专利名称：用于驱动气体放电灯的驱动电路和校准驱动电路的方法
技术领域：
本发明通常涉及用于驱动负载中工作电流的电子DC/AC驱动电路。本发明尤其涉及用于操作灯，特别是气体放电灯，尤其是高压气体放电灯的这种电路。以下将参考高压气体放电灯来更加详细地解释本发明，但是这仅仅是采用实例的方式而不应该认为是限制本发明的范围。
背景技术：
高压气体放电灯理论上应该用交流电来操作，从而在比交流电流的周期大的时间量级上，电流的平均DC电平为0。已经根据不同的设计，开发了能够生成合适的灯电流的电子电路。这种电子电路的一种类型是设计为从恒定输入电压中生成整流电流。
本发明尤其涉及包含两个独立受控半电桥的类型的电子灯驱动电路，一个半电桥用作下变换器，另一个半电桥用作整流器。这种类型的电子灯驱动电路以下将表示为合并下变换器整流器驱动电路，简称CDCCD电路。
在WO-03/056886中公开了CDCCD电路的实例。每个半电桥包含串联的两个开关；在这些开关之间的节点构成相应电桥的输出。第一电感器、灯和第二电感器在两个电桥输出节点之间串联排列。控制器根据接收自电流传感器的信号来控制开关，电流传感器感测通过第一电感器的电流。控制器还接收参考信号。开关的开关动作的结果是灯电流以相对较高的频率下降和上升，从而使得平均灯电流跟随参考信号的波形。参考信号进而采用使得灯电流的平均电平为0的方式生成。
为了更加详细地解释电路的工作，参考WO-03/056886，其内容在此引入作为参考。
校正功能CDCCD电路的一个重要方面是电流传感器的精确性，尤其是在零平均灯电流附近。在实际中，可以出现电流传感器显示较小偏移的情况，这意味着当所测得的电流实际上等于0时，输出信号并非严格为0。此外，电流传感器并非严格相互相等，即不同的电流传感器可能具有不同的偏移。控制器具有的控制动作使得平均测量信号为0。然而，如果测量信号与灯电流不成比例，尤其是如果测量信号相对于所测得的电流具有偏移，则实际的平均电流并不等于0。这种情况对于灯驱动器以及对于灯都非常不利，因为其会增大功耗并缩短驱动器和/或者灯的最大寿命。
另一个重要的方面是传感器偏移在操作过程中可能由于任何原因而发生改变，例如由于热影响、机器影响或者磁影响等等。特别是在灯点亮后第一分钟内，将会出现最大的热变化。
本发明的整体目的是改进已知的CDCCD电路和电流传感器的精度。
发明内容
根据本发明的第一方面，控制器在点亮模式之前能够工作在校准模式中。在所述校准模式中，检测电流传感器的零电平。在正常操作模式期间，控制器考虑在所述校准模式中所确定的传感器的偏移特征。
在特定实施例中，由可控参考信号发生器生成控制器的电流参考信号，所述可控参考信号发生器的设定是可以由所述控制器控制的。CDCCD电路还包括电压传感器，测量灯电压。在所述校准模式中，所述控制器以这样的方式控制开关使得生成交流灯电压同时保证没有灯电流流动。所述控制器以这样的方式调节所述参考信号发生器的设置使得平均输出电压等于输入电压值的一半。在正常操作模式期间，所述参考信号发生器采用所调节的设置工作。
在优选实施例中，所述控制器在所述校准模式中将整流半电桥的开关保持在其关断状态，以便确保没有电流能够流过所述灯。
根据本发明的第二方面，所述控制器在正常操作模式期间能够工作在重新校准模式中。在所述重新校准模式中，正常操作暂时中断，从而使得灯电流为0，并且执行校准测量，之后该正常操作恢复。所述中断比电流周期的一半短很多，从而使得当正常操作恢复时灯立即点亮，光的短暂中断对于人眼而言几乎察觉不到。在正电流周期期间和在负电流周期期间执行重新校准模式，将结果合并来计算所述参考信号发生器的被调节设置。
将采用以下参考附图的描述的方式来进一步解释本发明的这些和其他方面、特征和优点，其中相同的参考标记表示相同或类似的部件，并且其中图1是示出根据本发明的CDCCD电路的方框图；
图2是示出作为时间的函数的灯电流的曲线图；图3是示出作为在更大时间量级上的时间的函数的灯电流的曲线图；图4A是示出电流传感器的偏移的曲线图；图4B是示出电流传感器偏移的结果的曲线图；图5是示出经过漂移的参考信号的影响的曲线图；图6A-B是示出根据本发明的CDCCD电路的可替换实施例的方框图；图7是示出根据本发明，在校准模式期间AC灯电流和电流测量信号的曲线图；图8是示出作为时间的函数的电压测量信号的曲线图；以及图9是示出在重新校准序列期间的电流的曲线图。
具体实施例方式
图1是示出根据本发明的CDCCD电路100的方框图。CDCCD电路100具有用于连接输入电压源(未示出)的第一输入端子101和第二输入端子102，该输入电压源期望提供DC电压VDC，其中第一端子101相对于第二端子102为正。
CDCCD电路100包含在第一和第二输入端子101、102之间并行连接的第一开关电桥110和第二开关电桥120。第一电桥110包含串联排列的第一可控开关111和第二可控开关112，在这两个开关111和112之间的节点113构成电桥输出节点。类似地，第二电桥120包含串联排列的第三可控开关121和第四可控开关122，在这两个开关121和122之间的节点123构成第二电桥的输出节点。如所示，可控开关适合于用MOSFETS实现。
CDCCD电路100具有用于连接负载L的第一负载输出端子191和第二负载输出端子192。在图1的图示中，灯L连接在这两个输出端子191、192之间。在以下的描述中，将参考作为负载的灯来进一步解释CDCCD电路100的操作，但是应该认识到，CDCCD电路100能够用于驱动其他类型的负载。
CDCCD电路100还包括连接在第一电桥输出节点113和第一负载输出端子191之间的第一电感器131(例如线圈)和连接在第二电桥输出节点123和第二负载输出端子192之间的第二电感器132(例如线圈)。此外，CDCCD电路100包括连接在第一负载输出端子191和第二输出端子102之间的第一电容器141，和连接在第二负载输出端子192和第二输出端子102之间的第二电容器142。可替换的，可以将第一和第二电容器141、142中的一个或者两个连接到第一输出端子101，或者连接到任何其他恒定电势的源。
CDCCD电路100还包括电流传感器150，其配置为测量在第一电感器131中的电流，并设计为生成表示所测得电流的电流测量信号S1。在图示的实施例中，示出电流传感器150在与将第一电感器131与第一负载输出端子191相连的电流传导线151相关联的位置处，因此实际上测量在电感器131与输出端子191之间的电流。然而，应该注意的是，该电流与在电感器131中的电流相同。此外，应该注意的是，电流传感器150的可替换位置也是可以的。
在开关控制器170的传感器输入端176接收测量信号S1，开关控制器170还具有接收由电流参考信号发生器160所生成的电流参考信号SR的参考输入端177。开关控制器170具有4个控制输出端171、172、173、174，分别耦合到可控开关111、112、121、122的控制输入端。开关控制器170设计为分别为四个可控开关111、112、121、122生成控制信号SC1、SC2、SC3、SC4，以便根据电流参考信号SR和电流测量信号S1来控制这四个开关的工作状态，如以下详细描述。
每个可控开关具有两个工作状态开关导电的第一工作状态和开关不导电的第二工作状态。在以下描述中，还将开关的导电状态表示为导通或者闭合，而开关的非导电状态则表示为关断或者打开。
此外，将由开启或者闭合的开关分别产成的控制信号分别表示为打开信号和闭合信号。
在正常操作中，如将要详细描述的，控制电桥的开关以使得这些开关具有相反的工作状态。该措词用于表示一个开关为打开，而另一个为闭合，反之亦然。因此，电桥在整体上具有第一电桥工作状态和第二电桥工作状态，在第一电桥工作状态中，将输出节点连接到高电压输入端子101的开关为导通，而另一开关为关断，在第二电桥工作状态中，将输出节点连接到低电压输入端子102的开关为导通，而另一开关为关断。这两个电桥工作状态将分别表示为高状态和低状态。
开关电桥110、120实际上还具有其中两个开关都为导通的第三工作状态和其中两个开关都为关断的第四工作状态。第三工作状态表示为短路状态，本领域技术人员将认识到要避免该第三状态，因为其在高电压输入端子101和低电压输入端子102之间构成短路。因此，开关控制器170设计为生成其对于一个电桥的两个开关的控制信号，因此，在从高电桥状态转换到低电桥状态时或者相反转换时，导通开关首先打开而在短暂延迟后关断开关闭合，从而使得经由第四工作状态发生所述转换，第四工作状态表示为关断状态。
如WO-03/056886中更加详细描述的，开关控制器170能够工作在3种不同模式中来操作高压气体放电灯，即点亮模式、升高模式和正常操作模式。为了解释这些模式，参考以上公开。置于与本发明的关系，参考正常操作模式详细解释了开关控制器170的操作。
图2是示出作为时间的函数(水平轴)的灯电流(垂直轴)的曲线图。假设第四开关122处于导通状态。
在正常操作模式中，第一电桥110以相对较高的频率，典型为大约300kHz量级，从其高电桥状态切换到其低电桥状态。
通过电桥L的灯电流在从第一电桥110到第二电桥120的方向上流动。在时刻t1，第一电桥110切换到其高状态，在时刻t2，在该时刻第一电桥110切换回其低状态，灯电流从低值I1增大到较高值I2。从时刻t2到t3，灯电流从高值I2下降到低值I1。从时刻t3开始重复上述过程。在大于(t3-t1)的时间量级上，灯电流具有平均值Iav，在图2中表示为水平线。该平均灯电流Iav的电平由开关控制器170通过适当地设定第一电桥110的占空比(即(t2-t1)与(t3-t1)的比率)来控制。
持续上述过程直到第二电桥120从其低状态切换到其高状态为止。另外，灯电流按照由第一电桥110的切换频率所确定的频率来增大和降低，第一电桥110也表示为下变换器，但是现在灯电流方向反转了，从而使得灯电流从第二电桥120流向第一电桥110。图3是与图2可比较的图，但是是在更大的时间量级上，其示出了平均灯电流Iav(垂直轴)如何按照由第二电桥120的开关频率所确定的频率来改变方向，第二电桥120也表示为整流器。更具体而言，图3示出了在时刻t6之前，当整流器电桥120处于其低状态时(图2中的情况)，平均灯电流Iav具有第一方向，在此任意表示为正向，以及表示为Ip的第一大小，而在时刻t6之后，当整流器电桥120处于其高状态时，平均灯电流具有相反的方向，表示为负方向，以及表示为IN的第二大小。持续该情况直到时刻t7为止，在该时刻整流器电桥120切换回其低状态，平均灯电流Iav切换回正向和大小Ip。按照由整流器电桥120的切换频率所确定的变换频率重复该过程，该频率通常为大约100Hz量级。
开关控制器170根据在其输入端176和177上接收到的其输入信号，生成其对于4个开关111、112、121、122的控制信号SC1、SC2、SC3、SC4。电流参考信号发生器160生成参考信号SR，从而使得其表示灯电流的期望波形。通常，所期望的波形是50％占空比和零DC电平的方波。采用这样的方式来生成开关的控制信号由电流传感器150所提供的电流测量信号S1跟随该电流参考信号SR。在图3中，还示出了该电流参考信号SR。从图3中能够看出，电流参考信号SR为具有50％占空比和零DC电平的常规对称信号，其对应于所期望的灯电流波形。
理论上，电流传感器150具有线性特性，从图4A中的虚线41表示，图4A示出了传感器输出信号S(垂直轴)与实际测得的电流I(水平轴)的曲线图。然而，在实际中，可能发生的是，电流传感器150示出偏移Δ，从而使得其特性表现为图4A中的线42如果电流等于0，则传感器输出信号S1具有值Δ，仅仅在实际电流具有大小IA时传感器输出信号S1才等于0。这就造成了问题，如图4B所示。如果电流参考信号SR为具有50％占空比和零DC电平的常规对称信号，并且如果开关控制器170以这样的方式工作使得传感器输出信号S1跟随参考信号SR，则灯电流将具有等于IA的DC电平，即不等于0。要注意的是，在该情况下，传感器输出信号S1将具有值Δ，因此开关控制器170将认为操作良好，但是传感器输出信号并不准确地表示实际电流，这是由于实际电流受到了DC偏移。
根据本发明，以这样的方式来操纵开关控制器170的控制动作实际电流具有50％占空比和零DC电平的期望波形，而传感器输出信号S1不具有该期望波形。根据本发明的第一方面，将参考信号SR偏移距离ΔC，以获得偏移后的参考信号SR’＝SR+ΔC，如图5所示，开关控制器170的操作为使得传感器输出信号S1跟随偏移后的参考信号SR’。当然，在该情况下，传感器输出信号S1具有DC电平Δ，其是相对于零的偏移，对应于参考信号SR的偏移ΔC。然而，现在平均灯电流Iav具有基本上等于零的DC电平。
在图1所示的实施例中，电流参考信号发生器160是可控信号发生器，具有耦合到开关控制器170的第五控制输出端175上的控制输入端161，开关控制器170设计为在其第五输出端175上为信号发生器160生成参考控制信号SCR。信号发生器160适合于生成具有偏移ΔC的参考信号SR，其由在信号发生器160的控制输入端161上接收的参考控制信号SCR确定。
图6A是与图1可比较的方框图，示出了可替换实施例，其中，信号发生器160不需要是可控发生器在该情况下，信号发生器160设计为照常生成对称的电流参考信号SR。为了简单起见，在图6A中仅仅示出了开关控制器170和信号发生器160。开关控制器170具有加法器180，该加法器180具有第一输入端186，用于接收来自信号发生器160的电流参考信号SR。开关控制器170具有偏移输出端178，其提供偏移信号ΔC，加法器180在第二输入端188接收该ΔC。加法器180将在其两个输入端186和188上接收的两个信号相加，在输出端187生成经过校正的电流参考信号SR’，其等于来自参考信号发生器160的原始参考信号SR与由开关控制器170提供的偏移信号ΔC的和，该输出端187耦合到开关控制器170的参考输入端177上。
在一种变形中，加法器是开关控制器170的集成部分。
在本发明的另一方法中，将传感器输出信号S1偏移距离Δ，以便补偿在该信号中的偏移。实现该方法的实施例在图6B中示出。开关控制器170具有减法器190，该减法器具有第一输入端198，用于接收来自传感器150的传感器输出信号S1R。开关控制器170具有偏移输出端179，其提供偏移信号Δ，减法器190在第二输入端199接收该偏移信号Δ。减法器190被设计为从在其第一输入端198上接收的信号中减去在其第二输入端199上接收的信号，并在输出端196上生成经过校正的电流传感器信号S1’＝S1-Δ，其等于来自电流传感器150的原始传感器输出信号S1与由开关控制器170提供的偏移信号Δ之间的差值，该输出端196耦合到开关控制器170的传感器输入端176上。
在一个变形中，减法器190是开关控制器170的集成部分。
为了能够为控制信号SCR(图1的实施例)，或者为参考信号偏移ΔC(图6A的实施例)，或者为传感器校正信号Δ(图6B的实施例)确定合适的值，开关控制器170能够工作在校准模式中，如以下将要解释的。在校准模式中，开关控制器170设置为在没有灯电流的情况下生成对称灯电压。从而，如果使用相同的设置来生成灯电流，则平均灯电流将会为0。
开关控制器170在点亮模式之前执行校准模式，因此，灯L还没有被点亮，并且没有电流能够流过灯L。然而，在实际中，可能发生的是，一些杂散电流不规则地流经灯L。此外，如上所述，本发明还可以用于负载L不是放电灯的情况，因此通常可能发生的是，即使在点亮模式之前负载L也是导电的。因此，为了防止任何电流流经负载L，开关控制器170优选地设计为在校准期间将整流器电桥120切换到其关断状态。
因此，保证了没有电流能够流经第一电感器131，因为这样的电流将必须要流经负载L(如上所述已经被禁止)或者流经第一电容器141(通过第一电容器141的特性而被禁止)。
在校准模式中，开关控制器170以相对较高的频率将下转换器电桥110从其高状态切换到其低状态，该频率通常等于在正常操作模式期间的下转换器电桥110的工作频率。因此，在从第一电桥输出端113经由第一电感器131和第一电容器141的电流通路上生成AC电流IL，其是没有任何DC分量的AC电流。因此，如图7所示，传感器输出信号S1应该表示为没有DC分量的AC电流电流传感器输出信号S1的任何DC分量都是起因于电流传感器150的偏移，即等于图4A中的偏移Δ。因此，开关控制器170实际上能够测量电流传感器偏移Δ。
为了测量电流传感器150，本发明使用了在第一输出端191的电压。最后，如图1所示，CDCCD电路100包含电压传感器155，其具有连接到第一输出端191的传感输入端156，和耦合到开关控制器170的信号输入端158的信号输出端157。作为实例，电压传感器155可以实现为电阻分压器。
图8是示出作为时间的函数的电压测量信号S2的曲线图(曲线81)。图8还示出了在第一输入端101上的电压电平V101(水平线82)，在第二输入端102上的电压电平V102(水平线83)。这两个电压电平V101和V102也是由开关控制器170接收，但是在图中未示出。
电压测量信号S2显示为方波信号81，其具有比第一输入电压电平V101低的最高电平VT，和比第二输入电压电平V102高的最小值VL。然而，这不是必须的。
在下转换器电桥110的高状态期间，开关控制器170测量在电压测量信号S2与第一输入电压电平V101之间的差异。在图8中将该测量结果的绝对值表示为电压差VA。
在下转换器电桥110的接着的低状态期间，开关控制器170测量在电压测量信号S2与第二输入电压电平V102之间的差异。在图8中将该测量结果的绝对值表示为VB。理想的，在第一输出端子191上的灯电压应该相对于输入电压电平V101和V102对称。这意味这VA应该等于VB。如果VA不等于VB，则需要校正以减小差异VA-VB。
在图1的实施例中，开关控制器170以这样的方式为电流参考信号发生器160生成其参考控制信号SCR对由电流参考信号发生器160所输出的参考信号进行偏移(SR(ΔC)；见图5中上方曲线图)，偏移在第一输出端子191上的电压，从而减小差异VA-VB。
然后重复上述步骤，直到在特定的预定公差范围内所述差异VA-VB等于0为止。
在随后的点亮、升高和正常操作模式中，开关控制器170保持由此获得的参考控制信号SCR的值。
在图6A的实施例中，开关控制器170以这样的方式生成其对于加法器180的偏移信号ΔC由加法器180输出的经过校正的参考信号SR’相对于来自信号发生器160的原始参考信号SR进行偏移(SR’＝SR+ΔC)；见图5(上方曲线图)，偏移在第一输出端子191上的电压，从而减小差异VA-VB。
然后重复上述步骤，直到在特定的预定公差范围内所述差异VA-VB等于0为止。
在随后的点亮、升高和正常操作模式中，开关控制器170保持由此获得的偏移信号ΔC的值。
在图6B的实施例中，开关控制器170以这样的方式生成其对于减法器180的偏移信号Δ在其传感器输入端176上接收的信号S1’在特定的预定公差范围内等于0。
在随后的点亮、升高和正常操作模式中，开关控制器170保持由此获得的偏移信号Δ的值。
在正常操作模式期间，可能发生的是，电流传感器的偏移发生改变；特别是在灯点亮之后的第一分钟内，驱动器的温度预计会改变，因此，预计电流传感器的偏移会改变。要注意的是，驱动器不可能切换到如上所述的校准模式，因为这样灯会熄灭。
根据本发明的另一方面，开关控制器170在正常操作模式期间能够工作在重新校准模式中。在该重新校准模式中，开关控制器170使正常操作与校准测量操作交替，如图9所示。图9是示出在与图3的时间量级可比较的时间量级上，作为时间的函数的负载电流IL的曲线图。在时刻t10，在该时刻开关控制器170处于其正常操作中，整流器电桥120切换到其低状态(与图3中的时刻t 7相比)。随后的整流时刻是时刻t20和t30。从时刻t10到时刻t20的阶段将表示为正电流周期，而从时刻t20到t30的阶段将表示为负电流周期；从t10到t30的阶段将表示为整个电流周期。
在正电流周期的时刻t11，开关控制器170通过将下变换器电桥110切换到其关断状态来进入校准测量操作。优选地选择时刻t11，使得(t11-t10)大约等于(t20-t10)的10％-30％。
系统中的能量通过整流器电桥120放电，这需要大约100到200微秒，取决于实际的电路设计，这是本领域技术人员应该清楚的。因此，再没有DC电流能够流入负载L。为了确保没有电流能够流入负载L，实际上，整流器电桥120在时刻t12切换到其关断状态。然后，从t13开始，下变换器110再次工作在相对较高的频率上，优选地与正常操作期间的频率相同，产生在第一电感器131和第一电容器141中的AC电流，该AC电流是零DC电平的。
在时刻t14，整流器电桥120再次切换到其低状态，从而结束校准测量操作并恢复正常操作。从时刻t13到t14的持续时间将表示为校准测量操作的AC电流阶段，其典型地是大约100微秒量级的。
在校准测量操作期间，灯L关闭。从时刻t11到t14的整个校准测量操作具有非常短的持续时间，典型地小于500微秒，因此，在时刻t14，灯L仍然足够热以至于能够立即重新点亮。此外，正常灯操作中断的非常短暂，以至于不会扰乱人眼。在任何情况下，从时刻t11到时刻t14的校准测量操作都完全落入正电流周期中。
在校准测量操作的AC电流阶段期间，开关控制器170从电流传感器150接收电流测量信号S1，并计算电流测量信号S1的DC电平。在正电流周期期间的该DC电平将表示为DC[+]。
采用类似方法，在负电流周期期间，从时刻t21到时刻t24执行校准测量操作。再次计算电流测量信号S1的DC电平，在负电流周期期间的该DC电平将表示为DC[-]。尽管在这两个校准测量操作之间可能经过了一个或多个“未中断”电流周期，优选地是，这个后续的校准测量操作是在紧随着正电流周期t10-t20的负电流周期内执行的，如图所示。
上述的在正电流周期期间的校准测量操作和在随后的负电流周期期间的校准测量操作的序列将表示为校准测量序列。如已经描述的，校准测量序列优选地发生在一个完整的电流周期期间。
尽管通常仅仅有一个校准测量序列就足够了，但是优选地重复校准测量序列几次，例如10次。这些校准测量序列的组合将表示为校准测量循环，在随后的整个电流周期内可以执行校准测量序列，但是也可以在下一个校准测量序列之前跳过一个或多个正或负电流周期。
每个校准测量序列将产生一个DC[+]的值和一个DC[-]的值。因此，校准测量循环将得到多个DC[+]的值；这些值的平均将表示为<DC[+]>。类似地，校准测量循环将产生多个DC[-]的值；这些值的平均将表示为<DC[-]>。
如果电流传感器150没有任何偏移的工作，则所述平均值<DC[+]>和<DC[-]>将等于0。传感器校准校正值SCC将被计算为SCC＝α(<DC[+]>+<DC[-]>)/2，其中α是可以预先确定的系数，或者是通过经验确定的系数。
在下一个步骤中，开关控制器170将使用所述的传感器校准校正值SCC来调节电流传感器校正设置。
例如，在图1的实施例中，开关控制器170将根据以下来调节对于电流参考信号发生器160的参考控制信号SCRSCR(新)＝SCR(旧)+SCC在图6A的实施例中，开关控制器170将根据以下来调节对于加法器180的偏移信号ΔCΔC(新)＝ΔC(旧)+SCC在图6B的实施例中，开关控制器170将根据以下调节对于减法器190的偏移信号ΔΔ(新)＝Δ(旧)+SCC应该明白的是，如果α太小则电流传感器150的偏移不能完全得到补偿，而如果α太大，则电流传感器150的偏移被过补偿。α不是必须要非常正确，只要确保在调节之后的偏移比以前小就可以。然后，通过多次重复校准测量循环来在随后的步骤中降低偏移。当开关控制器170发现SCC比预先确定的阈值小时，就可以决定结束重新校准模式。
整个重新校准模式可以持续相对短的时间。假设整流频率为100Hz，如果校准测量循环采用了10个连续校准测量序列，并且如果校准测量循环执行10次，则整个重新校准模式大约需要1秒。
优选地重复执行重新校准模式，其中在连续的重新校准模式之间的间隔是在点亮之后的非常短(大约10秒至1分钟)，而在连续的重新校准模式之间的间隔随后逐渐增大。最终，一旦灯已经亮了足够长的时间，就可以确定不再需要重新校准模式了。
还可以提供用于生成表示环境(例如温度)参数的信号的装置。在该情况下，可以监视这种参数，当这种参数已经改变了特定的预定量或者特定的预定百分比时，可以执行重新校准模式。
本领域技术人员应该清楚的是，本发明并不局限于以上作为实例描述的实施，在不脱离在附带的权利要求中定义的本发明的保护范围的情况下，几种变体和变形都是可能的。
以上已经参考方框图解释了本发明，方框图示出了根据本发明的设备的功能块。应该理解的是，这些功能块中的一个或多个可以用硬件实现，其中这种功能块的功能可以有单个硬件元件执行，但是这些功能块中的一个或多个也可以用软件来实现，因此这种功能块的功能通过计算机程序的一个或多个程序行或者诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器等之类的可编程器件的来执行。
权利要求
1.一种校准用于操作负载(L)的CDCCD电路(100)的方法，所述CDCCD电路(100)包括第一输入端子(101)和第二输入端子(102)，它们连接到输入电压源；第一开关电桥(110)，其包括在所述第一和第二输入端子(101，102)之间串联的第一可控开关(111)和第二可控开关(112)；第二开关电桥(120)，其包括在所述第一和第二输入端子(101，102)之间串联的第三可控开关(121)和第四可控开关(122)；第一电感器(131)，其耦合在第一负载输出端子(191)和第一电桥输出节点(113)之间，所述第一电桥输出节点(113)在所述第一开关电桥(110)的所述第一和第二可控开关(111，112)之间；第二电感器(132)，其耦合在第二负载输出端子(192)和第二电桥输出节点(123)之间，所述第二电桥输出节点(123)在所述第二开关电桥(120)的所述第三和第四可控开关(121，122)之间；第一电容器(141)，其耦合到所述第一负载输出端子(191)和所述第一和第二输入端子(101，102)中的一个之间；第二电容器(142)，其耦合到所述第二负载输出端子(192)和所述第一和第二输入端子(101，102)中的一个之间；与所述第一电感器(131)相关联的电流传感器(150)，其被设计为生成表示在所述第一电感器(131)中的电流的第一测量信号(S1)；电流参考信号发生器(160)，其被设计为生成电流参考信号(SR)；开关控制器(170)，其具有耦合到所述电流传感器(150)上的传感器输入端(176)，用于接收所述第一测量信号(S1)，耦合到所述电流参考信号发生器(160)上的参考输入端(177)，用于接收所述电流参考信号(SR)，以及分别耦合到所述第一、第二、第三和第四可控开关(111，112，121，122)上的第一、第二、第三和第四控制输出端(171，172，173，174)；所述开关控制器(170)具有正常操作模式，在所述正常操作模式中，所述开关控制器(170)在其第一和第二控制输出端(171，172)上生成彼此相反的第一和第二控制信号(SC1，SC2)，用于按照第一频率来切换所述第一开关电桥(110)的第一和第二可控开关(111，112)，并且在其第三和第四控制输出端(173，174)上生成彼此相反的第三和第四控制信号(SC3，SC4)，用于按照与所述第一频率不同的第二频率来切换所述第二开关电桥(120)的第三和第四可控开关(121，122)，从而使得在传感器输入端(176)上所接收的第一测量信号(S1)与在参考输入端(177)上所接收的电流参考信号(SR)相对应；所述方法包括以下步骤在所述第一电感器(131)中生成具有零DC电平的AC电流；测量在所述第一输出端子(191)上的电压，并提供电压测量信号(S2)；调节所述电流参考信号(SR)，从而使得所述电压测量信号(S2)相对于在所述第一和第二输入端子(101；102)上的电压电平(V(101)；V(102))对称。
2.如权利要求1所述的方法，包括步骤测量所述电压测量信号(S2)的最高电平(VT)和在所述第一输入端子(101)上的电压电平V(101)之间的差值的绝对值(VA)；测量所述电压测量信号(S2)的最小电平(VL)和在所述第二输入端子(102)上的电压电平V(102)之间的差值的绝对值(VB)；计算这两个绝对值之间的差值(VA-VB)；调节所述电流参考信号(SR)，从而降低所述差值(VA-VB)的绝对值。
3.如权利要求2所述的方法，其中重复所述调节所述电流参考信号(SR)的步骤，直到所述差值(VA-VB)的绝对值小于预先确定的阈值为止。
4.如权利要求1所述的方法，其中测量在所述第一输出端子(191)上的电压，同时将所述第二开关电桥(120)保持在关断状态。
5.如权利要求4所述的方法，其中按照基本上与所述第一频率相对应的频率将所述第一开关电桥(110)在其高状态和其低状态之间进行来回切换。
6.如权利要求2所述的方法，包括以下步骤调节所述电流参考信号发生器(160)的设置。
7.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤将补偿值(ΔC)加入到由所述电流参考信号发生器(160)生成的电流参考信号(SR)中。
8.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤从所述传感器输出信号(S1)中减去补偿值(Δ)。
9.一种操作用于操作负载(L)的CDCCD电路(100)的方法，所述CDCCD电路(100)包括第一输入端子(101)和第二输入端子(102)，它们连接到输入电压源；第一开关电桥(110)，其包括在所述第一和第二输入端子(101，102)之间串联的第一可控开关(111)和第二可控开关(112)；第二开关电桥(120)，其包括在所述第一和第二输入端子(101，102)之间串联的第三可控开关(121)和第四可控开关(122)；第一电感器(131)，其耦合在第一负载输出端子(191)和第一电桥输出节点(113)之间，所述第一电桥输出节点(113)在所述第一开关电桥(110)的所述第一和第二可控开关(111，112)之间；第二电感器(132)，其耦合在第二负载输出端子(192)和第二电桥输出节点(123)之间，所述第二电桥输出节点(123)在所述第二开关电桥(120)的所述第三和第四可控开关(121，122)之间；第一电容器(141)，其耦合到所述第一负载输出端子(191)和所述第一和第二输入端子(101，102)中的一个之间；第二电容器(142)，其耦合到所述第二负载输出端子(192)和所述第一和第二输入端子(101，102)中的一个之间；与所述第一电感器(131)相关联的电流传感器(150)，其被设计为生成表示在所述第一电感器(131)中的电流的第一测量信号(S1)；电流参考信号发生器(160)，其被设计为生成电流参考信号(SR)；开关控制器(170)，其具有耦合到所述电流传感器(150)上的传感器输入端(176)，用于接收所述第一测量信号(S1)，耦合到所述电流参考信号发生器(160)上的参考输入端(177)，用于接收所述电流参考信号(SR)，以及分别耦合到所述第一、第二、第三和第四可控开关(111，112，121，122)上的第一、第二、第三和第四控制输出端(171，172，173，174)；所述开关控制器(170)具有正常操作模式，在所述正常操作模式中，所述开关控制器(170)在其第一和第二控制输出端(171，172)上生成彼此相反的第一和第二控制信号(SC1，SC2)，用于按照第一频率来切换所述第一开关电桥(110)的第一和第二可控开关(111，112)，并且在其第三和第四控制输出端(173，174)上生成彼此相反的第三和第四控制信号(SC3，SC4)，用于按照与所述第一频率不同的第二频率来切换所述第二开关电桥(120)的第三和第四可控开关(121，122)，从而使得在传感器输入端(176)上所接收的第一测量信号(S1)与在参考输入端(177)上所接收的电流参考信号(SR)相对应；所述方法包括以下步骤采用按照如权利要求1到8中的任一项所述的校准方法所确定的那样进行调节的所述电流参考信号(SR)，在所述开关控制器(170)的正常操作模式中对其进行操作。
10.一种重新校准用于操作负载(L)的CDCCD电路(100)的方法，所述CDCCD电路(100)包括第一输入端子(101)和第二输入端子(102)，它们连接到输入电压源；第一开关电桥(110)，其包括在所述第一和第二输入端子(101，102)之间串联的第一可控开关(111)和第二可控开关(112)；第二开关电桥(120)，其包括在所述第一和第二输入端子(101，102)之间串联的第三可控开关(121)和第四可控开关(122)；第一电感器(131)，其耦合在第一负载输出端子(191)和第一电桥输出节点(113)之间，所述第一电桥输出节点(113)在所述第一开关电桥(110)的所述第一和第二可控开关(111，112)之间；第二电感器(132)，其耦合在第二负载输出端子(192)和第二电桥输出节点(123)之间，所述第二电桥输出节点(123)在所述第二开关电桥(120)的所述第三和第四可控开关(121，122)之间；第一电容器(141)，其耦合到所述第一负载输出端子(191)和所述第一和第二输入端子(101，102)中的一个之间；第二电容器(142)，其耦合到所述第二负载输出端子(192)和所述第一和第二输入端子(101，102)中的一个之间；与所述第一电感器(131)相关联的电流传感器(150)，其被设计为生成表示在所述第一电感器(131)中的电流的第一测量信号(S1)；电流参考信号发生器(160)，其被设计为生成电流参考信号(SR)；开关控制器(170)，其具有耦合到所述电流传感器(150)上的传感器输入端(176)，用于接收所述第一测量信号(S1)，耦合到所述电流参考信号发生器(160)上的参考输入端(177)，用于接收所述电流参考信号(SR)，以及分别耦合到所述第一、第二、第三和第四可控开关(111，112，121，122)上的第一、第二、第三和第四控制输出端(171，172，173，174)；所述开关控制器(170)具有正常操作模式，在所述正常操作模式中，所述开关控制器(170)在其第一和第二控制输出端(171，172)上生成彼此相反的第一和第二控制信号(SC1，SC2)，用于按照第一频率来切换所述第一开关电桥(110)的第一和第二可控开关(111，112)，并且在其第三和第四控制输出端(173，174)上生成彼此相反的第三和第四控制信号(SC3，SC4)，用于按照与所述第一频率不同的第二频率来切换所述第二开关电桥(120)的第三和第四可控开关(121，122)，从而使得在传感器输入端(176)上所接收的第一测量信号(S1)与在参考输入端(177)上所接收的电流参考信号(SR)相对应；所述方法包括以下步骤交替地在所述开关控制器(170)的正常操作中和校准测量操作中操作所述开关控制器(170)，其中确保在所述校准测量操作期间没有DC负载电流流动，和其中所述校准测量操作具有短暂持续时间从而使得在恢复所述正常操作时，所述负载电流本身立即重新建立；在所述校准测量操作期间测量所述电流传感器(150)的DC偏移；在所述校准测量操作之后，调节所述电路(100)的设置，从而补偿在所述校准测量操作期间确定的偏移。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述校准测量操作完全在两个连续整流时刻之间执行。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述校准测量操作花费小于500微妙。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述校准测量操作包括以下步骤将所述第一开关电桥(110)切换到关断状态；允许能量从所述系统中放出；将所述第二开关电桥(120)切换到关断状态；在AC电流阶段中，以相对较高的频率操作所述第一开关电桥(110)。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述恢复所述正常操作的步骤包括以下步骤分别将所述第二开关电桥(120)切换回其高状态或者低状态。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述相对较高的频率基本上等于所述第一频率。
16.如权利要求13所述的方法，还包括以下步骤在所述AC电流阶段期间，确定来自所述电流传感器(150)的第一测量信号(S1)的DC电平。
17.如权利要求16所述的方法，其中在正电流周期期间执行所述校准测量操作，并且将来自所述电流传感器(150)的第一测量信号(S1)的DC电平确定为DC[+]；在负电流周期期间执行所述校准测量操作，并且将来自所述电流传感器(150)的第一测量信号(S1)的DC电平确定为DC[-]；根据所述两个DC电平的平均值(DC[+]+DC[-])/2，调节所述电路(100)的设置。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述正电流周期和所述负电流周期相互连续。
19.如权利要求17所述的方法，其中在多个正电流周期期间执行所述校准测量操作，其中在每个校准测量操作期间确定来自所述电流传感器(150)的第一测量信号(S1)的DC电平的值，并且计算这些值的平均电平<DC[+]>；在多个负电流周期期间执行所述校准测量操作，其中在每个校准测量操作期间确定来自所述电流传感器(150)的第一测量信号(S1)的DC电平的值，并计算这些值的平均电平<DC[-]>；以及根据所述两个平均DC电平的平均值(<DC[+]>+<DC[-]>)/2，调节所述电路(100)的设置。
20.如权利要求10所述的方法，其中重复执行所述重新校准过程。
21.如权利要求20所述的方法，其中在连续的重新校准过程之间的间隔具有增大的持续时间。
22.如权利要求20所述的方法，其中在连续的重新校准过程之间的间隔是基于至少一个环境参数的变化的，例如温度。
23.一种用于操作负载(L)的CDCCD电路(100)，包括第一输入端子(101)和第二输入端子(102)，它们用于连接到输入电压源；第一开关电桥(110)，其包括在所述第一和第二输入端子(101，102)之间串联的第一可控开关(111)和第二可控开关(112)；第二开关电桥(120)，其包括在所述第一和第二输入端子(101，102)之间串联的第三可控开关(121)和第四可控开关(122)；第一电感器(131)，其耦合在第一负载输出端子(191)和第一电桥输出节点(113)之间，所述第一电桥输出节点(113)在所述第一开关电桥(110)的所述第一和第二可控开关(111，112)之间；第二电感器(132)，其耦合在第二负载输出端子(192)和第二电桥输出节点(123)之间，所述第二电桥输出节点(123)在所述第二开关电桥(120)的所述第三和第四可控开关(121，122)之间；第一电容器(141)，其耦合到所述第一负载输出端子(191)和所述第一和第二输入端子(101，102)中的一个之间；第二电容器(142)，其耦合到所述第二负载输出端子(192)和所述第一和第二输入端子(101，102)中的一个之间；与所述第一电感器(131)相关联的电流传感器(150)，其被设计为生成表示在所述第一电感器(131)中的电流的第一测量信号(S1)；电流参考信号发生器(160)，其被设计为生成电流参考信号(SR)；开关控制器(170)，其具有耦合到所述电流传感器(150)上的传感器输入端(176)，用于接收所述第一测量信号(S1)，耦合到所述电流参考信号发生器(160)上的参考输入端(177)，用于接收所述电流参考信号(SR)，以及分别耦合到所述第一、第二、第三和第四可控开关(111，112，121，122)上的第一、第二、第三和第四控制输出端(171，172，173，174)；所述开关控制器(170)具有正常操作模式，在所述正常操作模式中，所述开关控制器(170)在其第一和第二控制输出端(171，172)上生成彼此相反的第一和第二控制信号(SC1，SC2)，用于按照第一频率来切换所述第一开关电桥(110)的第一和第二可控开关(111，112)，并且在其第三和第四控制输出端(173，174)上生成彼此相反的第三和第四控制信号(SC3，SC4)，用于按照与所述第一频率不同的第二频率来切换所述第二开关电桥(120)的第三和第四可控开关(121，122)，从而使得在传感器输入端(176)上所接收的第一测量信号(S1)与在参考输入端(177)上所接收的电流参考信号(SR)相对应；所述开关控制器(170)被设计为执行如权利要求1到22中任一项所述的方法。
24.如权利要求23所述的电路，还包括电压传感器(155)，其具有连接到所述第一输出端子(191)上的传感器输入端(156)、和信号输出端(157)；其中所述开关控制器(170)具有耦合到所述电压传感器(155)的信号输出端(157)上的信号输入端(158)。
25.如权利要求23所述的电路，其中所述电流参考信号发生器(160)是具有控制输入端(161)的可控信号发生器；所述开关控制器(170)具有耦合到所述电流参考信号发生器(160)的控制输入端上的第五控制输出端(175)；所述开关控制器(170)在其第五控制输出端(175)上生成用于所述信号发生器(160)的参考控制信号(SCR)；以及所述信号发生器(160)用于生成具有偏移(ΔC)的参考信号(SR)，所述偏移(ΔC)由在控制输入端(161)上接收的所述参考控制信号(SCR)确定。
26.如权利要求23所述的电路，其中所述开关控制器(170)具有提供偏移信号(ΔC)的偏移输出端(178)；所述开关控制器(170)具有加法器(180)，所述加法器(180)具有第一输入端(186)，第二输入端(188)和输出端(187)，所述第一输入端(186)被耦合用于从所述信号发生器(160)接收电流参考信号(SR)，所述第二输入端(188)被耦合到所述开关控制器(170)的偏移输出端(178)上，所述输出端(187)被耦合到所述开关控制器(170)的参考输入端(177)上。
27.如权利要求26所述的电路，其中所述加法器(180)是所述开关控制器(170)的集成部分。
28.如权利要求23所述的电路，其中所述开关控制器(170)具有提供偏移信号(Δ)的偏移输出端(179)；所述开关控制器(170)具有减法器(190)，所述减法器(190)具有第一输入端(198)，第二输入端(199)和输出端(196)，所述第一输入端(198)被耦合用于传感器输出信号(S1)，所述第二输入端(199)被耦合到所述开关控制器(170)的偏移输出端(179)上，所述输出端(196)被耦合到所述开关控制器(170)的传感器输入端(176)上。
29.如权利要求28所述的电路，其中所述减法器(190)是所述开关控制器(170)的集成部分。
全文摘要
描述了一种校准CDCCD电路(100)的方法，CDCCD电路(100)包括第一和第二电压输入端子(101，102)；第一和第二开关电桥，每个都包括在所述第一和第二输入端子之间串联的两个可控开关；耦合在电桥输出节点(113，123)之间的第一电感器(131)、负载输出端子(191，192)和第二电感器(132)的串联排列；电流传感器(150)，其与所述第一电感器(131)相关联；参考信号发生器(160)；开关控制器(170)，其从电流传感器接收测量信号(S1)，和从参考信号发生器接收参考信号(SR)；所述方法包括步骤生成具有零DC电平的AC电流；测量在输出端子上的电压；以使所测量的电压相对于输入电压电平对称的方式调节电流参考信号。
文档编号H05B43/00GK101077039SQ200580032629
公开日2007年11月21日 申请日期2005年9月19日 优先权日2004年9月27日
发明者L·H·C·德布罗沃, P·J·兹尔斯特拉 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司