專利名稱：具有可適應負載的故障檢測電路的鎮(zhèn)流器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及用于給放電燈供電的電路。更特別的是，本發(fā)明涉及一種具有適應于燈負載的故障檢測電路的鎮(zhèn)流器。
背景技術：
供電給氣體放電燈的許多電子鎮(zhèn)流器包括驅動半橋逆變器以及串聯(lián)諧振輸出電路。這種鎮(zhèn)流器一般包括某些形式的保護電路，這些保護電路用于在燈故障情況下防止逆變器和鎮(zhèn)流器的其他部分損壞。通常燈故障情況包括燈移去或者燈損壞。
普遍的保護方案是將電流檢測電阻設置成與下側逆變器晶體管串聯(lián)，監(jiān)測電流檢測電阻上的電壓，以及如果電流檢測電阻上的電壓超過預定閾值，則切斷逆變器。盡管這種方案足夠用來保護特定的故障情況，例如燈移去或燈損壞，但對于某些不夠明確的故障情況是不能充分保護的，不夠明確的故障狀態(tài)例如當在燈管腳和照明器材的插座之間出現(xiàn)微小的空氣間隙時出現(xiàn)的電弧。在這種突發(fā)電弧情況下，電流檢測電阻上形成的電壓不一定會足夠高得超過預定閾值，在這種情況下，逆變器將繼續(xù)工作并且將允許潛在危險電孤情況繼續(xù)而不減弱。
簡單地降低電流檢測電阻的阻值(以及，因此的預定閾值)并不是解決該問題的較好的辦法，這是因為即使當可允許的故障情況不存在時也可導致逆變器被不正確地切斷。這個問題對于必須能夠供電給幾種不同類型燈(例如F17T8，F(xiàn)25T8，F(xiàn)32T8放電燈)的鎮(zhèn)流器是確實存在的，在這種情況下，在正常工作(即，無故障情況出現(xiàn))時流過電流檢測電阻的電流可在相當大的范圍內進行改變。因此，為了避免對故障的錯誤檢測，預定閾值必須這樣進行設定，使得流過電流檢測電阻的電流必須比檢測到故障之前的正常工作值高得多。當然，當輕微電弧情況出現(xiàn)時，流過電流檢測電阻的電流可僅適當高于其正常工作值，在這種情況下，將未達到預定故障閾值，并且可使得逆變器繼續(xù)工作。
因此，所需要的是具有故障檢測電路的鎮(zhèn)流器，該故障檢測電路能快速和精確地響應燈負載的電弧情況。這種鎮(zhèn)流器可代表在現(xiàn)有技術上的顯著進步。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的具有故障檢測電路的鎮(zhèn)流器的部分框解。
圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的具有故障檢測電路的鎮(zhèn)流器的詳細圖解。
具體實施例方式
如圖1所示，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，鎮(zhèn)流器10包括逆變器100，輸出電路200，以及故障檢測電路300。
逆變器100包括第一和第二輸入端102，104以及逆變器輸出端106。輸入端102，104接收基本上為直流(DC)電壓VDC的電源。VDC可由本領域技術人員知道的多種設置中的任何一種提供，一個這種設置主要包括全波整流器(連接到傳統(tǒng)的60赫茲交流電流的電源上)，該全波整流器后面連接升壓變換器。
輸出電路200連接到逆變器輸出端106，包括第一和第二輸出連接端202，204，用于連接到燈負載30上，該燈負載30包括至少一個氣體放電燈。
故障檢測電路300連接在輸出電路200和逆變器100之間。在工作過程中，故障檢測電路300監(jiān)測輸出電路200內的第一信號和第二信號，并依據(jù)第二信號設置故障閾值。響應超過故障閾值的第一信號，故障檢測電路300發(fā)出指示逆變器100停止工作的切斷命令。優(yōu)選的是，第二信號表示負載中燈的類型(例如，F(xiàn)32T8，F(xiàn)25T8，F(xiàn)17T8)。因此，故障檢測電路是可適應負載的。
優(yōu)選的是，在故障檢測電路300的工作過程中，將故障閾值設定為響應第二信號小于第一預定值的第一水平。將該故障閾值設定為響應第二信號大于第一預定值但小于第二預定水平的第二水平，該第二水平比第一水平大。將該故障閾值設定為響應第二信號大于第二預定水平的第三水平，該第三水平比第二水平大。
例如，如果鎮(zhèn)流器10設計成適應三種最普通的類型的T8燈(例如，F(xiàn)32T8，F(xiàn)25T8和F17T8)，當燈負載30由一個或多個F17T8燈組成時，第二信號將小于第一預定水平。當燈負載30由一個或多個F25T8燈組成時，第二信號將大于第一預定水平，但小于第二預定水平。當燈負載30由F32T8組成時，第二信號將大于第二預定水平。因此，故障閾值依據(jù)燈負載30中燈的類型來進行設定。
如圖1所述，故障檢測電路300包括連接到輸出電路200的第一和第二輸入302，304，以及連接到逆變器的輸出306。輸出電路200中的第一信號通過第一輸入302進行監(jiān)測。輸出電路200中的第二信號通過第二輸入304進行監(jiān)測。在故障情況下，切斷命令通過輸出306發(fā)送給逆變器100。故障檢測電路300還接收直流(DC)電壓源，在圖1中表示為“+15V”，該直流電壓源為電路300提供低電壓(即15伏特)工作電源。
現(xiàn)在轉到圖2，在鎮(zhèn)流器10的優(yōu)選實施例中，逆變器100作為半橋型逆變器實施，該半橋型逆變器包括上側和下側逆變器晶體管110，120以及逆變器驅動電路130。逆變器驅動電路130連接到逆變器晶體管110，120，并且包括切斷(SD)輸入132，該切斷輸入132連接到故障檢測電路300的輸出306上。在工作過程中，逆變器驅動電路130以基本上互補的方式(即，當晶體管110導通時，晶體管120截止，反之亦然)轉換逆變器晶體管110，120。然而，如果在切斷輸入132上接收到切斷命令(即，15伏)，則逆變器驅動電路130將停止轉換逆變器晶體管110，120。逆變器驅動電路130還包括電源輸入(Vcc)，用于接收來自DC電壓源(+15V)的工作電源。逆變器驅動電路130可通過在電子鎮(zhèn)流器的技術領域中的技術人員所熟知的多個合適電路中的任何一個實現(xiàn)。例如，逆變器驅動電路130可采用L6570集成電路(由ST微電子公司生產(chǎn))與相關的外圍元件一起實現(xiàn)。
如圖2所述，逆變器100還包括電流檢測電阻140和二極管150。電流檢測電阻140與下側逆變器晶體管120串聯(lián)連接。二極管150具有陽極152和陰極，陽極152連接到電流檢測電阻140上，陰極連接到逆變器驅動電路130的切斷輸入132上。二極管150的功能是將電流檢測電阻140與故障檢測電路300內的電路隔離。
如現(xiàn)有技術所知，電流檢測電阻140監(jiān)測流過下側逆變器晶體管120的電流，并且響應超過預定閾值的電流(例如，當其中燈負載30完全與輸出連接點202，204斷開的非負載故障情況下出現(xiàn)的電流)，提供切斷輸入132的電壓，該電壓足夠(例如，幾伏上下)使逆變器驅動電路130停止逆變器的轉換。然而，如本發(fā)明背景技術中所提及的，單獨一個電流檢測電阻140不足以防止不夠明確的故障情況，該不明確的故障情況例如當燈與燈負載30和/或輸出連接點202，204斷開時出現(xiàn)的電弧。因此需要故障檢測電路300。
如圖2所述，輸出電路200還包括諧振電感210，諧振電容220，上半橋電容230，上半橋電阻232，下半橋電容240，下半橋電阻242。諧振電感210連接在逆變器輸出端106和第一輸出連接端202之間。諧振電容220連接在第一輸出連接端202和故障檢測電路300的第二輸入304之間。上半橋電容230和上半橋電阻232分別連接在逆變器100的第一輸入端102和第二輸出連接端204之間。下半橋電容240和下半橋電阻242分別連接在第二輸出連接端204和電路接地端60之間。
輸出電路200的工作本領域的技術人員知道，因此將不在此詳細描述。然而，應該注意下面的情況(1)諧振電容220上的電壓將響應燈負載30內的電弧情況而基本上增加。因此，優(yōu)選的是諧振電容220上的電壓，或者表示該諧振電容電壓的至少一種電壓為第一信號，該第一信號由故障檢測電路300進行監(jiān)測。相應地，第一輸入302連接到第一輸出連接端302上。
(2)在燈負載30正常工作過程中(即，當沒有故障情況出現(xiàn)時)，諧振電容220上的電壓將對于不同的燈負載而不同。例如，當燈負載30由F32T8燈組成時，諧振電容220上的正常工作電壓將最高，當燈負載30由F17T8燈組成時，諧振電容220上的正常工作電壓將最低。
(3)流過諧振電容220上的電流將提供燈負載30內存在的燈的類型指示。更特別的是，流過諧振電容220的電流將隨著燈負載30消耗的功率增加；例如，當燈負載由F32T8燈組成時，流過諧振電容220的電流將最大，并且當燈負載30由F17T8燈組成時，流過諧振電容220的電流將最小。因此，優(yōu)選的是，流過諧振電容220的電流或表示流過諧振電容220的電流的至少一種電流為第二信號，該第二信號由故障檢測電路300進行監(jiān)測。相應的，第二輸入304與諧振電容220串聯(lián)連接。
再次參考圖2，在鎮(zhèn)流器10的優(yōu)選實施例中，故障檢測電路還包括第一二極管310，第二二極管320，第一電阻328，第二電阻332，第一晶體管340，第三電阻334，第二晶體管350，第四電阻348，第五電阻360，第六電阻364，第七電阻366，第八電阻368，第三晶體管370，第九電阻378，第四晶體管380，第十電阻388，以及第三二極管390。第一二極管310的陽極312連接到電路接地端，陰極314連接到第二輸入304。第二二極管320的陽極322連接到第二輸入304，陰極324連接到第一節(jié)點326。第一電阻328連接在第一節(jié)點326和第二節(jié)點330之間。第二電阻332連接在第二節(jié)點330和電路接地端60之間。第一晶體管340具有柵極342，漏極344，以及源極346；源極346連接到電路接地端60。第三電阻334連接在第二節(jié)點330和第一晶體管340的柵極342之間。第二晶體管350具有柵極352，漏極354，以及源極356；源極356連接到電路接地端60上。第四電阻348連接在第一節(jié)點326和第二晶體管350的柵極352之間。第五電阻360連接在第一輸入302和第三節(jié)點362之間；盡管在圖2中示出為單個電阻，但值得注意的是，為了不超過元件額定電壓，第五電阻360可由多個串聯(lián)電阻實現(xiàn)。第六電阻364連接在第三節(jié)點362和第一晶體管340的漏極344之間。第七電阻366連接在第一晶體管340的漏極344和第二晶體管350的漏極354之間。第三晶體管370具有柵極372，漏極374，以及源極376；柵極372連接到第三節(jié)點362上，并且源極376連接到電路接地端60上。第九電阻378連接在DC電壓源(+15V)和第三晶體管370的漏極374之間。第四晶體管380具有基極382，發(fā)射極384，以及集電極386；基極382連接到第三晶體管的漏極374上，集電極386連接到DC電壓源(+15V)上。第十電阻388連接在第四晶體管380的發(fā)射極384和電路接地端60之間。最后，第三二極管390的陽極392連接到第四晶體管380的發(fā)射極384上，陰極394連接到輸出306上。
故障檢測電路300的詳細工作現(xiàn)在參考如后的圖3進行解釋。
電阻360，364，366，368以及第三晶體管370一起工作，從而當諧振電容220上的電壓超過其正常工作值一定量時提供切斷命令。更特別的是，當?shù)谌?jié)點362上的電壓(其為諧振電容220上的電壓的簡化按比例縮小的形式)足夠高而將晶體管370導通時，發(fā)出切斷命令。
電阻378，388，第四晶體管380，以及第三二極管390用作輸出級，該輸出級響應第三晶體管370的導通，傳送切斷信號(如，15伏特)給輸出306以及逆變器驅動電路130的切斷輸入132。
第一二極管310，第二二極管320，第一電阻328，第二電阻332，第三電阻334，第四電阻352，第一晶體管340以及第二晶體管350一起工作，從而依據(jù)流過諧振電容220(其依次依據(jù)燈負載30中存在的燈的類型)的電流調節(jié)故障閾值。更特別的是(1)當燈負載30的功率相對高(如，F(xiàn)32T8燈)時，流進第二輸入304的電流將同樣相對高，因此提供足夠高的導通第一晶體管340和第二晶體管350的電壓。因此，電阻366，368將被短路，第三節(jié)點362上的電壓將簡化為電阻364上的電壓。在這些情況下，第三晶體管370將導通，并且如果諧振電容電壓相對高(以及，有時，如果僅比其正常工作值高時)，發(fā)出切斷命令。
(2)當燈負載30的功率有點低(如，F(xiàn)25T8燈)時，流進第二輸入304的電流將比前一種情況中的稍低，因此提供足以導通第二晶體管350而不導通第一晶體管340的電壓。因此，僅有電阻368被短路，并且第三節(jié)點362上的電壓將成為電阻364和電阻366上的電壓。在這些情況下，第三晶體管370將導通并且對于諧振電容電壓的稍低值(與F32T8燈時所需的電壓相比)發(fā)出切斷命令。
(3)當燈負載30的功率更低(如F17T8燈)時，流進第二輸入304的電流將比前面的情況(即，當存在F25T8燈時)中的更低，因此，提供不能足夠導通第一晶體管340或第二晶體管350的電壓。因此，電阻366，368將不被短路，這樣第三節(jié)點362上的電壓將為三個電阻364，366，368上的電壓。在這些情況下，第三晶體管370將導通，并且對于更低值(與在F25T8燈時所需的電壓相比)的諧振電容電壓發(fā)出切斷命令。
以這種方式，故障檢測電路300提供故障閾值，該故障閾值依據(jù)燈負載30中存在的燈的類型而進行調節(jié)。因此，故障檢測電路300更好的適于在燈負載30中突發(fā)電弧情況的事件中快速保護鎮(zhèn)流器10。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參考特定優(yōu)選實施例進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的新型精神和范圍的情況下，本領域的技術人員可以做出大量的改變和變型。
權利要求
1.一種鎮(zhèn)流器，包括逆變器，該逆變器包括第一和第二輸入端，該第一和第二輸入端適于接收基本上為直流(DC)電壓的電源；逆變器輸出端；連接到逆變器輸出端的輸出電路，該輸出電路包括第一和第二輸出連接點，用于連接到包括至少一個氣體放電燈的燈負載上；故障檢測電路，該故障檢測電路連接在輸出電路和逆變器之間，其中該故障檢測電路用于(i)監(jiān)測輸出電路內的第一信號和第二信號；(ii)依據(jù)該第二信號設定故障閾值；以及(iii)響應超過該故障閾值的第一信號，從而發(fā)出控制逆變器停止工作的切斷命令。
2.權利要求1的鎮(zhèn)流器，其中第二信號表示燈負載中燈的類型。
3.權利要求1的鎮(zhèn)流器，其中該故障閾值設定為(i)響應第二信號小于第一預定值的第一水平；(ii)響應第二信號大于第一預定水平而小于第二預定水平的第二水平，該第二水平比第一水平大；以及(iii)響應第二信號大于第二預定水平的第三水平，該第三水平比第二水平大。
4.權利要求3的鎮(zhèn)流器，其中第二信號(i)當燈負載由F17T8燈組成時，小于第一預定水平；(ii)當燈負載由F25T8燈組成時，大于第一預定水平而小于第二預定水平；(iii)當燈負載由F32T8燈組成時，大于第二預定水平。
5.權利要求1的鎮(zhèn)流器，其中故障檢測電路包括連接到輸出電路的第一和第二輸入；以及連接到逆變器上的輸出。
6.權利要求5的鎮(zhèn)流器，其中該輸出電路還包括連接在逆變器輸出端和第一輸出連接端之間的諧振電感；以及連接在第一輸出連接端和故障檢測電路的第二輸入之間的諧振電容；以及故障檢測電路的第一輸入連接到輸出電路的第一輸出連接端上。
7.權利要求6的鎮(zhèn)流器，其中第一信號表示諧振電容上的電壓；以及第二信號表示流過諧振電容的電流。
8.權利要求5的鎮(zhèn)流器，其中該逆變器還包括上側和下側逆變器晶體管；以及逆變器驅動電路，該逆變器驅動電路連接到上側和下側逆變器晶體管上，并且可操作從而以基本上互補的方式轉換逆變器晶體管，該逆變器驅動電路具有切斷輸入，其中逆變器驅動電路響應切斷輸入上的切斷命令的接收停止轉換該逆變器晶體管；以及故障檢測電路的輸出連接到逆變器驅動電路的切斷輸入上。
9.權利要求8的鎮(zhèn)流器，其中逆變器還包括與下側逆變器晶體管串聯(lián)連接的電流檢測電阻；以及二極管，該二極管的陽極連接到電流檢測電阻，并且該二極管的陰極連接到逆變器驅動電路的切斷輸入上。
10.權利要求8的鎮(zhèn)流器，其中故障檢測電路還包括第一二極管，該第一二極管的陽極連接到電路接地端，并且該第一二板管的陰極連接到第二輸入上；第二二極管，該第二二極管的陽極連接到第二輸入上，并且該第二二極管的陰極連接到第一節(jié)點上；第一電阻，連接在第一和第二節(jié)點之間；第二電阻，連接在第二節(jié)點和電路接地端之間；第一晶體管，具有柵極，漏極和源極，源極連接到電路接地端；第三電阻，連接在第二節(jié)點和第一晶體管的柵極之間；第二晶體管，具有柵極，漏極，和源極，源板連接到電路接地端；第四電阻，連接在第一節(jié)點和第二晶體管的柵極之間；第五電阻，連接在第一輸入和第三節(jié)點之間；第六電阻，連接在第三節(jié)點和第一晶體管的漏極之間；第七電阻，連接在第一晶體管的漏極和第二晶體管的漏極之間；第八電阻，連接在第二晶體管的漏極和電路接地端之間；第三晶體管，具有柵極，漏極，和源極，柵極連接到第三節(jié)點，源極連接到電路接地端上；第九電阻，連接在直流(DC)電壓源和第三晶體管的漏極之間；第四晶體管，具有基極，發(fā)射極和集電極，基極連接到第三晶體管的漏極，集電極連接到DC電壓源；第十電阻，連接在第四晶體管的發(fā)射極和電路接地端之間；以及第三二極管，該第三二極管的陽極連接到第四晶體管的發(fā)射極上，該第三二極管的陰極連接到輸出上。
11.一種鎮(zhèn)流器，包括逆變器，包括第一和第二輸入端，適于接收基本上為直流(DC)電壓的電源；逆變器輸出端；上側和下側逆變器晶體管；以及逆變器驅動電路，該逆變器驅動電路連接到上側和下側逆變器晶體管上，并且以基本上互補的方式轉換逆變器晶體管，該逆變器驅動電路具有切斷輸入，其中該逆變器驅動電路響應在切斷輸入上接收到的切斷命令停止轉換該逆變器晶體管；故障檢測電路，包括第一和第二輸入；連接到逆變器驅動電路切斷輸入的輸出；輸出電路，包括第一和第二輸出連接端，用于連接到包括至少一個氣體放電燈的燈負載上；諧振電感，該諧振電感連接在逆變器輸出端和第一輸出連接端之間，第一輸出連接連接到故障檢測電路的第一輸入；以及諧振電容，該諧振電容連接在第一輸出連接端和故障檢測電路的第二輸入之間，該諧振電容具有諧振電容電壓和諧振電容電流；以及其中故障檢測電路用于(i)監(jiān)測諧振電容電壓和諧振電容電流；(ii)依據(jù)該諧振電容電流設定故障閾值；(iii)響應諧振電容電壓超過該故障閾值，從而發(fā)送切斷命令給逆變器驅動電路。
12.權利要求11的鎮(zhèn)流器，其中，故障閾值設定為(i)響應諧振電容電流小于第一預定值的第一水平；(ii)響應諧振電容電流大于第一預定水平而小于第二預定值的第二水平，該第二水平大于第一水平；(iii)響應諧振電容電流大于第二預定水平的第三水平，該第三水平大于第二水平。
13.權利要求12的鎮(zhèn)流器，其中諧振電容電流(i)當燈負載由F17T8燈組成時小于第一預定水平；(ii)當燈負載由F25T8燈組成時大于第一預定水平而小于第二預定水平；以及(iii)當燈負載由F32T8燈組成時大于第二預定水平。
14.權利要求11的鎮(zhèn)流器，其中逆變器還包括與下側逆變器晶體管串聯(lián)連接的電流檢測電阻；二極管，其陽極連接到電流檢測電阻，其陰極連接到逆變器驅動電路的切斷輸入。
15.權利要求11的鎮(zhèn)流器，其中故障檢測電路還包括第一二極管，該第一二極管的陽極連接到電路接地端，并且該第一二極管的陰極連接到第二輸入上；第二二極管，該第二二極管的陽極連接到第二輸入上，并且該第二二極管的陰極連接到第一節(jié)點上；第一電阻，連接在第一和第二節(jié)點之間；第二電阻，連接在第二節(jié)點和電路接地端之間；第一晶體管，具有柵極，漏極和源極，源極連接到電路接地端；第三電阻，連接在第二節(jié)點和第一晶體管的柵極之間；第二晶體管，具有柵極，漏極，和源極，源極連接到電路接地端；第四電阻，連接在第一節(jié)點和第二晶體管的柵極之間；第五電阻，連接在第一輸入和第三節(jié)點之間；第六電阻，連接在第三節(jié)點和第一晶體管的漏極之間；第七電阻，連接在第一晶體管的漏極和第二晶體管的漏極之間；第八電阻，連接在第二晶體管的漏極和電路接地端之間；第三晶體管，具有柵極，漏極，和源極，柵極連接到第三節(jié)點，源極連接到電路接地端上；第九電阻，連接在直流(DC)電壓源和第三晶體管的漏極之間；第四晶體管，具有基極，發(fā)射極和集電極，基極連接到第三晶體管的漏極，集電極連接到DC電壓源；第十電阻，連接在第四晶體管的發(fā)射極和電路接地端之間；以及第三二極管，該第三二極管的陽極連接到第四晶體管的發(fā)射極上，該第三二極管的陰極連接到輸出上。
全文摘要
一種用于給氣體放電燈負載(30)供電的鎮(zhèn)流器(10)，包括逆變器(100)，輸出電路(200)，以及故障檢測電路(300)。在工作過程中，故障檢測電路(300)監(jiān)測輸出電路(200)內的第一信號和第二信號，并且依據(jù)第二信號設定故障閾值。該第二信號表示負載(30)中燈的類型。響應超過故障閾值的第一信號，故障檢測電路(300)發(fā)出指示逆變器(100)停止工作的切斷命令。
文檔編號H05B41/285GK1604714SQ20041008315
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權日2003年9月29日
發(fā)明者A·K·喬杜里 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司