專利名稱：氣體放電燈的鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體放電燈的鎮(zhèn)流器(例如變頻電子鎮(zhèn)流器)，用以消除氣體放電燈的電流包絡(luò)線因放電燈的動(dòng)態(tài)特性對(duì)放電燈中電流控制反饋環(huán)路所起的不穩(wěn)定化影響而產(chǎn)生的跳模或振蕩。具體地說(shuō)，我們發(fā)現(xiàn)，用阻性電路往反饋環(huán)路中加入頻率響應(yīng)零點(diǎn)可以消除氣體放電燈中峰值電弧電流不希望有的振蕩或變化。
熒光燈照明中使用的各種普通電子鎮(zhèn)流器在熒光燈的亮度降低到燈電流的低電平時(shí)，燈電流包絡(luò)線會(huì)產(chǎn)生不希望有的振蕩。燈電流包絡(luò)線的這種振蕩會(huì)使峰值因數(shù)變壞，可能引起閃光，在某些情況下還會(huì)使電弧熄滅。
現(xiàn)有技術(shù)的這種一般燈電流控制方法中歷來(lái)都應(yīng)用電流反饋。燈電流的振蕩，即電流幅值的跳?；蛘{(diào)制，特別影響著窄管燈，尤其是在電流電平低時(shí)，更是如此。
現(xiàn)行用來(lái)緩和跳模的各種方法是不完善的。例如，可使用的電流和頻率范圍受到限制。目前考慮到的其它可能解決的方案相當(dāng)復(fù)雜。而如此復(fù)雜的系統(tǒng)會(huì)使其部件的數(shù)目和造價(jià)大幅度增加。例如，現(xiàn)行解決跳模問(wèn)題的作法比起本發(fā)明提出的作法，在部件的數(shù)目上多9倍左右，在造價(jià)方面高9倍至19倍的范圍。
一般普通市銷的熒光燈鎮(zhèn)流器可參看美國(guó)專利4，952，849和5，089，751，該兩專利都轉(zhuǎn)讓給本專利申請(qǐng)的同一個(gè)受讓人。這些現(xiàn)有技術(shù)通常包括一個(gè)控制線路以檢測(cè)燈電流，應(yīng)用R-C低通濾波器產(chǎn)生頻率響應(yīng)下降的低頻極點(diǎn)，將信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相比較，再調(diào)節(jié)半橋式驅(qū)動(dòng)器的頻率。若這種電子鎮(zhèn)流器在一對(duì)串聯(lián)連接的四管熒光燈上工作，這種線路會(huì)使燈電流跳模，使燈電流包絡(luò)線在低電流電平下不穩(wěn)定。
對(duì)本專利申請(qǐng)來(lái)說(shuō)，頻率響應(yīng)零點(diǎn)和極點(diǎn)二詞的定義分別參見(jiàn)1984年第三版的IEEE電氣電子術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)詞典第1030頁(yè)和第660頁(yè)。
目前提出要求保護(hù)專利權(quán)的本發(fā)明能夠消除氣體放電燈(例如熒光燈)在電流或功率反饋控制的過(guò)程中其電流產(chǎn)生的振蕩或跳模。具體地說(shuō)，本發(fā)明的這個(gè)重大好處是通過(guò)往控制線路的反饋環(huán)路中加入零點(diǎn)達(dá)到的。這個(gè)零點(diǎn)可以通過(guò)給反饋環(huán)路的反饋電容或低通濾波電容串聯(lián)一個(gè)電阻從而實(shí)質(zhì)上消除了燈電流包絡(luò)線的這種振蕩來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
我們還發(fā)現(xiàn)，給R-C串聯(lián)電路并聯(lián)上另一個(gè)電容器的作用是增加一個(gè)高頻極點(diǎn)，從而通過(guò)不斷使較高頻的回路增益頻率響應(yīng)下降以確保充分濾波。
在控制線路檢測(cè)燈電流或功率、用具有低頻率響應(yīng)下降極點(diǎn)的R-C濾波器對(duì)信號(hào)整流和濾波、將信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相比較并調(diào)節(jié)半橋式驅(qū)動(dòng)器的頻率或其他控制參數(shù)的場(chǎng)合，給濾波電容器串聯(lián)電阻值，可能的話再并聯(lián)另一個(gè)電容，可以改善市銷的一般熒光燈減小亮度的鎮(zhèn)流器。電阻被選取得使R-C乘積給反饋回路的頻率響應(yīng)增加一個(gè)零點(diǎn)，從而產(chǎn)生具有充分相位容限的增益為1的截止頻率。
熒光燈因其熱力學(xué)性能而產(chǎn)生數(shù)百赫的極點(diǎn)，該極點(diǎn)還隨工作點(diǎn)和環(huán)境溫度變化。鑒于燈電流控制環(huán)路采用誤差信號(hào)放大器時(shí)須要有大的直流增益，而且遠(yuǎn)在開(kāi)關(guān)頻率之前必須使頻率響應(yīng)下降，因而這種誤差信號(hào)放大器通常設(shè)計(jì)成高增益和數(shù)赫級(jí)的低頻頻率響應(yīng)下降極點(diǎn)。在靜態(tài)電流/頻率特性曲線陡的情況下，這時(shí)燈極點(diǎn)的頻率較低，燈極點(diǎn)可能在低于環(huán)路傳輸?shù)脑鲆鏋?時(shí)的截止頻率(UGC)產(chǎn)生。若燈極點(diǎn)處在UGC頻率，則控制環(huán)路的相位容限約為45度，但隨著燈極點(diǎn)的大幅度下降，相位容限變壞，從而引起振蕩。
因此，一般市銷熒光燈鎮(zhèn)流器中燈電流的那種跳模的解決辦法是采用超前校正(零極對(duì))。零點(diǎn)置于控制環(huán)路的誤差信號(hào)放大電路或低通濾波電路中以便大致消除燈極點(diǎn)并使單極點(diǎn)的頻率響應(yīng)下降，這樣可以使相位容限變好。超前校正的另一極點(diǎn)置于高得多的頻率以確保在開(kāi)關(guān)頻率下的增益充分小。
現(xiàn)在就下列各


本發(fā)明的內(nèi)容，附圖中圖1示出了本發(fā)明解決燈電流跳?；蛘袷巻?wèn)題的電路圖;
圖2A以曲線的形式示出了壓控振蕩器(VCO)電壓輸入的振蕩情況，圖2B示出了因VCQ電壓的這種振蕩情而產(chǎn)生的燈電流;
圖3A示出了現(xiàn)有技術(shù)放電燈中電流跳?；蛘袷幥闆r的示意圖，圖3B則示出了按本發(fā)明消除這種振蕩的示意圖;
圖4示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例;
圖5示出了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例。
圖1中可以看到熒光燈電路振蕩或跳模的解決辦法，圖中示出了變頻電子熒光燈鎮(zhèn)流器的電流控制環(huán)路。在該線路中，電流從直流母線16通過(guò)晶體管18饋到由燈、電感線圈Lres20、電容器Cres21和隔直電容器19組成的并聯(lián)諧振電路，給燈12饋電。經(jīng)檢測(cè)的燈電流信號(hào)通過(guò)具有整流器13、誤差信號(hào)放大級(jí)10、壓控振蕩器14和半橋式驅(qū)動(dòng)器15的控制電路傳送。該控制電路通過(guò)檢測(cè)燈電流，并將得出的信號(hào)與在線路17引入到誤差信號(hào)放大器11的基準(zhǔn)電壓Vref相比較進(jìn)行工作。
若經(jīng)濾波和整流檢測(cè)的燈電流信號(hào)高于基準(zhǔn)電壓Vref，誤差信號(hào)放大器就會(huì)減小VCO輸入電壓以提高變頻半橋式驅(qū)動(dòng)器15的頻率。在圖1的控制線路中，反饋電容器1連同電阻2使放大器增益的單極點(diǎn)頻率響應(yīng)下降。
然而，燈12本身引來(lái)了另一個(gè)極點(diǎn)。燈極點(diǎn)是電弧電流的變化快得使燈的電阻再也不能維持下去時(shí)的頻率。更具體地說(shuō)，這是燈增加的電阻對(duì)電弧電流的波動(dòng)在頻率上的響應(yīng)中的一個(gè)極點(diǎn)。燈在相位上的延遲本身表明了阻抗變化的延遲。
由此產(chǎn)生的相位容限很差，這促使反饋環(huán)路中產(chǎn)生振蕩，這本身表明VCO輸入電壓發(fā)生變化，如圖2A中所示，并表明燈電流經(jīng)過(guò)調(diào)幅和/或調(diào)頻，如圖2B中所示。燈電流控制環(huán)路線路要求有大的直流增益，且遠(yuǎn)在開(kāi)關(guān)頻率之前就必須使頻率響應(yīng)下降。因此誤差信號(hào)放大級(jí)10通常設(shè)計(jì)成具有高增益和數(shù)赫級(jí)的低頻頻率響應(yīng)下降極點(diǎn)。
圖2中對(duì)振蕩或跳模的解決辦法是采用電阻值(例如圖1中的電阻器3)往饋電路的頻率響應(yīng)中加入一個(gè)零點(diǎn)。實(shí)際上，這個(gè)零點(diǎn)是用來(lái)消除因燈的動(dòng)態(tài)特性往反饋環(huán)路的頻率響應(yīng)中引入極點(diǎn)而產(chǎn)生的不希望有的相移。這個(gè)零頻率選擇得使環(huán)路傳輸?shù)念l率響應(yīng)具有充分的相位容限。相位容限值一般為45度。例如，圖1中，零頻率是按1/2πRC的關(guān)系由電阻3和電容1確定的。電阻器3的值取決于燈12和并聯(lián)諧振電路中各部件的值。理論上，任何氣體放電燈都能產(chǎn)生振蕩或跳模問(wèn)題。實(shí)際上，燈12可能是個(gè)窄管的熒光燈，這就會(huì)產(chǎn)生電流振蕩的最困難問(wèn)題。其它類型的熒光燈，例如雙管熒光燈和四管熒光燈，也會(huì)產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題。
圖5的低通濾波器放在燈電流整流器13的輸出端，而不是象圖1那樣放在誤差信號(hào)放大器中。作為一個(gè)例子，圖5的電路示出了可用來(lái)驅(qū)動(dòng)一對(duì)26瓦四管燈的另一個(gè)實(shí)施例。象美國(guó)專利4，952，849和5，089，751中在鎮(zhèn)流器中運(yùn)行的大約38毫安均方根值的燈流，會(huì)引起嚴(yán)重的跳模，峰值約為130毫安，波峰因數(shù)為3.4?？梢杂^察到中間頻率或跳模頻率約為600赫。零點(diǎn)校正采用了330歐電阻器的電阻51與1微法的電容52串聯(lián)連接。
電阻51的值選擇得可以往反饋環(huán)路的頻率響應(yīng)中加入其值約為500赫的零點(diǎn)。這個(gè)解決辦法完全消除了燈電流的跳?，F(xiàn)象，如圖3B中所示。
圖3A的反饋線路中沒(méi)有采用電阻51，因而在電流波形的包絡(luò)線中可以看到振蕩現(xiàn)象31。這個(gè)振蕩現(xiàn)象使光強(qiáng)發(fā)生變化，有時(shí)候可以看到這種變化，即閃光。另一方面，反饋電路中加了電阻器51的情況下，圖3B高頻電流波形31的幅值恒定，從而使光輸出沒(méi)有任何閃光或振蕩。
控制電路的工作情況可以通過(guò)加上另一個(gè)電容4(如圖4中所示)或電容53(如圖5中所示)進(jìn)一步得到改善。這個(gè)電容器的值比圖4中電容1的值或圖5中電容52的值小例如20至100倍。舉例說(shuō)，在圖5的上述電路中，電容52約為1微法，因而電容53可以取0.03微法。增設(shè)的這個(gè)小電容53與圖5的R-C串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)配置。增設(shè)的這個(gè)小電容53增加了高頻極點(diǎn)從而確保在高頻下環(huán)路增益的頻率響應(yīng)繼續(xù)下降。
可以采用與圖1和圖5類似的電路來(lái)檢測(cè)和/或控制氣體放電燈的功率。在該情況下，可以對(duì)功率控制環(huán)路進(jìn)行零點(diǎn)校正。為檢測(cè)功率，該電阻應(yīng)放在另一個(gè)位置，例如，與其中一個(gè)晶體管18串聯(lián)。
用其它控制方法(例如脈寬調(diào)制法)控制燈的電流或功率電平時(shí)，也可以應(yīng)用上述校正法。
權(quán)利要求
1.一種用于氣體放電燈的鎮(zhèn)流器，包括(a)若干端子，用以連接起碼一個(gè)氣體放電燈；和(b)控制電路裝置，用以控制流過(guò)所述起碼一個(gè)氣體放電燈的電流；其特征在于，所述控制電路裝置包括反饋網(wǎng)絡(luò)裝置，具一定的電阻值，用以往所述控制電路裝置的頻率響應(yīng)中引入一個(gè)零點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于，所述電阻值按氣體放電燈的類型選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于，所述電阻值以與第一電容串聯(lián)連接的形式安排。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于，第二電容與所述電阻值及所述第一電容的所述串聯(lián)連接并聯(lián)配置，所述第二電容比所述第一電容小得多。
全文摘要
一種鎮(zhèn)流器穩(wěn)定化裝置，用以最大限度地減小或消除氣體放電燈(例如熒光燈)燈電流的振蕩或跳?，F(xiàn)象。還介紹實(shí)現(xiàn)這個(gè)裝置的方法。具體作法是往鎮(zhèn)流器電流線路中加入頻率響應(yīng)零點(diǎn)。該線路的一個(gè)例子有一個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)檢測(cè)的燈電流信號(hào)由一個(gè)誤差信號(hào)放大器將其與一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)加以比較，該誤差信號(hào)放大器的反饋電容串聯(lián)連接有一個(gè)電阻，用以實(shí)現(xiàn)控制電路頻率響應(yīng)中的零點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B41/02GK1096152SQ93121370
公開(kāi)日1994年12月7日 申請(qǐng)日期1993年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月28日
發(fā)明者T·法卡斯, S·文基塔蘇布拉曼尼安 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司