但多種其它變化 及修改及其它用途對熟諳技藝人士為已知。因此，本發明 並非受本文特定揭示所限。 【圖式簡單說明】 10 第1圖為示意方塊圖，顯示典型已知之HID安定器； 第2圖為簡化示意方塊圖’顯示根據本發明之實施例， 包括控制1C的一種HID安定器； 第3圖為安定器控制1C之示意應用圖； 第4圖為安定器控制1C的細節示意方塊圖； 15 第5圖為安定器控制1C的狀態圖； 第6圖為線圖顯示於導通時間期間的1C供應電壓； 苐7圖為線圖顯示於點亮模、暖機模、和操作模期間的 VSENSE和ISENSE接腳；以及 第8圖為線圖顯示降壓時程。 20 【主要元件符號說明】 10…升壓PFC階段、升壓階段 11…降壓階段 12…全橋階段 13…燈具 20 1308418

14.. .標準PFC控制IC

15.. .脈寬調變(PWM)IC

16.. .升壓 MOSFET

17.. .標準高電壓閘極驅動器IC

18.. .自我振盪閘極驅動器1C 19.. .控制電路 20.. .點党器電路點贵控制區段 21.. .降壓階段 22.. .全橋階段

23.. .單一控制1C、降壓與全橋HID安定器1C、完整HID控制1C 24.. .電麼與電流感測區段 25.. .降壓控制區段 26.. .浮動高電壓井 27.. .全橋控制區段、完整高端和低端全橋驅動器 28.. .外部可規劃振盪器 29.. .驅動器邏輯 30.. .控制邏輯 31.. .位準遷移邏輯 32、33...低端閘極驅動器 34、35..浮動高電壓井 36、37...閘極驅動器 38.. .燈電壓與電流感測區段 39.. .乘法器、内部乘法器電路 40.. .錯誤計數器 41.. .降壓高端輸出驅動器 21

Claims (1)

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20 十、申請專利範圍： 第94138106號申請案申請專利範圍修正本 97.10.17. 1. 一種驅動高強度放電（HID)燈用的電子安定器之單晶片 積體電路(1C)控制器，其中： 該單晶片1C控制器可控制電子安定器的降壓級段 和全橋切換級段二者； 該降壓級段接收直流輸入電壓，且輸出具有經過控 制之電流之直流電壓；以及 該全橋切換級段將該直流輸出電壓轉成可驅動該 HID燈的一種經切換的交流電壓； 其中該控制器響應於該HID燈具的操作情況來控制 該降壓級段；以及 其中該降壓級段經控制來操作於一個臨界導通模 式或一個連續導通模式，且平順過渡於該二模式間。 2. —種驅動高強度放電（HID)燈用的電子安定器之單晶片 積體電路(1C)控制器，其中： 該單晶片1C控制器可控制電子安定器的降壓級段 和全橋切換級段二者； 該降壓級段接收直流輸入電壓，且輸出具有經過控 制之電流之直流電壓；以及 該全橋切換級段將該直流輸出電壓轉成可驅動該 HID燈的一種經切換的交流電壓； 其中該控制器響應於該HID燈具的操作情況來控制 該降壓級段；以及 22 1308418 3.

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5. 年月日修(更)正替換頁 Q7 -- 其中該控制器具有可對該HID燈的過電流提供快速 響應的電路。 一種驅動高強度放電（HID)燈用的電子安定器之單晶片 積體電路(1C)控制器，其中： 該單晶片1C控制器可控制電子安定器的降壓級段 和全橋切換級段二者； 該降壓級段接收直流輸入電壓，且輸出具有經過控 制之電流之直流電壓；以及 該全橋切換級段將該直流輸出電壓轉成可驅動該 HID燈的一種經切換的交流電壓； 其中該控制器感測該HID燈具的電壓和電流，且包 含用於將該電壓與電流相乘而測定燈具功率之一内部 乘法器。 如申請專利範圍第3項之單晶片1C控制器，其中該控制 器比較該燈具功率與一功率參考值，且響應該比較結 果，控制降壓導通時間來調整該燈具功率。 如申請專利範圍第1、2或3項之單晶片1C控制器，其中 該控制器感測於HID燈具的電流，且將該電流與一電流 參考值比較，且響應該比較結果，控制降壓導通時間來 20 限制該燈具電流。 6.如申請專利範圍第1、2或3項之單晶片1C控制器，其中 該控制器包含錯誤檢測電路，其包括響應於該HID燈具 的錯誤情況來讓該安定器不能動作的邏輯，以及具有計 數器用於唯有於出現預定的錯誤次數後才讓該安定器 23 1308418

不能動作。 7.如申請專利範圍第6項之單晶片1C控制器，其中該控制 器具有復置電路，來於一個預定的無錯誤時間週期之後 復置該計數器。 5 8_如申請專利範圍第1、2或3項之單晶片1C控制器，其中 該控制器包含錯誤檢測電路，其包括響應於該HID燈具 的錯誤情況來讓該安定器不能動作的邏輯，且具有内部 計時器，其用於唯有在一錯誤情況之預定持續時間後才 讓該安定器不能動作。 10 9·如申請專利範圍第1、2或3項之單晶片1C控制器，其更 包含：一功率因數校正(PFC)電路，其係設置來對該直 流輸入電壓進行功率因數校正然後供應該直流輸入電 壓至該降壓級段。 10. 如申請專利範圍第9項之單晶片1C控制器，其中該PFC 15 電路係一升壓PFC電路。 11. 一種控制驅動高強度放電燈的電子安定器之方法，其中 該電子安定器包含： 用於接收一 DC輸入電壓而輸出具有經控制的電流 的一DC電壓的一降壓級段；以及 20 將DC輸出電壓轉成可驅動HID燈的一種經切換的 AC電壓之一全橋切換級段；該方法包含下列步驟： 提供一個單晶片1C控制器，耦接該單晶片1C控制器 至該降壓級段和該切換級段二者，以及以該單晶片1C控 制器來控制該降壓級段和該切換級段二者； 24 1308418 修(更〉正替換頁 其中該控制器響應於該HID燈具的操作情況 該降壓級段；以及 其中該降壓級段經控制來操作於臨界導通模式咬 連續導通模式，且平順過渡於二模式間。 5 丨2. 一種控制驅動高強度放電燈的電子安定器之方法，其中 該電子安定器包含： 接收一 OC輸入電壓而輸出具有經控制的電流的一 DC電壓的一降壓級段；以及 將DC輸出電壓轉成可驅動hid燈的一種經切換的 〇 AC電壓之全橋切換級段；該方法包含下列步驟： 提供一個單晶片ic控制器，耦接該單晶片IC控制器 至該降壓級段和該切換級段二者，以及以該單晶片1(：控 制器來控制該降壓級段和該切換級段二者； 其中該控制器感測該HID燈具的電壓和電流，以及 5 將該電壓與電流相乘來測定該燈具功率。 13·如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制器比較該燈 具功率與一功率參考值，且響應該比較結果來控制降壓 導通時間以調整該燈具功率。 〇 ·如中晴專利範圍第11或12項之方法，其巾該控制器感測 ;該HID燈具的電流，且將該電流與一電流參考值比 較且響應該比較結果來控制降壓導通時間以限制該燈 具電流。 .如申晴專利範圍第11或12項之方法，其中該控制器響應 於邊HID燈具的—個錯誤情況，讓該安定器不能動作； 25 1308418 |)7λΙ〇Λ γΏ

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20 以及 /、有計數ϋ’其用於唯有出現預定數目的錯 讓安定器不能動作。 16·如申請專利範圍第15項之方法，盆 ^亥控制器係於預定 的無錯誤時間週期後復置該計數器。 Π·如申請專利範圍第丨丨或12項之方法，其中該控制器塑庫 於該励燈具的—個錯誤情況讓該安定器不能動作以 及 具有内部計時器’其用於唯有於—個錯誤情況的一 個預定持續時間後讓該安定器不能動作。18.如申請專·項之方法，其巾該電子安定器 更包含-功率因數校正(PFC)電路，其係設置來對該直 流輸入電壓進行功率因數校正然後供應該直流輸入電 壓至該降壓級段。 9♦如申明專利範圍第18項之方法，其中該pFC電路係一升 壓PFC電路。 2〇·—種驅動高強度放電燈用的電子安定器之單晶片積體 電路(1C)控制器，其中： 該單晶片1C控制器連接於該電子安定器以用於控 制該電子安定器的降壓級段和切換級段二者； 該降壓級段具有控制電流到一降壓電感器的一降 壓金氧半導體場效電晶體(MOSFET)，該降壓級段接收 一直流輸入電壓’且輸出具有經過控制之電流之一直流 電壓；以及 26 1308418 年月日修(更.)正替換頁 Q7. 10. 1 7 一 該切換級段將該直流輸出電壓轉換成可驅動該HID 燈之一種經切換之交流電壓； 其中該控制器響應該ΗID燈之一個操作條件來控制 該降壓MOSFET ; 其中該控制器具有一個第一控制迴路，該第一控制 迴路感測該HID燈之電壓及電流且因此決定燈之功率、

比較該燈之功率和一功率參考值，以及響應該比較結果 來控制降壓MOSFET之導通時間及燈電流以調節該燈 之功率；以及 一個第二控制迴路，該第二控制迴路決定是否該燈 電流超過一個預設等級，若是，則使該第一控制迴路失 效且減少降壓Μ 0 S F E T的導通時間以因此減少燈電流。