專利名稱：以在觀測(cè)窗中監(jiān)測(cè)工作電流來(lái)控制諧振開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的技術(shù)方案涉及電子設(shè)備領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施
例涉及諧振開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的控制。
背景技術(shù)：
諧振開(kāi)關(guān)系統(tǒng)通常被用于多種應(yīng)用以驅(qū)動(dòng)電子負(fù)載；典型實(shí)例為用于控制熒光燈亮度的電子鎮(zhèn)流器。 通常，鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)基于成半橋式配置的兩個(gè)功率晶體管，這兩個(gè)功率晶體管通過(guò)振蕩器產(chǎn)生的恰當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)交替地接通和切斷，這樣，可以從該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的直流電源電壓(從為固定頻率的干線(mains)交流電壓處獲得)獲得為期望頻率的該燈的交流電源電壓。該燈被置于RLC諧振電路中，從而該諧振電路具有在它的諧振頻率下等于零的電抗，并且隨著遠(yuǎn)離該諧振頻率，該電抗增加(當(dāng)頻率減少或增加時(shí)分別成為容性類型或感性類型)；因此，可以通過(guò)恰當(dāng)?shù)馗淖冊(cè)撜袷幤鞯念l率(并且由此使得交流電壓的頻率也改變)來(lái)控制該RLC電路的電抗(并且由此控制穿過(guò)該燈的電流)。這就使得能以簡(jiǎn)單和有效的方式控制燈的亮度，同時(shí)降低了功率損耗(因?yàn)樵诓皇褂萌魏坞娮杵鞯那闆r下獲得了對(duì)通過(guò)該燈的電流的限制)。 該鎮(zhèn)流器可以以開(kāi)環(huán)或閉環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)控制該燈的亮度。尤其是，US-A-6，002，214描述了帶有閉環(huán)控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)流器，該閉環(huán)控制系統(tǒng)基于對(duì)相對(duì)于諧振電路的電壓(與提供給該燈的功率成比例)的電流的相位的監(jiān)測(cè)。該電流的相位與該振蕩器的相位進(jìn)行比較，以便相應(yīng)地修改它來(lái)將該電流和該振蕩器的相位鎖定為彼此。為了這個(gè)目的，計(jì)劃來(lái)檢測(cè)該電流過(guò)零的瞬間。通過(guò)將與晶體管中的一個(gè)串聯(lián)的電阻器兩端的電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較以達(dá)到這樣的結(jié)果，由此獲得對(duì)應(yīng)于這樣的電壓正值的脈沖；該脈沖和該晶體管的指令信號(hào)被提供給與門，用于在該晶體管接通的期間限制該脈沖。同時(shí)，由該振蕩器提供的信號(hào)與該同一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，由此獲得對(duì)應(yīng)于這樣的信號(hào)負(fù)值的相反的脈沖。這樣獲得的兩個(gè)脈沖被施加到與門以獲得具有等于它們相位差的長(zhǎng)度的誤差信號(hào)。該誤差信號(hào)以與它的長(zhǎng)度成比例的量值給該振蕩器的電容器充電，由此增加該振蕩器的頻率；相反地，當(dāng)這兩個(gè)脈沖相位相同時(shí)，該電容器輕微地放電，由此減小該振蕩器的頻率。 通常，該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的晶體管優(yōu)選以〃 軟〃 模式接通-即，它們的電極上基本為零電壓。這允許在開(kāi)關(guān)期間限制功率損耗(帶來(lái)了減少乃至除去晶體管的散熱片的可能性)；因此，可以增加該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的效率，并且可以使用較小的晶體管。總之，晶體管占據(jù)的面積減少，同時(shí)具有其更合理的容納的可能性。此外，這樣的操作模式增加了該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的可靠性。相反地，晶體管的〃 硬〃 接通-即，它們的電極上的電壓不為零-使得在開(kāi)關(guān)期間被耗散的功率顯著增加，并且在極端情況下，它可能導(dǎo)致其斷路。 此外，優(yōu)選將該諧振電路操作在感性模式。事實(shí)上，當(dāng)該諧振電路操作在容性模式時(shí)，電流超前于電壓；所以，晶體管的接通總是發(fā)生在電流已經(jīng)開(kāi)始使它們端子的電壓增加之后(從而這種接通不會(huì)在軟模式發(fā)生而帶來(lái)如上所指出的缺點(diǎn))。此外，由于該鎮(zhèn)流器可
4能的控制系統(tǒng)操作在該諧振頻率，可以推知開(kāi)環(huán)增益依賴于該諧振電路的阻抗相對(duì)于該頻率的導(dǎo)數(shù)。但是，該導(dǎo)數(shù)在感性操作模式中為負(fù)(其中該增益隨著該頻率遠(yuǎn)離該諧振頻率增加而減小)，并且該導(dǎo)數(shù)在容性操作模式中為正(其中該增益隨著該頻率向該諧振頻率的增加而增大)。因此，從感性操作方式轉(zhuǎn)到容性操作模式時(shí)，該閉環(huán)的反饋改變符號(hào)，將被設(shè)計(jì)成負(fù)的反饋轉(zhuǎn)換成正反饋(帶來(lái)了隨后不穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn))。 當(dāng)干線電壓下降到其額定值以下時(shí)(該情況可以在某些場(chǎng)所出現(xiàn)達(dá)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間，甚至持續(xù)好幾個(gè)小時(shí))，該帶有閉環(huán)控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題，即獲得的直流電壓的相應(yīng)下降和由此提供給該燈的交流電壓的相應(yīng)下降。在這樣的情況下，該控制系統(tǒng)降低頻率(朝著在感性操作模式的諧振頻率)以增加電流并且由此保持該燈穩(wěn)定的亮度(縱使交流電壓減小)。這可以使該諧振電路操作在容性模式，同時(shí)也具有上面列出的缺點(diǎn)。 為了避免這樣的缺點(diǎn)，規(guī)定鎮(zhèn)流器的規(guī)格以確保他們正確操作在最實(shí)用的情況(例如，通過(guò)規(guī)定該頻率的更低下限)。然而，這不允許最佳地使用該燈，因?yàn)橛勺顗牡牟僮鳁l件規(guī)定的該極限(包括不可避免的諸如燈的、鎮(zhèn)流器的、部件以及該干線電壓的操作特性的參數(shù)的擴(kuò)展)對(duì)正常操作狀態(tài)產(chǎn)生了不利影響。此外，這不能允許確保該燈在緊急狀況時(shí)正確地操作。

發(fā)明內(nèi)容
總體而言，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是以在觀測(cè)窗內(nèi)監(jiān)測(cè)該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的操作的思想為基礎(chǔ)。 特別地，根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的技術(shù)方案的一個(gè)或多個(gè)方面在獨(dú)立權(quán)利要求中陳述，同時(shí)有利的特點(diǎn)在從屬權(quán)利要求中陳述(其措詞逐字合并在此作為參考)。
更特別地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案的一個(gè)方面，提供一個(gè)用于控制諧振開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)；該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)包括以半橋式配置的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)(例如，兩個(gè)功率MOS)，它們被用來(lái)驅(qū)動(dòng)諧振負(fù)載(例如，在用來(lái)控制熒光燈亮度的鎮(zhèn)流器中)。該控制系統(tǒng)包括指令裝置(例如，基于振蕩器)用來(lái)根據(jù)該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的工作頻率交替地接通和切斷該開(kāi)關(guān)。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案中，該控制系統(tǒng)包括檢測(cè)裝置，用于在時(shí)間的(temporal)觀測(cè)窗中檢測(cè)由該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)提供給該諧振負(fù)載的工作電流歸零(zeroing)(例如，當(dāng)與兩個(gè)開(kāi)關(guān)中的一個(gè)串聯(lián)的電阻器的端子電壓變成零時(shí))；該觀測(cè)窗跟隨至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的每次切斷并且具有等于該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的工作周期的幾分之一的長(zhǎng)度。然后提供校正裝置用于響應(yīng)于每次在該觀測(cè)窗中檢測(cè)到歸零而修改該工作頻率(例如，通過(guò)以脈沖的方式使該頻率增加對(duì)應(yīng)于該歸零的上升沿(leading)的量)。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案的另一個(gè)方面是提供一種裝置(例如，鎮(zhèn)流器)，該裝置包括開(kāi)關(guān)系統(tǒng)和用于控制該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的這種控制系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)一步的方面，提供一種包括這樣的鎮(zhèn)流器的照明裝置。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案不同的方面，提供相應(yīng)的方法用來(lái)控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)(帶有與該控制系統(tǒng)的從屬權(quán)利要求中敘述的有利特征相同的特征，其加以必要的變更應(yīng)用到該方法)。


參考下列詳細(xì)說(shuō)明將能更好地理解根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的技術(shù)方案以
及它們的更多的特征和優(yōu)點(diǎn)，下列詳細(xì)說(shuō)明僅以非限制的指示性方式給出，并結(jié)合附圖來(lái)
敘述。在這方面，很清楚這些圖不必按比例繪制，并且除非另有陳述，它們只不過(guò)是用來(lái)在
概念上說(shuō)明描述的結(jié)構(gòu)和步驟。其中 圖1A為本領(lǐng)域中熟知的照明裝置的電路圖； 圖IB為本領(lǐng)域中熟知的另一個(gè)照明裝置的電路圖； 圖2A為示出了圖1A的裝置的一些電學(xué)量的波形的定性時(shí)間關(guān)系圖； 圖2B為示出了圖IB的裝置的一些電學(xué)量的波形的定性時(shí)間關(guān)系圖； 圖3A-3B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案的示例性應(yīng)用； 圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的控制系統(tǒng)的原理性方框圖； 圖5為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的原理性方框圖； 圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4的技術(shù)方案的示例性實(shí)施例； 圖6B為示出了圖6A的裝置的一些電學(xué)量的波形的定性時(shí)間關(guān)系圖； 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的圖4的技術(shù)方案的示例性實(shí)施例； 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5的技術(shù)方案的示例性實(shí)施例； 圖9A-9B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案的應(yīng)用的不同示例性方案，以及 圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)的細(xì)節(jié)的原理性方框圖。
具體實(shí)施例方式
詳細(xì)參考圖1A，其中示出了本領(lǐng)域熟知的照明裝置100A的電路圖。該照明裝置 100A包括燈105(例如，熒光燈類型的)。鎮(zhèn)流器110用于控制燈105的電源，同時(shí)也用來(lái) 使得它接通和用來(lái)控制它的亮度。 該鎮(zhèn)流器110包括開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，其包括彼此以半橋式配置連接的低側(cè)NM0S功率晶體 管Ml和高側(cè)NM0S功率晶體管Mh。更具體的，晶體管Mh的漏極端子連接到電源端子Vcc， 該電源端子Vcc接收相應(yīng)的直流供電電壓_例如，相對(duì)于由對(duì)應(yīng)端子提供的基準(zhǔn)電壓(或 地)的Vcc = 300-500V ;通常，該電壓Vcc由干線交流電壓產(chǎn)生，該干線交流電壓被整流和 調(diào)節(jié)-例如，通過(guò)沒(méi)有在該圖示出的功率因數(shù)校正器(PFC)。晶體管Mh的源極端子和晶體 管M1的漏極端子彼此連接在一起，從而限定了該半橋M1、 Mh的輸出節(jié)點(diǎn)。晶體管M1的源 極端子通過(guò)感測(cè)電阻器Rs連接到接地端子。對(duì)于每個(gè)晶體管Ml和Mh，該圖也示出了相應(yīng) 的本征二極管Dl和Dh ;每個(gè)二極管Dl和Dh具有分別連接到相應(yīng)的晶體管Ml和Mh的源 極端子和該漏極端子的陽(yáng)極端子和陰極端子。晶體管M1、 Mh以占空比50%輪流地接通和 切斷，從而為節(jié)點(diǎn)A提供不同于零電壓(晶體管M1接通而晶體管Mh切斷)和具有期望工 作頻率fo的電壓Vcc(晶體管Mh接通而晶體管Ml切斷)的矩形波的供電電壓。
為了這樣的目的，晶體管Ml和Mh由控制系統(tǒng)115驅(qū)動(dòng)。更特別的，該控制系統(tǒng) 115提供到晶體管Ml的柵極端子的控制信號(hào)LS，并且提供到晶體管Mh的柵極端子的控制 信號(hào)HS。信號(hào)LS和HS可具有用于切斷對(duì)應(yīng)的晶體管Ml和Mh的低電平(例如，分別等于 零電壓和電壓Vcc)，以及具有用于接通對(duì)應(yīng)的晶體管Ml和Mh的高電平(例如，比它們的
6低電平高3-5V)。信號(hào)LS、HS總是彼此相反(用于每次僅接通一個(gè)晶體管Ml，Mh)。此外， 信號(hào)LS、HS不會(huì)重疊，從而使得每個(gè)信號(hào)LS、HS相對(duì)于其中另一個(gè)信號(hào)LS、HS處于低電平 的瞬間以預(yù)定的延遲(稱為滯后時(shí)間(dead-time))處于高電平；這保證該兩個(gè)晶體管Ml、 Mh不會(huì)同時(shí)接通，以避免任何直通(cross-conduction)現(xiàn)象，在該現(xiàn)象中將產(chǎn)生跨過(guò)半橋 Ml、 Mh的短路，短路會(huì)產(chǎn)生對(duì)晶體管M1、 Mh有害的電流尖峰(由每個(gè)晶體管的切斷時(shí)間通 常比另一晶體管接通時(shí)間長(zhǎng)這一事實(shí)而導(dǎo)致)。此外，該控制系統(tǒng)115連接到晶體管Ml的 源極端子用于測(cè)量電阻器Rs兩端的電壓，并且由此測(cè)量與該半橋Ml、Mh的低側(cè)相關(guān)的電流 (例如，用于實(shí)現(xiàn)最大電流保護(hù)系統(tǒng))。 燈105被插入在RLC諧振電路中。特別地，燈105通過(guò)電感器L連接到節(jié)點(diǎn)A，并 且通過(guò)電容器C1(稱為半電池電容器)連接到該接地端子；另一個(gè)電容器C2而是并聯(lián)到 燈105。當(dāng)燈105接通時(shí)，電容器C2實(shí)質(zhì)上無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)樗粺?05(具有極低的電阻) 旁路了。在這樣的情況下，該RLC電路能夠通過(guò)改變節(jié)點(diǎn)A處的電壓的頻率fo來(lái)控制通過(guò) 燈105的工作電流(當(dāng)該工作頻率fo等于該RLC電路的諧振頻率時(shí)，該工作電流到達(dá)極大 值，當(dāng)該頻率fo遠(yuǎn)離該值時(shí)，該工作電流減小)。相反地，當(dāng)燈105切斷時(shí)(具有非常高的 電阻)，電容器C2允許施加非常高的電壓到燈105以使得它接通(達(dá)到節(jié)點(diǎn)A處的電壓乘 以該RLC電路在該諧振頻率處的品質(zhì)因數(shù))。連接在節(jié)點(diǎn)A和接地端子之間的電容器Cp而 是代表整個(gè)照明裝置100A的寄生電容(例如，與晶體管M1和Mh、燈105、連接端子等等相 關(guān)的)。 本領(lǐng)域熟知的相同結(jié)構(gòu)的變體在圖1B中示出(以下，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，對(duì)應(yīng)于前圖 中示出的那些元件的元件采用同樣的標(biāo)記表示，并且它們的說(shuō)明從略)。在此情況下，示出 了照明裝置100B的電路圖，其中電容器C1連接在燈105和晶體管M1的源極端子(而不是 接地端子)之間。因此，在雙重工作模式中電阻器Rs現(xiàn)在傳導(dǎo)與半橋Ml、Mh高側(cè)相關(guān)的電流。 表示圖1A裝置的一些電學(xué)量的波形(該燈已經(jīng)被接通)的定性時(shí)間圖在圖2A中 示出。將這些圖放在一起考慮，我們例如從信號(hào)HS為高電平并且信號(hào)LS為低電平開(kāi)始。 在這樣的情況下，晶體管Mh接通并且晶體管Ml切斷，從而使得在節(jié)點(diǎn)A的電壓-標(biāo)識(shí)為 V(A)-的值為Vcc。因此，通過(guò)電感器L的電流-標(biāo)識(shí)為I(L)-在圖中指示的方向流動(dòng)(同 時(shí)電容器Cl充電到近似等到Vcc/2的值，并且由于它的大容量基本上可以忽略紋波)。
信號(hào)HS在時(shí)間^時(shí)處于低電平，從而切斷晶體管Mh。通過(guò)電感器L的電流I (L) 不能瞬時(shí)變化，于是它開(kāi)始通過(guò)流過(guò)電容器Cp(其電流標(biāo)識(shí)為I(Cp))而減小；這樣，電容器 Cp放電使得電壓V(A)從原始值Vcc降低到零值。當(dāng)這發(fā)生(時(shí)間t2)時(shí)，電流I (L)繼續(xù) 減小通過(guò)電阻器Rs和處于導(dǎo)通的二極管Dl(其電流標(biāo)識(shí)為I(Dl));因此，電阻器Rs兩端的 電壓_由V(R)標(biāo)識(shí)-從零值過(guò)度到負(fù)值，然后根據(jù)電流I (L)在絕對(duì)值上逐漸減小。在這 樣的情況下，電壓V(A)達(dá)到的負(fù)值等于電壓V(Rs)加上二極管D1的閾值電壓的和；總之， 該電壓V(A)具有小到可以認(rèn)為基本上為零的值。 此時(shí)，在從晶體管Mh切斷的滯后時(shí)間-標(biāo)識(shí)為Td之后，可以使信號(hào)LS處于高電 平(時(shí)間^ = t一Td)，從而接通晶體管Ml。晶體管M1的接通將發(fā)生在電流I(L)變?yōu)榱阒?前。事實(shí)上，這能實(shí)現(xiàn)在晶體管M1的漏極端子和源極端子之間的電壓為零的軟接通。相反 地，在電流I(L)歸零之后，該二極管D1將切斷并且該電流I(L)將反向增大而給電容器Cp充電(通過(guò)電容器C1)，從而增加電壓V(A)并且由此導(dǎo)致晶體管M1的硬接通(在其漏極端 子和源極端子之間的電壓不為零)。 在晶體管M1接通以后，電流I(L)以及電壓V(Rs)持續(xù)減小，直到兩者在時(shí)間t4 都變成零。然后電流I(U和電壓V(Rs)開(kāi)始以相反的方向增大，通過(guò)電阻器Rs和晶體管 M1(同時(shí)二極管D1截止)。 信號(hào)LS在時(shí)間t5處于低電平，從而切斷晶體管Ml-使通過(guò)電阻器Rs的電流歸零， 并也使該電壓V(Rs)歸零。這樣，電流I (L)在絕對(duì)值上開(kāi)始減小流過(guò)該電容器Cp，同時(shí)被 充電的電容器Cp使得電壓V(A)從初始零值變?yōu)橹礦cc。當(dāng)這發(fā)生時(shí)(時(shí)間te)，電流I(L) 在絕對(duì)值上繼續(xù)減小通過(guò)處于導(dǎo)通的二極管Dh。此時(shí)，從晶體管Ml切斷的滯后時(shí)間Td之 后，可以使得信號(hào)HS處于高值(時(shí)間^二t5+Td)，從而接通晶體管Mh。同樣在這種情況 下，晶體管Mh的接通也將發(fā)生在電流I(L)變?yōu)榱阒?從而實(shí)現(xiàn)軟接通)；相反地，在電 流I(L)歸零之后，二極管Dh將截止并且電流I(L)將反方向增大而使電容器Cp放電，從而 降低電壓V(A)并導(dǎo)致晶體管Mh的硬接通。 在該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的每個(gè)工作周期(1/fo)連續(xù)地重復(fù)與如上所述相同的步驟。
表示圖1B的裝置的同樣電學(xué)量的定性波形(該燈已經(jīng)被接通)的時(shí)間圖在圖2B 中示出。這些波形與如上所述的相等，唯一的差異在于電壓V(Rs)有180度的相位差，這是 因?yàn)殡娮杵鱎s現(xiàn)在傳導(dǎo)對(duì)應(yīng)于晶體管Mh的電流I (L)。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案的示例性應(yīng)用如圖3A-3B所示。特別的，電流I (L) 被監(jiān)測(cè)用于檢測(cè)過(guò)零的瞬間，在該點(diǎn)它的值被歸零_標(biāo)識(shí)為tz-在時(shí)間觀測(cè)窗Tm中。就圖 1A的電路來(lái)說(shuō)(雙重考慮應(yīng)用于圖lB的電路的情況中)，過(guò)零瞬間tz與電流I(L)從正值 到負(fù)值的轉(zhuǎn)變相關(guān)；在此情況下，觀測(cè)窗Tm開(kāi)始于信號(hào)HS從高電平到低電平的每次切換 (晶體管Mh的切斷)。觀測(cè)窗Tm具有等于周期l/f0幾分之一的長(zhǎng)度-總之，不會(huì)小于滯 后時(shí)間Td。例如，窗Tm可能等于周期l/fo的5-15%，并且優(yōu)選為周期l/fo的8-12% (例 如，等于10% )。 如果過(guò)零瞬間tz在觀測(cè)窗Tm外(如圖3A所示)，則晶體管Ml的接通正確地在軟 模式下發(fā)生。此外，電流I(U的下降沿跟隨電壓V(A)的下降沿；其意思是指在該RLC電路 中，電流落后于電壓，以使得它正確地工作在感性模式。 相反地如果過(guò)零瞬間tz位于觀測(cè)窗Tm內(nèi)，(如圖3B所示)，其意思是該鎮(zhèn)流器的 操作接近于危險(xiǎn)情況(晶體管M1的接通可能發(fā)生在硬模式下，并且RLC電路的操作可能轉(zhuǎn) 換到容性模式)。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，控制系統(tǒng)由此改變頻率fo(例如，通過(guò)增加預(yù)定的量)。
這樣，可以使鎮(zhèn)流器自動(dòng)地回復(fù)到正確操作。事實(shí)上，該鎮(zhèn)流器是規(guī)格確定的以便 以特定安全容限操作，從而通常地使得過(guò)零瞬間tz被足夠地延遲。所以，該危險(xiǎn)情況不會(huì) 以過(guò)零瞬間tz突然改變而會(huì)以它的緩慢漂移而出現(xiàn)。然而， 一旦過(guò)零瞬間tz落入到觀測(cè)窗 Tm之內(nèi)，頻率fo增加以減少電流I(L)并且從而延遲該過(guò)零瞬間(在該圖中標(biāo)識(shí)為tz')。 這樣的步驟在每個(gè)周期1/fo重復(fù)，直到該鎮(zhèn)流器再次處于其正確工作。
同樣的機(jī)制也能夠?qū)LC電路的操作維持在感性模式。事實(shí)上，當(dāng)電流I (L)的下 降沿接近電壓V(A)的下降沿時(shí)-即，接近容性操作模式-過(guò)零瞬間tz就朝觀測(cè)窗Tm移動(dòng)； 當(dāng)過(guò)零瞬間tz到達(dá)觀測(cè)窗Tm時(shí)(在轉(zhuǎn)變到容性模式之前)，由該控制系統(tǒng)強(qiáng)制的頻率fo 的增加使得RLC電路的操作朝感性模式移動(dòng)。
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此外，這能夠確保鎮(zhèn)流器在干線低電壓(從而在低壓vcc)情況下也能正確操作。
同樣在這種情況下，如果頻率fo的降低(由該控制系統(tǒng)強(qiáng)制以增加電流并且由此保持該燈
的恒定亮度)使得過(guò)零瞬間tz位于觀測(cè)窗Tm之內(nèi)，頻率fo會(huì)自動(dòng)地增加；這使得甚至在
這些條件下也可以完全安全的方式(在減少亮度的情況下)來(lái)使用該燈。 轉(zhuǎn)到圖4，其示出了控制系統(tǒng)的原理方框圖(通過(guò)頂點(diǎn)，S卩115'加以區(qū)別)，其用
來(lái)實(shí)現(xiàn)如上所述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案。 特別的，該控制系統(tǒng)115'包括振蕩器405，其以兩倍于開(kāi)關(guān)系統(tǒng)頻率的頻率(即， 2*fo)操作。振蕩器405驅(qū)動(dòng)指令邏輯410，其產(chǎn)生具有二等分頻率(即，fo)的分別對(duì)應(yīng) 于信號(hào)LS和HS的兩個(gè)邏輯信號(hào)Sl和Sh ;信號(hào)Sl和Sh交替地為邏輯值0 (例如，OV)和邏 輯值1 (例如，等于邏輯供電電壓Vdd = 3. 5V)。信號(hào)Sh和信號(hào)Sl分別提供給驅(qū)動(dòng)器415h 和驅(qū)動(dòng)器4151，其由此產(chǎn)生對(duì)應(yīng)信號(hào)HS和LS(當(dāng)信號(hào)Sh、 Sl分別取值0或1時(shí)，信號(hào)HS、 LS分別在低或高電平)。 比較器420具有連接到接地端子的負(fù)輸入端和連接到控制系統(tǒng)115'的測(cè)量端子 Ps的正輸入端；端子Ps依次地連接到晶體管Ml的源極端子，從而接收電阻器Rs兩端的電 壓V(Rs);比較器420的輸出端子提供信號(hào)Sz，其具有以值為l來(lái)表示每個(gè)過(guò)零瞬間的脈 沖。 窗發(fā)生器425由振蕩器405 (根據(jù)頻率fo)和指令邏輯410 (根據(jù)滯后時(shí)間Td的 長(zhǎng)度)驅(qū)動(dòng)。窗發(fā)生器425產(chǎn)生信號(hào)Sm，其具有以值為1來(lái)表示每個(gè)觀測(cè)窗Tm的脈沖；信 號(hào)Sm脈沖的長(zhǎng)度通過(guò)從外部提供(到控制系統(tǒng)115'的專用端子)的編程信號(hào)Sp而可編 程。 與門430接收信號(hào)Sz (從比較器420)和信號(hào)Sm (從窗發(fā)生器425)，并且產(chǎn)生誤差 信號(hào)Se。誤差信號(hào)Se具有以值為1來(lái)表示檢測(cè)到位于對(duì)應(yīng)觀測(cè)窗Tm(信號(hào)Sm的值為1) 內(nèi)的過(guò)零瞬間的脈沖(信號(hào)Sz的值為l)。該信號(hào)Se提供給校正電路435，校正電路435 相應(yīng)地控制振蕩器405(當(dāng)信號(hào)Se值為1時(shí)，通過(guò)增加頻率fo)。 反過(guò)來(lái)參考圖5，其示出了根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的控制系統(tǒng)的原理方框圖(以 雙頂點(diǎn)，即115"加以區(qū)別)。 在這種情況下，窗發(fā)生器_標(biāo)識(shí)為525-不能從外部可編程，使得觀測(cè)窗Tm(由信 號(hào)Sm表示)具有固定的長(zhǎng)度?？刂葡到y(tǒng)115"改為包括恒流發(fā)生器505，其連接到端子Ps ; 例如，電流發(fā)生器505可通過(guò)電流鏡實(shí)現(xiàn)，其提供振蕩器405的控制電流的預(yù)定的幾分之 一。可編程電阻器Rp位于控制系統(tǒng)115"外部，位于在晶體管Ml的源極端子與相同端子Ps 之間。這樣，比較器420的正輸入端子現(xiàn)在接收的電壓等于電阻器Rs的電壓V(Rs)加上電 阻器Rp的電壓_等于電阻器Rp的電阻乘以由電流發(fā)生器505供給的電流(把比較器420 當(dāng)作具有基本上無(wú)限大的輸入電阻)。在比較器420正輸入端子如此增加的電壓從而使它 到達(dá)基準(zhǔn)電壓(在比較器420的負(fù)輸入端子處)的瞬間和因此的標(biāo)識(shí)為信號(hào)Sz的過(guò)零瞬 間的檢測(cè)提前發(fā)生；在信號(hào)Sz和Sm之間的比較(在與門430內(nèi))中，這等價(jià)于觀測(cè)窗Tm 的相應(yīng)增長(zhǎng)。因此，可以通過(guò)作用于電阻器Rp來(lái)執(zhí)行控制電路115"的操作(以與以前情 況完全相同的方式)。在不需要該控制系統(tǒng)115"中的任何其它專用端子的情況下獲得這 樣的結(jié)果。 在這種情況下，便于將該觀測(cè)窗Tm(由窗發(fā)生器525限定)設(shè)置為一值，該值確保校正電路_標(biāo)識(shí)為535-在所有操作條件下正確操作。有利地，該觀測(cè)窗Tm設(shè)置為等于它 的由滯后時(shí)間Td定義的最小值；這使得相當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化了窗發(fā)生器525的結(jié)構(gòu)(不會(huì)給控制系 統(tǒng)115"的靈活性帶來(lái)不利影響)。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4的技術(shù)方案的一個(gè)實(shí)例在圖6中示出。該實(shí)施例是基于 處于電容器充電/放電時(shí)電壓斜線(ramp)具有可變斜率的(現(xiàn)有的)振蕩器，其使用兩個(gè) 可以從外部獨(dú)立可編程的電流用于獨(dú)立地控制充電時(shí)間和放電時(shí)間(滯后時(shí)間等于放電 時(shí)間，并且振蕩周期等于放電時(shí)間與充電時(shí)間之和)。 在細(xì)節(jié)上，這樣的振蕩器(標(biāo)識(shí)為405')具有端子Po以連接到電容器Co(以接 地端子為參考)，電容器Co被連續(xù)地充電和放電以提供相應(yīng)的振蕩信號(hào)。
端子Pl用來(lái)限定電容器Co的放電電流。因?yàn)檫@樣的目的，端子Pl通過(guò)緩沖器被 保持為固定的電壓VI (例如，3. 4V)。該緩沖器是由運(yùn)算放大器0P1構(gòu)成的，其在它的非倒 相的輸入端子(+)處接收電壓V 1 ;運(yùn)算放大器0P1的倒相輸入端子(_)連接到NMOS晶體 管Ml的源極端子，NMOS晶體管Ml具有連接到運(yùn)算放大器0P1的輸出端子的柵極端子?？?制電阻器R1連接在端子P1和接地端子之間，由此獲得期望的放電電流V1/R1。該放電電 流通過(guò)晶體管Ml提供給以供電端子Vdd(其提供相應(yīng)的電壓)為參考的電流鏡。該電流鏡 由PNP BJT晶體管Tl形成，該晶體管Tl具有連接到晶體管Ml的漏極端子的集電極端子和 連接到供電端子Vdd的發(fā)射極端子。晶體管T1的基極端子短路到它的集電極端子，并且它 連接到另一個(gè)PNP BJT晶體管T2的基極端子，另一個(gè)PNP BJT晶體管T2的發(fā)射極端子連 接到供電端子Vdd。電流鏡Tl、 T2連接到以接地端子為參考的另一個(gè)電流鏡(由兩個(gè)NPN BJT晶體管T3和T4以雙通道形成)，其以正確的方向傳導(dǎo)該放電電流到開(kāi)關(guān)605的對(duì)應(yīng)輸 入端子S1。 端子P2而是被用來(lái)限定電容器Co的充電電流。為了這個(gè)目的，端子P2由緩沖器 保持在固定電壓V2(例如，4. 2V)(同樣地由運(yùn)算放大器0P2和NM0S晶體管M2形成)?？?制電阻器R2連接在端子P2和接地端子之間，由此獲得期望的充電電流V2/R2。該充電電 流通過(guò)該晶體管M2提供給以供電端子Vdd為參考的電流鏡(由兩個(gè)PNP BJT晶體管T5和 T6構(gòu)成)，該電流鏡傳導(dǎo)充電電流到開(kāi)關(guān)605的對(duì)應(yīng)輸入端子S2。 開(kāi)關(guān)605具有輸出端子So，其連接到端子Po(由此連接到電容器Co)。端子So也 連接到比較器610b的負(fù)輸入端子，比較器610b的正輸入端子被保持在固定電壓Vb(例如， 2.85V);同時(shí)，端子So連接到另一個(gè)比較器610t的正輸入端子，比較器610t的的負(fù)輸入端 子保持在預(yù)先固定的電壓Vt > Vb(例如，4. 2V)。比較器610b的輸出端子和比較器610b 的輸出端子分別連接到觸發(fā)器615的復(fù)位端子R和設(shè)置端子S，觸發(fā)器615具有主輸出端子 (Q)和求反輸出端子(Q)，它們提供邏輯值總是彼此相反的信號(hào)。觸發(fā)器615的端子Q的信 號(hào)用來(lái)控制開(kāi)關(guān)605。觸發(fā)器615的端子Q和Q也被連接到指令邏輯(沒(méi)有在圖中示出) 以由此產(chǎn)生信號(hào)Sl、Sh。 轉(zhuǎn)到該窗發(fā)生器(標(biāo)識(shí)為425')，在本發(fā)明的實(shí)施例中，它包括電阻分壓器，其根 據(jù)信號(hào)Sp減小電壓Vt。為了這樣的目的，電壓Vt被施加到兩個(gè)串聯(lián)到接地端子的電阻器 Rpl和Rp2(電阻器rp2具有由信號(hào)Sp控制的可變電阻)；分壓器Rpl、Rp2的中心抽頭提供 了等于電壓Vt幾分之一的編程電壓Vp (根據(jù)信號(hào)Sp)。比較器625具有接收來(lái)自分壓器 Rpl、Rp2的正電壓Vp的輸入端子，和接收振蕩器405'負(fù)端子Po的電壓的輸入端子。比較器625的輸出端子提供信號(hào)Sm(提供到與門430)。 現(xiàn)在參考校正電路(標(biāo)識(shí)為435')，它包括PNP BJT晶體管T7，其限定了電流鏡 T5、T6的附加分支；為了這樣的目的，晶體管T7具有分別短接到晶體管T5、T6的發(fā)射極端 子和基極端子的發(fā)射極端子和基極端子。晶體管T7的集電極端子經(jīng)過(guò)以接地端子為參考 的另一個(gè)電流鏡(由兩個(gè)NPN BJT晶體管T8和T9構(gòu)成)連接到校正電路435'的端子Pr。 啟動(dòng)型NM0S晶體管Me并聯(lián)連接到晶體管T9。特別地，晶體管Me具有分別短路到晶體管 T9的集電極端子和發(fā)射極端子的漏極端子和源極端子；晶體管Me的柵極端子接收求反信 號(hào)Se (來(lái)自與門430)。校正電容器Cr連接在端子Pr和接地端子之間，并且校正電阻器Rr 連接在振蕩器405'的端子Pr和端子P2之間。 表示圖6A的電路的一些電學(xué)量的波形的定性時(shí)間圖示出在圖6B中。將這些圖放 在一起考慮，讓我們從初始狀況(時(shí)間t/ )開(kāi)始，這里振蕩器405'端子Po的電壓-標(biāo) 識(shí)為V(Po)-剛減小到電壓Vb。在這樣的情況下，比較器610b提供值為1的信號(hào)到觸發(fā)器 615的端子R，使得在它的端子Q處的信號(hào)_標(biāo)識(shí)為S (Q)-取值為0。信號(hào)S (Q)在值為0時(shí) 連接端子So到開(kāi)關(guān)605的端子S2。因此，該充電電流(通過(guò)該電阻器R2)通過(guò)電流鏡T5、 T6提供給端子Po，從而給電容器Co充電。 —旦電壓V(Po)到達(dá)電壓Vt(時(shí)間tZ )，比較器610t提供值為1的信號(hào)給觸發(fā) 器615的端子S，使得信號(hào)S(Q)切換到值l ;信號(hào)S(Q)在值為1時(shí)改為連接端子So到開(kāi)關(guān) 605的端子S1。因此，該放電電流(通過(guò)電阻器R1)現(xiàn)在通過(guò)電流鏡T1、T2和T3、T4從端 子Po被吸收，從而給電容器Co放電。當(dāng)電壓V(Po)回到值Vb(時(shí)間t/ )時(shí)，剛好再開(kāi)始 上述的過(guò)程(時(shí)間t3' 、V和V等等)。 因此，電壓V(Po)具有三角波形，其周期等于充電時(shí)間(t/ -V 、t3' -t4')加 上放電時(shí)間(t2' _t3' 、t4' _t5')之和。該信號(hào)S(Q)具有相同的周期，其脈沖在值為1 時(shí)的長(zhǎng)度等于放電時(shí)間。振蕩器405'的頻率(2*fo)通過(guò)改變充電電流而被控制(用于 控制燈的亮度)；這樣，隨著充電電流的增加或減小，電壓V(Po)的上升斜線的斜率也因此 增加或減小_在電壓Vb和Vt之間總是達(dá)同樣的幅度_由此增加或減小振蕩器405'的頻 率。 當(dāng)信號(hào)S(Q)值為O時(shí)(即，分別在時(shí)間t/和V )，信號(hào)S(Q)通過(guò)將信號(hào)HS和 信號(hào)LS交替地取值1而產(chǎn)生信號(hào)HS和信號(hào)LS，同時(shí)滯后時(shí)間Td對(duì)應(yīng)于值為1時(shí)的信號(hào) S(Q)。這樣，信號(hào)LS、HS具有二等分振蕩器405'頻率的頻率(fo)。 當(dāng)電壓V(Po)低于電壓Vp時(shí)(通過(guò)信號(hào)Sp來(lái)設(shè)置)時(shí)，信號(hào)Sm值為1。所以，信 號(hào)Sm的值為1的脈沖在每個(gè)放電時(shí)間期間(即，在每個(gè)滯后時(shí)間期間)開(kāi)始并持續(xù)為充電 時(shí)間的幾分之一 (根據(jù)電壓Vp)，它們的每一個(gè)限定對(duì)應(yīng)的觀測(cè)窗_標(biāo)示為Tm'。反過(guò)來(lái)， 當(dāng)電壓V(Rs)為正時(shí)，信號(hào)Sz值為l。所以，信號(hào)Sz的值為l的脈沖在每個(gè)過(guò)零瞬間-標(biāo) 識(shí)為tz'-開(kāi)始并且持續(xù)直到LS信號(hào)返回到低電平(S卩，在下次滯后時(shí)間開(kāi)始時(shí))。
當(dāng)信號(hào)Sz的脈沖不與對(duì)應(yīng)信號(hào)Sm重疊時(shí)(即，過(guò)零瞬間tz'落入到觀測(cè)窗Tm' 之內(nèi))，信號(hào)Se值為O。因此，晶體管Me由值為1的求反信號(hào)Se接通，從而將電流鏡T8、T9 短路到接地端子(如此使它禁用)；在這樣的情況下，電容器Cr被充電電流充電到端子P2 的電壓(所以它對(duì)于振蕩器的405'的操作是絕對(duì)無(wú)關(guān)緊要的)。相反地，如圖所示，如果 信號(hào)Sz的脈沖與信號(hào)Sm的對(duì)應(yīng)脈沖(部分地)重疊(即，過(guò)零瞬間tz落入到觀測(cè)窗Tm'
11之內(nèi))，當(dāng)信號(hào)Sm和Sz值為1時(shí)信號(hào)Se取值1 ;因此，信號(hào)Se的值為1的脈沖在過(guò)零瞬間 tz'開(kāi)始，并以觀測(cè)窗Tm'結(jié)束。因此，晶體管Me由值為O的對(duì)應(yīng)的求反信號(hào)Se切斷，并 且因此充電電流現(xiàn)在被端子Pr吸收(經(jīng)過(guò)電流鏡T5、T7和T8、T9)，從而給電容器Cr放電。 電容器Cr放電的程度取決于信號(hào)Se脈沖的長(zhǎng)度(于是過(guò)零瞬間tz'超前觀測(cè)窗Tm'越 多，放電程度越大)。因此在端子P2和端子Pr之間產(chǎn)生的電壓差在電阻器Rr上產(chǎn)生電壓 降，相應(yīng)的電流被添加到由電阻器R2提供的充電電流。所以，電容器Co充電更快，從而增 加振蕩器405'的頻率。在信號(hào)Se脈沖的的最后，信號(hào)Se返回到值l以使得晶體管Me再 次接通，從而將電流鏡T8、 T9短路到接地端子；電容器Cr然后被再充電到端子P2的電壓 (恢復(fù)先前的情況)。 根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的圖4的技術(shù)方案的另一個(gè)實(shí)例在圖7中示出。該實(shí)例是
基于處于電容器放電/充電時(shí)電壓斜線具有可變幅度的(現(xiàn)有的)振蕩器。 在這種情況下，在該振蕩器(標(biāo)識(shí)為405')中，比較器610t在它的負(fù)輸入端子
接收控制電壓Vc，控制電壓Vc被從外部設(shè)置位于對(duì)應(yīng)的端子Pc處。由此通過(guò)改變電壓Vc
來(lái)控制振蕩器405"的頻率(用于控制燈的亮度)；特別的，隨著電壓Vc的增加或減小，電
壓V(Po)的上升斜線的上峰值也因此增加或減小-總是達(dá)同樣的斜率-由此增加或減小振
蕩器405"的頻率。如果(以附加或替換的方式)施加到比較器610b的正輸入端子的電壓
改變_并且由此電壓V(Po)上升斜線的下峰值改變，也可用到類似的考慮。 因此，在該窗發(fā)生器(標(biāo)識(shí)為425")內(nèi)，分壓器Rpl、Rp2現(xiàn)在將連接到端子Pc用
于接收同樣的電壓Vc。如上所述的系統(tǒng)的操作完全類似于以前描述的系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5的技術(shù)方案的實(shí)例在圖8中示出。該實(shí)例是基于同樣的
處于電容器放電/充電時(shí)電壓斜線具有改變斜率的振蕩器405'。在此情況下，該窗發(fā)生
器-標(biāo)識(shí)為525' _簡(jiǎn)單地短路觸發(fā)器615的端子Q到與門430的對(duì)應(yīng)輸入端子，從而設(shè)置
信號(hào)Sm等于信號(hào)S(Q);因此，觀測(cè)窗Tm(由信號(hào)Sm表示)將完全等于滯后時(shí)間Td(由信
號(hào)S(Q)表示)。 優(yōu)選的，校正電路-標(biāo)識(shí)為535'-也包括連接在與門430的輸出端子和晶體管Me 的柵極端子之間的單穩(wěn)態(tài)805。單穩(wěn)態(tài)805響應(yīng)于觸發(fā)信號(hào)而從穩(wěn)定狀態(tài)(值為0)轉(zhuǎn)到 不穩(wěn)定狀態(tài)(值為l)，并且在該觸發(fā)信號(hào)移除之后保持這種狀態(tài)達(dá)預(yù)先固定的時(shí)段內(nèi)(例 如，等于周期1/fo乘以預(yù)定的因數(shù)_比如2-10)。這樣，當(dāng)信號(hào)Se取值1時(shí)(因?yàn)樵撨^(guò)零 瞬間落入到觀測(cè)窗Tm內(nèi))，單穩(wěn)態(tài)805從值為0轉(zhuǎn)到值為1，并且保持它至少達(dá)這樣的時(shí)段 (即使信號(hào)Se的脈沖有較短的長(zhǎng)度)。這使得能保持晶體管Me的切斷足夠久，以使得在任 何情況下振蕩器415'的頻率顯著增大(即使觀測(cè)窗Tm非常短)。 如果圖5的技術(shù)方案以如上所述的處于電容器放電/充電時(shí)電壓斜線具有可變幅 度(通過(guò)改變比較器610t負(fù)輸入端子的電壓和/或比較器610b正輸入端子的電壓)的振 蕩器實(shí)現(xiàn)，則可用類似的考慮。 上述的技術(shù)方案(雖然在許多實(shí)際應(yīng)用中效果顯著)可能會(huì)在特定的臨界狀態(tài)下 表現(xiàn)出一些局限性(例如，在該燈嚴(yán)重的短路的情況下)。 特別的，如圖9的應(yīng)用的示例性方案所示，該短路可能導(dǎo)致過(guò)零瞬間極大的提前。 例如，在過(guò)零瞬間tzl相對(duì)對(duì)應(yīng)的觀測(cè)窗Tml顯著地延遲之后，過(guò)零瞬間tz2接近對(duì)應(yīng)觀測(cè) 窗tm2 (沒(méi)有達(dá)到它)；后來(lái)的過(guò)零瞬間tz3而是如此提前從而旁路對(duì)應(yīng)觀測(cè)窗Tm3。所以，在這樣的情況下過(guò)零瞬間tzl-tz3決不會(huì)位于觀測(cè)窗TM1-Tm3之內(nèi)(使得該校正電路決不 會(huì)被激活)。然而，在這樣的情況下，低側(cè)晶體管的接通(在觀測(cè)窗Tm3中信號(hào)SL切換到高 電平的時(shí)候)將會(huì)處于硬模式，其端子上的電壓很高。 相反地，如圖9B的應(yīng)用的示例性方案所示，該短路可以使得過(guò)零瞬間tzl'處于 對(duì)應(yīng)觀測(cè)窗Tm'內(nèi)，使得該校正電路由此延遲該過(guò)零瞬間。然而，后來(lái)的過(guò)零瞬間tz2'也 可能這么延遲(相對(duì)于對(duì)應(yīng)觀測(cè)窗Tm2')來(lái)完全地旁路后來(lái)的觀測(cè)窗Tm3'。所以，在這 樣的情況下，過(guò)零瞬間tz2'不位于任何觀測(cè)窗Tm2' -Tm3'內(nèi)(使得該校正電路不再被 激活)。然而，在這些情況下，電流I(U的相位已經(jīng)反向，使得RLC電路的操作處于容性模 式_在觀測(cè)窗Tm2內(nèi)低側(cè)晶體管(信號(hào)SL位于高電平)的接通將發(fā)生在硬模式。
在這兩種情況下，硬模式的接通并不是由上述的技術(shù)方案檢測(cè)，這是因?yàn)樗?過(guò)零瞬間的逐漸變化。然而，必須指出的是，在第一種情況中(圖9A)中存在兩個(gè)連續(xù)的過(guò) 零瞬間tz3和tz2 (不被任何觀測(cè)窗分開(kāi))，而在第二種情況(圖9B)中存在兩個(gè)連續(xù)的觀 測(cè)窗Tm2'和Tm3'(不被任何過(guò)零瞬間分開(kāi))。所以，可以檢測(cè)到何時(shí)在兩個(gè)連續(xù)的觀測(cè) 窗之間的過(guò)零瞬間的數(shù)目不等于1 (分別為0或2)。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，該控制系統(tǒng)被該開(kāi)關(guān)系統(tǒng) 的兩個(gè)晶體管的切斷所干預(yù)(例如，暫時(shí)的)。這樣，有可能在任何操作條件下確保鎮(zhèn)流器 正確操作。 轉(zhuǎn)到圖IO，示出了適用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上述技術(shù)方案的特定控制系統(tǒng) 的原理方框圖。 在這種情況下，該控制系統(tǒng)包括檢測(cè)電路1005、其接收來(lái)自與其測(cè)量端子相關(guān)聯(lián) 的比較器的信號(hào)Sz和來(lái)自窗發(fā)生器(沒(méi)有在圖中示出)的信號(hào)Sm。檢測(cè)電路1005具備兩 個(gè)觸發(fā)器1010a和1010b，每個(gè)都具有復(fù)位端子(R)、設(shè)置端子(S)、主輸出端子(Q)和求反 輸出端子(Q)。信號(hào)Sz被提供到觸發(fā)器1010b的端子R;同樣的信號(hào)Sz被塊1015a延遲和 然后被求反，該求反和延遲的信號(hào)Sz然后被提供給觸發(fā)器1010a的端子S。邏輯與門1020a 被輸入信號(hào)Sz和由觸發(fā)器1010a的端子Q提供的信號(hào)，并且輸出兩倍過(guò)零瞬間的信號(hào)Sz2。 在雙模式中，信號(hào)Sm被提供給觸發(fā)器1010a的端子R ;同樣的信號(hào)Sm被塊1015b延遲且其 后被求反，該求反和延遲的信號(hào)Sm然后被提供給觸發(fā)器1010b的端子S。邏輯與門1020b 被輸入信號(hào)Sm和由觸發(fā)器1010b的端子Q提供的信號(hào)，并且輸出兩倍觀測(cè)窗的信號(hào)Sm2。 檢測(cè)電路1005也包括或門1025，其接收信號(hào)Sz2(來(lái)自與門1020a)和信號(hào)Sm2(來(lái)自與門 1020b)，并且產(chǎn)生誤差信號(hào)Se'。該信號(hào)Se'被提供給保護(hù)電路1035，其因此控制開(kāi)關(guān)系 統(tǒng)的晶體管的指令邏輯410 (沒(méi)有示出在該圖中)。 信號(hào)Sm在它的每個(gè)脈沖開(kāi)始時(shí)切換到值為1 (指示觀測(cè)窗的開(kāi)始)；在這樣的情 況下，觸發(fā)器1010a復(fù)位(它的端子Q的信號(hào)轉(zhuǎn)到值O);相反地，信號(hào)Sz在它的每個(gè)脈沖結(jié) 束時(shí)切換到值O ;在這種情況下，在由塊1015a引入的延遲之后，觸發(fā)器1010ta被設(shè)置(在 它的端子Q的信號(hào)轉(zhuǎn)為值1)以避免出現(xiàn)任何競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。在正常情況下，其中每個(gè)零檢測(cè)瞬 間跟隨對(duì)應(yīng)觀測(cè)窗的開(kāi)始，信號(hào)Sz2總是處于值0 ;事實(shí)上，當(dāng)信號(hào)Sz取值為1時(shí)(在它的 脈沖開(kāi)始時(shí)，指示過(guò)零瞬間)，觸發(fā)器1010b的端子Q的信號(hào)值為0(因?yàn)樵撚|發(fā)器1010a已 經(jīng)預(yù)先由信號(hào)Sm的對(duì)應(yīng)脈沖復(fù)位)。作為替代，在兩個(gè)連續(xù)零檢測(cè)瞬間的情況下，信號(hào)sz2 轉(zhuǎn)為值1 ;事實(shí)上，當(dāng)信號(hào)Sz取值為1時(shí)，觸發(fā)器1010b的端子Q的信號(hào)也取值為1 (這是 因?yàn)橛|發(fā)器1010a已經(jīng)在之前的信號(hào)Sz脈沖的結(jié)束處進(jìn)行了設(shè)置而沒(méi)有被任何信號(hào)Sm的
13脈沖復(fù)位)。 在雙通道中，觸發(fā)器1010a是在每個(gè)信號(hào)Sz的脈沖的開(kāi)始時(shí)被設(shè)置，并且它在每 個(gè)信號(hào)Sm的脈沖結(jié)束處被復(fù)位(在塊1015b引入的延遲之后)。正常地，信號(hào)Sm2總是處 于電平0 ;事實(shí)上，當(dāng)信號(hào)Sm具有值1時(shí)(在每個(gè)觀測(cè)窗期間)，觸發(fā)器1010b的端子Q的信 號(hào)取值為0 (這是因?yàn)橛|發(fā)器1010a已經(jīng)預(yù)先由對(duì)應(yīng)的信號(hào)Sz的脈沖復(fù)位)。作為替代，在 兩個(gè)連續(xù)觀測(cè)窗的情況下，信號(hào)Sm2轉(zhuǎn)為值1 ;事實(shí)上，當(dāng)信號(hào)Sz具有值1時(shí)，觸發(fā)器1010b 的端子Q處的信號(hào)也具有值1 (這是因?yàn)橛|發(fā)器1010b已經(jīng)在之前的信號(hào)Sm的脈沖的結(jié)束 處被設(shè)置而沒(méi)有被任何信號(hào)Sz的脈沖復(fù)位)。 當(dāng)信號(hào)sz2取值為1時(shí)(指示檢測(cè)到兩個(gè)連續(xù)過(guò)零瞬間)和/或信號(hào)Sm2取值 為1時(shí)(指示檢測(cè)到兩個(gè)連續(xù)觀測(cè)窗)，該信號(hào)Se'也轉(zhuǎn)為值1。在這樣的情況下，保護(hù)電 路1035控制指令邏輯410以禁用開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的兩個(gè)晶體管的控制信號(hào)達(dá)預(yù)定時(shí)間(例如， 10-50iis)。因此，晶體管同時(shí)切斷，使得工作電流為零(由此切斷該燈)。此時(shí)，可以以重 新激活鎮(zhèn)流器的常規(guī)程序(例如，軟啟動(dòng)模式)而再次冷啟動(dòng)該燈。 自然地，為了滿足當(dāng)?shù)氐暮途唧w的要求，所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員可以對(duì)如上所 述的技術(shù)方案施以許多邏輯和/或物理修改和變更。更具體地說(shuō)，雖然已經(jīng)根據(jù)它的一個(gè) 或多個(gè)實(shí)施例以一定程度的細(xì)節(jié)描述了該技術(shù)方案，應(yīng)該清楚的是還存在多種在形式和細(xì) 節(jié)方面的省略、置換，和變化以及其他實(shí)施例都是可能的。尤其是，本發(fā)明不同的實(shí)施例甚 至可以在沒(méi)有在先描述所闡明的用于提供對(duì)其更透徹的理解的具體細(xì)節(jié)(比如數(shù)值實(shí)例) 的情況下實(shí)行；反之，熟知的特征也許已經(jīng)從略或簡(jiǎn)化以免不必要的細(xì)節(jié)使得該描述晦澀。 此外，意圖很清楚的是，結(jié)合所披露的技術(shù)方案的任何實(shí)施例描述的具體元件和/或方法 步驟可以作為通用設(shè)計(jì)選擇的要素并入到任何其他實(shí)施例中。 特別地，如果該控制系統(tǒng)有不同的結(jié)構(gòu)或包括等效的元件，也應(yīng)用類似的考慮；此 外，元件可以彼此分開(kāi)或完全或部分地結(jié)合在一起。 雖然在上述描述中，已經(jīng)對(duì)用于控制熒光燈的亮度的鎮(zhèn)流器做出了具體的參考， 但是這樣的應(yīng)用僅僅是說(shuō)明性的而不應(yīng)該以限定的方式解釋。例如，鎮(zhèn)流器可以具有不同 的結(jié)構(gòu)，其可被用來(lái)控制其他類型氣體放電燈的亮度；一般地說(shuō)，同樣的技術(shù)方案可以應(yīng)用 在諧振逆變器、基于諧振逆變器的直流_直流變換器、或用于控制任何其他的諧振開(kāi)關(guān)系 統(tǒng)。顯然，該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)可以具有不同的結(jié)構(gòu)或它可以包括等效部件-即，任何其他的半橋式 配置的開(kāi)關(guān)對(duì)(例如，CM0S)。同樣地，該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)可以是由不同類型的振蕩器(或等效電 路)控制。此外，對(duì)于低側(cè)晶體管和高側(cè)晶體管或兩者而言，以等效的方式檢測(cè)過(guò)零瞬間都 是可以的。例如，在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，測(cè)量電阻器在半電池電容器和接地端子之間 串聯(lián)連接到燈(其低側(cè)晶體管的源極端子直接連接到接地端子)；這樣，可以為兩個(gè)晶體管 檢測(cè)每個(gè)過(guò)零瞬間(當(dāng)測(cè)量電阻器處的電壓分別從負(fù)值轉(zhuǎn)到正值或從正值轉(zhuǎn)到負(fù)值時(shí))。
觀測(cè)窗的上述例子純粹是指示性的而不是限定性的；特別的，當(dāng)通過(guò)超前或延遲 過(guò)零瞬間的檢測(cè)來(lái)進(jìn)行編程時(shí)，該觀測(cè)窗可被固定為甚至大于該滯后時(shí)間的值(例如，其 預(yù)先確定的分?jǐn)?shù))。總之，不排除以另外方式(甚至與滯后時(shí)間無(wú)關(guān))限定觀測(cè)窗的可能 性。在本發(fā)明的簡(jiǎn)化實(shí)施例中，也可提供不可編程的觀測(cè)窗(例如，等于預(yù)先設(shè)定的該工作 頻率的幾分之一)。 總之，觀測(cè)窗的編程可能是以不同的方式獲得。例如，在基本實(shí)施例中，可通過(guò)預(yù)定的步驟增加它/或減小它(與該工作頻率無(wú)關(guān))。 顯然，該編程電壓(用來(lái)限定該觀測(cè)窗)可通過(guò)另一種方式設(shè)置(例如，通過(guò)控制 經(jīng)過(guò)具有固定電阻的電阻器的電流)?？傊?，沒(méi)什么能妨礙在該控制系統(tǒng)內(nèi)確定編程電壓 (或任何其他等效的信號(hào))。 如果該過(guò)零瞬間以另一種方式改變(通過(guò)超前或延遲它)，可以應(yīng)用類似的考慮， 以模擬該觀測(cè)窗的相反符號(hào)的對(duì)應(yīng)變化。 例如，沒(méi)什么能妨礙應(yīng)用直接來(lái)自外部的補(bǔ)償電流(offset current)(符號(hào)與工 作電流的符號(hào)相同或相反)。 不排除以不同方式(甚至不需要作用于該振蕩器的操作)改變?cè)摴ぷ黝l率的可能 性；例如，在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，該工作頻率可改變恒定的量(不考慮過(guò)零瞬間的超 前)，或者以連續(xù)方式改變。 由該單穩(wěn)態(tài)提供的同樣結(jié)果可通過(guò)其他能確保該工作頻率變化最小的電路獲得 (只要該過(guò)零瞬間落入該觀測(cè)窗內(nèi))-例如，通過(guò)規(guī)定表示該觀測(cè)窗的信號(hào)的最小長(zhǎng)度。總 之，即使當(dāng)該編程窗是可編程的，這樣的特征使得其自身得以實(shí)現(xiàn)。相反地，即使當(dāng)該計(jì)劃 窗是固定的，它也不是嚴(yán)格地必需的。 如果該保護(hù)電路響應(yīng)不同于單個(gè)觀測(cè)窗的兩個(gè)連續(xù)觀測(cè)窗之間的任意數(shù)量的過(guò) 零瞬間的檢測(cè)，也可以應(yīng)用類似的考慮；總之，該保護(hù)電路可以不同地起作用(例如，通過(guò) 完全地切斷該鎮(zhèn)流器)。 應(yīng)該注意的是，如上所述的控制系統(tǒng)便于制造和銷售，甚至獨(dú)立于相應(yīng)的開(kāi)關(guān)系 統(tǒng)。 顯然，提出的結(jié)構(gòu)可以是集成電路設(shè)計(jì)的一部分。該設(shè)計(jì)也可以編程語(yǔ)言來(lái)創(chuàng)造； 此外，如果設(shè)計(jì)師不能制造芯片或掩模，則該設(shè)計(jì)也可以通過(guò)物理手段傳輸?shù)降谌健？?之，該產(chǎn)生的集成電路可以由它的制造商以原晶片形式如裸芯片分發(fā)，或以封裝形式分發(fā)。 此外，提出的技術(shù)方案可以與同一芯片的其他電路集成，或它可以安裝在中間產(chǎn)品中或與 一個(gè)或多個(gè)其他芯片耦合?？傊摷呻娐愤m合用于復(fù)雜系統(tǒng)。 該鎮(zhèn)流器(或任何其他包括所提出的控制系統(tǒng)的設(shè)備)可以具有不同的結(jié)構(gòu)或包 括等效部件(分開(kāi)的、或整體地或部分地組合的)。
類似的考慮應(yīng)用于該照明裝置。 最后，所提出的技術(shù)方案便于以等效的方法實(shí)現(xiàn)(通過(guò)使用類似的步驟、刪除某 些不必要的步驟、或增加更多可選的步驟)；此外，這些步驟可以按照不同的順序，并行地 或交錯(cuò)的方式執(zhí)行(至少部分地)。
1權(quán)利要求
一種用于諧振開(kāi)關(guān)系統(tǒng)(110)的控制系統(tǒng)(115)，該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)包括以半橋式配置的第一開(kāi)關(guān)(Ml)和第二開(kāi)關(guān)(Mh)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)諧振負(fù)載(L、105、C1)，其中該控制系統(tǒng)包括用于根據(jù)該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的工作頻率交替地接通和切斷該開(kāi)關(guān)的指令裝置(405-410、415l、415h)，特征在于用于在時(shí)間的觀測(cè)窗(Tm)中檢測(cè)由該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)提供給該諧振負(fù)載的工作電流(I(L))的歸零(tz)的檢測(cè)裝置(420-430)，該觀測(cè)窗跟隨至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(Ml)的每次切斷并且具有等于該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)工作周期幾分之一的長(zhǎng)度，以及用于響應(yīng)于在觀測(cè)窗中的每次歸零檢測(cè)而改變?cè)摴ぷ黝l率的校正裝置(435、535)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)(115)，其中該指令裝置(405-410、4151、415h)包括用于交替地將接通信號(hào)和切斷信號(hào)(LS、HS)施加到每個(gè)開(kāi)關(guān)(Ml、Mh)的裝置(410)，在每個(gè)開(kāi)關(guān)的切斷信號(hào)和另一個(gè)開(kāi)關(guān)的接通信號(hào)之間具有滯后時(shí)間(Td)，該觀測(cè)窗(Tm)至少等于該滯后時(shí)間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的控制系統(tǒng)(115)，進(jìn)一步包括用于編程該觀測(cè)窗的長(zhǎng)度的編程裝置(425 ;505， Rp)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的控制系統(tǒng)(115)，其中該指令裝置(405-410、4151、415h)包括用于產(chǎn)生斜線狀振蕩信號(hào)(V(Po))的振蕩器(405)，以及用于根據(jù)該振蕩信號(hào)來(lái)操作該開(kāi)關(guān)的接通和切斷的裝置(410)，該編程裝置(425 ;505， Rp)包括用于根據(jù)該振蕩信號(hào)和閾值(Vp)之間的比較來(lái)限定該觀測(cè)窗的長(zhǎng)度的裝置(625)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的控制系統(tǒng)(115)，其中該編程裝置(425 ;505，Rp)包括用于改變?cè)撻撝?Vp)的裝置(Rp2)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3的控制系統(tǒng)(115)，其中該檢測(cè)裝置(420-430)包括用于測(cè)量指示在該控制系統(tǒng)的測(cè)量端子(Ps)處的工作電流(I(U)的測(cè)量量(V(Rs))的測(cè)量裝置(420)，該編程裝置(425 ;505， Rp)包括用于施加補(bǔ)償?shù)皆摐y(cè)量量的補(bǔ)償裝置(505、 Rp)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的控制系統(tǒng)(115)，其中該測(cè)量裝置(420)包括串聯(lián)連接到至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(Ml)用于傳導(dǎo)工作電流(I(U)的測(cè)量電阻器(Rs)，并且其中該補(bǔ)償裝置(505、Rp)包括連接在該測(cè)量端子和該測(cè)量電阻器之間的編程電阻器(Rp)，以及用于施加預(yù)定電流到該編程電阻器的電流發(fā)生器(505)，該測(cè)量裝置測(cè)量在該測(cè)量端子的電壓，該電壓被限定為該測(cè)量電阻器處的電壓和該編程電阻器處的電壓之和。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)(115)，其中該校正裝置(435 ;535)包括增量裝置(435 ;535)，用于將該工作頻率增加對(duì)應(yīng)于歸零(tz)的檢測(cè)和該觀測(cè)窗(Tm)的結(jié)束之間的差值的量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的控制系統(tǒng)(115)，其中該增量裝置(535)包括裝置(805)，用于響應(yīng)于在觀測(cè)窗中對(duì)歸零的每次檢測(cè)來(lái)將該工作頻率增加最小量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)(115)，進(jìn)一步包括用于檢測(cè)與兩個(gè)連續(xù)觀測(cè)窗之間的一個(gè)不同的多個(gè)歸零的裝置(1005)，以及響應(yīng)于對(duì)不同于一個(gè)的該多個(gè)歸零的每次檢測(cè)而切斷開(kāi)關(guān)(Ml、Mh)的裝置(1035)。
11. 一種設(shè)備(110)，包括諧振開(kāi)關(guān)系統(tǒng)(Ml、 Mh)和權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)的用于控制該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)(115)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的設(shè)備(110)，其中該設(shè)備是用于照明裝置(100A、100B)的鎮(zhèn)流器。
13. —種照明裝置(100A、100B)，包括權(quán)利要求12的鎮(zhèn)流器。
14. 一種用于控制諧振開(kāi)關(guān)系統(tǒng)(110)的方法，該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)包括以半橋式配置的第一開(kāi)關(guān)(Ml)和第二開(kāi)關(guān)(Mh)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)諧振負(fù)載(L、105、C1)，其中該方法包括這些步驟根據(jù)該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的工作頻率交替地接通和切斷該開(kāi)關(guān)，特征在于在時(shí)間的觀測(cè)窗(Tm)中檢測(cè)由該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)提供給該諧振負(fù)載的工作電流(I(U)的歸零(tz)，該觀測(cè)窗跟隨至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(Ml)的每次切斷并且具有等于該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)工作周期幾分之一的長(zhǎng)度，以及響應(yīng)于在觀測(cè)窗中的每次歸零檢測(cè)而改變?cè)摴ぷ黝l率。
全文摘要
本發(fā)明涉及以在觀測(cè)窗中監(jiān)測(cè)工作電流來(lái)控制諧振開(kāi)關(guān)系統(tǒng)。提出一種用于控制諧振開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的技術(shù)方案，開(kāi)關(guān)系統(tǒng)包括以半橋式配置的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)諧振負(fù)載。相應(yīng)的控制系統(tǒng)包括用于根據(jù)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的工作頻率交替地接通和切斷開(kāi)關(guān)的指令裝置。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案中，該控制系統(tǒng)包括檢測(cè)裝置，用于在時(shí)間的觀測(cè)窗中檢測(cè)該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)提供給該諧振負(fù)載的工作電流的歸零；該觀測(cè)窗跟隨至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的每次切斷，并且具有等于該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的工作周期幾分之一的長(zhǎng)度。然后提供校正裝置用于響應(yīng)于在觀測(cè)窗中的每次歸零檢測(cè)而改變工作頻率。
文檔編號(hào)H02M1/088GK101771336SQ20091100015
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者A·皮杜蒂, C·阿德拉格納, S·貝里亞 申請(qǐng)人:意法半導(dǎo)體股份有限公司