一种电子镇流器控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及照明设备电源控制领域，尤其是一种电子镇流器控制电路。
【背景技术】
[0002] 目前，许多像LED(发光二极管)灯、日光灯和节能灯之类的的照明设备由一个含有 高频开关电路的电源控制装置操控。高频开关电路可能是直流-直流转换，频率转换或者电 流控制。这种类型的电源控制装置通常被称为开关电源或SMPS。
[0003] 电子镇流器是这种电源控制装置的一个范例。典型的电子镇流器包含一个高频开 关电路，用以使电源输出转变成一个高频电源，去驱动一条日光灯。尽管日光灯能够在不同 波形的交流电(AC)下工作，但是正弦交流电流被认为具有最高效率的。因此，日光灯通常被 作为谐振负载电路的一部分与开关电源连接在一起。
[0004] 日光灯被认为是一种具有负阻抗特性的单一的负载电阻此。一个典型的谐振负载 电路包括一个与日光灯并联的谐振电容Cr,-个与电源串联的限流电感Lr，由日光灯、谐振 电容（与单元串联的第一个隔直电容Cm，还有与单元连接的第二个隔直电容C^)构成的单 元，电源以及参考地如图1所示。谐振负载电路被用来增强日光灯电流源的正弦交流曲线特 性并限制了瞬态电流。在使用过程中，镇流器控制电路控制电源逆变桥去驱动包含有日光 灯的负载电路。
[0005] 电源逆变桥包含了串联在一起的第一开关管和第二开关管，并定义了两个开关管 的互联处为开关电源的输出端。第一开关管和第二开关管的另一端分别连接在电源的高电 位端(或总线端)和低电位端(如参考地）。
[0006] 电源通常是由主电源整流输出的一个直流电源。主电源通常为ACIlOV或者AC 220V。在对日光灯的控制上，功率MOSFETs(功率场效应管)大概是被应用得最广泛的开关器 件，尽管绝缘栅双极型晶体管，二极管和其他的固态半导体开关元件都有被用到。
[0007] 日光灯的工作电流是通过控制第一和第二开关管的交替导通并由它们之间互连 的输出点流出，如图1所示。在图1所述例子中，称第一个开关管MHS为高压侧开关，称第二个 开关管MLS为低压侧开关。
[0008] 控制电路控制着第一和第二开关管并在输出节点产生方波脉冲交流电压。由于第 一和第二开关管独立地连结整流电源的高电位端和低电位端，当第一开关管导通并且第二 开关管关断的时候，输出节点会被拉到一个高电位。当第一开关管关断并且第二开关管导 通的时候，输出节点会被拉到控制电路的参考地的低电位。第一和第二开关管都打开的情 况是不合要求并且是要避免的，因为这种情况会产生一个高的"击穿"电流。击穿电流的典 型值超过20A并且所形成的电压和电流尖脉冲会引起电路损坏和无法接受的EMI(电磁干 扰)。
[0009] 为了预防击穿，控制电路在一个开关管关断而另一个开关管将要打开的时候采用 了一个"关闭时间"来减缓电源逆变桥的第一和第二开关管同时被打开的风险。当一个"关 闭时间"被内置在开闭运作中，电源逆变桥的运作会被划分为四个输出状态，也就是"高"， "底"，"下降"和"上升"。
[0010] 高状态指当输出节点连结到总线的时候的情况。低状态指当输出节点连结到参考 地的时候的情况。下降状态指当输出节点没有连接到总线而连结到参考地的时候的情况。 上升状态指当输出节点没有连接到参考地而连结到总线的时候的情况。
[0011] 当由"高"状态进入到"下降"状态的时候，输出节点的输出电压开始下降，因为电 荷被谐振电感Lres从输出节点抽出到负载。如果关闭时间比下降时间短，低压侧开关MSL会 在输出电压下降到零之前开启。如果关闭时间太长，输出电压会下降到零，因为隔直电容Cm 通过电感放电，输出电压会进入上升状态。低压侧开关在输出电压不为零时也会开启。这种 情况与当半桥在上升状态的时候是一样的。
[0012]下降时间，保持时间，上升时间取决于很多因素，比如总线电压，电感电流和电感 系数，输出节点的总电容，包括谐振电容Cres，隔直电容Cm和比如像外界温度那样影响电路 部件的电学特性的参数。今后所要求的关闭时间是不恒定的并且需要一个调整电路去检测 上升时间和下降时间，以达到零电压开关操作。
【发明内容】
[0013] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种电子镇流器控制电路，包括第一开 关节点、第二开关节点、检测节点和判定电路，所述判定电路监测所述检测节点的电压，在 运行模式或稳态状态下且所述第二开关节点处于关闭状态时，所述判定电路检测到所述检 测节点的电压上升到顶端，所述第一开关节点从关闭状态切换到开启状态;还包括一个开 关控制电路，所述开关控制电路在接收到所述检测节点电压上升到顶端的触发信号的时 候，将所述第一开关节点从关闭状态切换到开启状态；当所述检测节点检测到电压上升到 顶端的时候，所述判定电路将产生一个触发信号到所述开关控制电路;在运行模式或稳定 工作状态且所述第一开关节点处于关闭状态时，当检测到所述检测节点电压下降到底端， 所述第二开关节点从关闭状态切换到开启状态;所述开关控制电路在接收到所述检测节点 电压下降到底端的触发信号的时候，将所述第二开关节点从关闭状态切换到开启状态；当 所述检测节点检测到电压下降到底端的时候，所述判定电路将产生一个触发信号到所述开 关控制电路。
[0014] 所述一种电子镇流器控制电路用一列时钟脉冲使其工作，所述时钟脉冲频率决定 了镇流器的开关频率。在检测到一个边沿过渡的时钟脉冲时，所述判定电路和所述开关控 制电路的开关节点从开启状态切换到关闭状态；当所述第一开关节点和所述第二开关节点 处于关闭状态时，交替设置所述第一开关节点和所述第二开关节点到开启状态。
[0015] 所述检测节点被连接到第一输入节点，以方便所述判定电路的电压检测，当所述 检测节点的电压停止上升时，所述第一输入节点的电压会上升；当检测到所述第一输入节 点的电压上升时，所述判定电路将产生一个触发信号。所述检测节点通过单向导电器件，包 括二极管连接到所述第一输入节点，将所述检测节点的电压信息转发到所述判定电路。当 所述检测节点的电压上升到顶端时，所述判定电路检测到所述第一输入节点的电压上升。
[0016] 所述判定电路的所述第一输入节点通过单向导电器件，包括二极管，连接到所述 判定电路的第一电源节点，所述二极管的导电性是从所述第一输入节点到所述第一电源节 点，在所述判定电路中，所述第一电源节点被夹在第一工作电压，其中电容式电荷栗连接在 所述第一输入节点和所述第一电源节点之间。当所述第一开关节点已经处于关闭状态，在 所述检测节点的电压开始上升，由所述开关控制电路设置所述第二开关节点为关闭状态， 电容式电荷栗的电压为第一电源节点电压处于第一工作电压，而且高于所述检测节点的电 压。
[0017] 所述一种电子镇流器控制电路包括振荡器产生的一列时钟脉冲，所述判定电路在 所述时钟脉冲的边沿产生一个关闭信号，设置所述第一开关节点处于关闭状态，在所述时 钟脉冲的边沿触发一个关闭的信号，所述信号通过第一电容耦合发送到所述判定电路的所 述第一输入节点。
[0018] 所述检测节点被连接到第二输入节点，以方便所述判定电路的电压检测，当所述 检测节点的电压开始下降，所述第二个输入节点的电压CL下降，当所述检测节点的电压停 止下降，所述第二个输入节点的电压CL将开始上升，当检测到所述第二输入节点的电压上 升，所述判定电路将产生一个触发信号。在所述检测节点的电压下降到底端时，初始电压下 降，所述判定电路在所述第二输入节点检测到一个上升的电压。所述第二输入节点连接到 第一输入节点，然后检测到所述检测节点的电压下降，所述判定电路的所述第一个输入节 点和所述第二输入节点通过第二耦合电容连接，即在所述检测节点上的电压变化信息，通 过所述第二电容耦合从所述第一输入节点耦合到所述第二输入节点。
[0019]所述判定电路的所述第二输入节点通过单向导电器件，包括二极管，连接到第二 电源节点，所述二极管的正向导电方向是从所述第二输入节点到所述第二电源节点，所述 第二电源节点被钳在所述第二工作电压，其中电容式电荷栗连接在所述第二输入节点和所 述第二电源节点之间。在所述第二输入节点电压CL与所述检测节点的电压下降之前，当所 述第一开关节点由开启状态切换到关闭状态，所述判定电路的所述第二输入节点的电压被 拉到第二工作电压Vcc。
[0020] 所述一种电子镇流器控制电路中的第一親合电容和第二親合电容都是同一个电 容器。所述判定电路中的所述第一开关节点和所述第二开关节点，所述第一输入节点和所 述第二输入节点，还有所述检测节点都是集成在一块芯片上的，包括一个CMOS集成电路。所 述电容式电荷栗是离散的电容，为判定电路和开关控制电路提供工作电源。
[0021] -种由半桥电路和镇流器控制电路构成的电子镇流器，该半桥电路包括一个高压 侧半导体开关器件连接到高电位的电源，一个低压侧半导体开关器件连接到低电位的电 源，高压侧半导体开关器件与低压侧半导体开关器件共同连接在输出节点。其中镇流器控 制电路的第一开关节点连接到一个高压侧半导体开关器件，第二开关节点连接到一个低压 侧半导体开关器件。镇流器控制电路的检测节点位于半桥电路的输出节点。
【附图说明】
[0022] 下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
[0023]图1是一个日光灯通过一个电子镇流器连接到交流电源的简化方块图。
[0024]图2是包含一个日光灯的照明装置和本发明一个电子镇流器控制电路的示例电子 镇流器原理图和电路图表。
[0025]图3是本发明一种电子镇流器控制电路低压侧驱动的放大原理图。
[0026]图4是本发明一种电子镇流器控制电路高压侧驱动的放大原理图。
[0027]图5是描述图3低压侧驱动示例运行的状态图。
[0028I图6是描述图4高压侧驱动示例运行的状态图。
[0029] 图7是本发明一种电子镇流器控制电路的工作波形图。
[0030]图7A展示了图7波形图对应的细节