專利名稱：鎮(zhèn)流器反饋方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于電子鎮(zhèn)流器的反饋方案，更具體地，涉及用于因為反饋而使過量電壓情況減至最小的方案。
例如由美國專利5，404，082號中所公開的常規(guī)的鎮(zhèn)流器通過部分地取消一個預(yù)調(diào)節(jié)器級而體積變小并且成本降低。這種鎮(zhèn)流器也包括由一個反向換流器和一個諧振電路構(gòu)成的一個輸出級，并且通常稱為單級反向換流器。
跟隨在燈啟輝器之后的預(yù)調(diào)節(jié)器級(即在穩(wěn)定狀態(tài)條件期間)通常用于在調(diào)節(jié)施加到反向換流器上的電壓時增加(即提高)鎮(zhèn)流器輸入電壓。在沒有此預(yù)調(diào)節(jié)器級時，利用從諧振電路反饋的一個高頻信號來補充鎮(zhèn)流器輸入電壓以實現(xiàn)鎮(zhèn)流器輸入電壓的提高。該高頻信號代表諧振電感電流。
鎮(zhèn)流器輸入電壓(一般已整流)然后被提高加到緩沖電容器上，該緩沖電容器起反向換流器的DC電源的作用。當高頻反饋信號高于需要時，過高電壓被加到緩沖電容器兩端。在過壓狀況下，非常高的壓力施加在各種鎮(zhèn)流器元件上，包括緩沖電容器和反向換流器內(nèi)的開關(guān)。緩沖電容器一般為電解電容器型的。反向換流器開關(guān)一般是功率MOSFET(MOS場效應(yīng)晶體管)。在過壓狀況下，緩沖電容器和反向換流器開關(guān)兩者都可能損壞和失效。
在燈啟動期間，例如在美國專利4，511，823號中公開的鎮(zhèn)流器方案也會導(dǎo)致過壓狀況，并且部分地是由于流過諧振電感的電流被反饋和充電緩沖電容器。需要復(fù)雜的控制電路以避免這種過壓會導(dǎo)致鎮(zhèn)流器制造成本更高和更困難。
因此希望提供一種改進的鎮(zhèn)流器反饋方案，該方案減少高頻反饋信號以避免在啟動和穩(wěn)定狀態(tài)工作期間的過壓狀況。該方案可以特別適用于具有一個帶有電流反饋和大功率因子的單級的反向換流器。
按照本發(fā)明的第一個方面，一種鎮(zhèn)流器，包括一個整流器；一個緩沖電容器，連接至所述整流器的輸出端；一對串聯(lián)在一起的開關(guān)，其間具有一個開關(guān)結(jié)點并連接至所述緩沖電容器兩端。該鎮(zhèn)流器還包括一個諧振電感和一個諧振電容器的一個第一串聯(lián)組合一起構(gòu)成一個諧振電路，并且連接在所述開關(guān)接點與一個基準節(jié)點之間，該基準節(jié)點將所述緩沖電容器與一對開關(guān)的其中之一連接在一起。一個燈負載和一個第一電抗器的一個第二串聯(lián)組合與所述諧振電容器并聯(lián)連接。該鎮(zhèn)流器還包括一個第二電抗器，用于分離流過其自身和所述第一電抗器之間的所述燈負載的電流。包括第二附加電抗器的一個反饋路徑起增加緩沖電容器上電壓的作用。
該鎮(zhèn)流器通過提供一個反饋路徑而避免過壓狀況，該反饋路徑只包括流過燈負載的電流的一部分。換言之，通過分離流過第一和第二電抗器之間的燈負載的電流，用于增加緩沖電容器電壓的反饋電流的數(shù)量遠小于常規(guī)的反饋方案。繼而并且直到燈被啟動，因為沒有反饋的燈電流，所以沒有反饋，即在啟動期間緩沖電容器上的電壓沒有過高。因此可以很好地控制燈的啟動。反之，常規(guī)的反饋方案可能反饋遠大于引起過壓狀況的電流電平，如同在美國專利5，404，082和4，511，823號中所公開的。
本發(fā)明的第一個方面的一個特征是流過燈負載的電流電平顯著地不同于流過諧振電感的電流電平。反饋路徑連接至一個結(jié)點，該結(jié)點將一對連接在緩沖電容器和整流器之間的二極管連接。反饋路徑還包括一個反饋電容器。此反饋電容器與二極管的其中之一并聯(lián)連接。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一個改進的鎮(zhèn)流器反饋方案，該方案可減少高頻反饋信號以便避免在啟動和穩(wěn)定狀態(tài)工作期間的過壓狀況。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個改進的鎮(zhèn)流器反饋方案，該方案可以特別適用于具有一個帶有電流反饋和大功率因子的單級的反向換流器。
從下列說明中本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將更加明顯和清楚。
為更完整地理解本發(fā)明，必須參照結(jié)合下列附圖的說明。附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的鎮(zhèn)流器的電路示意圖；和圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的鎮(zhèn)流器的電路示意圖。
如圖1所示，一個正弦的主交流電壓源ACS連接至鎮(zhèn)流器10。電源ACS連接至鎮(zhèn)流器10的一對輸入節(jié)點N1和N2。一對線圈L1和L2各分別連接至輸入節(jié)點N1和N2。一對電容器C1和C2的串聯(lián)組合分別連接至線圈L1和L2的另一端。將電容器C1和C2連接起來的結(jié)點J1接地。線圈L1和L2與電容器C1和C2的組合構(gòu)成一個電磁濾波器(EMF)。由鎮(zhèn)流器10產(chǎn)生的諧波成分被該濾波器消除并因此防止饋送給電源ACS。
來自電源ACS的交流電壓通過濾波器加給由多個二極管D1、D2、D3和D4構(gòu)成的一個全電橋整流器。二極管D1的陽極和二極管D2的陰極連接至將電容器C1和線圈L1連接在一起的一個結(jié)點J2。二極管D3的陽極和二極管D4的陰極璉接至將電容器C2和線圈L2連接在一起的一個結(jié)點J3。電容器C3的一端連接至將二極管D1和D3陰極連接在一起的一個結(jié)點J8。電容器C3的另一個端和將二極管D1和D3陽極連接在一起的一個結(jié)點J9接地。電容器C3起濾除由鎮(zhèn)流器10產(chǎn)生的高頻分量的作用。
全電橋整流器對加到緩沖電容器Cb和二極管D5與D6的一個串聯(lián)組合的交流電壓進行整流。一個電解電容器通常作為緩沖電容器Cb。
開關(guān)S1和S2的一個串聯(lián)組合通常稱為推挽輸出設(shè)置，它與緩沖電容器Cb相并聯(lián)。開關(guān)S1和S2通常是功率MOSFET，其柵極分別為G1和G2，并由一個連接至柵極G1和G2的驅(qū)動器(未示出)輪流地接通或斷開。一個隔直流電容器C4連接至結(jié)點J4。結(jié)點J5(即作為接地基準節(jié)點)將開關(guān)S2、緩沖電容器Cb、二極管D6、諧振電容器Cr和電抗器CS1連接起來。電容器C4于開關(guān)S1和S2一起構(gòu)成一個半電橋型反向換流器。
電容器C4、諧振電感Lr和諧振電容器Cr的一個串聯(lián)組合并聯(lián)連接在開關(guān)S2兩端。諧振電感Lr和諧振電容器Cr構(gòu)成一個諧振電路。電抗器CS1和一個燈LA例如熒光燈的串聯(lián)組合與諧振電容器Cr兩端并聯(lián)連接。燈LA可以是預(yù)熱型或快速啟動型。電抗器CS1可以是一個電容器(如圖1所示)或是一個電感。一旦燈LA被啟動并在穩(wěn)定狀態(tài)工作模式(即電感模式)，諧振電路一般工作在略高于諧振電路的諧振頻率上。反向換流器的開關(guān)頻率在非常高頻率上(例如大約120KHz)并且朝向諧振電路的諧振頻率下落。燈LA啟動例如在大約70-70KHz出現(xiàn)，而穩(wěn)定工作狀態(tài)例如在45-50KHz。
諧振電感Lr最好是一個變壓器T的一個主線圈。一對次級線圈SW1和SW2連接起來分別用于加熱燈LA的一對燈絲F1和F2。在本發(fā)明的另一個實施例中，燈LA可以是瞬時啟動型，由此通過線圈SW1和SW2對燈絲F1和F2的加熱可以被取消。
第二電抗器CS2連接在將電抗器CS1和燈LA連接在一起的一個結(jié)點J6與將二極管D5和D6連接在一起的一個結(jié)點J7之間。電抗器CS2可以是一個電容器(如圖1所示)或是一個電感。反饋電容器Cf與二極管D6并聯(lián)連接。電抗器CS2和反饋電容器Cf一起構(gòu)成一個反饋路徑，沿該路徑流過燈LA高頻電流的一部分被提供給緩沖電容器Cb以升高電容器Cb的電壓。
在鎮(zhèn)流器10工作期間，施加到緩沖電容器Cb上的由全電橋整流器提供的整流后的電壓被沿反饋路徑流過燈LA的高頻電流提升。鎮(zhèn)流器10通過提供包括只流過燈負載LA的一部分電流的反饋路徑而避免過壓狀況。通過分離流過第一電抗器CS1與第二電抗器CS2之間的燈負載LA的電流，提高緩沖電容器Cb兩端電壓的反饋電流的量遠小于常規(guī)的反饋方案。繼而并且直到燈LA啟動，由于沒有燈電流反饋而沒有反饋，即在啟動期間在緩沖電容器Cb上沒有過壓。因此燈LA的啟動可以很好地控制。
電抗器CS1和CS2的數(shù)值是根據(jù)燈電流和燈電壓條件而選擇的。對高燈電流條件，通過增加反饋路徑的阻抗(例如使電抗器CS2的阻抗高于電抗器CS1的阻抗)，燈LA電流的更小部分可以設(shè)計成反饋給緩沖電容器Cb。對高燈電壓條件，通過減少反饋路徑的阻抗燈LA電流的大部分可以設(shè)計成反饋給緩沖電容器Cb(例如使電抗器CS1的阻抗高于電抗器CS2的阻抗)。
現(xiàn)在參照圖2，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，構(gòu)造鎮(zhèn)流器10’并工作在與鎮(zhèn)流器基本上相同的方式上。與工作在鎮(zhèn)流器10和10’中在結(jié)構(gòu)上相同的元件用相同的標號/字符表示。鎮(zhèn)流器10’通過改變分別由電容器CS1’和CS2’表示的電容器CS1和CS2的阻抗而反射對反饋路徑的影響，從而不需要反饋電容器Cf。
權(quán)利要求
1．一種鎮(zhèn)流器(10，10’)，包括一個整流器(D1，D2，D3，D4)；一個緩沖電容器(Cb)，連接至所述整流器的輸出端；一對串聯(lián)在一起的開關(guān)(S1，S2)，其間具有一個開關(guān)結(jié)點(J4)并連接至所述緩沖電容器兩端；一個諧振電感(Lr)和一個諧振電容器(Cr)的一個第一串聯(lián)組合一起構(gòu)成一個諧振電路，并且連接在所述開關(guān)接點與一個基準節(jié)點(J5)之間，該基準節(jié)點將所述緩沖電容器與一對開關(guān)(S2)的其中之一連接在一起；一個燈負載(LA)和一個第一電抗器(CS1，CS1’)的一個第二串聯(lián)組合，它與所述諧振電容器并聯(lián)連接；和一個第二電抗器(CS2，CS2’)，用于分離流過其自身和所述第一電抗器之間的所述燈負載的電流，其中，包括第二附加電抗器的一個反饋路徑起增加緩沖電容器上電壓的作用。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器(10，10’)，其特征在于，流過所述燈負載的電流電平顯著地不同于流過所述諧振電感的電流電平。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器(10，10’)，其特征在于，所述反饋路徑連接至一個結(jié)點，該結(jié)點將一對連接在所述緩沖電容器和整流器之間的二極管(D5，D6)連接。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器(10，10’)，其特征在于，所述反饋路徑還包括一個反饋電容器(Cf)。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎮(zhèn)流器(10，10’)，其特征在于，所述反饋路徑還包括一個反饋電容器(Cf)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎮(zhèn)流器(10，10’)，其特征在于，所述反饋電容器(Cf)與二極管(D6)的其中之一并聯(lián)連接。
全文摘要
一種鎮(zhèn)流器方案包括一個單級電流反饋反向換流器。為避免施加在緩沖電容器兩端的電壓過高,在燈的啟動和穩(wěn)定狀態(tài)工作期間只將一部分高頻燈電流反饋到緩沖電容器。燈的啟動可以良好地受到控制。
文檔編號H05B41/24GK1295780SQ99802964
公開日2001年5月16日 申請日期1999年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者J·楊察克, A·F·赫爾南德茲 申請人:皇家菲利浦電子有限公司