专利名称：应用于电子镇流器中的波峰因数过流保护电路的制作方法
技术领域：
本发明属于电子电路，特别是一种保护电路，可应用于电子镇流器中的波峰因数 过流保护。
背景技术：
电子镇流器以其工作频率高、功耗小、效率高、体积小等优点已经逐渐取代传统的 电感镇流器，渗透到各种照明系统中。电子镇流器谐振网络由谐振电感、谐振电容和灯组 成，而在应用中电子镇流器芯片一般和谐振电感和谐振电容封装在一起，再与相应的荧光 灯相连，所以即使芯片本身没有损坏，若谐振电感损坏，则认为电子镇流器损坏。荧光灯已经被点燃并正常工作时，若灯坏掉或是灯被移走，则电子镇流器的外部 输出级将转变成一个串联LC结构。该串联LC结构使得谐振频率增大，则电感电流增大并 且趋向饱和，最终会使电感损坏，从而缩短了电子镇流器的使用寿命。目前电子镇流器的过流保护主要是电子镇流器中的功率开关管进行保护，而且传 统的过流保护方法是通过在片内设定一个恒定的过流比较阈值来实现。但是对于同一个电 子镇流器，荧光灯的型号不同，则相应的谐振网络参数不同，而不同的谐振电感所能承受的 最大电流是不同的，所以无法对谐振电感实现过流保护。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种应用于电子镇流器中的 波峰因数过流保护电路，该电路可以实现对不同谐振电感的过流保护，延长电子镇流器的 使用寿命，同时还可以实现对灯坏掉的情况进行检测。为实现上述目的，本发明的波峰因数过流保护电路包括电流采样电路和比较电 路，其中电流采样电路与比较电路之间连接有取均值电路，用于对电流采样电路输出的电 压信号进行求平均，并使其均值倍增，得到代表电感电流均值的平均电压信号，输入给比较 电路的另一个输入端，比较电路对该平均电压信号与电流采样电路输人的电压信号的峰值 进行比较，输出波峰因数过流保护信号。所述的取均值电路，包括二选一选择电路、误差放大器EA、缓冲器、反馈网络和 外围电容，该二选一选择电路的输入端连至采样电路的输出端和反馈网络的输出端，输出 端连至误差放大器EA的同相输入端；误差放大器EA的反相输入端与反馈网络的输出端相 连，输出端连至缓冲器的输入端；缓冲器的输出端连至反馈网络的输入端，并作为取均值电 路的输出。本发明与现有技术相比具有如下优点1.本发明由于在电流采样电路与比较电路之间连接有取均值电路，通过对采样所 得信号进行求平均，得到了代表谐振电感平均电流的信号，作为比较电路的比较阈值，从而 可实现对不同谐振电感的过流保护，延长电子镇流器的使用寿命。同时，本发明还可实现对 荧光灯故障的检测。
2.本发明中对谐振电感的过流保护信号还可作为灯故障的指示信号，从而实现对 荧光灯故障的检测。3.本发明通过对波峰因数的测量实现过流检测，即检测峰值信号超过均值信号时 的情况，消除了电子镇流器驱动管导通阻抗Rds_的阻值随温度和MOSFET波动的变化，从 而实现过流检测的准确性和可靠性。4.仿真结果表明，在灯被移走或坏掉时，随着谐振电感电流的不断增大，该电路输 出过流保护信号，从而关断芯片，最终可实现对谐振电感的过流保护。
图1为本发明的结构框图；图2为本发明的电路原理图；图3为本发明的仿真结果图。
具体实施例方式以下结合附图详细说明本发明的具体实施。为了方便描述，给出了本发明应用在电子镇流器中的结构框图，如图1所示。电子 镇流器芯片外接高低端驱动管MHS和MLS，并通过驱动管与谐振网络相连。谐振网络中包括 谐振电感L、谐振电容CP、隔直电容Cs和荧光灯。本发明的波峰因数过流保护电路连接在电 子镇流器芯片中，其输入端连接在MHS和MLS的公共端VS，采集谐振电感的电流。若发生过 流，则该波峰因数过流保护电路输出波峰因数过流保护信号CFP。该CFP信号通过芯片的 Fault Logic模块产生关断信号shut，该shut信号使得芯片驱动电路将高低端驱动管的驱 动信号HO、LO拉低，从而关断高低端驱动管，最终使得芯片关断，实现对谐振电感的过流保 护，同时该CFP信号也可以直接连接到芯片外部，作为灯坏掉的指示信号。参照图2，本发明的波峰因数过流保护电路包括电流采样电路、取均值电路和比 较电路。电流采样电路的输入端连接在MHS和MLS的公共端VS，采样谐振电感的电流，并 将采样到的信号转换成电压信号Vtkan提供给取均值电路和比较电路。取均值电路用于对电 流采样电路提供的信号Vtkan求平均，并使其均值倍增，得到代表信号Vtean均值的平均电压 信号VAve，提供给比较电路。比较电路用于比较Vtkan和VAve，若发生Vtkan大于VAve，即发生过 流，则输出波峰因数过流保护信号CFP。所述的电流采样电路，由耐压600V的高压NMOS管M4、电阻Rl和辅助电流源I1构 成；电阻Rl的一端作为电流采样电路的输入端连接至电子镇流器高低端驱动管的交汇处 VS,电阻Rl的另一端与M4的漏端相连；M4的栅极接控制信号Ctrl，源端接到辅助电流源I1 的一端，作为电流采样电路的输出端，提供信号Vtean给取均值电路和比较电路；辅助电流源 I1的另一端接地GND。所述的取均值电路，包括二选一选择电路、误差放大器EA、缓冲器、反馈网络和 外围电容。该二选一选择电路由NMOS管Ml、NMOS管M2和反相器INV组成；该缓冲器由NMOS 管M3、辅助电流源I2和辅助电流源I3组成；该反馈网络由电阻R2和R3组成，其反馈系数 为1/5. 5 ；该外围电容由Cl和C2组成，Cl用来对误差放大器EA的频率进行补偿，C2用来 对取均值电路的输出信号进行滤波。NMOS管Ml的漏端作为二选一电路的一个输入端，同时作为取均值电路的输入端接信号VTKM，Ml的栅极接控制信号Ctrl，Ml的源端接到NMOS管 M2的漏端，作为二选一选择电路的输出端连接至误差放大器EA的同相输入端；NMOS管M2 的栅极接到反相器INV的输出，M2的漏端作为二选一电路的另一个输入端接到反馈网络的 输出端，即电阻R2和R3的公共端；误差放大器EA的反相输入端接到反馈网络的输出端；反 相器INV的输入接控制信号Ctrl，Cl的另一端和电阻R3的另一端连接到地GND ；误差放大 器EA的输出端分别连接到电容Cl的一端和NMOS管M3的栅极，其中M3的栅极为缓冲器的 输入端；NMOS管M3的漏端接到辅助电流源I2的一端，辅助电流源I2的另一端接电源VCC， M3的源端分别接到辅助电流源I3的一端和电容C2的一端，作为缓冲器的输出端，并作为取 均值电路的输出端，提供信号Vatc给比较电路；辅助电流源I3的另一端和C2的另一端都接 到地GND。本电路的工作原理当低端驱动管MLS开启时，Ctrl为高电平，电路处于工作状态，电流采样电路采样 VS端的电压，并转换为电压信号VTKAN。同时，取均值电路对采样所得信号Vtean进行求平均。 由于取均值电路中存在负反馈网络，且其反馈系数为1/5. 5，所以使得取均值电路所得信号 Vavg是信号Vtean均值的5. 5倍。随后，比较电路将倍增后的均值信号VAve与瞬时信号Vtkan的 峰值相比较，若瞬时信号Vtkan的峰值大于倍增后的均值信号VAve，则输出波峰因数过流保护 信号CFP。当Ctrl为低电平时，电路不工作，同时，取均值电路处于保持状态。本发明的效果可通过以下仿真说明将本发明的波峰因数过流保护电路应用在一款半桥驱动电子镇流器中，通过 Cadence仿真工具，在T = 25°C时，对谐振电路中2. 3mH谐振电感进行过流仿真验证，仿真 结果如图3所示。当灯上的控制信号VCTRL为高电平时，表示灯坏掉或是灯被移走，此时电 感电流IL不断增大，达到一定值时，波峰因数保护电路中信号Vtean的峰值大于信号VAve，波 峰因数过流保护电路输出过流保护信号CFP，最终关断芯片，实现对谐振电感的过流保护。
权利要求
一种应用于电子镇流器中的波峰因数过流保护电路，包括电流米样电路和比较电路，其特征在于电流采样电路与比较电路之间连接有取均值电路，用于对电流采样电路输出的电压信号进行求平均，并使其均值倍增，得到代表电感电流均值的平均电压信号，输入给比较电路的另一个输入端，比较电路对该平均电压信号与电流采样电路输人的电压信号的峰值进行比较，输出波峰因数过流保护信号。
2.根据权利要求1所述的波峰因数过流保护电路，其特征在于所述的取均值电路，包 括二选一选择电路、误差放大器EA、缓冲器、反馈网络和外围电容，该二选一选择电路的 输入端连至采样电路的输出端和反馈网络的输出端，输出端连至误差放大器EA的同相输 入端；误差放大器EA的反相输入端与反馈网络的输出端相连，输出端连至缓冲器的输入 端；缓冲器的输出端连至反馈网络的输入端，并作为取均值电路的输出。
3.根据权利要求2所述的波峰因数过流保护电路，其特征在于所述的二选一选择电路 由NMOS管Ml、NMOS管M2和反相器INV组成；Ml的漏端作为一个输入端连接至电流采样电 路的输出端，M2的源端作为另一个输入端连接至反馈网络的输出端，Ml的源端和M2的漏端 连接在一起，作为二选一选择电路的输出端连接至误差放大器EA的同相输入端；Ml的栅极 接控制信号Ctrl，M2的栅极接到反相器INV的输出端，反相器INV的输入接控制信号Ctrl。
4.根据权利要求2所述的波峰因数过流保护电路，其特征在于所述的缓冲器由NMOS管 M3、辅助电流源I2和辅助电流源I3组成；NMOS管M3的栅极作为缓冲器的输入端连接至误 差放大器EA的输出端，NMOS管M3的漏端接到辅助电流源I2的一端，NMOS管M3的源端接 到辅助电流源I3的一端，作为取均值电路的输出，并作为缓冲器的输出端连至反馈网络的 输入端；辅助电流源I2的另一端接电源VCC，辅助电流源I3的另一端连接至地GND。
5.根据权利要求2所述的波峰因数过流保护电路，其特征在于所述的反馈网络由电阻 R2和R3组成，其反馈系数为1/5. 5 ；电阻R2的一端作为反馈网络的输入端连至缓冲器的输 出端，电阻R2的另一端和电阻R3的一端连接在一起，作为反馈网络的输出端连接至误差放 大器EA的反相输入端；R3的另一端连接至地GND。
6.根据权利要求2所述的波峰因数过流保护电路，其特征在于所述的外围电容由Cl和 C2组成；电容Cl的一端连接至误差放大器EA的输出端，另一端连接至地GND，用来对误差 放大器EA的频率进行补偿；电容C2的一端连接至缓冲器的输出端，另一端连接至地GND， 用来进行滤波。
7.根据权利要求1所述的波峰因数过流保护电路，其特征在于所述的电流采样电路由 耐压为600V的NMOS管M4、电阻Rl和辅助电流源I1构成；电阻Rl的一端作为电流采样电 路的输入端连接至电子镇流器高低端驱动管的交汇处VS，电阻Rl的另一端与M4的漏端相 连；M4的栅极接控制信号Ctrl，源端接到辅助电流源I1的一端，作为电流采样电路的输出 端，连接至取均值电路和比较电路的输入端；该辅助电流源I1的另一端接地GND。
全文摘要
本发明公开了一种应用于电子镇流器中的波峰因数过流保护电路，主要解决目前电子镇流器谐振网络中的谐振电感无过流保护，使得电子镇流器寿命缩短的问题。本发明的波峰因数过流保护电路包括电流采样电路、取均值电路和比较电路。其中取均值电路连接在电流采样电路与比较电路之间，用于对电流采样电路输出的瞬态电压信号进行求平均，并使其均值倍增，得到代表电感电流均值的平均电压信号，输入给比较电路的另一个输入端，比较电路对该平均电压信号与电流采样电路输人的瞬态电压信号进行比较，输出波峰因数过流保护信号，实现对不同电感的波峰因数过流保护，本发明可用于对电子镇流器的过流保护和对荧光灯的故障检测。
文档编号H02H3/08GK101883466SQ20101021477
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者任娟丽, 李先锐, 来新泉, 王松林, 田磊, 袁冰, 赵永瑞 申请人:西安电子科技大学