專利名稱：氣體放電燈驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及氣體放電燈驅(qū)動(dòng)器。如眾所周知的，氣體放電燈驅(qū)動(dòng)器用來(lái)向氣體放電燈饋送所需的電流量，而其本身又從AC電源接收功率。
傳統(tǒng)上，這樣的驅(qū)動(dòng)器包括三級(jí)整流和升壓變換器，用以把AC輸入電壓轉(zhuǎn)換為較高的DC輸出電壓；降壓變換器，用以把所述DC電壓轉(zhuǎn)換為較低電壓但較高電流；以及換向器，用于以相對(duì)較低的頻率切換燈的DC電流。在最近的設(shè)計(jì)中，最后兩級(jí)(亦即降壓變換器和換向器)已經(jīng)結(jié)合成單一級(jí)，稱作正向換向級(jí)。這種組合級(jí)提供諸如元件較少和尺寸較小等優(yōu)點(diǎn)。
在這種正向換向級(jí)中，可以區(qū)分出半橋型和全橋型。然而，這種正向換向級(jí)總是具有兩個(gè)串聯(lián)MOSFET(MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管)開關(guān)的至少一個(gè)鏈，其中，待驅(qū)動(dòng)的氣體放電燈連接到所述兩個(gè)開關(guān)之間的節(jié)點(diǎn)上。
在穩(wěn)態(tài)工作期間，燈電流原則上具有基本上恒定的幅度，但是，燈電流以固定的時(shí)間間隔改變方向。一個(gè)完整的燈周期包括第一時(shí)間間隔，其中燈電流具有一個(gè)方向；以及第二時(shí)間間隔，其中燈電流具有相反方向。在這些時(shí)間間隔中的每一個(gè)期間，所述兩個(gè)鏈開關(guān)之一被激活，而同時(shí)另一個(gè)是無(wú)源的。傳統(tǒng)上，激活的開關(guān)以相對(duì)較高的頻率斷開(截止?fàn)顟B(tài))和接通(導(dǎo)通狀態(tài))。在所述激活開關(guān)的接通狀態(tài)期間，燈電路電流被所述激活的開關(guān)導(dǎo)通，幅度增大。在所述激活開關(guān)的斷開狀態(tài)期間，燈電路電流通過(guò)與另一個(gè)開關(guān)(亦即非激活開關(guān))并聯(lián)的二極管導(dǎo)通。所述二極管可能是MOSFET開關(guān)本身的內(nèi)部體二極管。然而，內(nèi)部體二極管在相對(duì)較高的頻率下，尤其是從導(dǎo)通狀態(tài)過(guò)渡到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)性能很差，它會(huì)引起相對(duì)較大的能量損耗。為了改善所述開關(guān)的性能，已經(jīng)有人建議，為每一個(gè)MOSFET開關(guān)增加兩個(gè)單獨(dú)的二極管，一個(gè)二極管串聯(lián)，而另一個(gè)逆并聯(lián)。然后，當(dāng)激活的MOSFET斷開時(shí)，燈電路電流被所述逆并聯(lián)的二極管導(dǎo)通，而同時(shí)所述串聯(lián)的二極管阻斷通過(guò)所述非激活開關(guān)的電流。然而，這種設(shè)計(jì)每一個(gè)MOSFET另外需要兩個(gè)元件，而同時(shí)所述串聯(lián)的二極管當(dāng)它相應(yīng)的MOSFET是激活的MOSFET時(shí)會(huì)另外造成能量損耗。
本發(fā)明的一個(gè)總目的是提供一種改善了的氣體放電燈驅(qū)動(dòng)器。具體地說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于氣體放電燈的改善了的正向換向裝置。
在第一方面，本發(fā)明是基于這樣一種認(rèn)識(shí)，即，MOSFET開關(guān)可以在兩個(gè)方向上導(dǎo)通電流。本發(fā)明利用這一認(rèn)識(shí)，在激活的MOSFET斷開的那些時(shí)刻期間，利用無(wú)源MOSFET本身來(lái)導(dǎo)通燈電路電流。
傳統(tǒng)上，當(dāng)減小的燈電路電流達(dá)到第一電流電平時(shí)，激活的MOSFET接通(亦即切換為其導(dǎo)通狀態(tài)，亦表示為ON狀態(tài))，而當(dāng)通過(guò)所述激活的MOSFET的所述增大的燈電路電流達(dá)到較高的第二電流電平時(shí)，所述激活MOSFET斷開(亦即切換為其截止?fàn)顟B(tài)，亦表示為OFF狀態(tài))。傳統(tǒng)上，所述第一電流電平大于零。然而，若在燈電流約為零時(shí)使激活的MOSFET切換到ON狀態(tài)，則因?yàn)檫@時(shí)開關(guān)損耗最少，這是有利的。按照本發(fā)明的上述第一方面，當(dāng)所述激活的MOSFET切換為OFF時(shí)，使無(wú)源MOSFET切換為ON時(shí)，情況尤為如此。因而，需要一種可以準(zhǔn)確指示燈電路電流過(guò)零點(diǎn)的準(zhǔn)確的電流傳感器。當(dāng)然，可以利用一個(gè)與燈電流串聯(lián)的測(cè)量電阻，并測(cè)量所述測(cè)量電阻兩端的電壓，但這將涉及相對(duì)較大的電阻性損耗。
因此，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種相對(duì)簡(jiǎn)單、涉及相對(duì)較少損耗的準(zhǔn)確的電流傳感器。
最理想是切換發(fā)生在燈電路電流剛好為0時(shí)。然而，產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)、把所述檢測(cè)信號(hào)發(fā)送到MOSFET開關(guān)的控制裝置并且使所述MOSFET開關(guān)切換，這些操作會(huì)在檢測(cè)的時(shí)刻和實(shí)際切換的時(shí)刻之間引起時(shí)間延遲。因此另一個(gè)目的是提供一種過(guò)零檢測(cè)器，它可以在實(shí)際過(guò)零以前不久就已經(jīng)提供傳感器信號(hào)。
按照本發(fā)明的第二方面，一種過(guò)零電流檢測(cè)器包括具有與燈電流串聯(lián)的變壓器初級(jí)繞組的小變壓器。所述小變壓器在相對(duì)較小的初級(jí)電流下就已經(jīng)飽和；這時(shí)，在次級(jí)側(cè)將不提供信號(hào)。只有在相對(duì)較小的電流下，亦即過(guò)零點(diǎn)附近，所述變壓器才退出飽和而在次級(jí)繞組中提供信號(hào)。
如上所述，燈電流以固定的時(shí)間間隔改變方向。在換向時(shí)刻，激活的MOSFET變成非激活MOSFET，而同時(shí)非激活MOSFET變成激活MOSFET。在現(xiàn)有技術(shù)下，換向時(shí)刻的決定與實(shí)際的燈電流狀態(tài)無(wú)關(guān)。這意味著，實(shí)際的換向時(shí)刻相對(duì)于實(shí)際的電流幅度是隨機(jī)的，這導(dǎo)致不良的燈性能。本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)較好地控制換向時(shí)刻來(lái)改善燈性能。按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，選擇與MOSFET開關(guān)的高頻切換同步的換向時(shí)刻。更具體地說(shuō)，選擇基本上與過(guò)零點(diǎn)一致的換向時(shí)刻。
現(xiàn)將參照附圖通過(guò)對(duì)按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器的推薦的實(shí)施例的以下描述，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的這些及其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的部分，其中

圖1A示意地圖解說(shuō)明傳統(tǒng)的氣體放電燈驅(qū)動(dòng)器；圖1B是圖解說(shuō)明作為時(shí)間函數(shù)的燈電流的曲線圖；圖2示意地圖解說(shuō)明另一個(gè)傳統(tǒng)的氣體放電燈驅(qū)動(dòng)器；圖3是方框圖，更詳細(xì)地示出先有技術(shù)的換向正向驅(qū)動(dòng)器；圖4A是定時(shí)圖，圖解說(shuō)明作為時(shí)間的函數(shù)的燈電路電流和控制信號(hào)；圖4B是定時(shí)圖，按照不同的比例圖解說(shuō)明作為時(shí)間的函數(shù)的燈電路電流和控制信號(hào)；圖5是按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器的原理電路圖；圖6是可以與圖4A相比的定時(shí)圖，圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器的作為時(shí)間的函數(shù)的燈電路電流和驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)；圖7A示意地圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的電流傳感器；圖7B是曲線圖，圖解說(shuō)明圖7A的電流傳感器的性能；圖8是功能框圖，示意地圖解說(shuō)明控制器的示范性實(shí)施例；圖9是曲線圖，示出作為時(shí)間的函數(shù)的燈電路電流和幾種信號(hào)。
圖1A示意地圖解說(shuō)明氣體放電燈9的傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器。所述傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器1包括第一級(jí)10，亦稱預(yù)調(diào)節(jié)器，第一級(jí)10具有用以接收一般為大約230V的AC電源電壓的輸入端11。預(yù)調(diào)節(jié)器10包括整流裝置，用以將所述輸入電壓整流；和升壓變壓器裝置，用以將整流后的電壓變換為較高DC電壓，一般為大約400V或更高。在預(yù)調(diào)節(jié)器10的輸出端12提供所述升壓變換后的DC電壓。因?yàn)檫@樣的預(yù)調(diào)節(jié)器廣為人知，而這樣的預(yù)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)并非本發(fā)明的目的，而同時(shí)本身已知的預(yù)調(diào)節(jié)器可以用于按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器，所以沒(méi)有必要在這里更詳細(xì)地說(shuō)明預(yù)調(diào)節(jié)器10。
傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器具有第二級(jí)或降壓變換器20，降壓變換器20具有連接到預(yù)調(diào)節(jié)器10的輸出端12的輸入端21，并且具有在低于所述預(yù)調(diào)節(jié)器10的輸出電壓的電壓電平下提供DC輸出電流的輸出端22。原則上，所述降壓變換器的DC輸出電流可以直接提供給燈9；然而一般需要以交變電流來(lái)驅(qū)動(dòng)氣體放電燈。為此目的，傳統(tǒng)上存在一個(gè)換向器30，換向器30具有接收由降壓變換器20產(chǎn)生的DC電流的輸入端31并且在其輸出端32提供交變的DC電流。圖1B示意地圖解說(shuō)明作為時(shí)間t的函數(shù)的通過(guò)燈9的電流IL的波形；在這里，忽略了疊加的高頻紋波分量。在第一個(gè)換向時(shí)間間隔41期間，燈電流在一個(gè)方向上流動(dòng)，而在第二換向時(shí)間間隔42內(nèi)，燈電流具有同樣的幅度，但是在相反方向上流動(dòng)。
圖2示意地圖解說(shuō)明驅(qū)動(dòng)器2的廣為人知的設(shè)計(jì)，其中兩個(gè)單獨(dú)的級(jí)20和30，亦即降壓變換器20和換向器30，已經(jīng)用一個(gè)單一的正向換向裝置50替換，正向換向裝置50具有接收預(yù)調(diào)節(jié)器10的DC輸出電壓的輸入端51并且具有產(chǎn)生交變的DC電流的輸出端52(如圖1B中一般地圖解說(shuō)明的)。
圖3表示先有技術(shù)換向正向驅(qū)動(dòng)器50的主要組件，用以圖解說(shuō)明其操作。在所述示例中，正向換向裝置50屬于半橋型；本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，以下的說(shuō)明，作必要的修正后，也可以應(yīng)用于全橋型正向換向裝置。
換向正向驅(qū)動(dòng)器50，以下簡(jiǎn)稱為CFD 50，具有兩個(gè)輸入端子51a和51b，用以連接到預(yù)調(diào)節(jié)器，第一個(gè)輸入端子51a維持在高于第二輸入端子51b的電壓電平下，所述電壓差一般約為400V。另外，CFD 50具有兩個(gè)輸出端子52a和52b，用以連接燈9。
分別以63、64表示MOSFET 61、62的體二極管。
CFD 50包括第一MOSFET開關(guān)61，其源極和漏極端子連接在輸入端子51a和第一節(jié)點(diǎn)P之間；和第二MOSFET開關(guān)62，其源極和漏極端子連接在所述第一節(jié)點(diǎn)P和第二輸入端子51b之間。CFD 50還包括第一電容71，連接在第一輸入端子51a和第二節(jié)點(diǎn)Q之間；和第二電容72，連接在第二節(jié)點(diǎn)Q和第二輸入端子51b之間。線圈73與燈電路99串聯(lián)在所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)P和Q之間。以52a和52b表示燈輸出端子。燈電路99包括設(shè)置成與點(diǎn)火線圈串聯(lián)的燈9；以及設(shè)置成與所述串聯(lián)電路并聯(lián)的濾波電容。將以燈電路電流ILC表示施加于燈電路99上的電流。所述點(diǎn)火線圈和濾波電容用來(lái)使以燈電流IL表示的通過(guò)燈9的電流平滑。
另外，CFD 50還包括控制器80，控制器80具有第一輸出81，連接到第一MOSFET 61的柵極端子；和第二輸出82，連接到第二MOSFET62的柵極端子?？刂破?0設(shè)計(jì)成通過(guò)在它的輸出端81和82提供控制信號(hào)S1和S2使MOSFET開關(guān)61和62斷開和接通，正如本專業(yè)的技術(shù)人員都清楚的。下文中，使相應(yīng)的MOSFET開關(guān)接通(導(dǎo)通狀態(tài)；ON)的信號(hào)S1、S2將表示為邏輯值″1”，而使相應(yīng)的MOSFET開關(guān)斷開(截止?fàn)顟B(tài)OFF)的信號(hào)S1、S2將表示為邏輯值″0″。
現(xiàn)將參照?qǐng)D4A說(shuō)明半橋CFD 50的工作，圖4A表示作為時(shí)間t的函數(shù)的傳統(tǒng)的控制信號(hào)S1和S2以及燈電路電流ILC。在第一換向時(shí)間間隔41(見圖1B和4B)期間，可以區(qū)分出兩個(gè)工作階段43和44。在第一工作階段43(亦表示為主階段43)期間，控制器80的第一輸出端子81處的輸出控制信號(hào)S1使第一MOSFET 61處于導(dǎo)通狀態(tài)，而同時(shí)控制器80的第二輸出端子82處的第二輸出控制信號(hào)S2使第二MOSFET 62處于截止?fàn)顟B(tài)。正如第一個(gè)箭頭A1所示，燈電路電流從第一輸入端子51a流過(guò)第一MOSFET 61、燈線圈73和燈電路99。正如在圖4A中圖解說(shuō)明的，在所述第一階段43期間，所述燈電流的幅度增大。
在某一切換時(shí)間tH，控制器80改變它的第一輸出控制信號(hào)S1，使得第一MOSFET開關(guān)處于截止?fàn)顟B(tài)。在所述時(shí)刻，燈電路電流ILC具有某一幅度，在圖4A中表示為IHIGH。第二控制輸出信號(hào)S2維持不變，使得第二MOSFET 62保持其截止?fàn)顟B(tài)。可以認(rèn)為是充了磁能的燈線圈73現(xiàn)在使燈電路電流在同一方向上繼續(xù)流動(dòng)，雖然電流幅度在減小。所述電流不能從第一輸入端子51a流動(dòng)，而是從第二輸入端子51b通過(guò)燈線圈73和燈9流動(dòng)。下文中，所述電流還將要表示為繞組驅(qū)動(dòng)電流I44。
在圖4a中表示為tL的隨后時(shí)刻，控制器80再次改變它的第一輸出控制信號(hào)S1，使得第一MOSFET 61再次切換到它的導(dǎo)通狀態(tài)。在所述時(shí)刻，燈電路電流達(dá)到低于第一電平IHIGH的電流電平ILOW。tH和tL之間的第二工作階段44也將表示為繞組驅(qū)動(dòng)階段44，在該階段期間，燈電路電流是繞組驅(qū)動(dòng)的并從第一電流電平IHIGH減小到第二電流電平ILOW’。
使燈電路電流在主階段43期間導(dǎo)通的第一開關(guān)61也將表示為激活。另一個(gè)開關(guān)62將表示為非激活開關(guān)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在第一時(shí)間間隔期間，第一開關(guān)61或激活開關(guān)61反復(fù)ON和OFF切換，而同時(shí)非激活開關(guān)62保持所切換的OFF狀態(tài)。在先有技術(shù)CFD 50的一個(gè)可能的實(shí)施例中，如圖3中用箭頭A2a所表示的，繞組驅(qū)動(dòng)電流I44通過(guò)非激活第二MOSFET 62的第二體二極管64流動(dòng)。
在先有技術(shù)CFD 50的另一個(gè)可能的實(shí)施例中，第一外部二極管91與第一MOSFET 61串聯(lián)，第一外部二極管91的正極連接到第一輸入端子51a而其負(fù)極連接到所述MOSFET 61。相似地，第二二極管92與第二MOSFET 62串聯(lián)。第三外部二極管93連接在第一輸入端子51a和第一節(jié)點(diǎn)P之間，其負(fù)極連接到第一輸入端子51a而其正極連接到第一節(jié)點(diǎn)P。相似地，第四外部二極管94連接在第一節(jié)點(diǎn)P和第二輸入端子51b之間。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，如箭頭A2b所示，第二二極管92防止繞組驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)第二體二極管64流動(dòng)，而現(xiàn)在繞組驅(qū)動(dòng)電流I44通過(guò)第四二極管94流動(dòng)。
如在引言中論述的，兩種先有技術(shù)解決方案都有缺點(diǎn)。
為了完成CFD 50操作的描述，連續(xù)地重復(fù)第一MOSFET 61的切換，直至換向時(shí)刻為止。在這種時(shí)刻，第一換向時(shí)間間隔41結(jié)束，而第二換向時(shí)間間隔42開始(見圖1B和4B)。在第二時(shí)間間隔42期間，第二MOSFET 62反復(fù)ON和OFF切換，而同時(shí)第一個(gè)MOSFET 61維持其OFF狀態(tài)。本專業(yè)的技術(shù)人員很清楚，現(xiàn)在燈電路電流在相反的方向通過(guò)燈電路99流動(dòng)，并在主階段或激活階段期間從小電流幅度上升到高的電流幅度，而在繞組驅(qū)動(dòng)階段44中，從所述高幅度減小到較低幅度。在主階段或激活階段43期間，所述電流由第二MOSFET62導(dǎo)通，而同時(shí)在所述繞組驅(qū)動(dòng)階段44中，所述電流通過(guò)第一MOSFET61的第一體二極管63，或者通過(guò)與所述第一MOSFET 61并聯(lián)的第三單獨(dú)的二極管93。
圖4B是按照先有技術(shù)的控制器80的控制輸出信號(hào)與圖1B的時(shí)間間隔41和42相關(guān)的定時(shí)圖。
圖5是按照本發(fā)明的CFD 150的原理電路圖，可與圖3相比。正如可以看到的，不存在單獨(dú)的二極管91-94。然而，按照本發(fā)明的CFD150就體二極管63和64而言，沒(méi)有先有技術(shù)的所述缺點(diǎn)。如上所述，在按照先有技術(shù)的繞組驅(qū)動(dòng)電路中，電流繞過(guò)非激活MOSFET的體二極管(圖3中的箭頭A2a)。然而，按照本發(fā)明，正如圖5中箭頭A1所表明的，在主電流在主階段43期間流過(guò)激活的開關(guān)61的同時(shí)，正如圖5中箭頭A3所表明的，繞組驅(qū)動(dòng)電流I44在繞組驅(qū)動(dòng)階段44期間，通過(guò)非激活第二MOSFET 62的通道流動(dòng)。
圖6是曲線圖，可與圖4a相比，圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的控制器180的作為時(shí)間的函數(shù)的命令輸出信號(hào)S1和S2以及通過(guò)燈電路99的結(jié)果電路電流ILC。把圖6與圖4A比較時(shí)，將會(huì)清楚，激活的MOSFET用的控制輸出信號(hào)S1、S2，亦即第一MOSFET 61在第一換向時(shí)間間隔41期間和第二MOSFET 62在第二換向時(shí)間間隔42期間的控制輸出信號(hào)S1、S2和先有技術(shù)是一樣的。然而，和先有技術(shù)相反，非激活開關(guān)以與激活開關(guān)的切換相反的相位進(jìn)行ON和OFF切換。
應(yīng)當(dāng)指出，如在圖6中圖解說(shuō)明的，所述定時(shí)看來(lái)類似于同步逆變器的定時(shí)。然而，在逆變器的情況下，電流總是從漏極到源極通過(guò)每一個(gè)開關(guān)。這意味著，若象逆變器那樣驅(qū)動(dòng)所述電路，則控制信號(hào)S1在第一換向時(shí)間間隔期間將是高的而第二控制信號(hào)S2在同一換向時(shí)間間隔期間將是低的，產(chǎn)生沿著從節(jié)點(diǎn)P到節(jié)點(diǎn)Q的方向的電流，所述電流從其漏極端子到其源極端子通過(guò)第一開關(guān)61流動(dòng)，而同時(shí)在第二換向時(shí)間間隔，第一控制信號(hào)S1將是低的而第二控制信號(hào)S2將是高的，產(chǎn)生從節(jié)點(diǎn)Q到節(jié)點(diǎn)P的電流，所述電流從其漏極到其源極通過(guò)第二開關(guān)流動(dòng)。然而，在本發(fā)明中，在第一換向時(shí)間間隔41的繞組驅(qū)動(dòng)階段44期間，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)S1為低而第二控制信號(hào)S2為高時(shí)，所述電流仍在所述方向上從節(jié)點(diǎn)P到節(jié)點(diǎn)Q流動(dòng)，于是從其源極到其漏極通過(guò)第二MOSFET 62流動(dòng)。
利用使電流從源極到漏極流通的所述低電阻MOSFET通道得到的重要的優(yōu)點(diǎn)是，所述MOSFET的切換比其體二極管的切換快得多。具體地說(shuō)，可以比其體二極管快得多(或比任何其它用于此目的的二極管快得多)地?cái)嚅_所述MOSFET，從而消除反向恢復(fù)損耗。
本發(fā)明提出的基于使用MOSFET從源極到漏極的通道的切換原理，若第二或較低電流電平ILOW具有大于零的任意值，則原則上已經(jīng)可以使用。然而，若所述較低電流電平ILOW等于零，則充分實(shí)現(xiàn)發(fā)明者的想法的優(yōu)點(diǎn)。所述運(yùn)行氣體放電燈的方式表示為臨界斷開方式。為了能夠準(zhǔn)確地在燈電流接近于零時(shí)進(jìn)行切換，本發(fā)明的CFD 150最好包括電流傳感器100，正如圖中圖解說(shuō)明的，它檢測(cè)燈電路電流并把檢測(cè)信號(hào)SD發(fā)送到控制器180的傳感器輸入端183，所述傳感器信號(hào)SD指示過(guò)零點(diǎn)。
圖7圖解說(shuō)明這種電流傳感器100的推薦的實(shí)施例。所述推薦的實(shí)施例的重要的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、組件數(shù)目少和成本低。
本發(fā)明提出的電流傳感器100的推薦的實(shí)施例(如圖7中圖解說(shuō)明的)包括具有初級(jí)繞組111和次級(jí)繞組112的小變壓器110。初級(jí)繞組111在節(jié)點(diǎn)P和Q之間與燈電路99串聯(lián)，以便全部燈電路電流ILC通過(guò)第一個(gè)繞組111。在圖5中，初級(jí)繞組111串聯(lián)在線圈73和燈9之間。第一二極管113的正極連接到次級(jí)繞組112的第一端，而第二二極管114的正極連接到次級(jí)繞組112的另一端。這兩個(gè)二極管113和114的負(fù)極連接在一起并連接到電阻115的第一端子，所述電阻的另一端子連接到電流傳感器100的第一輸出端子120a。所述電流傳感器100的第二輸出端子120b連接到次級(jí)繞組112的中心端子。
變壓器110(最好是環(huán)形的)很小，以便其磁芯甚至在通過(guò)初級(jí)繞組111的相對(duì)較小的電流下已經(jīng)飽和。在這種飽和狀態(tài)下，增強(qiáng)或減小通過(guò)初級(jí)繞組111的燈電流都不會(huì)在所述磁芯內(nèi)引起磁通量的變化，因此在次級(jí)繞組112中不會(huì)引起任何的電流。然而，一旦通過(guò)所述初級(jí)繞組111的電流接近零，變壓器110就退出飽和，于是能夠在次級(jí)繞組112兩端之間產(chǎn)生電壓峰。取決于所述電壓峰的以中心端子為基準(zhǔn)(因此以第二輸出端子120b為基準(zhǔn))的符號(hào)，第一二極管113或第二二極管114通過(guò)電阻115把所述電壓峰引導(dǎo)到第一輸出端子120a。最好把zener二極管116連接在兩個(gè)輸出端子120a和120b之間，把輸出脈沖的電壓電平鉗位在所需的邏輯值上，從而防止第一輸出端子120a的電壓上升得太高。
圖7B圖解說(shuō)明利用在圖7a中圖解說(shuō)明的電流傳感器100進(jìn)行的測(cè)量的結(jié)果。作為小變壓器110的適當(dāng)?shù)氖纠?，使用?biāo)準(zhǔn)鐵氧體環(huán)型磁芯，它具有4mm直徑和1.6mm的高度(亦即，尺寸RLC 4/1.6)，由PHILIPS 3E5制成(這是一種高磁導(dǎo)率MnZn級(jí)材料)。初級(jí)繞組111有10圈，而同時(shí)次級(jí)繞組112有2圈。飽和電平約為200mA。
在實(shí)驗(yàn)中，電流源連接到初級(jí)繞組111，以圖7a中的輸入電流IIN表示通過(guò)初級(jí)繞組111的電流。輸入電流IIN以2.7A/μs的速率通過(guò)零點(diǎn)。圖7B清楚地表示，電流傳感器100在其次級(jí)繞組112提供相當(dāng)大的電壓輸出脈沖VOUT，具有約為28V的峰值，所述峰值基本上與初級(jí)繞組111中的輸入電流IIN的實(shí)際過(guò)零點(diǎn)一致。它還清楚地表示，所述電壓脈沖的上升沿位于所述過(guò)零點(diǎn)之前大約100ns。因此，若控制器180的輸入端183設(shè)計(jì)成響應(yīng)傳感器信號(hào)SD的上升前沿，亦即所述控制器180由脈沖的上升沿觸發(fā)，則MOSFET 61和62切換的實(shí)際時(shí)刻可以準(zhǔn)確地與燈電流IL的實(shí)際過(guò)零點(diǎn)一致。
應(yīng)當(dāng)指出，電壓脈沖的實(shí)際寬度，除其他因素外，還取決于變壓器110的具體設(shè)計(jì)。正如本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)清楚的，這允許設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)變壓器的特性，以便適應(yīng)所關(guān)心的驅(qū)動(dòng)器的要求。
應(yīng)當(dāng)指出，可以利用到達(dá)預(yù)定電流電平的電流來(lái)觸發(fā)在時(shí)間tH從增大電流到減小電流的切換。然而，就第一工作階段或主階段43具有預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度43而言，切換最好基于時(shí)間。
在圖1B中，本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及換向時(shí)刻，亦即，從第一換向階段41到第二換向階段42的過(guò)渡段，反之亦然。傳統(tǒng)上，這些換向時(shí)刻是由某種時(shí)鐘信號(hào)定義的，所述時(shí)鐘信號(hào)定義第一換向階段41和第二換向階段42的持續(xù)時(shí)間。一旦所述時(shí)鐘信號(hào)分別指示第一換向階段41或第二換向階段42已經(jīng)結(jié)束，控制器便將其操作分別切換到第二換向階段和第一換向階段。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器在這方面的缺點(diǎn)是換向時(shí)刻不與燈電流IL的相位相關(guān)，使得一般換向時(shí)刻發(fā)生在燈電路電流ILC具有ILOW和IHIGH之間有限值的時(shí)刻。這一事實(shí)引起切換損耗。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是克服這一缺點(diǎn)。
為達(dá)此目的，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器150的控制器180最好設(shè)計(jì)成使換向與燈電路電流ILC的過(guò)零點(diǎn)同步，亦即，在與燈電路電流ILC的過(guò)零點(diǎn)一致的時(shí)刻，切換從第一階段到第二階段的操作，反之亦然。
提供以上所述所有優(yōu)點(diǎn)的控制器180的一個(gè)示范性實(shí)施例，以舉例方式示意地圖解說(shuō)明于圖8中；其它的設(shè)計(jì)也可能提供同樣功能。
現(xiàn)將參照?qǐng)D8并進(jìn)一步參照?qǐng)D9說(shuō)明所述示范性實(shí)施例的設(shè)計(jì)和操作，圖9是曲線圖，示出出現(xiàn)在控制器180的該示范性實(shí)施例中的作為時(shí)間的函數(shù)的燈電路電流和若干種信號(hào)。
控制器180包括換向時(shí)鐘發(fā)生器210，它具有輸出端211，輸出端211提供表示燈電流換向階段的方波換向時(shí)鐘信號(hào)comm。一般，所述方波信號(hào)comm具有大約100Hz的頻率。或者，控制器180可以具有時(shí)鐘輸入端子(未示出)，用以從外部換向時(shí)鐘發(fā)生器(未示出)接收換向時(shí)鐘信號(hào)。
因?yàn)闀r(shí)鐘發(fā)生器裝置廣為人知，而傳統(tǒng)的時(shí)鐘發(fā)生器裝置可用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制器，所以在這里沒(méi)有必要更詳細(xì)地討論這種裝置的設(shè)計(jì)和操作。
控制器180還包括第一D型觸發(fā)器220，第一D型觸發(fā)器220具有信號(hào)輸入端221；觸發(fā)器輸入端222；置位輸入端225；復(fù)位輸入端226；提供第一輸出信號(hào)Q223的第一輸出端223；以及提供第二輸出信號(hào)Q224的第二輸出端224。另外，控制器180包括第二D型觸發(fā)器230，它具有信號(hào)輸入端231；觸發(fā)輸入端232；置位輸入端235；復(fù)位輸入端236；提供第一輸出信號(hào)Q233的第一輸出端233；以及提供第二輸出信號(hào)Q234的第二輸出Q234。
每一個(gè)觸發(fā)器220、230都具有兩個(gè)工作狀態(tài)在第一個(gè)工作狀態(tài)下，表示為H狀態(tài)，第一輸出信號(hào)Q223、Q233是邏輯高，而同時(shí)第二輸出信號(hào)Q224、Q234是邏輯低，而在第二工作狀態(tài)，這將表示為L(zhǎng)狀態(tài)，第一輸出信號(hào)Q223、Q233是邏輯低，而同時(shí)第二輸出信號(hào)Q224、Q234是邏輯高。每一個(gè)觸發(fā)器220、230設(shè)計(jì)和操作如下。只要置位和復(fù)位輸入兩者都低，所述工作狀態(tài)便一直維持到在觸發(fā)器輸入收到觸發(fā)信號(hào)為止。若在觸發(fā)輸入端接收到觸發(fā)信號(hào)，則工作狀態(tài)將被置位，使得第一輸出端獲取在信號(hào)輸入端在所述時(shí)刻接收的輸入信號(hào)的邏輯值。
因?yàn)橛|發(fā)器廣為人知，而且傳統(tǒng)的觸發(fā)器可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制器，所以在這里沒(méi)有必要更詳細(xì)地討論這樣的觸發(fā)器的設(shè)計(jì)和操作。
控制器180還包括第一定時(shí)器240，它具有觸發(fā)輸入端241和提供第一定時(shí)器輸出信號(hào)T242的輸出端242。另外，控制器180還包括第二定時(shí)器250，它具有觸發(fā)輸入端251和提供第二定時(shí)器輸出信號(hào)T252的輸出端252。每一個(gè)定時(shí)器都具有兩個(gè)工作狀態(tài)在表示為L(zhǎng)狀態(tài)的第一工作狀態(tài)，所述定時(shí)器輸出信號(hào)為低；而在表示為H狀態(tài)的第二工作狀態(tài)，所述定時(shí)器輸出信號(hào)為高。每一個(gè)定時(shí)器都設(shè)計(jì)成按照如下的方式操作。一般，每一個(gè)定時(shí)器都處于其L狀態(tài)。每一個(gè)定時(shí)器都響應(yīng)其觸發(fā)輸入端接收的觸發(fā)信號(hào)，等待預(yù)定的定時(shí)器周期，然后在其輸出端發(fā)出短促的高脈沖。所述預(yù)定的定時(shí)器周期的長(zhǎng)短具有預(yù)定的值。
因?yàn)槎〞r(shí)器廣為人知，并且傳統(tǒng)的定時(shí)器可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制器，所以沒(méi)有必要這里更詳細(xì)地討論這樣的定時(shí)器的設(shè)計(jì)和操作。
如圖所示，控制器最好還包括電流電平檢測(cè)器260，它具有輸入端261和用以提供電流強(qiáng)度檢測(cè)信號(hào)的輸出端262。電流檢測(cè)器260設(shè)計(jì)成檢測(cè)燈的電流強(qiáng)度，并用來(lái)把檢測(cè)到的電流強(qiáng)度與預(yù)定的高電平閾值比較。只要燈電流強(qiáng)度低于所述預(yù)定的高電平閾值，電流檢測(cè)器260就處于表示為L(zhǎng)-狀態(tài)的第一工作狀態(tài)，其中電流強(qiáng)度檢測(cè)信號(hào)為低。若燈電流強(qiáng)度上升到高于所述預(yù)定的高電平閾值，則電流檢測(cè)器260進(jìn)入表示為H-狀態(tài)的第二工作狀態(tài)，其中所述電流強(qiáng)度檢測(cè)信號(hào)為高。
因?yàn)殡娏麟娖綑z測(cè)器廣為人知，并且傳統(tǒng)的電流電平檢測(cè)器可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制器，所以沒(méi)有必要這里更詳細(xì)地討論這樣一種電流電平檢測(cè)器的設(shè)計(jì)和操作。
控制器180還包括第一”同”門器件280和第二”同”門器件290，第一”同”門器件280具有第一輸入端281；第二輸入端282；和提供第一控制輸出信號(hào)S1的輸出端283，而第二”同”門器件290具有第一輸入端291；第二輸入端292；和提供第二控制輸出信號(hào)S2的輸出端293。每一個(gè)”同”門器件都有兩個(gè)工作狀態(tài)在表示為L(zhǎng)-狀態(tài)的第一工作狀態(tài)下，相應(yīng)的輸出信號(hào)S1、S2為低，而在表示為H-狀態(tài)的第二工作狀態(tài)下，相應(yīng)的輸出信號(hào)S1、S2為高。如果兩個(gè)輸入端接收的輸入信號(hào)有彼此不同的邏輯值，則每一個(gè)”同”門器件都設(shè)計(jì)成處于L-狀態(tài)，并且如果兩個(gè)輸入端上接收的輸入信號(hào)有彼此相同的邏輯值，則它們處于H-狀態(tài)。
因?yàn)椤蓖遍T器件廣為人知，并且傳統(tǒng)的”同”門器件可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制器，所以沒(méi)有必要在這里更詳細(xì)地討論這樣的器件的設(shè)計(jì)和操作。
第一觸發(fā)器220基本上確定第一工作階段43和第二工作階段44之間的過(guò)渡時(shí)刻tH和tL。若第一觸發(fā)器220處于其H-狀態(tài)，則驅(qū)動(dòng)器150處于其第一工作階段43(圖6)；若第一觸發(fā)器220處于其L-狀態(tài)，則驅(qū)動(dòng)器150處于其第二工作階段44。
如上所述，第一輸出信號(hào)S1在第一個(gè)換向時(shí)間間隔的第一工作階段43期間，應(yīng)該為高，但是在第二換向時(shí)間間隔42的第一工作階段43期間，為低。為達(dá)此目的，第一觸發(fā)器220的輸出信號(hào)Q224與換向時(shí)鐘信號(hào)FCOMM進(jìn)行”同”門操作。
在所述燈電流過(guò)零時(shí)或當(dāng)所述L-狀態(tài)的預(yù)定的最長(zhǎng)的時(shí)間已經(jīng)過(guò)去時(shí)，無(wú)論哪一個(gè)首先發(fā)生，第一觸發(fā)器220都將進(jìn)入其H-狀態(tài)，而在所述燈電流通過(guò)高電平時(shí)或當(dāng)H-狀態(tài)的預(yù)定最長(zhǎng)時(shí)間過(guò)去時(shí)，無(wú)論哪一個(gè)首先發(fā)生，第一觸發(fā)器220都將進(jìn)入其L-狀態(tài)。
為了保證只要燈電流過(guò)零，第一觸發(fā)器2 20就進(jìn)入其H-狀態(tài)，第一觸發(fā)器220的信號(hào)輸入端221連接到恒定的高電平電源。第一觸發(fā)器220的觸發(fā)輸入端222連接到控制器180的傳感器輸入端183，于是接收電流傳感器100的輸出信號(hào)。
第一工作階段43可以在如由第二定時(shí)器250決定的預(yù)定的時(shí)間之后或當(dāng)所述燈電路電流達(dá)到預(yù)定的電流電平時(shí)結(jié)束。若這時(shí)所述電路電流尚未達(dá)到所述預(yù)定的電流電平，則第二定時(shí)器250響應(yīng)第一工作階段43的開始并且在第一工作階段43開始之后預(yù)定的時(shí)間發(fā)出信號(hào)脈沖。第二定時(shí)器250的輸出端252連接到”或”門的第一輸入端271，所述”或”門的輸出273連接到第一觸發(fā)器220的復(fù)位輸入端226。
于是，當(dāng)?shù)诙〞r(shí)器250發(fā)出其信號(hào)脈沖時(shí)，第一觸發(fā)器220復(fù)位并且進(jìn)入其L狀態(tài)(tH時(shí)刻)。
電流電平檢測(cè)器260檢測(cè)燈電路電流，并且當(dāng)所述燈電路電流在所述預(yù)定的時(shí)間已經(jīng)過(guò)去以前達(dá)到所述預(yù)定的電流電平時(shí)其輸出轉(zhuǎn)為高。電流電平檢測(cè)器260的輸出端262連接到所述”或”門270的第二輸入端272。于是，當(dāng)電流電平檢測(cè)器260的輸出端262轉(zhuǎn)為高，第一觸發(fā)器220復(fù)位并且進(jìn)入其L-狀態(tài)(tH時(shí)刻)。
第一定時(shí)器240響應(yīng)第二工作階段44的開始，并且在第二工作階段44開始之后的預(yù)定的時(shí)間發(fā)出信號(hào)脈沖，若這時(shí)電流尚未通過(guò)零點(diǎn)。第一定時(shí)器240的輸出端242連接到第一觸發(fā)器220的置位輸入端225。于是，當(dāng)?shù)谝欢〞r(shí)器240發(fā)出其信號(hào)脈沖時(shí)，第一觸發(fā)器220置位并且進(jìn)入其H-狀態(tài)(tL時(shí)刻)。
第一”同”門器件280的第一輸入端281連接成接收第一觸發(fā)器220的第二輸出信號(hào)Q224。第一”同”門器件280的輸出端283連接到控制器180的第一輸出端81，為第一開關(guān)61提供其輸出信號(hào)S1作為控制信號(hào)。在其第二輸入端282，第一”同”門器件280接收換向時(shí)鐘發(fā)生器210的換向信號(hào)comm。于是，所述輸出信號(hào)S1等于第一觸發(fā)器220第二輸出信號(hào)Q224，這取決于換向周期。然而，為了實(shí)現(xiàn)電流過(guò)零之前的延遲，所述換向信號(hào)comm不直接連接到第一”同”門器件280，而是通過(guò)第二觸發(fā)器230。
更具體地說(shuō)，第二觸發(fā)器230的信號(hào)輸入端231連接到換向時(shí)鐘發(fā)生器210的輸出端211并且其觸發(fā)輸入端232連接到第一觸發(fā)器220的第一輸出223。于是，每當(dāng)?shù)谝挥|發(fā)器220從L-狀態(tài)過(guò)渡到H-狀態(tài)時(shí)(這一般發(fā)生在所述燈電流過(guò)零時(shí))，第二觸發(fā)器230將進(jìn)入由換向時(shí)鐘信號(hào)Φcomm的狀態(tài)決定的狀態(tài)。
按照本發(fā)明，第二輸出信號(hào)S2應(yīng)該總是與第一輸出信號(hào)S1相反。為了產(chǎn)生第二輸出信號(hào)S2，這可以通過(guò)使第一輸出信號(hào)S1反相來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，這可能涉及定時(shí)延遲。因此，最好，并且正如圖8中圖解說(shuō)明的，第二輸出信號(hào)S2通過(guò)第二”同”門器件290產(chǎn)生，后者還在其第一輸入端291接收第一觸發(fā)器220的第二輸出信號(hào)Q224，但是它在其第二輸入端292接收第二觸發(fā)器230的第一輸出信號(hào)Q233。
應(yīng)當(dāng)指出，在相繼切換周期之間最好保證有一個(gè)短促的靜寂時(shí)間周期，亦即，信號(hào)S1和S2兩者都低的周期，以免可能出現(xiàn)信號(hào)S1和S2都高的周期，從而防止開關(guān)61和62同時(shí)導(dǎo)通。然而，所述功能一般在最后的MOSFET驅(qū)動(dòng)器上實(shí)現(xiàn)，故在這里沒(méi)有示出。
現(xiàn)參見圖9。
讓我們假定，最初，換向時(shí)鐘信號(hào)Φcomm為邏輯高，所述第一觸發(fā)器220處于其L-狀態(tài)(Q223為低，Q224為高)，第二觸發(fā)器230處于其H-狀態(tài)(Q233為高，Q234為低)，而且第一定時(shí)器250處于其L-狀態(tài)(T252為低)。這時(shí)，第一輸出控制信號(hào)S1為低，而第二輸出控制信號(hào)S2為高，燈電流IL減小(在圖9中時(shí)間tL)。
當(dāng)燈電路電流ILC達(dá)到零時(shí)，檢測(cè)信號(hào)SD表示檢測(cè)峰值(時(shí)間t2)。被所述檢測(cè)峰值觸發(fā)，第一觸發(fā)器220進(jìn)入其H-狀態(tài)(Q223變成高，Q224變成低)，使得第一輸出控制信號(hào)S1變成高，而第二輸出控制信號(hào)S2變成低。從而，正如早先說(shuō)明的，所述燈電路電流ILC上升。
由于這升高的燈電路電流ILC的緣故，電流傳感器100產(chǎn)生第二檢測(cè)峰值，正如圖9中圖解說(shuō)明的。然而，這并不影響第一觸發(fā)器220的狀態(tài)。
若第一定時(shí)器250檢測(cè)到，預(yù)定的ON時(shí)間已經(jīng)過(guò)去，或所述電流檢測(cè)器260檢測(cè)到燈電路電流ILC達(dá)到預(yù)定的電流電平，則第一觸發(fā)器220復(fù)位到其L-狀態(tài)(在9圖中t3，對(duì)應(yīng)于圖6中的tH)。第一輸出控制信號(hào)S1變成低，第二輸出控制信號(hào)S2變成高，因而燈電路電流ILC再次減小。
只要換向時(shí)鐘信號(hào)Φcomm為邏輯高，便一直重復(fù)所述周期。若我們現(xiàn)在假定，換向時(shí)鐘信號(hào)Φcomm從高變低，那么，在燈電路電流ILC不為零的任意時(shí)刻(在圖9中t4)，這表示圖4B中的從第一換向階段41到第二換向階段42的過(guò)渡。按照本發(fā)明一個(gè)重要的方面，所述變化不立即導(dǎo)致輸出控制信號(hào)S1和S2的變化，因?yàn)榈诙|發(fā)器230將仍舊處于其當(dāng)前狀態(tài)直至被觸發(fā)。如此，所述周期繼續(xù)，直至緊接著的下一個(gè)燈電流IL達(dá)到零(在圖9中ts)的時(shí)刻為止。
在所述時(shí)刻，響應(yīng)在其觸發(fā)器輸入端222接收的檢測(cè)信號(hào)SD，第一觸發(fā)器220將要進(jìn)入其H-狀態(tài)，使得其第一輸出信號(hào)Q223變?yōu)楦?，這觸發(fā)第二觸發(fā)器230進(jìn)入其L-狀態(tài)，使得現(xiàn)在其第一輸出信號(hào)Q233變?yōu)榈?，而其第二輸出Q234變?yōu)楦?。結(jié)果，每一個(gè)”同”門器件280，290的兩個(gè)輸入信號(hào)都事實(shí)上同時(shí)變化，使得每一個(gè)”同”門器件280，290的輸出信號(hào)將維持不變。在這種情況下，第一輸出控制信號(hào)S1停留于低，而第二輸出控制信號(hào)S停留于高，因而燈電路電流I繼續(xù)減小，亦即，所述電流幅度上升，但是所述電流的方向現(xiàn)在已經(jīng)反向。
燈電流以相反方向上升的這種狀態(tài)(現(xiàn)在再次對(duì)應(yīng)于圖6的主階段43與圖4B的第二換向階段42結(jié)合)一直維持到第一定時(shí)器250檢測(cè)到預(yù)定的ON時(shí)間已經(jīng)過(guò)去為止，或直至電流檢測(cè)器260檢測(cè)到燈電路電流ILC達(dá)到所述預(yù)定的電流電平為止，無(wú)論哪一個(gè)首先發(fā)生，在所述時(shí)刻，第一觸發(fā)器220都復(fù)位到其L-狀態(tài)，使得第一輸出控制信號(hào)S1變?yōu)楦撸诙敵隹刂菩盘?hào)S2變?yōu)榈?，因而燈電路電流ILC的幅度再次減小。
從而，取得一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)，即，正如換向時(shí)鐘信號(hào)Φcomm所表明的，實(shí)際換向時(shí)刻(t5)相對(duì)于目的換向時(shí)刻(t4)延遲了，使得實(shí)際換向時(shí)刻(ts)基本上與燈電路電流ILC的過(guò)零點(diǎn)一致。
本專業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該清楚，本發(fā)明不需要上面論述的示范性實(shí)施例，而是在后附的權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，不同的改變和修改都是可能的。
例如，上面已經(jīng)論述，在每一個(gè)換向時(shí)間間隔，燈電路電流都改變，但是繼續(xù)保持同樣的方向，亦即主工作階段43在所述燈電路電流ILC達(dá)到零以前開始，或者，理想的是，剛好當(dāng)所述燈電路電流ILC等于零時(shí)開始。然而，所述主工作階段43略微隨后開始可能是可以接受的，使得燈電路電流ILC已經(jīng)過(guò)零，亦即實(shí)際上已經(jīng)改變方向和事實(shí)上其電流幅度再次增大。為了考慮這一點(diǎn)，有人會(huì)說(shuō)，在主工作階段43中，電路電流ILC具有連續(xù)地升高的電平和基本上恒定的方向，而且，在第二工作階段44，所述電路電流ILC具有連續(xù)地減小的電平和基本上恒定的方向。
參照?qǐng)D5，已經(jīng)說(shuō)明了驅(qū)動(dòng)器150的一個(gè)半橋?qū)崿F(xiàn)方案。然而，用全橋設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的概念也是可能的。在所述情況下，所述橋的分支71和72可以認(rèn)為是由第三和第四MOSFET開關(guān)替換，還由控制器180控制，作為在低頻換向速率下候選導(dǎo)通。在所述情況下，這樣的第三和第四MOSFET開關(guān)可能由第二觸發(fā)器230的輸出信號(hào)Q233和Q234控制，使得他們的切換時(shí)刻還基本上與燈電路電流ILC的過(guò)零一致。
此外，上面已經(jīng)結(jié)合推薦的實(shí)施例論述了延遲實(shí)際的換向時(shí)刻，使之基本上與燈電路電流ILC的過(guò)零點(diǎn)一致，也實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的另一個(gè)重要的方面，亦即同時(shí)地但是相反地驅(qū)動(dòng)開關(guān)61和62。但是，延遲實(shí)際的換向時(shí)刻，使之基本上與燈電路電流ILC的過(guò)零點(diǎn)一致也可以用先有技術(shù)器件實(shí)現(xiàn)，其中只有一個(gè)開關(guān)是激活的，并且其中所述″返回″電流通過(guò)體二極管(64；在圖3中的電流A2a)或附加的并聯(lián)二極管(94；在圖3中的電流A2b)流動(dòng)。
另外應(yīng)當(dāng)指出，在節(jié)點(diǎn)P和Q之間的分支中，燈9、電感73和檢測(cè)器100的次序可以根據(jù)需要選擇。
權(quán)利要求
1.一種氣體放電燈(9)驅(qū)動(dòng)器(150)，它包括兩個(gè)輸入端子(51a，52b)，用于連接到基本上DC電壓的電源；兩個(gè)輸出端子(52a，52b)，用于連接到氣體放電燈(9)；兩個(gè)可控開關(guān)(61，62)的電路，所述兩個(gè)可控開關(guān)(61，62)串聯(lián)在所述兩個(gè)輸入端子(51a，52b)之間；電感(73)，它與所述兩個(gè)輸出端子(52a，52b)串聯(lián)，所述串聯(lián)電路連接到所述兩個(gè)開關(guān)(61，62)之間的節(jié)點(diǎn)(P)；所述控制器(180)，其兩個(gè)控制輸出端(81，82)連接成向所述兩個(gè)可控開關(guān)(61，62)提供控制信號(hào)(S1、S2)；所述控制器(180)設(shè)計(jì)成以相對(duì)較低頻率的換向時(shí)間間隔(41，42)和相對(duì)較高頻率的工作階段(43，44)產(chǎn)生其控制信號(hào)(S1、S2)，使得在第一換向時(shí)間間隔(41)期間燈電路電流(ILC)基本上只具有第一方向，而同時(shí)在第二換向時(shí)間間隔(42)期間所述燈電路電流(ILC)基本上只具有與所述第一方向相反的第二方向，并且使得在第一工作階段(43)期間所述燈電路電流(ILC)具有基本上連續(xù)地增大的電平，而同時(shí)在第二工作階段(44)期間所述燈電路電流(ILC)具有基本上連續(xù)地減小的電平；其中，所述控制器(180)設(shè)計(jì)成這樣產(chǎn)生其控制信號(hào)(S1、S2)，使得所述兩個(gè)開關(guān)(61，62)總是基本上同時(shí)地以相反的相位切換。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述控制器(180)設(shè)計(jì)成這樣產(chǎn)生控制信號(hào)(S1、S2)，使得在所述第一換向時(shí)間間隔(41)和所述第一工作階段(43)期間，連接在所述節(jié)點(diǎn)(P)和正輸入端子(51a)之間的第一開關(guān)(61)基本上導(dǎo)通，而同時(shí)連接在所述節(jié)點(diǎn)(P)和負(fù)輸入端子(51b)之間的第二開關(guān)(62)基本上截止；在所述第一換向時(shí)間間隔(41)和所述第二工作階段(44)期間，所述第一開關(guān)(61)基本上截止，而同時(shí)所述第二開關(guān)(62)基本上導(dǎo)通；在所述第二換向時(shí)間間隔(42)和所述第一工作階段(43)期間所述第一開關(guān)(61)基本上截止，而同時(shí)所述第二開關(guān)(62)基本上導(dǎo)通；在所述第二換向時(shí)間間隔(42)和所述第二工作階段(44)期間，所述第一開關(guān)(61)基本上導(dǎo)通，而同時(shí)所述第二開關(guān)(62)基本上截止。
3.如權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述開關(guān)(61，62)包括MOSFET開關(guān)。
4.如權(quán)利要求1-3中的任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述驅(qū)動(dòng)器適合于在所述燈電路電流(ILC)達(dá)到預(yù)定的低電流電平(ILOW)的時(shí)刻，從所述第二工作階段(44)切換到所述第一工作階段(43)。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述驅(qū)動(dòng)器適合于在所述燈電路電流(ILC)基本上為零的時(shí)刻，從所述第二工作階段(44)切換到所述第一工作階段(43)。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述驅(qū)動(dòng)器適合于在所述燈電路電流(ILC)達(dá)到預(yù)定的低電流電平(ILOW)的時(shí)刻，從一個(gè)換向時(shí)間間隔(41；42)切換到后來(lái)的一個(gè)換向時(shí)間間隔(42；41)。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述驅(qū)動(dòng)器適合于在所述燈電路電流(ILC)基本上為零的時(shí)刻，從一個(gè)換向時(shí)間間隔(41；)切換到后來(lái)的一個(gè)換向時(shí)間間隔(42；41)。
8.如權(quán)利要求5或7所述的驅(qū)動(dòng)器，其中還包括過(guò)零檢測(cè)器(100)，所述過(guò)零檢測(cè)器(100)設(shè)置成檢測(cè)所述燈電路電流(ILC)并產(chǎn)生表示所述燈電路電流(ILC)過(guò)零的輸出信號(hào)(SD)，所述控制器(180)的輸入端(183)連接成接收所述檢測(cè)器輸出信號(hào)(SD)。
9.一種用于檢測(cè)電流和產(chǎn)生指示電流過(guò)零的輸出信號(hào)(SD)的檢測(cè)器(100)，所述檢測(cè)器包括變壓器(110)，所述變壓器(110)具有用于接收要檢測(cè)的電流的初級(jí)繞組(111)并且還包括電感耦合到所述初級(jí)繞組(111)的次級(jí)繞組(112)，這樣設(shè)計(jì)所述變壓器(110)以便使所述變壓器(110)在很低電流飽和電平下已經(jīng)達(dá)到磁飽和。
10.如權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其中所述電流飽和電平是大約200mA或最好更低。
11.如權(quán)利要求9或10所述的檢測(cè)器，其中還包括第一二極管(113)，其第一端子(正極)連接到所述次級(jí)繞組(112)的第一端子；第二二極管(114)，其第一端子(正極)連接到所述次級(jí)繞組(112)的第二端子并且其第二端子(負(fù)極)連接到所述第一二極管(113)的第二端子(負(fù)極)；電阻(115)，其一個(gè)端子連接到所述兩個(gè)二極管(113，114)之間的節(jié)點(diǎn)并且其另一個(gè)端子連接到所述次級(jí)繞組(112)的中心抽頭。
12.如權(quán)利要求11所述的檢測(cè)器，其中還包括連接在所述電阻(115)和所述次級(jí)繞組(112)的所述中心抽頭之間的Zener二極管(116)。
13.一種氣體放電燈(9)驅(qū)動(dòng)器(150)，它包括兩個(gè)輸入端子(51a，52b)，用于連接到基本上為DC電壓的電源上；兩個(gè)輸出端子(52a，52b)，用于連接到氣體放電燈(9)；串聯(lián)在所述兩個(gè)輸出端子(51a，52b)之間的兩個(gè)可控開關(guān)(61，62)的電路；電感(73)，它與所述兩個(gè)輸出端子(52a，52b)串聯(lián)，該串聯(lián)電路連接到所述兩個(gè)開關(guān)(61，62)之間的節(jié)點(diǎn)(P)；控制器(180)，其兩個(gè)控制輸出(81，82)連接成向所述兩個(gè)可控開關(guān)(61，62)提供控制信號(hào)(S1、S2)；所述控制器(180)設(shè)計(jì)成以相對(duì)較低頻率的換向時(shí)間間隔(41，42)和相對(duì)較高頻率的工作階段(43，44)產(chǎn)生其控制信號(hào)(S1、S2)，使得在第一換向時(shí)間間隔(41)期間燈電路電流(ILC)基本上只具有第一方向，而同時(shí)在第二換向時(shí)間間隔(42)期間所述燈電路電流(ILC)基本上只具有與所述第一方向相反的第二方向，并且使得在第一工作階段(43)期間所述燈電路電流(ILC)具有基本上連續(xù)地增大的電平，而同時(shí)在第二工作階段(44)期間所述燈電路電流(ILC)具有基本上連續(xù)地減小的電平；所述驅(qū)動(dòng)器還包括一個(gè)如權(quán)利要求9-12中的任何一個(gè)的過(guò)零檢測(cè)器(100)，其中所述初級(jí)繞組(111)與驅(qū)動(dòng)器輸出端子(52a，52b)串聯(lián)，所述控制器(180)具有一個(gè)輸入(183)，連接成接收所述檢測(cè)器輸出信號(hào)(SD)。
14.如權(quán)利要求8或13所述的驅(qū)動(dòng)器，其中包括第一觸發(fā)器(220)，它以對(duì)應(yīng)于所述工作階段(43，44)的相對(duì)較高的頻率切換；第二觸發(fā)器(230)，它具有信號(hào)輸入端(231)，用于接收換向時(shí)鐘信號(hào)(Φcomm)；觸發(fā)輸入端(232)，它連接到所述第一觸發(fā)器(220)的輸出端(223)；以及至少一個(gè)輸出端(224)；第一”同”門器件(280)，其第一輸入端(281)連接到所述第一觸發(fā)器(220)的輸出端(224)，其第二輸入端(282)連接到所述第二觸發(fā)器(230)的輸出(234)，而其輸出端(283)連接到所述控制器(180)的所述第一個(gè)輸出端(81)。
15.如權(quán)利要求8或13-14中任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)器，其中包括第一可觸發(fā)的定時(shí)器(240)，它具有連接到所述第一觸發(fā)器(220)的置位輸入端(225)的至少一個(gè)輸出端(242)；和/或第二可觸發(fā)的定時(shí)器(250)，它具有連接到所述第一觸發(fā)器(220)的復(fù)位輸入(226)的至少一個(gè)輸出(252)。
16.如權(quán)利要求8或13-15中任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)器，其中包括電流檢測(cè)器(260)，它具有連接到所述第一觸發(fā)器(220)的復(fù)位輸入端(226)的至少一個(gè)輸出端(262)。
17.如權(quán)利要求8或13-16中任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)器，其中還包括第二”同”門器件(290)，其第一輸入(291)連接成接收其邏輯值與所述第一”同”門器件(280)的一個(gè)輸入端(281)接收的信號(hào)相同的信號(hào)(Q224)，其第二輸入(292)連接成接收邏輯上與所述第一”同”門器件(280)的另一個(gè)輸入端(281)接收的信號(hào)相反的信號(hào)(Q233)，而其輸出端(293)連接到所述控制器(180)的所述第二輸出(82)。
18.如權(quán)利要求14-17中任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述第一觸發(fā)器(220)的信號(hào)輸入端(221)連接成接收恒定的HIGH信號(hào)，并且其中所述第一觸發(fā)器(220)的觸發(fā)輸入端(222)連接到用于接收所述檢測(cè)器輸出信號(hào)(SD)的所述輸入端(183)。
19.如權(quán)利要求8或13-18中任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述過(guò)零檢測(cè)器(100)是按照權(quán)利要求9-12中任何一個(gè)設(shè)計(jì)的，其中所述初級(jí)繞組(111)與所述驅(qū)動(dòng)器輸出端子(52a，52b)串聯(lián)。
全文摘要
氣體放電燈(9)驅(qū)動(dòng)器(150)包括串聯(lián)在兩個(gè)輸入端子(51a，52b)之間的兩個(gè)MOSFET開關(guān)(61、62)的電路；與所述燈(9)串聯(lián)的電感(73)，所述串聯(lián)電路連接到兩個(gè)開關(guān)之間的節(jié)點(diǎn)(P)；控制器(180)，它向所述兩個(gè)開關(guān)提供控制器信號(hào)(S1，S2)。在第一換向時(shí)間間隔(41)期間，燈電路電流(I
文檔編號(hào)H05B41/24GK1669366SQ03817199
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月22日
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