電子鎮流器的制作方法

專利名稱：電子鎮流器的制作方法
技術領域：
本發明涉及向燈供電的電子鎮流器電路，所述電子鎮流器包括能量存貯裝置，可切換地與電力線相連；逆變器，用于產生燈電流，它與所述能量存貯裝置相連接并且在工作期間由該能量存貯裝置供電，所述逆變器包括至少一個開關元件；電壓源，與所述能量存貯裝置相連，用于產生電源電壓；控制器，它與電壓源及開關元件相連接并且在工作期間由電壓源以所述電源電壓供電，用于產生驅動信號使得開關元件在電源電壓處于或大于第一閾值時導通或關斷。
這類電子鎮流器在本領域是公知的。美國專利5,111,118描述了一個公知的電子鎮流器電路實例。該參考文獻描述了這樣一種熒光燈控制器，它使熒光燈或其它負載的工作更為有效，而且還提供可靠的啟動和有效的燈操作。
但是，在這樣的一種電子鎮流器設計構型中，為在直流總線上保持適當的調節紋波采用了大電容(C5)，這使得主電源從鎮流器電路上移去之后直流總線電壓仍維持較高水平。在優選實施例中，電容(C5)兩端的電壓對集成電路的電壓饋送電容充電。因此，當電子鎮流器電路的主功率被撤去之后，集成電路的供電電壓將低于繼續振蕩所需的最小閾值，因而集成電路將停止振蕩。但是，集成電路的振蕩停止并且熒光燈處于關斷狀態使得電子鎮流器電路消耗的電流很小時，直流總線上的大電容(C5)將對集成電路的供電電容再次充電使之大于其開始振蕩所需的最小閾值。如果在直流總線電容(C5)通過放電使其兩端的電壓低于燈接通的最小閾值之前集成電路開始振蕩，那么燈將不利地點亮，并且一直保持這種狀態直至直流總線電容兩端的電壓不能再維持燈的燃亮為止。
本發明的目的在于提供上述問題已被解決的電子鎮流器。
故此，開篇中所討論的電子鎮流器的特征在于該鎮流器電路還包括電壓保持電路，它用于在能量存貯裝置與所述電力線解耦之后一個選定的時間段中使供電電壓維持在所述閾值或高于該閾值。所述時間段的選擇原則是在該時間段中由能量存貯裝置提供給逆變器的電壓降至最小閾值之下。一旦能量存貯裝置提供的電壓降至最小閾值之下，燈不再被逆變器點亮，因此不想要的燈接通即得以避免。
在根據本發明的電子鎮流器的一個優選實施例中，能量存貯裝置包括一個電容，并且所述電壓保持電路使電壓源保持在或大于所述第一閾值的所述選定時間段大于所述電容放電低于最小閾值所需的時間。在該優選實施例中，能量存貯裝置可以用簡易可靠的方法加以形成。
優選地，所述電壓保持電路在所述選定時間段之后將供電電壓降至所述閾值以下。一般而言，編程啟動電子鎮流器的一個特點是在向熒光燈提供高電壓之前在燈絲上施加一適當的預熱電壓。所需預熱時間是電路設計的一個典型函數，它通常約為一(1)秒。這樣的預熱確保了在較高電壓被提供給熒光燈以供點亮之前燈絲能達到所需溫度。在一個本發明的優選實施例中，使用SGS-THOMSON的16腳集成電路L6568E來驅動半橋逆變器電路，然而可為本領域的技術人員理解的是具有與此處描述的集成電路相似功能的某集成電路或分立元件只要不偏離本發明的范圍也可以采用。在本發明的該優選實施方案中為了確保正確的預熱過程，該集成電路要求在一個新的啟動循環被激勵之前供電電壓應低于5伏。這一正確的預熱過程由下列事實確保，即在所述選定時間段之后電壓保持電路將供電電壓降至第二閾值以下，所述第二閾值低于所述第一閾值。
根據本發明的電子鎮流器實施例已取得了好的結果，在該實施例中所述電壓源包括電壓源電容，而所述控制器包括一集成電路，所述電壓保持電路使所述電壓源電容在所述時間段內至少充至相當于所述第一閾值的電壓。
電壓保持電路優選包括一個電壓保持電容，此電容在所述選定時間段內被充至足以對所述電壓源電容充電的電壓，使得所述電壓源電容在所述時間段內處于或高于所述閾值。電壓保持電路的實現相當簡單且可靠。萬一所述電壓保持電路在所述選定時間段之后使所述電壓源電容電壓降至第二閾值以下，可確保被點亮之前的正確預熱工作。
根據本發明的電子鎮流器實施例已取得了良好結果，在該實施例中電壓保持電路包括第一和第二開關元件，
在選定時間段內使第一和第二開關元件導通的裝置，用流經第一開關元件的電流減去流經第二開關元件的電流對電壓源電容充電的裝置，在選定時間段之后使第一開關元件關斷的裝置，當第一開關元件關斷的時候用流經第二開關元件的電流對電壓源電容放電的裝置。
為進一步理解本發明，結合附圖參看下列說明，附圖中

圖1是根據本發明構成的電子鎮流器框圖；圖2是根據本發明構成的電子鎮流器的詳細圖解表示；圖3是根據本發明的優選實施例所使用的優選集成電路的框圖；圖4是例示說明根據本發明構成的電子鎮流器電路的各級的流程圖；以及圖5是例示說明根據本發明構成的集成電路的頻率隨時間變化的圖形。
1.電子鎮流器電路的說明首先參看圖1，該圖中描述了根據本發明構成的電子鎮流器電路的框圖，該電路一般用1000表示。電子鎮流器電路1000(以下稱為“電子鎮流器1000”)包括一個濾波器50。濾波器50有兩個輸入端子FI1和FI2，用于接收例如值為120伏的常規交流線電壓。濾波器50還包括一個地輸入端FG1和兩個輸出端FO1和FO2。輸出端子FO1和FO2分別與全波橋式整流器100(下稱“整流器100”)的輸入端子RI1和RI2相連。例如，在輸入端子RI1和RI2處輸入有效值120伏頻率60Hz的交流電壓時，整流器100將輸出170伏的峰值電壓。整流器100還包括兩個輸出端子RO1和RO2，其連接方法將在下文解釋。
電子鎮流器電路1000具有一個半橋逆變器電路150(下稱為“逆變器150”)。逆變器150包括4個輸入端子II1，II2，II3，II4和三個輸出端子IO1，IO2，IO3。輸入端子II1和II2分別與整流器輸出端子RO1和RO2相連接。
電子鎮流器電路1000具有一個控制器200。控制器200控制半橋逆變器150的工作。控制器200的核心部分是一個16管腳的集成電路，它將在下文予以詳細說明。通常，控制器200包括4個輸出端子ICO1，ICO2，ICO3和ICO4以及4個輸入端子ICI1、ICI2、ICI3和ICI4。控制器200的輸出端子ICO1和ICO2分別與逆變器150的輸入端子II3和II4相連。控制器200的輸入端子ICI1與整流器100的輸出端子RO1相連。輸入端子ICI2與逆變器150的輸出端子IO3相連。輸出端子ICO3與整流器100的輸出端子RO2相連。輸入端子ICO4與逆變器150的輸出端IO2相連。
電子鎮流器電路1000具有一個共振頻率電路250。在本優選實施例中，共振頻率電路250包括兩個電容和一個電感L3，它有兩個輸入端子TI1和TI2和兩個輸出端LO1和TO1。輸入端TI1和TI2分別與逆變器150的輸出端IO1和IO2相連。共振頻率電路250提供用以驅動電壓保持電路的電壓。電壓保持電路將在下文予以詳細說明。此外，共振頻率電路的構成，使得在所希望的共振頻率處，燈將點亮，這一點下文將予以討論。
電子鎮流器1000具有一個輸出電路300。在該優選實施例中，輸出電路300包括一個有著一個原邊和五個副邊的變壓器，兩個熒光燈L1和L2，以及其它下文擬討論的元件。輸出電路300包括一個輸入端T1，它與共振頻率電路250的輸出端TO1相連。輸出電路300還包括兩個輸出端OCO1和OCO2。
根據本發明構成的電壓保持電路400在電源從輸入端FI1和FI2斷開之后的一段時間內向控制器提供供電電壓，以確保控制器200的供電電壓仍足以使控制器工作，驅動半橋逆變器并且使熒光燈保持開通狀態，直至主直流總線電容(如下討論)充分放電使得熒光燈不能重新點亮。另外，在不施加線路功率的情況下，當直流總線電壓低于使熒光燈重新接通的閾值之后，電壓保持電路400確保控制器內的集成電路的供電電壓降至2伏以下，使得當主電源重新作用于濾波器的輸入端FI1和FI2上時，控制器及相關元件被復位，并且熒光燈的燈絲可以被充分預熱。電壓保持電路400包括一個輸入端LSW1和一個輸出端VMO1。輸出端VMO1被連接至控制器200的輸入端ICI3。
電子鎮流器電路1000具有一個燈老化保護電路450(下稱“EOL保護器450”)。EOL保護器450包含一個與輸出電路300的輸出端OCO2相連的輸入端EOLI1。EOL保護電路檢測輸出電路300內電容(C11)兩端的電壓以確定是否正有過量電流流經燈L1和L2，這一點將在下文詳細討論。
電子鎮流器1000還具有一個過壓保護電路500。過壓保護電路500包含一個輸入端OVPI1，它與輸出電路300的輸出端OCO1相連。在燈L1與L2的任一個或全部從輸出電路300上移去的情況下，在鎮流變壓器T1上出現低負載，導致在過壓保護電路500的輸出端上出現高電壓。當這一情況被過壓保護電路500檢測到之時，過壓保護電路500經一個輸出端OVPO1向控制器200的輸入端ICI4輸出一個電壓。在此情況下，控制器200進入等待狀態，停止振蕩，這將在下文進一步加以討論。
現在參看圖2，該圖更為詳細地說明了本發明的該優選實施例。首先參看濾波器50。如上文所披露，濾波器50的輸入端子FI1和FI2用于接收電源電壓。備有一個保險絲F1用作過流保護，其一端與輸入端FI1相連。如圖2所示，還提供了第一和第二扼流圈L1和L2。線圈L2的一端與輸入端FI2相連。線圈L1和L2的第二端分別與輸出端FO1和FO2相連。一個瞬態浪涌抑制金屬氧化物可變電阻V1連接在線圈L1和保險絲F1，以及線圈L2的第一端之間。可變電阻V1在線電壓下幾乎不導通但在較高電壓卻易于導通，以保護鎮流電路免受高的瞬態浪涌電壓的影響。電容C3和C19將各自的第一端連接到濾波器50的地端FG1，各自的第二端分別連接到濾波器50的輸出端FO1和FO2。電容C3和C19構成一個共模濾波器，它使來自鎮流器電路的非常高頻的分量不能進入電力線。
現在仔細參看整流器100。整流器100包括四個二極管D1-D4，它們作如下排列二極管D1的陽極和二極管D2的陰極一起連接至輸入端RI1。二極管D3的陽極與二極管D4的陰極一起連接至輸入端子RI2。二極管D1和D3的陰極一起連接至輸出端RO1。二極管D2和D4的陽極一起連接至輸出端子RO2。電容C1連接在整流器100的輸出端RO1和RO2之間。
現在仔細參看半橋逆變器150。逆變器150包括一對開關元件Q1和Q2，在本優選實施例中，這對開關元件是MOSFETS，它們呈半橋形狀排放。開關元件Q1和Q2由控制器200的集成電路中的相應門極驅動信號控制。一只電容C4設置在逆變器150的輸入端II1和二極管D5的陽極之間。二極管D5的陰極連接至輸入端II2。一只大的電解電容C5的一端也與輸入端II1相連。在該優選實施例中，電容C5是39微法，如此選擇的目的是在直流總線上維持合理的調節紋波。還提供有一只二極管D6，其陽極與電容C5的第二端相連，其陰極與二極管D5的陽極以及逆變器150的輸出端IO3相連。這些二極管的構型在本領域內是公知的，用于減少線上的失真。并聯的檢測電阻R2和R3連接在二極管D6的陽極和開關元件Q2的源極之間。流經這些電阻的電流由下文將要說明的位于控制器電路內的集成電路所檢測。開關元件Q2的源極也與地相連。在開關元件Q2的源極和漏極之間設置有一只電容C6。開關元件Q2的漏極與輸出端IO2相連接。開關元件Q1的源極與開關元件Q2的漏極相連。二極管D5的陽極和二極管D6的陰極與逆變器150的IO1相連。
開關元件Q1的門極與電阻R15和二極管D15的并聯組合相連接，二極管D15的陽極與輸出端I13相連。二極管D15的陰極與電阻R15的第二端相連。開關元件Q2的門極與電阻R16和二極管D14的并聯組合相連接，二極管D14的陽極與輸出端II4相連。二極管D14的陰極與電阻R16的第二端相連。二極管D15與電阻R15并聯以及二極管D14與電阻R16并聯，使得來自開關元件Q1和Q2的相應控制門極的電荷能夠快速泄放，從而提高了開關速度。
現在仔細參看控制器200。如上所述，控制電路200控制逆變器150的工作。控制器200的核心是一個16管腳的集成電路IC1(下稱“IC1”)，在本優選實施例中，該IC1是SGS-Thomson的L6568E。圖3中描述了該優選集成電路的框圖。但是，應當說明的是本優選實施例僅是一個例子，而不是本發明的局限，并且應當為本領域普通技術人員所理解的是，其它各種集成電路只要具備此處說明的特征，均可被采用。該優選集成電路包括一個驅動半橋逆變器200的驅動電路，并且控制電子鎮流的熒光燈的啟動，預熱，點亮和亮態操作。在圖3中繪出的并且用參考標號210-242標記的集成電路IC1的各個控制電路，將在下文對管腳連接所作的說明以及對半橋逆變器工作所作的討論中被引用。
如圖1-3所示，管腳1(G1)連接至輸出端ICO1，并且驅動開關元件Q1。為此，管腳1還與IC1內的一個高端驅動器238的輸出端相連。管腳2(S1)除與高端驅動器238相連接以外，還被連接至輸出端ICO4、開關元件Q1的源極與開關元件Q2的漏極。管腳S1是高端驅動器238的浮動源極管腳。管腳3(FS)是浮動供電腳，它為高端驅動器238提供電源。電容C15連接在管腳2和管腳3之間。管腳4未被使用。管腳5(VDD)是供電輸入端。電容C14連接于管腳5與地之間。二極管D8連接于管腳3和5之間，其陽極與管腳5相連接。管腳6(G2)是IC1內的低端驅動器242的輸出端，它與ICO2相連，由此驅動開關元件Q2。管腳7(GND)與地相連。管腳8(RS)即IC1的電流監測輸入端，與輸入端ICI2和逆變器150的輸出端IO3以及IC1的邏輯電路230相連。管腳9(CI)與IC1的內部振蕩器218相連。積分電容器C17被連接于管腳9和地之間。如下文所述，電容C17提供緩慢的頻移。管腳10(CF)也與IC1內的振蕩器218相連接。電容C16被連接于管腳10和地之間。電容C16在頻率設置方面起著精確的外部電容的作用。管腳11(RREF)被連接至IC1內的偏流發生器214。電阻R8連接于管腳11和地之間。管腳12(CP)被連接至IC1內的預熱定時電路226和平均電路222。電容C21連接于管腳12和地之間。外部電容C21用于設置預熱階段期間的預熱定時。在預熱階段結束時，電容C21兩端的電壓為零。其次，電容C21用于設置在點亮期間當開路燈電壓超過Vstor電平時的停止定時持續時間。該停止定時持續時間等于預熱時間的1/2。該功能僅在點亮掃描開始的瞬間才變得有效。但是，在此之后它持續維持有效狀態。管腳13(STB)連接至IC1內的邏輯電路230。電容C25連接在管腳13和地之間。如下文將要詳細加以討論的那樣，例如如果存在一個電壓沖擊表明燈已被損壞或與輸出電路分離，那么STB管腳上的邏輯高信號將驅動IC1進入等待模式。管腳14連接至地。管腳15(RHV)連接至IC1內的平均電路222。另外，一個位于IC1內的內部二極管Dint連接于管腳15和管腳5之間。二極管Dint的陽極連接至管腳15。電容C33連接于管腳15和地之間。最后，管腳16(INIT)連接至內部邏輯電路230。電容C30連接于管腳16和地之間。電阻R35連接于管腳16和管腳6之間。電阻R34和二極管D23的串聯連接電路被連接于管腳16和6之間。
在IC1的管腳13(STB)和輸入端ICI1之間備有一個電阻R6。輸入端ICI1和管腳15(RHV)之間設有一只電阻R4。這樣，借助于電阻R4和內部二極管Dint，在施加于電容C5和電容C14兩端的直流總線電壓之間形成一個電回路。
最后，控制器200包括一個晶體管Q7。一只電阻R25連接在電壓保持電路400的輸出端VMO1和晶體管Q7的集電極之間。一只電阻R7連接在Q7的發射極與地之間。Q7的發射極還與IC1的管腳13(STB)相連。晶極管Q7的基極與控制器200的輸入端ICI4相連。
現在詳細參看共振頻率電路250。如上所述，共振頻率電路250包括兩個輸入端TI1和TI2。輸入端TI2被連接至電容C7的第一端，電容C7的第二端與電感L3的原邊第一端相連。電容C9被連接于電感L3的原邊第二端和輸入端TI1之間。該電路的共振頻率由L3和電容C9的優選值確定，在該優選實施例中被選為約80KHz，但是只要符合本發明的范圍和要求采用其它的頻率值也是可以的。
現在詳細參看輸出電路300。以例說明，輸出電路300包括鐵芯變壓器T1和兩個熒光燈L1和L2。輸出電路300的第一對燈端子與第一對燈觸頭相連接，在第一對燈觸頭之間延伸著燈L1的第一(下稱“紅”)燈絲。輸出電路300的第二對燈端子分別連接至位于L1的第二側的一對燈觸頭和位于L2上的第二對燈觸頭，在它們之間延伸著各自的第二和第三(下稱“黃”)燈絲。最后，輸出電路300的第三對燈端子與在L2的第二側上的相應燈觸頭對相連接，在所述的相應燈觸頭對之間延伸著第四(下稱“藍”)燈絲。
變壓器T1包括一個原邊繞組380和五個副邊繞組382、384、386、388和390。變壓器T1的副邊繞組382將其一端連接至紅燈絲的燈觸頭，如圖2所示。電容C11連接于燈L2的藍燈絲的一端和副邊繞組382的第二端之間，如圖2所示。如下所述，副邊繞組382提供適當的電壓，用于點亮L1，L2并使其工作。
副邊繞組384、386和388分別提供流經紅、黃和藍燈絲的電流，以使燈絲加熱。副邊繞組384的一端與電容C8的第一端相連，而燈絲繞組384的第二端與燈L1的燈觸頭之一相連，如圖2所示。電容C8的第二端與紅燈絲的第二端相連。副邊繞組386的一端與電容C10的第一端相連，而電容C10的另一端分別連接至燈L1和L2的黃燈絲之一端，如圖2所示。燈絲繞組386的第二端分別與燈L1和L2的黃燈絲中的另一端相連。副邊繞組388的一端與燈L2的藍燈絲的一端相連，而副邊繞組388的另一端與電容C12的第一端相連。電容C12的第二端與燈L2的藍燈絲的另一端相連。電容C8、C10、C12的作用是調節燈絲加熱電壓中的變化并且如果燈絲繞組的引線被短路則提供一些阻抗。
現在詳細參看電壓保持電路400。輸入端LSW1連接于電感L3的副邊繞組和二極管D9的陽極之間。在二極管D9的陰極和地之間接有電容C26。在該優選實施例中，C26兩端的整流后的電壓約為28伏，它足以使IC1的電壓保持足夠高，以使IC的電壓保持在閾值之上，這樣振蕩可以持續直至電容C5被充分放電為止。電阻R12與電容26并聯連接。二極管D10的陽極也與二極管D9的陰極相連。齊納二極管D7的陽極與地相連，而其陰極與電阻R11的一端相連。電阻R11的第二端連接至二極管D10的陰極。旁路(pass)晶體管Q6的基極與齊納二極管D7的陰極相連。晶體管Q6的集電極被連接至二極管D9的陰極。二極管D11連接于晶體管Q6的發射極和基極之間，其陽極與Q6的發射極相連。還配備了一只晶體管Q8。電阻R53連接于二極管D9的陰極和晶體管Q8的基極之間。晶體管Q8的發射極連接至地。電阻R54連接于晶體管Q8的集電極和晶體管Q6的發射極之間。
現在參看過壓保護器電路500。如圖1和2所示，副邊繞組390連接至輸入端OVPI1，以及二極管D13的陽極。副邊繞組390的第二端接地。電容C2連接于二極管D13的陰極和地之間。兩只電阻R21和R22串聯連接于二極管D13的陰極和地之間。電容C24的第一端連接于電阻R21和R22之間。電容C24的第二端接地。電容C24的第一端還連接至輸出端OVPO1，該輸出端自身連接至晶極管Q7的基極。正如本領域技術人員易于肯定的是，舉例來說，如果該電路的一只燈處于正常工作狀態，那么副邊繞組390兩端會有電壓升高。該電壓由二極管D13整流，由電容C2濾波，并且由電阻R21和R22分壓。然后它被送往晶極管Q7的基極。在正常工作期間，晶體管Q7的基極處的電壓約為2.3伏。由于IC1的管腳13(STB)至少需要5伏才會進入等待狀態，晶體管Q7的基極上的2.3伏不足以使IC1進入等待狀態。一旦有一盞燈被移去，則副邊繞組390將產生較高的電壓，使得晶體管Q7基極上的電壓將超過5伏。該狀態將使IC1停止振蕩。
現在仔細參看EOL保護器電路450。EOL保護器電路450包括兩只電阻R51和R52，它們的第一端分別連接在C11的兩端。這一連接法由輸入端EOLI1表示。另外，EOL保護器電路450在本優選實施例中包括六個附加元件二極管D40-D43和電容C42和C43。它們作如下排列電阻R51的第二端連接至二極管D40的陽極和二極管D41的陰極。電阻R51的第二端還連接至電容C42的第一端。電阻R52的第二端連接至二極管D42的陽極和二極管D43的陰極。電阻R52的第二端還連接至電容C43的第一端。二極管D41和D43的陽極和電容C42和C43的第二端全與地相連接。
一旦一或兩盞燈達到其壽命終點，則在電容C11兩端將有可測電壓。該電壓將在Q7的基極處被檢測到。晶體管Q7將導通，由此使IC1免于振蕩。這樣，電路的完整性進一步得到保持。
2.電子鎮流器電路的工作a.初始啟動現在參看圖4，該圖描述了電子鎮流器電路1000的各個階段。當鎮流器導通，即電源電壓被送往輸入端FI1和FI2時，如上所述，一個120Hz峰值為170伏的全波整流直流電壓將出現在整流器輸出端RO1和RO2。
假定是兩個好的燈泡/管(即每盞燈的兩只燈絲均是完整的)，在初始啟動階段，120Hz交流信號被送往輸入端FI2和FI2，并且VDD供電電容C14將按下列方式充電。電流流經電阻R4并進入IC1的管腳15。如上所述，并且如圖3所示，IC1的內部二極管Dint提供從管腳15至管腳5的通路，由此使電壓加至電容C14兩端。
在啟動階段，IC1將復位。此外，通過VDD供電電容C14的初始充電，即管腳VDD上的電壓從0伏變到約為11.7伏的電壓“VDon”，IC1被認為處于“啟動”階段。在啟動階段，IC1處于非振蕩狀態，并且在整個該階段中開關元件Q1和Q2不會同時導通。
當VDD管腳上的電壓超過約6.5伏的“VDlow”電平時，開關元件Q2將導通而開關元件Q1將不導通，以確保在初始充電階段結束之時自舉電容C15充電至接近VDD的電平電壓。在該啟動階段結束時，管腳5(VDD)上的電壓約為11.7伏。
b.振蕩一旦供電電容C14充電至VDon(典型值11.7伏)，IC1就開始振蕩，而電路則可以開始其預熱工作。內部振蕩器218經邏輯電路230、電平移位器234和高端驅動器238以及低端驅動器242，交替地驅動開關元件Q1和Q2，使之以相同的正向導通時間導通。Q1和Q2的導通之間不重疊的持續時間(不重疊時間)固定為1.4微秒。振蕩器按正向導通控制模式工作，并輸出通常為鋸齒波的波形。鋸齒波形的頻率由與管腳10(CF)相連的電容C16和管腳10的輸出電流共同決定，而這一輸出電流則由與管腳11(RREF)相連的電阻R8設定。
c.預熱階段的工作一旦供電電容C14的充電電壓大于VDon，開關元件Q1和Q2即開始振蕩，預熱階段開始。IC1開始以大于125KHz的頻率振蕩。如圖5所示，振蕩頻率將慢慢降低直至檢測到流經電阻R2和R3的預定電流值。振蕩頻率的降低速率由與IC1的管腳9(CI)相連的電容C17確定。在該優選實施例中，降低速率的典型值在0.005％/周至0.5％/周之間。在預熱階段期間，振蕩頻率比共振頻率大得多。負載基本上由電感L3和電容C9確定，在該優選實施例中電感L3和電容C9的值分別為0.185微亨和0.022微法。預熱周期的持續時間由電容C21和電阻R8確定，電容C21系于CP管腳，電阻R8系于IC1的管腳11(RREF)。在優選實施例中，預熱階段的持續時間約為一(1)秒，確保在施加較高電壓以使燈點亮之前燈絲達到所需溫度。
c.點亮狀態在預熱階段結束之后，頻率開始進一步降低，如圖5所示。該頻率要么將達到約為43KHz(這是IC1的最小振蕩頻率)的最小振蕩頻率，要么將達到由前饋電路所設定的某個頻率。前饋頻率由電容C16和注入管腳15(RHV)的電流(Irhv)控制。由于電容C16是一個恒值，因此前饋頻率正比于Irhv。有兩個源提供電流Irhv。一個是電阻R4上的直流總線電壓。輸入交流電壓越低，直流總線電壓越低，并且因此前饋頻率越低。因為電感L3的阻抗在較低頻率處較小，因此流經電感L3的電流將得到補償以減少由于輸入電壓的變動而引起的變化。電流Irhv的第二個供電源是電阻R5兩端的整流輸入電壓。該輸入值被用于調制前饋頻率，使得施加于燈上的輸出值可以滿足振幅因素規格。在該優選實施例中，前饋頻率的中心值為60KHz，并具有+/-10KHz的調制。如上所述，振蕩頻率的降低速率由電容C17確定。在向下的頻率掃描期間，負載兩端的電壓一直增加，而振蕩頻率不斷地接近負載的共振頻率。結果，當振蕩頻率等于共振頻率時，在燈兩端出現高電壓，使燈點亮。
在該優選實施例中，燈L1和L2不會同時點亮。電容C13的選擇應使得在共振頻率處在L1兩端比L2兩端有較大的電壓降。因此對于本領域的技術人員來說，很明顯在共振頻率處燈L1將首先點亮。此后，出現在副邊繞組382兩端的較高電壓將施加在燈L2的兩端。這樣，確保兩盞燈的點亮。此外，管腳12與定時器電路斷開，并將被連接至前饋電路的內部電阻。
d.點亮失敗燈的點亮失敗將導致流經檢測電阻R2和R3的電流增加。這種電流增加由IC1的管腳8(RS)檢測。如果該電流超過Imax，在本優選實施例中Imax是2.6安培，那么就認為燈并未點亮。在這種情形下，振蕩頻率將慢慢增加至最大頻率，并且預熱周期將按圖4所示的相同預熱時間重新開始。如果發生第二次點亮失敗則電路將被切斷。
e.正常工作假定在向下頻率掃描期間燈已點亮，則頻率將降低至由電阻R8和電容C16確定的下限頻率Fb(在該優選實施例中典型值為43KHz)或是由前饋電路確定的頻率。
f.容性模式保護IC1保護半橋逆變器和輸出電路免受容性模式工作的影響。這是通過測量在開關元件Q2的導通終結時的負載電流來實現的。該負載電流由管腳8測量。如果該檢測所得電流低于某個預定值(在開關元件Q2關斷之時)，那么就認為處于容性模式，繼而立即使頻率增加以切斷負載電流。在預熱期間容性模式檢測不起作用。
g.等待狀態等待狀態的特征是，開關元件Q2處于導通狀態而Q1處于非導通狀態。IC1退出等待狀態的唯一方法是借助于管腳16(INIT)上的電壓的正波沿或使管腳5上的電壓降至10伏以下繼而升至11.7伏以上。
h.主電源切斷如上所述，一旦管腳5(VDD)上的電壓達到11.7伏，IC1開始振蕩，而開關元件Q1和Q2將開始交替開關。但是，當電路的主電源與濾波器輸入端FI1和F12斷開(例如，用戶關斷燈)時，電容C5仍充有電荷。在該優選實施例中為使燈L1和L2工作，電容C5兩端的電壓必須至少是80伏。(在正常工作期間，電容C5兩端有180伏的直流電壓。)一旦主電源被切斷，IC1管腳5上的電壓就立即開始降低。IC1的內部特征使得當管腳5兩端的電壓降至約11伏以下時IC1將停止振蕩。一旦主電源與電路分離，則IC1管腳5上的電壓(它源自于電容C5兩端的電壓)也將在主電源切斷后的一(1)毫秒之內降至11伏以下。由于當IC停止振蕩時IC1消耗的電流很小，因此電容C14通常開始(通過電阻R4和二極管Dint)重新充電，而IC1管腳5上的電壓將再次升至某閾值使得IC1的振蕩再次開始。如果在電容C5兩端的電壓放電至低于80伏之前，電容C14兩端的電壓充電至11.7伏，使IC1開始振蕩，那么燈將再次不需要地接通。燈將保持接通狀態，直至C5兩端的電壓不能維持燈的點亮為止。
因此，有必要使管腳5上的電壓保持于11.7伏之上(或至少在值為11伏的最小閾值之上)，以確保IC1繼續振蕩直至電容C5兩端的電壓降至80伏以下為止。一旦電容C5兩端的電壓降至80伏以下，燈不再燃亮，無論IC1的管腳5上的電壓值是多少。因為電子鎮流器電路1000在正常工作(即燈接通)期間消耗約280微安的電流，所以一旦主電源被切斷，則燈仍處于接通狀態時電容C5兩端的電壓要降至80伏以下約需14毫秒[(180-80)伏×0.000039法/0.28安培]。
所以，有必要在主電源被關斷之后使管腳5上的電壓在至少14毫秒的時間內仍保持大于11伏，以確保電容C5可以充分放電，將其兩端的電壓降至80伏以下，故此無論其后IC1管腳5上的電壓是否再次升高至振蕩開始的閾值之上，燈都不會再接通。
電壓保持電路400使管腳5上的電壓在主電源切斷之后的大于14毫秒的時間內仍保持大于11伏的最小振蕩閾值。如上所述，希望選擇電容C26兩端的電壓比11伏高許多，以確保在管腳5上的電壓降至11伏以下之前有足夠的時間。已經確定將電容C26充電至28伏是可以接受的，但是應當理解這僅是作為例示用，而無意作出任何限制。此外，IC1在正常工作期間消耗約20毫安的電流。因此，為了使IC1管腳5上的電壓保持大于11伏，電容C26應選擇為至少16.5微法(0.02安培×14毫秒)/(28-11伏)。這樣，一旦主電源被切斷，電容C14將保持在大于11伏的某個電壓上。IC1將至少繼續振蕩14毫秒，以確保電容C5放電至80伏以下，從而避免燈重新接通。
另外，為了確保正確的初始啟動從而使IC1在主電源與輸入端FI1和FI2斷開之后正確復位，在隨后IC被加電之前VDD的電壓必須低于5伏。實驗測試表明，一旦電容C14被充電至其正常工作電壓11.7伏，電容C14兩端的電壓降至五(5)伏以下約需十(10)秒鐘。如果管腳5上的電壓在后續的加電之前沒有降至五(5)伏以下，那么便不能保證IC1的正確復位和燈絲的預熱。
電壓保持電路400在主電源切斷之后還使電容C14充分放電，以確保管腳5上的電壓降至五(5)伏以下，從而保證一旦主電源重新加至電路上(即用戶使燈復明)IC1能夠正確復位并且能夠正確地預熱。在該優選實施例中，如下文所述，C14放電，使得遠低于5伏直至約2伏。
具體而言，一旦IC1在主電源被切斷之后停止振蕩，IC1汲取約0.2毫安的電流。只要電容C26兩端的電壓大于一(1)伏，電容C26兩端的電壓就可與電阻R53一起將繼續驅動晶體管Q8。由于電阻R54被選擇為4.7千歐，故此管腳5上的電壓將繼續降至兩(2)伏以下。由于管腳5的電壓低于兩伏，主電源電壓可以重新施加到電路上，同樣也可以保證啟動階段正確進行。
通過提供根據本發明的電子鎮流器電路，消除了與不想要的燈點亮有關的問題。另外，根據本發明的電子鎮流器電路由于對熒光燈的燈絲進行了恰當的預熱而使熒光燈的使用壽命明顯增加。更進一步，根據本發明的電子鎮流器電路使得熒光燈正確點亮的可靠性也得以增加。還有，根據本發明的電子鎮流器電路中電子鎮流器在熒光燈泡受到損壞或與電路分離的情況下受到保護。最后，根據本發明的電子鎮流器電路確保其中所包含的集成電路在各次使用之間能正確復位。
權利要求
1.對燈供電的電子鎮流器電路，所述電子鎮流器包括能量存貯裝置，可切換地與電力線相連；逆變器，用于產生燈電流，它與所述能量存貯裝置相連且在工作期間由該能量存貯裝置供電，所述逆變器包括至少一個開關元件；電壓源，與所述能量存貯裝置相連，用于產生電源電壓；控制器，它與電壓源和開關元件相連，并且在工作期間由電壓源以所述電源電壓供電，用于產生驅動信號，所述驅動信號使開關元件在電源電壓處于或高于第一閾值時導通或關斷，其特征在于電子鎮流器還包括電壓保持電路，它在能量存貯裝置與所述電源線斷開之后的一個選定時間段內使電源電壓處于或高于所述閾值。
2.如權利要求1所述的電子鎮流器，其中所述能量存貯裝置包括一只電容，并且其中所述電壓保持電路使電壓源保持處于或高于所述第一閾值的所述選定時間段比所述電容放電降至最小閾值以下所需時間要大。
3.如權利要求1或2所述的電子鎮流器，其中所述電壓保持電路在所述選定時間段之后使電源電壓降至所述第一閾值以下。
4.如權利要求3所述的電子鎮流器，其中所述電壓保持電路將電源電壓降至第二閾值以下，所述第二閾值小于所述第一閾值。
5.如前述任一權利要求所述的電子鎮流器，其中所述電壓源包括一個電壓源電容并且所述控制器包括一個集成電路，所述電壓保持電路在所述時間段里使所述電壓源電容充有至少相當于所述第一閾值的電壓。
6.如權利要求5所述的電子鎮流器，其中所述電壓保持電路包括一只電壓保持電容，該電容被充至一電壓，該電壓足以使所述電壓源電容在所述時間段里充電，以使所述電壓源電容在所述時間段里處于或大于所述第一閾值。
7.如權利要求4和6所述的電子鎮流器，其中所述電壓保持電路使所述電壓源電容的電壓電平在所述的選定時間段之后降至第二閾值以下。
8.如權利要求5所述的電子鎮流器，其中電壓保持電路包括第一和第二開關元件，在選定時間段內使第一和第二開關元件導通的裝置，用流經第一開關元件的電流減去流經第二開關元件的電流對電壓源電容充電的裝置，在選定時間段后使第一開關元件關斷的裝置，在第一開關元件關斷的時候通過流經第二開關元件的電流對電壓源電容放電的裝置。
全文摘要
編程的電子鎮流器電路包括一電壓保持電路,以確保集成電路繼續振蕩并且驅動半橋逆變器直至直流總線電壓降至某個不足以使位于輸出端處的熒光燈泡點亮的電平。另外,電壓保持電路使集成電路的電壓降至某個電平,通過它可以保證集成電路的正確復位和熒光燈泡燈絲的正確預熱。
文檔編號H05B41/298GK1197585SQ97190827
公開日1998年10月28日 申請日期1997年4月30日 優先權日1996年5月10日
發明者夏永平, 盧星星, J·周 申請人:菲利浦電子有限公司