一种电子镇流器控制电路的制作方法_4

文档序号:9693783阅读:来源:国知局
,Csl,Cr和Cm之间的串联电阻 OUT节点的上升和下降斜率主要取决于电容Cx,CSL,电感Lr和总线电压。Cx主要用于设 置充电电流。增加Csl可以调整上升和下降的速率以至有更好的电磁干扰性能。由于Cx会影 响到纳秒脉冲或脉冲的瞬态时间变化,一般取值为几百PF,在本应用电路中取IOOpF,这是 由于脉冲和脉冲的瞬变时间在IOOns范围。
[0081] 检测电路将检测输出节点116的上升电压和下降电压的最后阶段,并发送一个"稳 定状态"或者"工作模式"的信号到开关控制电路。开关电路会产生一个高频的脉冲来驱动 半桥,使低频电源产生高频电源输出。开关脉冲通常是等波长周期的脉冲。开关控制电路开 启第一个半导体开关还是第二半导体开关是取决于输出节点116电压是上升末端还是下降 末端。
[0082] 在日光灯稳定的状态下,当日光灯启动时,日光灯将被输出节点116的高频电压驱 动,电子镇流器将处于"工作模式",第一和第二个半导体开关将按照下图的开关状态进行 循环操作,直到日光灯关闭。
表1 在这个例子中,第一个半导体开关器件MHS也是"高压侧开关",这是由于它连接总线的Vpp电压。第二个半导体开关器件MLS也是"低压侧开关",这是由于他连接地或者零电位。半 桥的一个完整开关循环由上面连续的1到4开关状态组成,半桥的"运行模式"例子将在下面 讲述。
[0083]在这个例子中,第一个半导体开关器件MHS也是"高压侧开关",这是由于他连接总 线的Vpp电压。第二个半导体开关器件MLS也是"低压侧开关",这是由于他连接地或者零电 位。半桥的一个完整开关循环由上面连续的1到4开关状态组成,半桥的"运行模式"例子将 在下面讲述。
[0084] 当半桥在状态1时,MHS处于on,MLS处于off,输出端OUT116的电位是Vpp。
[0085] 当半桥在状态3时,MHS处于off,MLS处于on,输出端OUT116的电位是零电位或者 是对应的地Vss。
[0086] 当半桥从状态1切换到状态3时,半桥将先进入MHS和MLS都是off的状态2,这是为 了避免MLS和MHS同时为on。当半桥从状态1切换到状态3时,输出端116的电压逐渐从Vpp下降 至IJVss,这是由于电磁电路的磁阻作用。状态2是"关闭时间",也可以说是"关闭时间Γ或者 "下降的关闭时间" 同样的,当半桥从状态3切换到状态1,半桥将先进入MHS和MLS都是off的状态4,这是为 了避免MLS和MHS同时为on.当半桥从状态3切换到状态1时,输出端116的电压逐渐从Vss上升 至IJVpp,这是由于电磁电路的磁阻作用。状态4是"关闭时间",也可以说是"关闭时间2"或者 "上升的关闭时间"。
[0087] 以下给出几个端口在非转换状态下的电压情况。
[0088] 表格 2 由于进入关闭时间时,MHS和MLS同时开启,电流会缓慢减少。下面将会介绍如何准确控 制关闭时间。
[0089] 例如,假如"关闭时间Γ的时间比关闭高压侧开关后输出端116电压的真实下降时 间还要短,低压侧开关将会在输出电压到达零之前开启。另一方面,假如关闭时间太长,输 出电压可能已经又从零电位开始上升,这是由于通过电容、电感Lres让其上升到Vpp的一半 值。
[0090] 关闭时间2的状态也是类似上面的关闭时间1. 当精确的关闭时间控制符合要求时,真实的电路下降时间,保持时间和上升时间是变 化的,并且依赖于一系列的因素,例如总线电压,电感电流和电感值,输出节点的总电容,包 括电容Cres和Cm,还有外围温度引起的电路部分性能的改变。
[0091] 另外一个因素让关闭时间变复杂的是输出端116非对称的上升和下降时间。
[0092]电子镇流器的高频开关电路组成一个压控振荡器(V⑶),它产生一个时钟脉冲CLK,用于控制半桥的半导体开关,在半桥的低频电源输入端转换成高频电源以供日光灯工 作之用,每个时钟脉冲要么处在逻辑高电平,要么处在逻辑低电平。
[0093] 在本例子,当时钟脉冲为高电平时,开关控制电路将高压侧开关设置为关断状态, 相反,当时钟脉冲为低电平时,开关控制电路将低压侧开关设置为关断状态。为了避免高压 和低压开关同时工作,开关电路需要做以下设置: 第一,当时钟脉冲从低电平转换成高电平时,高压开关将会处于关断状态。也就是说当CLK在高电平时高压开关处于关断状态,但是仅当输出节点的电压停止下降时,低压开关才 会开启。
[0094] 第二,当时钟脉冲从高电平转换成低电平时,低压开关将会处于关断状态。
[0095] 也就是说当CLK在低电平时低压开关处于关闭状态,但是仅当输出节点的电压停 止上升时,高压开关才会开启。
[0096]以上开关控制的执行例子将在图2到4中说明,镇流器处在工作模式。
[0097]状态1(高压"开",低压"关") 当半桥在状态1,高压侧开关开启并工作,低压侧开关关闭,时钟信号CLK为低电平,节 点OUT的电压Vqut被置为Vpp(更加准确的说是Vpp-Vqn,Von是MHS开启时的电阻压降),由于CLK 信号通过电阻RPl和缓冲器U8,节点CL的电压Va被设置为低电位Vss,VB等于VPP+16V,节点CH 的电压Vch由于电阻RP2和反相器U16的作用而被设置为Vout。
[0098]状态1到状态2(将高压侧开关从"开"到"关") 当半桥处于状态1,时钟信号CLK从低电平变成高电平,半桥将会从状态1切换到高压侧 开关和低压侧开关都是关闭的状态2。
[0099]当CLK产生一个从低电平到高电平的上升信号,上升沿检测电路UlO将会发送一个 短的开启脉冲来开启半导体开关MPl,这个短脉冲的数量级是100ns。因此,节点CL的电压将 会上升到VCC(这是由于节点CL的最大电压被固定在Vcc),由于电容Cx的耦合作用,节点CH的 电压也会跟随CL而上升。节点CH电压上升后也会通过缓冲器U7发送一个短脉冲信号到触发 器Ul4,从而令高压侧开关MHS关闭进入状态2。
[0100]状态2(高压侧关闭,低压侧关闭,低压侧转换到下一状态) 在状态2,高压侧和低压侧开关都处于关闭状态。在状态2的开始阶段,节点OUT的电压 为Vpp(准确是Vpp-Von),节点VB的电压是Vpp+16V,节点CH电压是Vpp+16V;节点CL电压是Vcc。参 考有效值Vpp= 300V,Va= 16V,Vqn~0·2V,脉冲持续时间大约是IOOns,MP1和MP2是MOSFET开 关。
[0101] 状态2到状态3(检测OUT电压的下降并在电压下降的最后阶段开启低压侧开关) 当半桥已经进入状态2,节点OUT将会处于悬空状态,这是由于她将分别被高压侧开关 和低压侧开关与Vpp和Vss隔尚。进入状态2后,节点OUT的电压Vqut将会从电压Vpp开始下降,电 压下降速率取决于震荡电路的特性。
[0102]当Vqut下降,在电容C3的耦合作用下,Vb也会跟着下降,Vch由于二极管D4的存在也 会跟着Vb下降,由于耦合电容Cx作用,Va跟着Vch下降。由于节点CL电压Va被设定不能低于 Vss-Vdiqde,Va将从Vcx下降到Vss-Vdiqde(近似等于-0.6V),同时Vqut从300V的Vpp下降到284V,而 Va将会由于MOSFETMNl内建二极管Dl的作用保持在VSS-VDIQDE。当节点OUT的电压下降时,节 点CH电压也会下降,电容Cx从节点CL放电。节点OUT电压会被固定不低于VSS-VDIQDE,Vdiqde是 低压侧开关MLS的衬底二极管电压。当节点OUT电压停止下降,电容将不会再从节点CL处放 电,节点CL电压由于高电平的CLK和电阻RPl、缓冲器U9的作用而开始上升。
[0103] 检测器件U5将会检测CL电压上升,并且发出信号给触发器U3,从而开启MLS,在这 种情况下,Vqut接近0V,低压侧可以实现零电压开关。图7和图7B是电压下降转换相关的波 形。
[0104] 状态3(高压侧关闭,低压侧开启) 当半桥处于状态3,CLK是高电平,低压侧开关开启,高压侧开关关闭,节点OUT电压被拉 到地Vss。这种状态下,节点CL被电阻RPl和缓冲器U9拉到高电位VCC,节点CH被电阻RP2和反 相器U16拉到Vb电位。
[0105] 状态3到状态4(低压侧开关从"开启"到"关闭") 在状态3中,当CLK产生一个高电平到底电平的脉冲,下降沿检测器U5将会检测到这种 信号,然后关闭低压侧开关,半桥将会进入MHS和MLS都是处于关闭的状态4。
[0106]状态4(高压侧关闭,低压侧关闭,高压侧进入下一个状态) 当半桥进入状态4,0UT节点将会与Vpp和Vss隔离,这时OUT节点将会处于悬空状态,它的 电压将会取决于震荡电路电压。在状态4的开始阶段,节点OUT的电压Vqut为地Vss,节点CL通 过电阻RPl,缓冲器U9,M0SFETMNl接到地,节点CH通过Cx接到对应的高压侧地。
[0107]状态4到状态1(检测OUT点电压上升,在上升的最后阶段开启高压侧开关) 半桥进入状态4之后,由于震荡电路电流流出,节点OUT的电压Vqut将开始上升,上升的 速率取决于电路特性。当节点OUT电压上升后,节点CH电压Vch也会跟着上升到Vout-Vdiode,Vdiqde是二极管D3的压降。由于齐纳二极管DZ2的作用,节点VB的电压会一直保持比Vqut大 16V,此时OUT节点是高压侧驱动的地电位。
[0108]由于振荡电路放电,节点OUT电压上升,由于二极管D3,VCH电压也将上升,节点CH和 CL之间的电容Cx也让节点CL电压跟着上升。电压上升意味着节点CH通过电容Cx放电,这部分 电流来自二极管D3和连接在反相器U16的电阻RP2。当Vqut上升到VPP+VDIQDE(高压侧开关MHS 的体二极管),这时不会有电流流过D3,触发器U14的输出通过电阻RP2和反向器U16,让节点 CH也趋向VB。需要注意的是Vb是高电势,Vqut是低电势或者是高压侧驱动的地。节点CH电压
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