專利名稱：用于在電子變壓器中控制點(diǎn)燃的裝置以及相應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及在電子變壓器中控制點(diǎn)燃。借助于對(duì)其有可能用來在用于諸如鹵素?zé)舻牡蛪簾舻碾娮幼儔浩髦锌刂泣c(diǎn)燃的特別關(guān)注而得出本公開。
背景技術(shù)：
用于低壓燈的電子變壓器典型地包括自振蕩半橋，其需要在電源電壓的每次過零之后再點(diǎn)燃。圖1是這種裝置的示例性框圖。在圖1的框圖中，附圖標(biāo)記10表示作為整體的包括將被連接至電源電壓的線路濾波器102的輸入級(jí)。來自濾波器102的輸出對(duì)橋式整流器 104進(jìn)行饋電并且也被檢測(cè)電源電壓的過零的過零檢測(cè)器106感測(cè)到。諸如燈L(例如鹵素?zé)?的負(fù)載經(jīng)由變壓器T的次級(jí)繞組來饋電，該變壓器的初級(jí)繞組由包括具有兩個(gè)二極管Da、Db和兩個(gè)電容器Ca、Cb的半橋裝置的切換輸出級(jí)12驅(qū)動(dòng)。 諸如兩個(gè)雙極晶體管(BJT)Ta、Tb(具有諸如偏壓電阻器等等相關(guān)聯(lián)的輔助部件)的兩個(gè)電子開關(guān)根據(jù)例如由兩端交流開關(guān)元件D提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來交替地切換為接通和關(guān)斷，該兩端交流開關(guān)元件被連接到插入在橋式整流器106的輸出電壓和接地端之間的RC網(wǎng)絡(luò)的中間點(diǎn)。電阻器Rs和電容器Cs分別構(gòu)成RC網(wǎng)絡(luò)的上支路和下支路。因此，在電容器Cs上的電荷(例如通過點(diǎn)燃兩端交流開關(guān)元件D)指示了晶體管Ta和Tb的切換。來自過零檢測(cè)器106的輸出被發(fā)送給由電壓供給142來饋電的微控制器14，該微控制器適于通過輸入線路144來接收數(shù)字亮度控制，以通過經(jīng)由線路146選擇性地作用于與電容器Cs并聯(lián)連接的開關(guān)Td來提供燈L的調(diào)光行為，使得當(dāng)開關(guān)Td閉合時(shí)，開關(guān)Td將電容器Cs短路。在圖1的示例性裝置中，點(diǎn)燃電容器Cs因此被來自橋式整流器104的整流電壓充電。在這種裝置中，Cs兩端的電壓在幾百微秒之后達(dá)到兩端交流開關(guān)元件D的閾值(例如 32V)，并且通過隨之點(diǎn)燃的半橋的低功率BJT Tb的驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)來放電。一旦發(fā)生該情況，則電容器Cs在半橋的正常工作中被保持為放電的，以避免所不希望的再點(diǎn)燃。這可以借助于在兩端交流開關(guān)元件D和接地端之間起作用的兩端交流開關(guān)元件停止電路16來實(shí)現(xiàn)。與電容器Cs (其在電源的每次過零之后對(duì)兩端交流開關(guān)元件D的點(diǎn)燃進(jìn)行延遲) 并聯(lián)設(shè)置的開端Td使得有可能調(diào)節(jié)施加于燈L的輸出Vrms (電壓均方根)電壓。該解決方案可以輕易地在鎮(zhèn)流器中使用，其中微控制器14通過線路144從外部控制器接收指令并且(以與過零檢測(cè)器106所檢測(cè)的電源的過零同步的方式)驅(qū)動(dòng)開關(guān)Td，以實(shí)現(xiàn)所希望的亮度值。開關(guān)Td也使得有可能當(dāng)開關(guān)Td永久性地保持閉合時(shí)(即，電容器Cs被短路)， 將本器件作為整體關(guān)斷(待機(jī)狀態(tài))。在待機(jī)工作的情況下(即，開關(guān)Td被閉合)，諸如是 Vrms AC(50-60Hz)電源電壓的1. 41倍的DC電壓可以在橋式整流器104之后出現(xiàn)。因此， 功率會(huì)通過Rs被耗散。
事實(shí)上，選擇低于5納法的Cs值會(huì)使得難以正確地點(diǎn)燃半橋， 并且在帶有中/高功率的鎮(zhèn)流器的情況下至少為10納法的Cs值在圖1中所示的裝置中將幾乎是不可避免的。為了避免通過Rs對(duì)Cs進(jìn)行放電中的過長(zhǎng)的延遲以及對(duì)于EMI (電磁干擾)性能的在電源諧波方面的不利影響(如為了遵守諸如EN6100-3-2的標(biāo)準(zhǔn)而要求的)，典型的Rs值必須小于300千歐。 假設(shè)最大標(biāo)稱電源電壓為254Vrms，則當(dāng)Rs = 300千歐時(shí)，在本器件處于待機(jī)時(shí)由 Rs耗散的功率不會(huì)小于大約0. 4W。在待機(jī)期間也被供電的諸如14的微控制器和其他輔助部件存在的情況下，如在圖1中所示的裝置將輕易地呈現(xiàn)超過0. 5W的待機(jī)消耗。這很難兼容于當(dāng)前和未來的旨在減小諸如發(fā)光設(shè)備的電氣裝置的功率吸收的標(biāo)準(zhǔn)。在PCT/IB2008/00275中公開了目的在于在如圖1中所示的電路中減小功率吸收的裝置。在該裝置中，當(dāng)要求待機(jī)工作時(shí)，Rs和Cs之間的連接中斷，使得沒有電流能流過 Rs并且其功率消耗完全消除。

發(fā)明內(nèi)容
雖然所討論的裝置對(duì)于寬范圍的應(yīng)用而言是令人滿意的，但是需要可以占用較少空間并且可以較低廉地來制造的替選裝置。本發(fā)明的目標(biāo)是提供對(duì)于該需要的令人滿意的答復(fù)。根據(jù)本發(fā)明，這樣的目標(biāo)借助于具有在下面的權(quán)利要求中闡明的特征的電路來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明也涉及相應(yīng)的方法。這些權(quán)利要求是在此提供的本發(fā)明的公開的不可或缺的部分。在實(shí)施例中，在此所描述的裝置通過使用對(duì)于維持激活在鎮(zhèn)流器內(nèi)部的邏輯而言必需的供電電壓來減小在待機(jī)狀態(tài)中的功率消耗。


現(xiàn)在僅僅通過舉例方式參考附圖描述本發(fā)明，其中-圖1已經(jīng)在上文中予以描述，-圖2示出了在此描述的裝置的第一實(shí)施例，以及-圖3至6示出了在此描述的裝置的另外的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中給出了大量特定細(xì)節(jié)，以提供對(duì)于實(shí)施例的透徹理解。實(shí)施例可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)的情況下實(shí)施，或者以其他的方法、部件、材料等等來實(shí)踐。在其他的示例中，已知的結(jié)構(gòu)、材料或者操作未詳細(xì)示出或描述，以避免模糊實(shí)施例的方面。貫穿本說明書的對(duì)于“一個(gè)實(shí)施例”或者“實(shí)施例”的引用表示在至少一個(gè)實(shí)施例中包括結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特性。因此，措辭“在一個(gè)實(shí)施例中”或者 “在實(shí)施例中”在貫穿本說明書各處的出現(xiàn)不一定都指的是同一實(shí)施例。此外，具體特征、結(jié)構(gòu)或者特性可以以任意合適的方式結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。在此提供的開頭僅僅為了方便并且并不解釋本發(fā)明的范圍或含義。
在此描述的各種實(shí)施例將參考已經(jīng)結(jié)合圖1描述的同一示例性電路布局來示出。 因此，不再對(duì)這樣的電路布局予以描述，另外要理解的是與已經(jīng)結(jié)合圖1描述的部分或者元件相同或者等同的部分或者元件被指定了貫穿圖2至6的相同附圖標(biāo)記。相同，本領(lǐng)域技術(shù)人員將迅速理解，本公開的范圍決不局限于結(jié)合圖1介紹的特定示例性電路布局，而是延伸至基于相同的工作原理的任意布局(即，經(jīng)由包括電阻器Rs 和電容器Cs的RC網(wǎng)絡(luò)(諸如圖1的RC網(wǎng)絡(luò))來再點(diǎn)燃的自振蕩半橋)，或者更一般而言， 延伸至用于根據(jù)電源信號(hào)驅(qū)動(dòng)負(fù)載L的任意電路，其包括-點(diǎn)燃諸如Cs的電容器，-用于根據(jù)所述電源信號(hào)對(duì)所述點(diǎn)燃電容器進(jìn)行加載的輸入級(jí)，以及-用于驅(qū)動(dòng)所述負(fù)載的輸出級(jí)(例如半橋裝置)，所述輸出級(jí)可以根據(jù)加載在所述點(diǎn)燃電容器上的電荷進(jìn)行切換。在該方面，將要認(rèn)識(shí)到，例如開關(guān)Td(以及兩端交流開關(guān)元件D)決不表示在此描述的裝置的強(qiáng)制性特征。在此描述的實(shí)施例利用了通過增大電阻器Rs值來減小在待機(jī)時(shí)的功率吸收的可能性。在待機(jī)時(shí)的功率吸收的水平實(shí)際上是電阻器Rs值的反函數(shù)。例如，具有大于1兆歐的Rs值使得有可能實(shí)現(xiàn)大約0. Iff的耗散功率值。另一方面，在保證了器件作為整體滿足如由諸如EN 6100-3-2的標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)定的諧波要求的實(shí)施例中，在Rs值大于1兆歐的情況下，電容器Cs具有大約1納法的值(即，在1 納法單位的范圍中，與如在圖1中所示的傳統(tǒng)裝置的在幾納法的范圍中(例如5納法至10 納法)的值形成對(duì)比)。為了保證半橋在電源的過零之后的可靠點(diǎn)燃，在此描述的實(shí)施例包括插入在電容器Cs和開關(guān)Ta、Tb之間的電荷放大器模塊18。特別地，在所示出的實(shí)施例中，模塊18插入在兩端交流開關(guān)元件D和BJT Tb的基極之間，并且由對(duì)微控制器14供電的同一 Vcc電壓142供電。模塊18能夠“擴(kuò)大”(即，放大)來自兩端交流開關(guān)元件D的信號(hào)，因此即使在電容器Cs上收集的電荷量由于Cs的電容值減小而減小，也保證了半橋在電源的過零之后的
可靠點(diǎn)燃。圖3至6示出了電荷放大器18的示例性實(shí)施例，該電荷放大器包括在射極跟隨器配置中的雙極晶體管(BJT) 182。晶體管182使其基極與兩端交流開關(guān)元件D連接并且使其發(fā)射極驅(qū)動(dòng)開關(guān)Ta、Tb。電阻器Rbe插入在基極和發(fā)射極之間，并且上拉電阻器Rp插入在晶體管182的集電極和電壓供給142之間。晶體管182通過經(jīng)由上拉電阻器Rp從供電電壓142汲取附加電荷來放大來自兩端交流開關(guān)元件D的信號(hào)。在基極和發(fā)射極之間的電阻器Rbe避免了當(dāng)兩端交流開關(guān)元件 D未點(diǎn)燃時(shí)，晶體管182的基極會(huì)維持“浮置”。在圖6的示例性實(shí)施例中，電容器Cp與上拉電阻器Rp并聯(lián)地設(shè)置，以改進(jìn)功率 BJT Tb的點(diǎn)燃。圖4和5詳細(xì)示出兩端交流開關(guān)元件停止電路16的兩個(gè)可能實(shí)施例。在圖4的實(shí)施例中，雙極晶體管(BJT) 162用于在低BJT Tb激活時(shí)經(jīng)由其集電極將電容器Cs放電，低BJT Tb激活的狀態(tài)通過將晶體管162的基極經(jīng)由電阻器164連接至BJT Tb來感測(cè)，而晶體管162的發(fā)射極連接至接地端。在該實(shí)施例中，如果Tb兩端的電壓Vbe足以點(diǎn)燃該BJT，則在點(diǎn)燃階段期間來自兩端交流開關(guān)元件D的一部分電荷可以流經(jīng)BJT 162。

在圖5的實(shí)施例中(其結(jié)合了 PCT/EP2008/059262的教導(dǎo))，雙極晶體管(BJT) 162 再次用于經(jīng)由其集電極將電容器Cs放電。在該情況下，晶體管162的基極經(jīng)由電阻器164連接至接地端，而晶體管162的發(fā)射極連接至Tb的基極。因此，晶體管162在Tb兩端的Vbe電壓為負(fù)時(shí)會(huì)激活，使得晶體管 162不影響半橋的第一次點(diǎn)燃。在此描述的實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)如下通過引入例如實(shí)現(xiàn)電荷放大器182所要求的三個(gè)簡(jiǎn)單的SMD(表面安裝器件)部件來改變一些部件的值，以降低待機(jī)功率消耗。這些部件與在PCT/IB2008/00725中公開的裝置中引入的部件相比而言占用較少空間并且成本較低。同樣，例如在圖5中所示的實(shí)施例引入了整體器件的額外的抗干擾性和“堅(jiān)固性”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了當(dāng)在輸出端上施加最小額定負(fù)載時(shí)整體鎮(zhèn)流器的改進(jìn)的性能。在該情況下，較低的電流在半橋中流動(dòng)，因此降低了功率BJTTa和Tb的增益。因?yàn)殡姾煞糯笃髂K能夠在啟動(dòng)階段期間改進(jìn)在功率BJT中的電荷點(diǎn)燃，所以在此描述的裝置使在半橋啟動(dòng)時(shí)的電荷的點(diǎn)燃特別有效，因此有可能減小最小額定負(fù)載。因此，將要認(rèn)識(shí)到，雖然主要是借助于以通過增大加載電阻器Rs的值來減小待機(jī)時(shí)的功率為目的來得到的，但是在此描述的裝置無論如何是有利于使在功率BJT中的電荷點(diǎn)燃過程特別有效的。這同樣適用于那些不包括例如由可控制開關(guān)Td來表示的待機(jī)特征的電子變壓器。事實(shí)上，在此描述的裝置的電荷放大器使得有可能為部件Rs和Cs選擇值，以便于在負(fù)載被簡(jiǎn)單地移除的那些情況中將功率消耗降低到在0. 5W之下。此外，雖然在此示出的實(shí)施例利用了微控制器14的供電電壓142，但是這樣的用于亮度調(diào)節(jié)(調(diào)光)和待機(jī)控制的微控制器的存在并非強(qiáng)制性特征。在不影響本發(fā)明的根本原理的情況下，在不偏離如由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，細(xì)節(jié)和實(shí)施例可以相對(duì)于僅僅通過舉例方法的描述而言(甚至稍微)變化。
權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)電源信號(hào)驅(qū)動(dòng)負(fù)載(L)的電路，其包括-點(diǎn)燃電容器(Cs)，-用于根據(jù)所述電源信號(hào)對(duì)所述點(diǎn)燃電容器(Cs)進(jìn)行加載的輸入級(jí)(10)，以及-用于驅(qū)動(dòng)所述負(fù)載(L)的切換輸出級(jí)(12)，所述輸出級(jí)(1 能夠根據(jù)加載在所述點(diǎn)燃電容器(Cs)上的電荷進(jìn)行切換(Ta，Tb),其特征在于，該電路包括插入在所述點(diǎn)燃電容器(Cs)和所述切換輸出級(jí)(1 之間的電荷放大器級(jí)(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其包括耦合至所述點(diǎn)燃電容器(Cs)的兩端交流開關(guān)元件(D)，其中所述電荷放大器級(jí)(18)插入在所述兩端交流開關(guān)元件(D)和所述切換輸出級(jí) (12)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其中所述電荷放大器級(jí)(18)包括在射極跟隨器配置中的雙極晶體管(182)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述電荷放大器級(jí)(18)經(jīng)由上拉電阻器(Rp)連接至電壓供給(142)，以從其中汲取電荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其包括與所述上拉電阻器(Rp)并聯(lián)的上拉電容器 (Cp)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述電荷放大器級(jí)(18)包括在基極和發(fā)射極之間帶有電阻器(Rbe)的雙極晶體管(18 ，以避免所述晶體管(18 的基極會(huì)在所述切換輸出級(jí)(1 未被所述點(diǎn)燃電容器(Cs)點(diǎn)燃時(shí)維持浮置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述點(diǎn)燃電容器(Cs)具有在一納法范圍中的電容值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電路，其包括-加載電阻器(Rs)，該電阻器與所述點(diǎn)燃電容器(Cs)耦合以根據(jù)所述電源信號(hào)對(duì)所述點(diǎn)燃電容器(Cs)進(jìn)行加載，-可控(14)開關(guān)(Td)，該開關(guān)與所述點(diǎn)燃電容器(Cs)耦合以將所述點(diǎn)燃電容器(Cs) 選擇性地短路并且使所述電路處于待機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其中所述加載電阻器(Rs)具有在一兆歐范圍中的電阻值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電路，其包括停止電路(16)，該停止電路將所述點(diǎn)燃電容器(Cs)選擇性地保持為放電的，以避免所述切換輸出級(jí)(1 的所不希望的再點(diǎn)燃。
11.一種借助于包括點(diǎn)燃電容器(Cs)的電路來根據(jù)電源信號(hào)驅(qū)動(dòng)負(fù)載(L)的方法，該方法包括-根據(jù)所述電源信號(hào)對(duì)所述點(diǎn)燃電容器(Cs)進(jìn)行加載(10)，以及-借助于切換輸出級(jí)(12)、通過根據(jù)加載在所述點(diǎn)燃電容器(Cs)上的電荷對(duì)所述切換輸出級(jí)(1 進(jìn)行切換來驅(qū)動(dòng)所述負(fù)載(L)，其特征在于，該方法包括將電荷放大器級(jí)(18)插入在所述點(diǎn)燃電容器(Cs)和所述切換輸出級(jí)(12)之間。
全文摘要
一種用于根據(jù)電源信號(hào)驅(qū)動(dòng)負(fù)載(L)的電子變壓器包括點(diǎn)燃電容器(Cs)，用于根據(jù)電源信號(hào)對(duì)點(diǎn)燃電容器(Cs)進(jìn)行加載的輸入級(jí)(10)，以及用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載(L)的切換輸出級(jí)(12)。輸出級(jí)(12)可以根據(jù)加載在所述點(diǎn)燃電容器(Cs)上的電荷來進(jìn)行切換(Ta，Tb)，并且電荷放大器級(jí)(18)插入在點(diǎn)燃電容器(Cs)和切換輸出級(jí)(12)之間。加載電阻器(Rs)與點(diǎn)燃電容器(Cs)耦合以根據(jù)所述電源信號(hào)對(duì)點(diǎn)燃電容器(Cs)進(jìn)行加載，并且可控(14)開關(guān)(Td)允許將點(diǎn)燃電容器(Cs)選擇性地短路并且使電子變壓器處于待機(jī)。電荷放大器級(jí)(18)的存在允許減小點(diǎn)燃電容器(Cs)的電容值并且增大加載電阻器(Rs)的值，由此減小待機(jī)時(shí)的功率吸收。
文檔編號(hào)H05B39/04GK102160466SQ200880131181
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者馬可·法欽 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆有限公司