具有通断控制的升压转换器的照明镇流器及镇流器操作方法

专利名称：具有通断控制的升压转换器的照明镇流器及镇流器操作方法
具有通断控制的升压转换器的照明镇流器及镇流器操作方法
背景技术：
本发明涉及一种照明镇流器，特别是涉及一种调光型电子镇流器，该调
光型电子镇流器具有输入耦合到交流(AC)电源且输出提供直流(DC)总 线的前端，所述直流(DC)总线馈给激励照明负载的后端，例如，气体放 电灯负载，如荧光灯或其它灯负载。
对电子镇流器效率最大化的需求与日俱增。特别地，在调光型电子镇流 器中，能量的总消耗量源自通过镇流器电子电路消耗的能量与照明负载消耗 的能量的结合。特别地，由于照明负载的亮度被调整至较低水平，所以镇流 器的电路消耗的能量占据能量总消耗量的比例更大。在亮度为最低水平时， 镇流器消耗的能量的比例通常最大。因此，希望能减小镇流器消耗的能量值， 特别是在低照明水平上。
例如，客户说明中可以要求使用35瓦的高端输入功率，例如，在完全 灯强度下。这可以等于，例如大约28瓦在灯负载上消耗以及7瓦在镇流器 上。
在低亮度水平上，也就是说，例如，10%的亮度水平，所述镇流器的输 入功率可以被确定为约10.5瓦或约为高端输入功率的30%。典型的现有技 术的电子镇流器在其低端亮度水平上，大约可以消耗输入功率中的5瓦。在 所述高端，镇流器可以消耗大约7瓦或输入功率的近五分之--。在所述低端， 镇流器约为5瓦的消耗量占输入到镇流器的一半左右。希望减小镇流器的功 率消耗量，特别是在低端亮度水平当镇流器消耗的可用的输入能量的比例更 大时。
一些调光型电子镇流器具有用于减小输入线电流的总谐波失真(THD) 和提升功率因数的主动前端。使用开关晶体管的升压转换器经常被用于此目
的。然而，所述开关晶体管通常具有与操作相关的开关损耗。这些损耗在贯 穿镇流器的调光范围内趋于常量。这些开关损耗在负载处于高端时镇流器及 负载消耗的总功率中所占的比例明显可以忽略。根据改进的THD及功率因
数的优势，这通常被视为可接受的。然而，在低端，THD和功率因数的改
进并非同样重要，因为由镇流器和负载引起的线电流相对低很多。因此，在
没有THD和功率因数的附带改进的情况下，升压转换器中的开关损耗组成 了镇流器及负载功率消耗的很大一部分。

发明内容
依据本发明，提供-一种用于照明负载的镇流器，该镇流器具有用于将整 流的AC输入电压转换成DC总线电压的升压转换器。所述DC总线电压被 提供给反相器输出级，用于驱动所述照明负载。依据本发明，为了节省能量， 特别是当照明负载被调暗至低于指定亮度水平时，所述升压转换器关断，因 此消耗更少功率。当所述升压转换器关断时，DC总线电压本质地降至整流 AC输入电压的峰值。因为所述照明负载被调暗，所以不需要要求更高照明 水平的更高的总线电压。通过关断所述升压转换器，例如给定镇流器在低端 亮度水平上的功率消耗约为5瓦，由于消除了升压整流器内的开关损耗，因 此节省了约1.5瓦的功率。因此，通过本发明，镇流器在低端照明水平的损 耗被消除了约25%。
依据一方面，本发明包括用于驱动气体放电灯的调光型电子镇流器，所 述气体放电灯包括接收具有峰值电压水平的交流输入和提供具有比交流输 入的峰值电压水平更高的升压水平的直流电压输出的输入级，用于将直流电 压输出转换成用于驱动照明负载的高频AC电压的输出级，此外，其中，输
入级具有用于减小从升压水平到减压水平的直流电压输出的控制输入；所述 镇流器进一步包括响应于期望的照明水平信号，且具有耦合至所述输入级的
控制输入的输出的控制级，该输出用于当期望照明水平输入降至第一指定期 望照明水平时，将升压水平减至减压水平。
依据本发明的另一方面，提供一种用于供给照明负载的镇流器，该镇'流 器包括用于照明负载的电源，该电源包括具有交流输入和提供整流输出电压 的整流器级，接收整流输出电压作为输入且在DC总线两端提供升直流输出 电压的升压转换器级，用于将DC总线电压转换成高频AC电压，以便驱动 照明负载的反相器输出级，该镇流器进一步包括接收控制照明负载的期望照 明水平的期望照明水平输入且提供用于依赖期望照明水平输入转变升压转 换器级开关的输出控制信号的控制级。
依据另一方面，本发明包括一种用于减小电子调光型镇流器的照明负载 的能量消耗的方法，所述方法包括接收具有峰值电压水平的交流输入及提供 具有比交流输入的峰值电压水平更高的升压水平的直流电压输出，将所述直
流电压输出转变成用于驱动输出级的照明负载的高频AC电压，接收相应于
照明负载的期望照明水平的期望照明水平输入及在期望照明水平基础上调 整照明负载的亮度，并且当期望照明水平输入减小至第一指定期望照明水平 时，将所述升压水平减小至减压水平。
本发明的其它目的特征及优点将在以下本发明的参考附图的详细描述 中变得显而易见。


本发明将参考附图进行以下更为详细的描述
图1是依据本发明的镇流器的结构功能框图2A是所述前端和图1中镇流器的总线电容的简化的示意图2B是所述控制电路和图1中镇流器的调光控制部分的简化的示意图3A示出了依赖于照明水平的升压转换器的通/断状态是如何被控制的
曲线图3B是描述了与照明水平相对的镇流器及负载的能量消耗的曲线图； 图3C说明了 DC总线电压作为控制所述升压转换器通/断的升压控制电 流的功能；
图3D (a)， (b)， (c)及(d)示出了说明DC总线电压(图3D (a)) 作为时钟功能及所述升压转换器通/断状态(图3D (b))的曲线图，且同样 在图3D (c)和图3D (d)中示出了由于图3D (a)中DC总线电压的改变 对照明水平的影响；
图4是图2A中的升压转换器通过图2B中的控制电路的控制的第一实 施方式的流程图5是图2A中的升压转换器通过图2B中的控制电路的控制的第二实 施方式的流程图。
具体实施例方式
参考附图，图1示出了依据本发明的调光型镇流器的功能框图。所述镇 流器具有前端电路10和后端电路50。所述后端电路包括转换电路和输出级， 所述输出级驱动灯60，例如，荧光灯，高能放电灯，或其它适宜的照明负载。
前端电路10接收来自AC电源的输入，例如60赫兹的277伏RMS。然 而，任何适宜的AC输入电压和线频率可以被提供用于激励所述镇流器。提 供AC输入到RF滤波器及整流器级12，例如，本领域的技术人员熟知的EMI 滤波器级和全波整流器。RF滤波器的输出和整流器级12被馈送给被控制电 路15控制的升压转换器级14，所述控制电路15包括微处理器16和可转接 的电流源17。所述微处理器16接收来自调光控制18的输入，所述调光控制 18可以包括，例如，与灯照明水平线性相关的可变DC电压。任何其它适宜 的调光控制均可以被应用。调光控制18的输出同样被馈送给后端50，用于
控制灯60的照明水平。
升压转换器14的输出被提供给具有跨接提供的总线电容器22的DC总 线20。如果输入AC电压为227伏RMS，所述升压转换器级可以提供，例 如，DC总线20两端的465伏DC的升压。
DC总线电压被馈送给后端50，所述后端50包括转换器和输出级，典 型地包括本领域技术人员熟知的谐振回路电路。所述后端50提供高频AC 电压到灯负载60。调光控制18的输出被用于控制提供给灯负载60的高頻j AC电压的幅度，从而控制照明水平。
例如，在美国专利No.6，452,344中示出了典型的转换器的例子，所述专 利的全部公开内容作为引用结合于此。在美国专利No.6,452,344中，相位调 光器被应用于提供调光水平。相位调光器的输出通过相位一DC转换器级被 转换成控制耦合到转换器/输出级的灯的调光水平的DC控制水平。然而，包 括提供给灯负载的半桥构造的两个开关晶体管的基本转换器/输出级与本发 明的后端级50完全一样。特别地，所述半桥晶体管被驱动器集成电路(IC) 驱动，例如，IR2111驱动器IC，如美国专利No.6,452,344中的图5所示。 所述IR2111驱动器IC响应于占空比控制输入，所述占空比控制输入包括用 于设置照明调节水平的可变DC电压。同样的IC可以被用于本发明的转换 器/输出级50的电路。
现在转到图2A，图2A详细示出了图1中的升压转换器级14。 RF滤波 器和整流器12的输出被提供给感应器Ll，所述感应器Ll与负极耦合到总 线电容22的升压二极管D1串联耦合。功率开关晶体管Q1的漏级耦合到感 应器L1和二极管D1的正极的接合处，且晶体管Q1的源级通过电流检测电 阻器R4耦合到电路公共端。
晶体管Ql由控制IC Ul控制。控制IC Ul的目的是控制晶体管Ql的 高频开关，用以提供总线电容器22两端的期望输出电压。晶体管Q1同样由
控制ICU1控制，用以获得功率因数补偿(PFC)，以便使镇流器的AC输入 电流在相位上紧随AC输入电压。典型地，期望获得大于0.95的功率因数， 例如，为了获得最大效率。控制ICU1的另一个功能是通过维持输入电流^皮 形尽量接近正弦曲线以最小化总谐波失真(THD)。这有利于减小电磁干劲: (EMI)。
如本领域技术人员熟知的，例如集成电路34的PFC控制器典型地通过 检测输入实现上述功能，所述输入包括在输入MULTIN，由电压分压电阻 器Rl和R2提供的整流线输入电压，在电阻器R4两端电压基础上于输入 IswsE确定的通过晶体管Ql的电流，由分压电阻器R5和R6确定的位于 Vs額sE的DC总线电压，以及通过感应器L1的利用输入DETIN的电流的过 零点，所述输入DETIN通过电阻器R3耦合到感应器的辅助绕组30。这样， 晶体管Ql的转换用于获得期望输出电压并维持期望AC输入电流波形和功 率因数。虽然开关晶体管Q1有不同规划，但是在名为临界导电模式(CCM) 的常见规划中，当通过电阻器R4测量的感应器电流响应于线电压(从而维 持正弦形包络线)时，晶体管Ql关断，且当通过感应器Ll，在辅助绕组 30处测得的电流为零时，晶体管Q1回复导通，因此，迫使输入电流波形和 输入电压波形相位一致且为充分的正弦曲线。
通过控制ICU1在包括电阻器R5和R6的电压分压器的输出36监视反 馈电压，获得期望的总线电压水平。所述反馈电压与DC总线电压成比例， 且提供给控制ICU1的输入Vs,E。功率因数补偿控制器的操作，例如控制 IC Ul，是本领域的技术人员所熟知的。适宜的功率因数控制器集成电路的 例子是由英飞凌科技制造的TDA4862。
对升压转换器拓扑的基本操作是本领域技术人员所熟知的。当晶体管 Ql导通时，感应器L1充电至最大允许感应器电流(取决于晶体管Q1导通 的时间长短)。当Q1关断时，感应器电流流过二极管D1，以便给总线电容
器22充电。因为反emf(反电动势electro motive force)产生于感应器两端， 与电流变化成比例，因此，在电容器22两端产生的电压通过感应器两端的 感应电压上升至RF滤波器和整流器级12的峰值输出电压之上。在此例中， 峰值整流电压约为391伏DC且DC总线两端的升压约为465伏DC。
依据本发明，图2A所示的升压转换器14的导通和关断被期望用来改善 效率。特别地，在指定调光水平以下，升压转换器14关断，以便节约能量。 当升压转换器14导通时，控制ICU1积极地转换晶体管Q1，用以产生总线 电容器22两端的升压DC总线电压。作为选择，当升压转换器关断时，控 制ICU1导致晶体管Q1停止转换，由此，DC总线电压约降至RF滤波器和 整流器级12的输出的峰值电压，小于升压二极管D1里的二极管压降。升压 转换器14的控制，从导通状态到关断状态，依据实施方式所示，由通过提 供控制输入38到包括电阻器R5和R6的电压分压器的输出36而获得。
特别地，图2B中示出了产生控制输入38的电路。可以应用其它方法。 调光控制18可以包括，例如，可变DC电压或提供给微处理器U2的数字控 制信号。当调光水平被调光控制18而减小时，微处理器U2确定所述调光水 平达到了指定调光水平，且在输出16发布命令，以便关断升压转换器14。 当调光控制18增加调光水平时，微处理器U2类似地确定调光水平达到了不 同的指定调光水平，且升压转换器14导通。
图2B示出了包括微处理器U2和电流源17的控制电路15的示意图。 所述电流源17包括PNP晶体管Q2，电阻器R7， R8，和电容器C3。如果 期望升压转换器14导通，那么微处理器U2的输出16包括维持PNP晶体管 Q2不导电的高逻辑水平。当晶体管Q2不导电时，包括电阻器R5和R6的 电压分压器不受影响。当晶体管Q2关断时，包括电阻器R5和R6的电压分 压器完全没有电流供应，且控制ICU1以其常规的方式运行，用以控制晶体 管Q1的高频开关操作，以便提供必需的DC输出电压，功率因数补偿，以 及THD改进。
当期望地关断升压转换器14，以便节省能量时，例如在指定调光水平(伊J 如，10%)，微处理器U2在输出16上提供低逻辑水平电压。与此同时，电 容器C3开始通过电阻器R8充电。当电容器C3两端电压超过晶体管Q2的 基极一发射极导通电压(约为0.7伏)时，晶体管Q2开始导电。进入到晶 体管Q2的发射极的电流被电阻器R7两端电压设置，所述电阻器R7两端电 压本质上为电容器C3两端电压减去晶体管Q2的基极一发射极电压。晶休: 管Q2的集电极电流简单地等于发射极电流减去基极电流(由晶体管Q2的 增益确定)。所述集电极电流被提供给升压控制输入38，且因此，电压分J玉 器的输出36包括电阻器R5和R6。由于从电流源17提供的电流将流经电阻 器R6至电路公共点(circuit-common),所以在电压分压器输出36上的电压，
及因此，控制ICU1的输入V，SE将增加。由于VsENSE输入的电压增加，控
制IC Ul通过控制升压转换器开关Ql减低升压转换器14的DC总线电压补 偿。最终，控制ICU1将导致升压转换器开关Q1停止转换，因此，关断升 压转换器14。
图3A， 3B和3C示出了如何控制升压转换器。如图3A所示，当达到 约10%的第一预定水平以下的照明水平时，升压转换器关断。同样如图3A 所示，虽非必须的，但是期望在升压转换器的控制里提供磁滞现象。因此， 当照明水平增加至第二预定水平时，例如，约20%，则升压转换器可以导通。 磁滞现象被期望用以防止如果调光水平严格地位于转换发生时的水平而可 能发生的情况。如果没有磁滞现象，若调光水平恰好被设置为转换发生时的 水平，那么控制电路可以在通/断状态间反复转换升压转换器。
图示的控制电路应用微处理器U2。然而，应该注意的是微处理器并非 必需的，且可以提供简单的模拟或数字电路实现所述控制功能。
图3B示出了通过控制升压转换器的通/断状态对镇流器的输入功率的影
响。如图3B所示，当升压转换器在图示的10%到20%调光水平间关断时， 镇流器在低水平调光操作中的输入功率需求减少了约1.5瓦。
图3C示出了与来自电流源17的升压控制输入电流相对的DC总线电 压。当升压转换器导通且来自晶体管Q2的升压控制电流为零时，在图示的 应用277伏ACRMS输入电压的实施方式中，DC总线电压约为465伏。当 升压转换器关断且晶体管Q2开始向包括电阻器R5和R6的电压分压器供应 电流时，总线电压降至接近RF滤波器和整流器12的输出的峰值电压，在 277伏RMS AC输入下，约为391伏。当升压控制输入电流增大时，DC总 线电压减小至约为391伏的峰值电压水平，之后稳定于此。当升压控制输入 电流增大至超过该点时，DC总线电压不会降至低于391伏的峰值电压水平， 因为控制IC Ul简单地维持晶体管Ql处于关断状态。总线电容器22使输出 电压平稳，且所述输出电压仍大致处于整流器输出的峰值电压水平。
回到图2B，依据本发明，电阻器R8和电容器C3在升压控制电路15 中执行期望的功能。没有电阻器R8和电容器C3提供的时间常数，升压转 换器将如图3D (a)中实线所示快速地导通和关断。当升压转换器迅速地导 通时，DC总线电压将出现如图3D (a)中R所示的振铃。在DC总线电压 中的所述振铃作为图3D (c)中所示的灯照明水平输出中的波动而出现。图 3D (b)示出了在输出16上的微处理器U2的升压控制输出。没有电阻器 R8和电容器C3提供的时间常数，当升压转换器在开关间转换吋，照明水平 将表现出如图3D (c)所示的明显的扰动。这是由于升压控制电路(没有电 阻器R8和电容器C3提供的适当大小的时间常数)的时间常数小于后端电 路50的时间常数的事实。时间常数意味着一阶系统的输出所需的时间，通 过施加阶梯波(step)或脉冲，增大或延迟其最终或稳定状态值的63.2%。对于 所述后端，时间常数是后端的控制电路为响应灯电流中的步(step)扰动、 回复灯电流至其稳定状态值的63.2%的所需要的时间。对于升压转换器，时
间常数是电流源17响应于来自微处理器U2的输入中的步(Step)变化，为
了达到其稳定状态电流的63.2%的所需要的时间。
当升压转换器导通和关断时，为了避免引起照明水平的扰动，升压转J奂
器控制电路15的时间常数应该明显大于后端电路50的时间常数。电阻器 R8和电容器C3实现这一作用。因此，当升压转换器电路14关断和导通吋， 将依据电阻器R8和电容器C3的RC时间常数提供的时间延迟缓慢地关断和 导通。换言之，期望DC总线电压改变得足够缓慢，以便后端50维持灯电 流，且因此在升压转换器14关断和导通时，照明水平充分地恒定。如图3D (a)中的虚线所示的逐步的关断和导通。这使得照明水平变得平滑，如图 3D (d)所示。
作为一种选择在此示出的实施方式，同样可以通过增大总线电容器22 的大小来放慢DC总线对总线电压变化的响应，从而获得期望的效果。例如， 在优选实施例中，DC总线具有约为0.2秒的固有时间常数，或约为后端时 间常数的两倍。所述总线的固有响应时间通过升压转换器控制电路被放慢。 然而，总线电容器可以一直增加，直至DC总线具有适当大的时间常数，优 选地，至少为后端时间常数的十倍。所述可选择的实施方式的一个缺点是所 需的足够大的总线电容器变得不希望的大和昂贵。
在一个可效仿的实施方式中，后端电路的时间常数约为0.1秒，并且为 了避免照明水平中的明显扰动，期望升压控制电路的时间常数比后端电路大 大约一个数量级，且特别地，约为6秒。这通过提供具有220千欧的电阻 R8和具有30微法的电容C3来举例说明。这提供了约为后端电路时间常数 60倍的时间常数。
图4是在微处理器U2中执行的程序的流程图，该程序用来控制与照明 负载的期望照明水平相关的升压转换器的通/断状态。如图所示，当期望照明 水平减至约10%时，升压转换器关断，且当期望照明水平增至约20%时，
升压转换器回复导通。时间延迟同样可以被执行，以便使转换仅在期望照明 水平保持一定延迟时间后发生。
参考图4，定义升压转换器的控制的过程开始于步骤402。在歩骤404， 对一些将在过程中用到的变量初始化。LOW一LIMIT代表升压转换器将关断 时的期望照明水平，被设置为10%。 HIGHJLIMIT代表升压转换器将导通时 的期望照明水平，被设置为20%。假设升压转换器在过程开始时是导通的， BOOST—LIMIT被设置为LOWJJMIT的值，例如，10%。所述期望照明水 平在步骤406被找回。如果期望照明水平在步骤408小于BOOSTJLIMIT， 那么升压转换器在歩骤410关断，且变量BOOST—LIMIT在步骤412被置为 HIGH一LIMIT。然而，如果在步骤406被找回的期望照明水平大于步骤408 的BOOST—LIMIT,那么升压转换器在步骤414被导通且变量BOOST—LIMIT 在步骤416被置为LOW一LIMIT。所述过程继续循环，导通和关断升压转换 器且在LOW一LIMIT和HIGH—LIMIT间交替BOOST—LIMIT的值。这样， 将实现图3A中所示的磁滞现象。
如图5所示的可选择的实施方式中，可以期望在关断升压转换器前引入 时间延迟。例如，可以期望在关断升压转换器前，实施二到五秒的延迟，以 便进-一歩避免不必要的升压转换器循环操作。
参考图5，用于升压转换器控制的过程包括起始于步骤502的时间延迟。 再一次地，变量LOW—LIMIT, HIGH—LIMIT和BOOSTLIMIT在步骤504 初始化。在步骤506，定时/计数器被置零，且变量MAX—TIME被置为2秒。 所述定时器在步骤508开始计时。在步骤510，期望调光水平被找回。如果 所述期望照明水平小于步骤512的变量BOOST—LIMIT，那么所述过程跳至 步骤514，在此将确定定时器的值是否大于变量MAX一TIME。如果为否，所 述过程跳回步骤510。如果所述定时器的值大于步骤514的变量MAX—TIME, 那么升压转换器在步骤516关断，定时器在步骤518被重置为零，且
BOOST—LIMIT在步骤520被置为HIGH一LIMIT。如果期望的照明水平大于 步骤512的BOOST—LIMIT,那么升压转换器在步骤522被导通，所述定时 器在步骤524被重置为零，且BOOST—LIMIT在步骤526被置为 LOW LIMIT 。
尽管本发明己通过与其相关的特定实施例加以描述，但是对于本领域的 技术人员来说,许多变化和改进及其他应用将变得显而易见。因此，本发明7; 应被此处的具体公开限制，而是仅仅由所附的权利要求限制。
权利要求
1.一种用于驱动气体放电灯的电子镇流器，该电子镇流器包括用于接收来自交流电源的交流输入电压以产生具有峰值电压振幅的整流电压的整流器级；用于接收整流电压且用于提供具有直流幅度的直流总线电压的升压转换器级；所述升压转换器级具有所述直流总线电压的直流幅度大于所述整流电压的峰值电压振幅的导通状态，以及所述直流总线电压的直流幅度基本上等于所述整流电压的峰值电压振幅的关断状态；用于将所述直流总线电压转换为用以驱动所述灯的高频交流输出电压的反相器输出级；所述电子镇流器进一步包括用于接收代表所述灯的期望照明水平的期望照明水平信号且用于向所述升压转换器级提供输出控制信号的控制级；其中，所述升压转换器级根据所述期望照明水平信号进行导通与关断状态的变化。
2. 如权利要求1所述的镇流器，其中所述升压转换器级在所述期望照 明水平信号代表低于第一预定照明水平阈值的照明水平时，响应于所述期望 照明水平信号而转变为关断状态。
3. 如权利要求2所述的镇流器，其中所述升压转换器级在所述期望照 明水平信号代表高于第一预定照明水平阈值的照明水平时，响应于所述期望 照明水平信号而转变为导通状态。
4. 如权利要求2所述的镇流器，其中所述升压转换器级在所述期望照 明水平信号代表高于第二预定照明水平阈值的照明水平时，响应于所述期望 照明水平信号而转变为导通状态，所述第二预定照明水平阈值大于所述第一 预定照明水平阈值。
5. 如权利要求1所述的镇流器，其中所述反相器输出级具有第一时间 常数，所述控制级包括响应于用于引起所述升压转换器级在所述导通状态和 所述关断状态间以由第二时间常数确定的速度转换的所述期望照明水平的 电路；其中所述第二时间常数大于所述第一时间常数。
6. 如权利要求5所述的镇流器，其中所述第二时间常数至少大于所述第一时间常数一个数量级。
7. 如权利要求5所述的镇流器，其中所述第二时间常数由R-C时间常 数确定。
8. 如权利要求7所述的镇流器，其中所述R-C时间常数比所述第一时 间常数大大约60倍。
9. 如权利要求1所述的镇流器，其中所述控制级包括电流源。
10. 如权利要求9所述的镇流器，其中所述升压转换器级包括具有用于 接收所述直流总线电压的输入和用于提供与所述直流总线电压成比例的反 馈电压的输出的电压分压器；其中所述升压转换器根据所述电压分压器的反馈电压来确定所述直流 总线电压的直流幅度；以及其中所述电流源的输出被提供到所述电压分压器的输出。
11. 如权利要求10所述的镇流器，其中，当所述电流源释放电流至所: 述电压分压器输出时，所述反馈电压被驱动至引发所述控制电路将所述升压 转换器转变为关断状态的电压水平。
12. 如权利要求10所述的镇流器，其中所述控制级包括微处理器，戶A 述微处理器具有用于接收所述期望照明水平信号的输入和耦合至所述电流 源用于控制电流释放到响应于所述期望照明水平信号的所述电压分压器辅丫 出的输出。
13. —种用于驱动气体放电灯的镇流器，所述镇流器包括 可操作以接收具有峰值电压水平的交流输入电压且提供具有大于所述交流输入电压的峰值电压水平的升压水平的直流总线电压的输入级；用于将所述直流总线电压转换成用于驱动所述灯的高频交流输出电压的输出级；此外，其中所述输入级具有控制输入； 所述镇流器进一步包括响应于期望的照明水平信号且具有耦合至所述输入级的控制输入的输 出的控制级，该输出用于发送代表期望的输入级操作模式的输入级控制信号 其中所述输入级基于所述输入级控制信号而在所述升压水平和减压水 平间改变所述直流总线电压。
14. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述输入级响应于代表低于第一预定照明水平的照明水平的所述期望照明水平信号而将所述直流总线电 压从所述升压水平减小至所述减压水平。
15. 如权利要求14所述的镇流器，其中所述输入级响应于代表高于第 二预定照明水平的照明水平的所述期望照明水平信号而将所述直流总线电 压从所述减压水平增加至所述升压水平。
16. 如权利要求15所述的镇流器，其中所述第一和第二预定照明水平 是相同的。
17. 如权利要求15所述的镇流器，其中所述第二预定照明水平大于所述第一预定照明水平。
18. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述输入级包括用于接收所述交流输入电压且用于提供整流电压的整流器级；以及用于接收所述整流电压且可操作以在直流总线上提供所述升压 水平的升压转换器级；并且进一步地，其中所述输出级包括用于将所述直流总线电压转换为用以驱动所述灯的所述高频交流输出 电压的反相器级；其中进一步地，所述反相器级根据所述期望照明水平信号来确定所述照 明负载的照明水平。
19. 如权利要求18所述的镇流器，其中所述输出级具有第一时间常数， 所述控制级包括响应于用于引发所述升压转换器级在所述升压水平和所述 减压水平间以某一速度转换所述直流总线电压的所述期望照明水平信号的 电路，所述速度由大于所述第一时间常数的第二时间常数来确定。
20. 如权利要求19所述的镇流器，其中所述第二时间常数至少比所述第一时间常数大一个数量级。
21. 如权利要求19所述的镇流器，其中所述第二时间常数通过R-C时间常数确定。
22. 如权利要求21所述的镇流器，其中所述R-C时间常数比所述第一 时间常数大大约60倍。
23. 如权利要求18所述的镇流器，其中所述控制级包括通过电流源J空 制信号导通和关断的电流源。
24. 如权利要求23所述的镇流器，其中所述升压转换器级包括提供与 所述直流总线电压成比例的输出的电压分压器，响应于所述电压分压器的输 出的控制电路，以及响应于用于确定所述直流总线电压的所述控制电路的升 压转换器开关，且其中所述电流源的输出被提供到所述电压分压器的输出。
25. 如权利要求24所述的镇流器，其中，当所述电流源导通时，所述 电压分压器的输出被驱动至引发所述控制电路关断所述升压转换器开关的 电压水平。
26. 如权利要求25所述的镇流器，其中，当所述升压转换器开关关断 时，所述直流总线电压降至与所述交流输入的峰值电压水平基本上相对应的 所述减压水平。
27. 如权利要求24所述的镇流器，其中所述控制级包括具有耦合的用 以接收所述期望照明水平信号的输入的微处理器。
28. —种减小用于驱动气体放电灯的镇流器的功率消耗的方法，所述方 法包括下列步骤接收具有峰值电压水平的交流输入电压并提供具有大于所述峰值电压 水平的升压水平的直流输出电压；在用于驱动所述灯的输出级，将所述直流输出电压转换成高频交流电压；接收与所述灯的期望照明水平相应的期望照明水平信号，并且根据所述 期望照明水平来控制所述灯的照明水平；以及当所述期望照明水平信号低于第一预定期望照明水平时，将所述直流输 出电压从所述升压水平减小至所述减压水平。
29. 如权利要求28所述的方法，进一歩包括当所述期望照明水平信号 高于第二预定期望照明水平时，将所述直流输出电压从所述减压水平增加至 所述升压水平。
30. 如权利要求29所述的方法，其中所述第一和第二预定期望照明水 平是相同的。
31. 如权利要求29所述的方法，其中所述第一和第二预定期望照明水 平是不同的。
32. 如权利要求31所述的方法，其中所述第二预定期望照明水平大于 所述第一预定期望照明水平。
33. 如权利要求28所述的方法，进一步包括 接收所述交流输入电压并提供整流输出电压；以及 接收所述整流输出电压作为输入且在升压转换器级提供直流总线两端 的具有升压水平的直流输出电压。
34. 如权利要求33所述的方法，其中所述输出级具有输出级时间常数， 且该方法进一步包括以某一速度使所述升压转换器级导通和关断，所述速度 由大于所述输出级时间常数的升压通/断时间常数来确定。
35. 如权利要求34所述的方法，其中所述升压通/断时间常数至少大于 所述输出级时间常数一个数量级。
36. 如权利要求34所述的方法，其中所述升压通/断时间常数通过R-C时间常数确定。
37. 如权利要求36所述的方法，其中所述R-C时间常数比所述输出级 时间常数大大约60倍。
38. 如权利要求33所述的方法，进一步包括响应于用以导通和关断所 述升压转换器级的升压通/断控制信号来转换可转换的电流源。
39. 如权利要求38所述的方法，进一歩包括提供电压分压器，所述电 压分压器提供与所述直流输出电压成比例的输出，且进一步包括接收用以控 制升压转换器开关操作的所述电压分压器的输出，且进一步包括提供所述可 转换的电流源的输出至所述电压分压器的输出。
40. 如权利要求39所述的方法，其中进一步地，当所述可转换的电流 源导通时，所述电压分压器的输出被驱动至引发所述控制电路关断所述升压转换器开关的电压水平。
41. 如权利要求40所述的方法，其中进一步地，当所述升压转换器开 关关断时，所述直流输出电压降至与所述交流输入电压的峰值电压基本上相 对应的减压水平。
42. 如权利要求39所述的方法，进一步包括使用微处理器，所述微处理器具有耦合的用以接收所述期望照明水平信号以便控制所述升压转换器 级的操作的输入。
43. 如权利要求39所述的方法，进一步包括提供所述期望照明水平信 号至所述输出级的反相器，以便控制所述灯的照明水平。
全文摘要
一种用于驱动气体放电灯的镇流器，该镇流器包括具有交流(AC)输入和提供整流的输出电压的整流器级(12)，接收整流输出电压作为输入且提供位于DC总线(20)两端的升压的直流(DC)输出电压的升压转换器级(14)，用于将DC总线电压转换为用以驱动灯(60)的高频AC输出电压的反相器输出级(50)，所述镇流器进一步包括接收期望照明水平信号用以控制所述灯的期望照明水平且提供用于依据期望照明水平信号，使升压转换器级状态导通或关断的输出控制信号的控制级(15)。由此，所述镇流器在低照明水平上减小了功率消耗，获得更大的能量效率。
文档编号H05B41/282GK101099417SQ200580046454
公开日2008年1月2日 申请日期2005年12月12日 优先权日2004年12月14日
发明者B·M·加夫雷希, V·奇塔 申请人:路创电子公司