具有起辉电压控制的镇流器的制作方法

专利名称：具有起辉电压控制的镇流器的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于给放电灯供电的电路。更具体地说，本发明涉 及包括用于控制提供给一个或多个气体放电灯的起辉电压的电路的镇流 器。
背景技术：
用于给气体放电灯供电的电子镇流器根据给灯供电并且使之起辉的 工作模式通常分为两类。在预热型镇流器(包括所谓的"快速启动"和"程
序启动"镇流器)中，在施加用于使灯起辉的高电压(例如350V rms)之前 最初要将灯丝预热。相反在瞬时启动型镇流器中，不对灯丝进4亍预热；因 此对于瞬时启动型镇流器，需要高得多的电压(例如600V rms)以便使灯正 确起辉。
对于瞬时启动型镇流器，普通电路拓朴包括电流馈电驱动逆变器(推 挽式或半桥式)和并联谐振输出电路；并联谐振输出电路通常包括用于尤 其提供电隔离输出的输出变压器。虽然在用于给普通类型的灯例如标准 T8型灯供电的镇流器中已经广泛并且成功地采用了这种拓朴，但是已经 证实它对于某些其它类型的灯例如54瓦T5 HO灯而言相当不理想(从物 理尺寸、材料成本和/或电效率方面看)。
可选的电5M6朴采用了包括一个或多个串联谐振电路的输出电路,其 中对于由镇流器供电的每个灯采用了单独的串联谐振电路。对于瞬时启动 应用而言，其中起辉电压必须非常高以便正确可靠地使灯起辉，这种拓朴 存在某些挑战，其中最突出的挑战来自于起辉电压的大小取决于在两个主 要参数，即(i)逆变器的工作频率和(ii)串联谐振电路的谐振频率之间的关 系这个事实。
在许多现有镇流器中，逆变器的工作频率通常设定在谐振输出电路的 标称谐振频率处或其附近。实际上，不幸地是，谐振输出电路的有效谐振频率会由于许多因素而变化。该变化会明显妨碍产生适于使灯正确起辉的 高电压。
如本领域所公知的一样，串联谐振电路的有效谐振频率取决于某些参 数，包括谐振电感器的电感和谐振电容器的电容。实际上，这些参数存在 部件公差，并且会有相当大的变化。另外，串联谐振电路的有效谐振频率
也会受到引线长度和/或用来使镇流器与灯连接的电线的特性的影响；电 线产生出寄生电容，这些电^效地改变输出电路内串联谐振电路的有效 自然谐振频率，并且因此影响了由镇流器提供给灯的起辉电压的大小。这 种参数变化使得预先规定(即在先验的基础上)逆变器的工作频率以便确 保将适当的高起辉电压提供给灯变得困难和/或不切实际。
如在这里更详细说明的一样，由于参数变化导致的上述困难在谐振输 出电路包括多个谐振电路时和/或在镇流器输出接线和灯之间的电线具有 相当长的长度时甚至更加有问题；在后者的情况中，所得到的寄生电容变 为非常明显的因素。因此，对于给定的预定逆变器工作频率而言，由串联 谐振电5yi:供的起辉电压的大小会明显变化，并且在一些情况下对于按照 所期望的方式使灯起辉而言起辉电压不够或者至少明显小于理想电压。
为了解决上述问题，现有技术包括了几种方案，例如在美国专利 No.5680015和No.592599^中所披露的方案，其中调整逆变器工作频率， 以尝试确保提供足够的起辉电压。尽管在这些专利中披露的方案看起来代 表了该领域的有用的进步，但是这些方案仍然具有控制电路复杂的缺点， 这种电路不仅昂贵，而且看起来其操作方式对镇流器的能量效率有不好的 影响。
因此，需要这样一种整流器，其控制电路能确保提供用于起辉一个或 者多个灯的适当的起辉电压，并且能以一种经济和具有能量效率的方式用 于现有的镇流器。这种镇流器代表着在现有技术基础上的巨大进步。


图1是根据本发明的优选实施方案用于给一个或者多个气体放电灯供电的镇流器的方框电路图2是根据本发明的第一优选实施方案用于给一个气体放电灯供电 的镇流器的方框电路图3是根据本发明的第二优选实施方案用于给两个气体放电灯供电 的镇流器的方框电路图。
具体实施例方式
图1是用于给包括至少一个气体放电灯的灯负载70供电的镇流器 10。镇流器10包括逆变器200、谐振输出电路400以及控制电路600。
逆变器200包括输入端202和逆变器输出端204。在操作过程中，逆 变器200通过输入端202接》!^本上直流(DC )的电压V rail。 Vrail 一 般通过适当的整流电路(例如全波桥式整流器和功率因素校正DC-DC 转换器例如升压转换器的组合)来提供，所述电路接收来自传统的交流 (AC)电压电源的电压(例如60赫兹120伏rms或者277伏rms )的功 率。在操作过程中，逆变器200在逆变器输出端204 (相对于接地电路) 提供其工作频率一般被选为大于大约20000赫兹的逆变器输出电压。
谐振输出电路400连接在逆变器输出端202和灯负载70之间。谐振
在操作过程中，谐振输出电路400提供用于起辉灯负栽7(T中的一个或者 多个灯的起辉电压、以及用于对其进行操作的振幅限定的电流。
控制电路600连接至逆变器200和谐振输出电路400。在操作过程中， 控制电路600监视谐振输出电路400中的电压。所监视的电压达到规定值 时，表示起辉电压(例如在灯起辉之前在输出接线402和404之间的电压) 的振幅足以使灯正确起辉，响应于此，控制电路600使逆变器200将其工 作频率在预定的一段时间内保持在当前值。通过将其工作频率保持在当前 值，控制电路600允许谐振输出电路400在预定的一段时间内将^^辉电压 保持在用于使灯负载70内的灯起辉的适当7jC平。如果灯在预定的一段时 间内起辉，控制电路600停止控制逆变器200将其工作频率保持在当前值， 也就是，控制电路600允许工作频率降低为低于当前值。相反，如果灯不能在预定的一段时间内起辉，控制电路600使逆变器200不工作。
控制电路600在灯起辉之后还另外提供灯稳定周期，在该周期中控制 电路600防止逆变器200的工作频率降低至规定的最小值之下。通过防止 工作频率降低至规定的最小值之下，控制电路600防止逆变器在所谓的 "电容切换模式，，下工作，其会伴随着逆变器晶体管210和222中不理想 的高的并且具有潜在破坏性的电压、电流和/或能量消耗。
图2显示了用于在瞬时启动操作模式中给一个气体放电灯72供电的 镇流器10的第一优选实施方案(以下称之为镇流器20 )。
参考图2，输出电路400优选实现为并联负载串联谐振类型输出电路， 它包括第一和第二输出接线402、 404、谐振电感器420、谐振电容器422、 分压电容器426和直流(DC)阻断电容器428。第一和第二输出接线402、 404用来与灯72连接。谐振电感器420连接在逆变器输出端204和第一 输出接线402之间。谐振电容器422连接在第一输出接线402和第一节点 424之间。分压电容器426连接在第一节点424和接地电路60之间。DC 阻断电容器428连接在第二输出接线404和接地电路60之间。在镇流器 20的操作期间，输出电路400接收逆变器输出电压(通过逆变器输出端 204),并且提供(通过输出接线402、 404)用于起辉的高电压以及用于使灯 72工作的限幅电流。例如，如果灯72实现为T8型灯，则用于使灯72起 辉的高电压通常选择为大约为600伏特rms级别，并且通常将限幅工作 电流选择为大约180毫安级别。
如图2所示，逆变器200通常为被驱动半桥型逆变器，它包括输入端 202、逆变器输出端204、第一和第二逆变器开关210、 220以及逆变器驱 动电路230。如上所述，输入端202用来接^本上为DC电压的电源 Vrml。第一和第二逆变器开关210、 220优选通过N沟道场效应晶体管 (FET)实现。逆变器驱动电路230与逆变器FET 210、 220连接，并且可 以通过任意数量的可用器件来实现；优选地，逆变器驱动电路230可以通 过合适的集成电路(IC)器件例如由国际镇流器公司制造的IR2520高压侧 驱动器IC来实现。
在镇流器20的操作期间，逆变器驱动电路230按照基本上互补的方式转换逆变器FET210、 220(即，在FET210接通时，FET220断开，并 且反之亦然)，以在逆变器输出端204和接地电路60之间提供基本上方波 电压。逆变器驱动器电路230包括DC电源输入端232(230的引脚l)和电 压受控振荡器(VCO)输入端234(230的引脚4)。DC电源输入端232从DC 电压电源+Vcc接收工作电流(即，用于给逆变器驱动电路230供电)，该电 压电源通常选择为提供大约为+15伏级别等的电压。逆变器200的工作频 率根据提供给VCO输入端234的电压来设定。更具体地说，在VCO输 入端234出现的瞬时电压确定瞬时频率，以该频率逆变器驱动电路230 转换逆变器晶体管210、 220;具体地说，频率随着在VCO输入端234处 的电压增大而减小。本领域普通技术人员要理解的是，逆变器驱动电路 230转换逆变器晶体管210、 220所用的瞬时频率与施加在逆变器输出端 204和接地电路60之间的逆变器输出电压的基础频率(在这里被称为"工 作频率")相同。与逆变器驱动电路230相关的其它部件包括电容器240、 244以及电阻242、 246、 248，这些部件的功能对于本领域普通技术人员
优选的是，镇流器20通过主动监测在第一节点424处的电压并且选 择用于逆变器200的用于确保(在输出接线402和404之间)提供用来使 灯72正确起辉的足够电压的工作频率。要理解的是，在第一节点424处 的电压代表提供在输出接线402、 404之间的电压，并且因此表示是否提 供了适当高电压以便使灯72正确起辉。如上所述，控制电路600允许逆 变器工作频率减小至少直到所监测的电压(在第一节点424处)到达规定水 平的时间。 一旦出现那种情况，控制电路600将工作频率维持在其当前水 平处(由此将在输出接线402、 404之间的起辉电压保持在足够高的水平处) 预定的一段时间，以便给灯72机^辉。这样，镇流器20自动地补偿输 出电路400内的M变化(由于在谐振电路部件的数值变化或者由于在镇 流器输出接线402、 404和灯72之间的接线所形成的寄生电容而导致的)， 并且因此确保提供适当的高电压以便正确可靠地使灯72起辉。
下面将参照图2对用于实现逆变器200和控制电路600的优选电路进 行描述。如图2所示，逆变器200包括电源开关250。电源开关250优选实现 为具有栅极252、源极254和漏极256的P沟道FET。源极254与逆变器 驱动电路230的DC电源输入端232连接。漏极256与DC电压电源+Vcc 连接。用来提供FET 250的偏压的电阻258连接在漏极256和栅极252 之间。在逆变器200的操作期间，逆变器驱动电路230在接通FET 250 时启动，并且在断开FET 250时禁用。通常，FET250是接通的。但是， 如这里所更详细说明的一样，在灯出故障的情况中，通过来自控制电路 600的适当控制信号断开FET 250。
再次参照图2，逆变器200还包括频率初始化电路270,它包括齐纳 二极管272、 二极管280和电阻286。齐纳二极管272具有阳极274和阴 极276;阳极272与接地电路60连接。二极管280具有与齐纳二极管272 的阴极276连接的阳极282以及与逆变器驱动电路230的VCO输入端234 连接的阴极284。电阻286连接在DC电压电源+Vcc和齐纳二极管272 的阴极276之间。在操作期间，频率初始化电路270操作用来确保随着逆 变器驱动电路230的启动(在向镇流器20施加电能之后出现)，在VCO输 入端234处提供的电压迅速到达与谐振输出电路400的自然谐振频率接近 的逆变器工作频率相对应的水平。由频率初始化电路270提供的功能是重 要的，因为它确保了镇流器20能够与有关瞬时启动操作的现行规则要求 相适应地在向镇流器施加电能之后在足够短的时间内使灯72起辉(例如， 1毫秒灯等，以便在两个54瓦T5HO灯串联连接的情况下提供例如大约 2000伏的J^值电压)。
在优选实施方案中，如图2所示，控制电路600包括电压检测电路 610和频率保持电路700。用于实现电压检测电路610和频率保持电路700 的优选结构以及这些电路的各种操作细节将在下面进幹说明。
电压检测电路610与谐振输出电路400连接，并且包括检测输出端 612。在工作期间，电压检测电路610用来响应所监测到的电压(即跨越电 容器426两端的电压)到达规定水平而在检测输出端612处提供检测信号。 如上所述，所监测到的电压仅仅为在输出接线402、 404之间的电压的缩 小版。因此，处于规定水平的监测电压与处于用于使灯72起辉的所期望电平(例如，600伏rms)的起辉电压(施加在输出接线402、 404之间)相对 应。
在第一优选实施方案中，如图2所示，电压检测电路610包括第一二 极管616、第二二极管622、耦合电容器614、包括滤波器电阻器628和 滤波器电容器632的串联组合的低通滤波器、以及齐纳二极管634。第一 二极管616具有阳极618和阴极620。第二二极管622具有阳极624和阴 极626。第一二极管616的阳极618与第二二极管622的阴极626连接。 第二二极管622的阳极624与接地电路60可操作连接；优选地，如图2 所示，阳极624通过用来限制流经第二二极管622的"^值电流的电阻器 640与接地电路60连接。耦合电容器614连接在谐振输出电路400(即与 节点424连接)和第一二极管616的阳极618之间。滤波器电阻器628连 接在第一二极管616的阴极620和位于滤波器电阻器628和滤波器电容器 632之间的连接部处的节点630之间。滤波器电容器632连接在节点630 和接地电路60之间。齐纳二极管634的阴极638与节点630连接。齐纳 二极管634的阳极636与检测输出端612连接。
在电压检测电路610的操作期间，施加在滤波器电容器632两端上的 电压为在节点424处的电压的正半周期的缩小过滤版本。在滤波器电阻器 628和滤波器电容器632用来抑制在其中的任意高频分量期间，耦合电容 器614用来^f吏所监测的电压衰减。当在节点630处的电压到达齐纳二极管 634的齐纳击穿电压时，齐纳二极管634变为导电，并且在检测输出端612 处提供表示在第一节点424处的电压(即，在分压电容器426上的电压)已 经到达规定电平的电压信号。
器驱动电路230的VCO输入端234之间。在操作期间，响应出现在检测 输出端612处的检测信号(由此表示起辉电压已经获得足够高的电平)，频 率保持电路700将提供给VCO输入端234的电压基本上保持在当前电平 处预定时间(即，起辉时期)。通过使在VCO输入端234处的电压保持在 其当前电平处，逆变器200的工作频率相应地保持在谐振输出电路400 的有效自然谐振频率处或附近(解决了由于部件公差或电线电容而导致的参数变化)，由此保持了用于使灯72正确起辉的适当高的起辉电压。
如图2所示，频率保持电路700优选包括电子开关702、第一偏压电 阻器710、第二偏压电阻器712以及下拉电阻器714。电子开关702优选 由NPN型双极结晶体管(BJT)形成，它具有基极704、发射极708和集电 极706。 BJT702的发射极708与接地电路60连接。第一偏压电阻器710 连接在检测输出端612和BJT 702的基极704之间。第二偏压电阻器712 连接在BJT 702的基級704和接地电路60之间。下拉电阻器714连接在 逆变器驱动电路230的VCO输入端234和BJT 702的集电极706之间。
在镇流器20工作期间，当在检测输出端612处的电压信号表示所监 测的电压已经到达规定电平时启动频率保持电路700 (即晶体管702导 通)。在晶体管702接通的情况下，逆变器驱动电路230的VCO输入端 234实质上通过下拉电阻器706与接地电路60连接以便暂时防止在VCO 输入端234处的电压出现任何进一步的增大。因此，只要晶体管702保持 接通，则在VCO输入端234处的电压基本上保持在其当前数值(由此使得 逆变器工作频率基本上保持在其当前数值处)。
一旦灯72起辉并且开始导电，所监测到的电压由于^^辉/工作的灯施 加在谐振输出电路400的电压响应上的"加载"作用而从其先前电平(即， 从灯正确起辉所需的规定电平)明显降低。这时，在检测输出端612处的 电压信号返回到不足以保持晶体管702导通的电平；因此，晶体管702 断开。在晶体管702断开时，允许在VCO输入端234处的电压增大，由 此降低了逆变器200的工作频率。但是，如在这里更详细说明的，控制电 路600优选包括灯稳定电路760，用来防止逆变器200的工作频率降低至 会影响逆变器200和镇流器20的效率和/或可靠性的7]C平。
优选地，如图2所示，控制电路600还包括微控制器720、灯状态检 测电路740、灯稳定电路760和启动电路780。下面将参照图2对有关微 控制器720、灯状态检测电路740、灯稳定电路760和启动电路780的优 选结构和/或主要操作细节进行说明。
微控制器包括第一输入端722、第一输出端726和第二输出端728。 第一输入端722与灯状态检测电路740连接。第一输出端726与灯稳定电路760连接。第二输出端728与启动电路780连接。微控制器720优选地 由适当的可编程集成电路例如Part No.PIClOFSlO(由Microchip 7>司制造) 实现，它具有成^目对较低并且操作功率要求较低的优点。
在工作期间，微控制器720用来根据内部定时功能(编入微控制器720 中)以及来自灯状态检测电路740的信号来控制灯稳定电路760和启动电 路780的定时和启动。更具体地说，微控制器720在灯72起辉之后启动 灯稳定电路760，并且响应灯出故障情况的出现而禁用启动电路780。启 动灯稳定电路760和/或禁用启动电路780的时间期间才艮据所期望的设计 规范来选择，并且可以很容易编入微控制器720。
对于瞬时启动应用而言，如图2所示，灯72的每个端部仅有一个接 线与镇流器20连接。更具体地说，与预热型应用相反(例如快速启动或程 序启动)，灯72的灯丝不能用来确定灯72是否存在并与输出接线402、404 正确连接。因此，在镇流器20中，通过监测两个量**测工作灯72的存 在(i)在节点630处的电压(这在灯72起辉之后降低以反映出由于起辉灯 而导致的"加载作用")；以及(ii)在DC阻断电容器428上的电压(即，如 果灯72没有连接或没有按照基本上正常的方式工作，则防止在DC阻断
电容器428上的电压达到大约+VRAjL—半的正常操作数值)。
如上所述，瞬时启动镇流器必须能够提供非常高的起辉电压以便正确 迅速地使灯72起辉。但是，现行工业标准处于安全原因需要在灯72没有 与固定插座连接的情况下则必须存在该高起辉电压(在输出接线402、 404 之间)规定时间以上。因此，起辉时期的时间(即，在前面被称为"预定时 间，，)必须精确控制。
例如，考虑其中灯72由两个串联连接在输出接线402、 404之间的 54瓦T5HO灯构成的应用情形。对于该应用而言，必须保持大约为2000 伏的峰值输出电压大约1亳秒，以便使灯正确起辉并且使得镇流器20能 够(通过灯状态检测电路740)观察到在灯正确起辉之后出现的"加载作 用"。另外，(通过灯状态检测电路740)监测在DC阻断电容器428上的电 压以便确认存在工作灯并且与输出接线402、 404正确连接(如果没有，贝，J 必须禁用逆变器200或者使之在功率降低模式中工作，以便防止镇流器20损坏等)。这些功能本身表示需要^严密控制的定时。该严密控制的定时 由微控制器720最有效经济地提供。
而且，为了满足瞬时启动应用的现行标准，必须i5J4降低逆变器200 的工作频率(在向镇流器20施加电能之后的1亳秒内)以便产生出足够高 的起辉电压；因此，电容器262选择为具有相对较低的值(例如，22纳法)。 对于大约100亳秒而言，在首先将起辉电压施加在输出接线402、 404之 间之后，应该将逆变器工作频率保持在稳定的数值(即，应该不允i午朝着 正常工作频率下降)，同时允许灯正确并且完4^辉(伴随着灯阻抗的相应 降低以及在灯中电SUt电的稳定)；如果在100亳秒期间没有保持逆变器 的工作频率(即没有防止自然降低)，则逆变器200会出现所谓的"电, 式"操作，其特征体现为逆变器晶体管210、 220的所谓"硬切换"。因此， 微控制器720起到提供用于启动灯稳定电路760所需的精确定时然后保持 电路760启动一段受控时间的重要功能。
用于瞬时启动型镇流器的现行工业标准还指出在灯起辉之后，灯电流 必须在100亳秒内达到其额定工作电流的卯％。满足该标准所需并且由 镇流器20提供的控制动作也需要精确定时控制。
所有前面所述的逻辑和定时功能最优选地通过采用在控制电路600 内的微控制器720以方^更节约的方式实现。由于目前缺乏能够最佳地用于 瞬时启动用途的市售控制集成电路，因此控制电路600拔^供了之前非常难 以实现和/或成本昂贵的许多^^作优点。
再次参照图2，灯状态检测电路740连接在谐振输出电路400、电压 检测电路610和微控制器720的输入端722之间。灯状态检测电路740可 以由对于本领域普通技术人员所公知的许多结构来实现，例如通过采用一 个或多个RC网络(例如，电阻分压器之后跟随滤波器电容器)来监测在节 点630处的电压以及在DC阻断电容器428上的电压。应该理解的是，在 节点630处的电压反应了输出接线402、 404之间的电压。在正常^Mt期 间，在灯72起辉之后，在节点630处的电压由于起辉的灯的"加载作用" 而降低。相反，在节点630处的电压在各种故障情况下明显增大(例如， 如果灯72拆除，如果在灯座的插座处出现起弧等)。在工作期间，灯状态检测电路740监测在节点630处的电压和在DC 阻断电容器428上的电压以侵束示已经出现灯故障情况(例如，灯拆除或 失效，二极管模式灯等)。例如，如本领域所公知的，二极管模式灯故障 情况通常伴随着在DC阻断电容器428上的电压与大约为+VRA化一半的 正常操作数值明显不同；这种状况将由灯状态检测电路740检测出。如果 出现灯故障情况，则灯状态检测电路740给微控制器720的输入端722提 供适当的电压信号。根据提供给输入端722的适当电压信号，微控制器 420在第二输出端728处提供适当的电压信号(例如，零伏特等)以便使得 启动电路780断开。在这里将描述有关所导致的启动电路780的操作的进 一步细节。
灯稳定电路760优选包括电子开关762和齐纳二极管770。电子开关 762优选实现为具有基級764、集电极766和发射极768的NPN型双极结 晶体管。电子开关762的基极764与微控制器720的第一输出端726连接 (通过电阻器730)。电子开关762的发射极768与接地电路60连接。齐纳 二极管770具有与电子开关762的集电极766连接的阳极772和与逆变器 驱动电路230的VCO输入端234连接的阴极774。
在工作期间， 一旦起辉时期结束，则启动灯稳定电路760，并且该电 路用来防止逆变器200的工作频率低于规定最小值。更具体地说，在预定 时期结束之后(在此期间逆变器200的工作频率保持在其当前数值，以便 试图使灯72起辉)，微控制器720在第 一输出端726提供适当的电压信号 (例如，几伏等)，由此启动晶体管72。在晶体管762接通情况下，逆变器 驱动电路230的VCO输入端234处的电压被有效箝制到齐纳二极管770 的齐纳击穿电压。这样，灯稳定电路760用来防止电^式切换，或其它 不期望的效果，如果允许逆变器200的工作频率在灯72起辉之后按照不 受限的方式降低则这些情况会出现。
启动电路780优选包括可以实现为具有栅极784、漏极786和源极788 的N沟道场效应晶体管(FET)的电子开关782。 FET 782的栅极784与微 控制器720的第二输出端728连接。FET 782的漏极786与电源开关250 的栅极252连接。FET 782的源极788与接地电路60连接。在正常操作期间(即，在没有出现灯故障的情况下)，FET782正常接 通，这意味着微控制器720正常提供(通过第二输出端728)用于使FET 782 保持接通的合适电压(例如，+5伏等)。在FET 782接通的情况下，FET 250 的栅极252通过FET 782有效接地，由此使得FET 250能够保持接通。 在FET 250接通情况下，向逆变器驱动电路230连续提供工作电流，并 且允许逆变器200继续工作。
在异常操作期间(即，响应灯故障情况，例如由在节点630处的过高 电压或在DC阻断电容器428上的异常电压所表示的)，通过微控制器720 提供(通过第二输出端728)用于禁用FET 782的适当低电压(例如零伏特等) 而使FET 782断开。在FET 782断开的情况下，FET 250相应地断开。 在FET 250断开的情况下，逆变器驱动电路230丧失工作电流，并且相 应地停止工作。在逆变器驱动电路230停止工作的情况下，逆变器200 停止操作，由此防止在出现灯故障情况之后对逆变器200和/或输出电路 400造成任何损坏(由于过电压和/或过电流和/或过大的功耗所造成的)。这 样，灯状态检测电路740、微控制器720、启动电路780和电源开关250 用来确保镇流器20在灯故障情况下受到保护。
由此镇流器20针对瞬时启动模式且采用包括串联谐振输出电路拓朴 的灯在起辉和工作中存在的问题提供了经济可靠的解决方案。镇流器20 通过自动补偿在谐振输出电路中的^变化(由于部件公差导致和/或由于 输出电线而导致的寄生电容所引起)来实现，由此以可靠并且保持灯的可 用工作寿命的方式提供用于使灯72正确起辉的适当高电压。
图3说明了构成用来在瞬时启动操作模式下给两个气体放电灯72、 74供电的镇流器IO(下面被称为镇流器30)的第二优选实施方案。
虽然镇流器30的优选结构的大部分与镇流器20(前面参照图2所述的) 相同，但是存在几个主要差别。例如，输出电路400，包括两个谐振电路(灯 72、 74各一个)，并且控制电路600，包括两个电压检测电路(两个谐振电路 中各一个)。另外，控制电路600，的操作包括在用来给包括多个灯的灯负 载供电的镇流器方面所需和/或优选的附加功能。
参照图3，用于给包括两个气体放电灯72、 74的灯负载70，供电的镇流器30包括逆变器200、谐振输出电路400，和控制电路600'。
逆变器200优选具有与前面参照图1和2所描述的相同的结构和^Mt 特征。
谐振输出电路400，连接在逆变器输出端202和灯负载70之间。谐振 输出电路400，包括多个谐振电路；在图3中所述的两个灯的实施方案方 面，输出电路400，包括第一谐振电路(包括谐振电感器420、谐振电容器 422、分压电容器426和DC阻断电容器428)、第二谐振电路(包括谐振电 感器440、谐振电容器442、分压电容器446和DC阻断电容器448)以及 用于与第一灯72和第二灯74连接的四个输出接线402、 404、 406、 408。 在操作期间，谐振输出电路400，提供用于起辉的起辉电压和用于使灯72、 74工作的限幅电流。
控制电路600，与逆变器200和谐振输出电路400，连接。在操作期间， 控制电路600，监测在谐振输出电路400，内的多个电压；在图3中所示的 两个灯的实施方案中，控制电路600，监测在谐振输出电路400，内的第一 电压(即在节点424处的电压)和第二电压(即在节点444处的电压)。响应 所监测电压中的第一个(即，在节点424处的电压)到达指示用于其中一个 灯(例如灯72)的起辉电压处于用于使该灯起辉的适当较高幅度的规定水 平，控制电路600，控制逆变器200使其工作频率保持在第一当前数值处预 定时间。通过使工作频率保持在其当前数值处，控制电路600，使得在输出 电路400，内的相应谐振电路能够使起辉电压保持在用于使第一相应灯(例 如灯72)起辉的适当水平处预定时间。如果第一相应灯不能在预定时间内 起辉，则控制电路600，使逆变器200停止工作。
如果第一相应灯(例如灯72)在预定时间内起辉，则控制电路600，做两 件事情。第一，控制电路600，停止控制逆变器200使其工作频率保持在第 一当前数值处(即，控制电路600，允许工作频率降低至低于第一当前数 值)。第二，响应所监测电压中的第二个(例如在节点444处的电压)到达指 示另一个灯(例如灯74)的起辉电压处于用于使该灯起辉的适当高幅度的 规定水平，控制电路600，控制逆变器200使其工作频率保持在第二当前数 值处预定时间，以便试图使第二相应灯(例如灯74)起辉。如果第二相应灯不能在预定时间内起辉，则控制电路600，使逆变器200停止工作。相反， 如果第二相应灯在预定时间内起辉，则控制电路600，停止控制逆变器200 使其工作频率保持在第二当前数值处(即，控制电路600，允许工作频率降 低至低于第二当前数值)。
控制电路600，另外提供了灯稳定时期，期间控制电路600，防止逆变 器200的工作频率下降至低于规定的最小值。通过防止工作频率低于规定 的最小值，控制电路600，防止逆变器200在所谓的"电容切换模式"中工 作，这通常伴随着在逆变器晶体管210、 220中出现不期望的高且具有潜 在破坏的功耗水平。
再次参照图3,输出电路400，优选包括第 一和第二输出接线402 、 404、 第三和第四输出接线406、 408、第一谐振电路420、 422、 426、 428以及 第二谐振电路440、 442、 446、 448。第一和第二输出接线402、 404用来 与第一灯72连接。第三和第四输出接线406、 408用来与第二灯74连接。
在输出电路400，内，第一谐振电路包括第一谐振电感器420、第一谐 振电容器422、第一分压电容器426和第一DC阻断电容器428。第一谐 振电感器420连接在逆变器输出端204和第一输出接线402之间。第一谐 振电容器422连接在第一输出接线402和第一节点424之间。第一分压电 容器426连接在第一节点424和接地电路60之间。第一 DC阻断电容器 428连接在第二输出接线404和接地电路60之间。
在输出电路400，内，第二谐振电路包括第二谐振电感器440、第二谐 振电容器442、第二分压电容器446和第二DC阻断电容器448。第二谐 振电感器440连接在逆变器输出端204和第三输出接线406之间。第二谐 振电容器442连接在第三输出接线406和第二节点444之间。第二分压电 容器426连接在第二节点444和接地电路60之间。第二 DC阻断电容器 448连接在第四输出接线408和接地电路60之间。
在镇流器30工作期间，输出电路400，接收逆变器输出电压(通过逆变 器输出端204)并且提供(通过输出接线402、 404、 406、 408)用于起辉的高 电压和用于使灯72、 74工作的限幅电流。例如，在灯72、 74实现为T8 型灯时，用于使灯72、 74起辉的高电压通常选择为大约650伏rms级别，并且通常将限幅工作电流选择为大约180亳安rms级别。
在许多现有镇流器内通常釆用的方案中，为了产生出用于l吏灯72、 74起辉的适当高电压，理想的是将逆变器200的工作频率设定在谐振输 出电路400，内的谐振电路的额定自然谐振频率处或其附近。不幸的是，实 际上，用来确定输出电路400，内的谐振电路的自然谐振频率的M会由于 许多因素而出现变化，例如部件公差(例如谐振电感器420、 440的额定电 感和谐振电容器422、442的额定电容的变化)以及由于输出接线402、404、 406、 408与灯72、 74连接的电线而形成的寄生电容。这些参数变化使之 难以在先验的基础上选择逆变器200的工作频率以便确保给两个灯72、 74提供适当高的起辉电压。
由于参数变化而导致的上述困难在谐振输出电路400包括多个谐振 电路时(如在图3中所示的实施方案中)和/或当镇流器输出接线和灯负载 之间的电线相当长时(在该情况中寄生电容变为显著因素)尤其会出现问 题。对于多个谐振电路而言，应该理解的是，实际上多个谐振电路的每一 个几乎肯定具有至少稍微不同的谐振频率；因此，使逆变器200在单个预 定频率下工作的普通方法对于确保多个灯成功正确起辉而言通常不是很 理想。
优选的是，镇流器30通过主动监测在第一节点424和第二节点444 处的电压来解决上述问题。应该理解的是(i)在第一节点424处的电压表 示施加在输出接线402、 404之间的电压，并且因此表示是否正在提供适 当的高电压以使第一灯72正确起辉；以及(ii)在第二节点444处的电压表 示在输出接线406、 408之间施加的电压，并且因此表示是否正在换^供适 当的高电压以便使第二灯74正确起辉。
如上所述，在向镇流器30施加电能并且逆变器200启动之后，控制 电路600，使得逆变器工作频率能够降低至少直到至少一个监测电压(在第 一节点424处的电压或者在第二节点444处的电压)到达规定的水平。一 旦出现这种情况，控制电路600，使工作频率保持在其第一当前水平处(由 此使用于相应灯的起辉电压保持在足够高的水平处)预定时间，以<更给相 应的灯起辉的机会。之后，假设第一相应灯已经成功起辉，则控制电路600，使得工作频率能够降低至少直到监测电压中的第二个到达规定的水 平。 一旦出现这种情况，控制电路600，使工作频率保持在其第二当前水平 处(由此使用于第二相应灯的起辉电压保持在足够高的水平处)预定时间， 以便给剩余灯起辉的机会。这样，镇流器20自动地补偿在输出电路400 内的任何参数变化(或者由于镇流器输出接线和灯之间的电线所导致)的 任何参数变化，解决在多个串联谐振电路之间的任何M差异，并且因此 确保提供用于使灯72、 74起辉的适当高电压。
因此本领域普通技术人员应该理解的是，镇流器30用来有效地"挑 出"能够实现这些灯正确成功起辉的合适工作频率。
现在将参照图3对用于实现逆变器200和控制电路600，的优选特定电 路进行说明。要指出的是，逆变器200和控制电路600，的结构和IMt与前 面参照在图2中所示的一个灯镇流器20大部分相同。但是还要指出的是， 在控制电路600，内，电压监测电路610，具有比(图2中所描述的)检测 电路610明显更加复杂并且l艮的优选结构和操作。
更具体地说，参照图3，电压检测电路610，包括两个部分。电压检测 电路610，的第一部分用来监测在节点424处的电压(与用于第一灯72的谐 振电路相关)，同时电压检测电路610，的第二部分用来监测在节点444处 的电压(与用于第二灯74的谐振电路有关)。
电压检测电路610，的第一部分包括第一耦合电容器614、第一二极管 616、第二二极管622、第一低通滤波器628、 632、第一齐纳二极管634 和第三二极管670。第一二极管616具有阳极618和阴极620。第二二极 管622具有阳极624和阴极626。第一二极管616的阳极618与第二二极 管622的阴极626连接。第二二极管622的阳极624与接地电路60可操 作连接；但是，如图3所示，优选的是，阳极624通过限流电阻器640与 接地电路60连接。第一耦合电容器614连接在节点424和第一二极管616 的阳极618之间。第一低通滤波器包括第一滤波器电阻器628和第一滤波 器电容器632的串联组合。第一滤波器电阻器628连接在第一二欧管616 的阴极620和节点630之间。第一滤波器电容器632连接在节点630和接 地电路60之间。第一齐纳二极管634具有阳极636和阴极638。第一齐纳二极管634的阴极638与第一滤波器电阻器628和第一滤波器电容器 632之间的联接点(即，节点630)连接。第三二极管670具有阳极6"和 阴极674。第三二极管670的阳极672与第一齐纳二极管634的阳极636 连接。第三二极管670的阴极674与检测输出端612连接。
电压检测电路610，的第二部分包括第二耦合电容器644、第四二极管 646、第五二极管652、第二低通滤波器658、 662、第二齐纳二极管664 和第第六二极管680。第四二极管646具有阳极648和阴极650。第五二 极管652具有阳极654和阴极656。第四二极管646的阳极648与第五二 极管652的阴极656连接。第五二极管652的阳极654与接地电路60可 操作连接；但是，如图3所示，优选的是，阳极654通过限流电阻器640 与接地电路60连接。第二耦合电容器644连接在节点444和第四二极管 646的阳极648之间。第二低通滤波器包括第二滤波器电阻器658和第二 滤波器电容器662的串联组合。第二滤波器电阻器658连接在第四二极管 646的阴极620和节点660之间。第二滤波器电容器662连接在节点660 和接地电路60之间。第二齐纳二极管664具有阳极666和阴极668。第 二齐纳二极管664的阴极668与第二滤波器电阻器658和第二滤波器电容 器662之间的联接点(即，节点660)连接。第六二极管680具有阳极682 和阴极684。第六二极管680的阳极682与第二齐纳二极管664的阳极666 连接。第六二极管680的阴极684与检测输出端612连接。
在电压检测电路610，的操作期间，施加在滤波器电容器632、 662上 的电压为在节点424、 444处的电压的正半周期的缩小过滤版本。耦合电 容器614、 644用来衰减在节点424、 444处的监测电压，而滤波器电阻器 628、 658和滤波器电容器632、 662用来抑制在节点424、 444处的监测 电压中所存在的任意高频分量。
在电压检测电路610，的第一部分中，当在节点630处的电压到达齐纳 二极管634的齐纳击穿电压时，齐纳二极管634变为导电，并且在检测输 出端612处拔:供表示在第一节点424处的电压(即在分压电容器426上的 电压)已经达到规定水平的电压信号。同样，在电压检测电路610，的第二 部分中，当在节点660处的电压到达齐纳二极管664的齐纳击穿电压时，齐纳二极管664变为导电，并且在检测输出端612处提供表示在第二节点 444处的电压(即，在分压电容器446上的电压)已经达到规定水平的电压 信号。因此，电压检测电路610，操作用来在输出电路400，内的两个监测 电压中的任意一个已经达到预定水平(表示正在给相关灯提供足够高的起 辉电压)的情况下在检测输出端612处提供电压信号。这样，电压检测电 路610，有皿测输出电路400，内的多个电压。
要理解的是，在电压检测电路610，内优选包括二极管674、 680以便 使电压检测电路610，的两个部分中的每一个有效ilM目互绝缘。在不存在二 极管674、 680的情况下，电压检测电路610，的两个部分可能不能如所期 望的以及前面所述的那样按照基本上独立的方式工作。
如图3所示，灯状态检测电路740，优选包括两个附加输入端(即，其 中一个与节点660连接，并且另一个与DC阻断电容器448连接)以便解 决镇流器30用来给两个灯(而不是一个灯)供电这种情况。同样，微控制 器720，优选包括一个附加输入端724。除了这些差别，微控制器720，和灯 状态检测电路740，的优选实施方式和所期望的功能与前面参照图2针对 微控制器720和灯状态检测电路740所描述的基本上相同。
由此在每个灯具有其自身相关的串联谐振电路时，镇流器30为在瞬 时启动模式中使两个灯起辉和工作的问题提供了经济可靠的解决方案。镇 流器30通过自动地补偿在谐振输出电路中的参数变化(由于部件公差和/ 或由于输出电线导致的寄生电容引起)来实现，由此以可靠并且延长灯的 有用工作寿命的方式提供了用于使灯72、 74正确起辉的适当高电压。
虽然已经参照某些优选实施方案对本发明进行了说明，但是本领域普 通技术人员可以在不脱离本发明的新颖精神和范围的情况下作出许多变 型和变化。例如，虽然在这里所述的具体优选实施方案涉及用于给一个或 两个气体放电灯供电的镇流器，但是可以想到本发明的原理可以在对电压 检测电路610，等进行适当变化的情况下很容易适用于用于给三个或更多 灯供电的镇流器。
权利要求
1. 一种用于给至少一个气体放电灯供电的镇流器，该镇流器包括逆变器，具有逆变器输出端，并且可操作用来在逆变器输出端提供具有工作频率的逆变器输出电压；谐振输出电路，连接在逆变器输出端和灯之间，可操作用来提供用于使灯起辉的起辉电压；控制电路，与输出电路和逆变器连接，其中所述控制电路可操作用来(a)监测在所述谐振输出电路内的电压；(b)响应所监测到的电压到达规定水平，控制逆变器以使其工作频率保持在当前数值预定时间，以便使谐振输出电路在预定时间内将起辉电压保持在用于使灯起辉的适当水平；(c)响应灯在预定时间内起辉(i)停止使逆变器的工作频率保持在当前数值的控制；以及(ii)在灯稳定期间，防止工作频率低于规定的最小值；以及(d)响应灯不能在预定时间内起辉，使逆变器停止工作。
2. 如权利要求1所述的镇流器，其中所述谐振输出电路包括并联 负载串联谐振型输出电路。
3. 如权利要求2所述的镇流器，其中所述谐振输出电路包括 用来与第 一灯连接的第 一和第二输出接线；连接在所述逆变器输出端和所述第一输出接线之间的谐振电感连接在所述第 一输出接线和第 一节点之间的谐振电容器； 连接在所述第一节点和接地电路之间的分压电容器；以及 连接在所述第二输出接线和接地电路之间的直流(DC)阻断电容器。
4. 如权利要求l所述的镇流器，其中所述逆变器包括 用于接收基本上直流(DC)电压电源的输入端； 逆变器输出端；至少一个笫一逆变器开关；以及逆变器驱动电路，与所述至少一个第一逆变器开关连接并且可操 作用来在所述工作频率下转换所述第一逆变器开关，所述逆变器驱动 电路包括用于从DC电压电源接收工作电流的DC电源输入端；以及 电压控制振荡器(VCO)输入端，其中所述工作频率根据提供给所述 VCO输入端的电压来设定。
5. 如权利要求4所述的镇流器，其中所述逆变器还包括具有栅极、 源极和漏极的电源开关，其中所述源极与DC电压电源连接，并且所 述漏极与所述逆变器驱动电路的DC电源输入端连接。
6. 如权利要求4所述的镇流器，其中所述逆变器还包括连接在所 述DC电压电源和所述逆变器驱动电路的VCO输入端之间的频率初始 化电路，其中所述频率初始化电路包括具有阳极和阴极的齐纳二极管，所述阳极与接地电路连接； 二极管，具有与所述齐纳二极管的阴极连接的阳极以及与所述逆 变器驱动电路的VCO输入端连接的阴极；以及连接在所述DC电压电源和所述齐纳二极管的阴极之间的电阻。
7. 如权利要求4所述的镇流器，其中所述控制电路包括 与所述谐振输出电路连接的电压检测电路，可操作用来响应在谐信号；以及连接在所述电压检测电路的所述检测输出端和所述逆变器驱动电 路的所述VCO输入端之间的频率保持电路，可操作用来响应所述检测 信号将提供给所述VCO输入端的电压基本上保持在当前水平预定时 间。
8.如权利要求7所述的镇流器，其中所述电压检测电路包括 具有阳极和阴极的第一二极管；具有阳极和阴极的第二二极管，其中所述第一二极管的阳极与第 二二极管的阴极连接，并且第二二极管的阳极与接地电路可操作连接； 连接在所述谐振输出电路和所述第一二极管的阳极之间的耦合电容器；低通滤波器，具有滤波器电阻和滤波器电容的串联组合，其中所 述滤波器电阻与所述第一二极管的阴极连接，并且所述串联组合连接 在所述第一二极管的阴极和接地电路之间；以及具有阳极和阴极的齐纳二极管，其中所述阳极与所述检测输出端 连接，并且所述阴极与所述滤波器电阻和所述滤波器电容之间的连接 点连接。
9. 如权利要求7所述的镇流器，其中所述频率保持电路包括 具有基极、发射极和集电极的电子开关，其中所述发射极与接地电路连接；连接在所述电压检测电路的检测输出端和所迷电子开关的基极之 间的第一偏压电阻；连接在所述电子开关的基极和接地电路之间的第二偏压电阻；以及连接在所述逆变器驱动电路的vco输入端和所述电子开关的集电极之间的下拉电阻。
10. 如权利要求4所述的镇流器，其中所述逆变器还包括连接在所述DC电压电源和所述逆变器驱动电 路的DC电源输入端之间的电源开关；以及 所述控制电路还包括具有至少一个输入端以及第一和第二输出端的微控制器，其中所 述微控制器可操作用来至少根据至少一个灯是否在预定起辉时间内起 辉来在第一和第二输出端提供信号；连接在所述谐振输出电路和所述微控制器的至少一个输入端之间 的灯状态检测电路；连接在所述微控制器的第一输出端和所述逆变器驱动电路的VCO 输入端之间的灯稳定电路，其中所述灯稳定电路在灯稳定期间内可操 作用来防止工作频率低于规定最小值；以及连接在所述微控制器的第二输出端和电源开关之间的启动电路， 其中所述启动电路可操作用来响应灯出故障情况而使得电源开关不通电。
11. 如权利要求10所述的镇流器，其中所述灯稳定电路包括 具有基极、集电极和发射极的电子开关，其中所述基极与所述微控制器的第一输出端可操作连接，并且所述发射极与接地电路连接； 以及具有与所述电子开关的集电极连接的阳极和与所述逆变器驱动电 路的vco输入端连接的阴极的齐纳二极管。
12. 如权利要求10所述的镇流器，其中所述启动电路包括具有栅 极、漏极和源极的电子开关，其中所述栅极与所述微控制器的所述第 二输出端连接，所述漏极与所述电源开关连接，并且所述源极与接地 电路连接。
13. —种用于给至少一个气体放电灯供电的镇流器，所述镇流器包括逆变器，包括用于接收基本上直流(DC)电压电源的输入端； 逆变器输出端；连接在所述输入端和逆变器输出端之间的第一逆变器开关； 连接在所述逆变器输出端和接地电路之间的第二逆变器开关；以及逆变器驱动电路，与所述第一和第二逆变器开关连接并且可 操作用来在工作频率下转换所述第一和第二逆变器开关，其中所述逆 变器驱动电路包括(i)用于从DC电压电源接收工作电流的DC电源输 入端；以及(ii)电压控制振荡器(VCO)输入端，其中才艮据在所述VCO输 入端的电压来设定所述工作频率；谐振输出电路，连接在所述逆变器输出端和灯之间，并且可操作 用来提供用于使灯起辉的起辉电压；与所述输出电路和逆变器连接的控制电路，其中所述控制电路包括电压检测电路，与所述谐振输出电路连接，并且可操作用来提供检测信号；频率保持电路，连接在所述电压检测电路的检测输出端和所 述逆变器驱动电路的VCO输入端之间，并且可操作用来响应所述检测 信号使得提供给所述VCO输入端的电压基本上保持在当前水平下预 定时间；微控制器，具有至少一个输入端和多个输出端，并且可操作 用来至少根据所述灯是否已经在预定起辉时间内起辉来在所述输出端 提供信号；灯状态检测电路，连接在所述谐振输出电路和所述微控制器 的至少一个输入端之间，并且可操作用来检测灯是否起辉；以及灯稳定电路，连接在所述微控制器的第一输出端和所述逆变 器驱动电路的VCO输入端之间，其中所述灯稳定电路在预定起辉时间 之后可操作用来防止工作频率低于规定最小值。
14. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述谐振输出电路包括 用来与第一灯连接的第一和第二输出接线；连接在所述逆变器输出端和所述第一输出接线之间的谐振电感器；连接在所述第一输出接线和第一节点之间的谐振电容器； 连接在所述第一节点和接地电路之间的分压电容器；以及 连接在所述第二输出接线和接地电路之间的直流(DC)阻断电容
15. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述逆变器还包括连接在 所述DC电压电源和所述逆变器驱动电路的VCO输入端之间的频率初 始化电路，其中所述频率初始化电路包括具有阳极和阴极的齐纳二极管，所述阳极与接地电路连接； 具有与所述齐纳二极管的阴极连接的阳极以及与所述逆变器驱动 电路的VCO输入端连接的阴极的二极管；以及连接在所述DC电压电源和所述齐纳二极管的阴极之间的电阻。
16. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述电压检测电路包括 具有阳极和阴极的第一二极管；具有阳极和阴极的第二二极管，其中所述笫一二极管的阳极与第二二极管的阴极连接，并且第二二极管的阳极与接地电路可操作连接； 连接在所述谐振输出电路和所述第一二极管的阳极之间的耦合电 容器5低通滤波器，具有滤波器电阻和滤波器电容的串联组合，其中所 述滤波器电阻与所述第一二极管的阴极连接，并且所述串联组合连接 在所述第一二极管的阴极和接地电路之间；以及具有阳极和阴极的齐纳二极管，其中所述阳极与所述检测输出端 连接，并且所述阴极与所述滤波器电阻和所述滤波器电容之间的连接 点连接。
17. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述频率保持电路包括 具有基极、发射极和集电极的电子开关，其中所述发射极与接地电路连接；连接在所述电压检测电路的检测输出端和所述电子开关的基极之 间的第一偏压电阻；连接在所述电子开关的基极和接地电路之间的第二偏压电阻；以及连接在所述逆变器驱动电路的vco输入端和所述电子开关的集电极之间的下拉电阻。
18. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述灯稳定电路包括 具有基极、集电极和发射极的电子开关，其中所述基极与所述微控制器的第一输出端可操作连接，并且所述发射极与接地电路连接； 以及具有与所述电子开关的集电极连接的阳极和与所述逆变器驱动电 路的vco输入端连接的阴极的齐纳二极管。
19. 如权利要求13所述的镇流器，其中所述逆变器还包括连接在所述DC电压电源和所述逆变器驱动电 路的DC电源输入端之间的电源开关；以及所述控制电路还包括连接在所述微控制器的第二输出端和电源开 关之间的启动电路，其中所述启动电路包括具有栅极、漏极和源极的电子开关，其中所述栅极与所述微控制器的第二输出端连接，所述漏 极与所述电源开关连接，并且所述源极与接地电路连接。
20. —种用于给包括至少一个气体放电灯的灯负载供电的镇流器， 该镇流器包括逆变器，具有逆变器输出端并且可操作用来在逆变器输出端提供 具有操作频率的逆变器输出电压；连接在所述逆变器和所述灯负载之间的输出电路，其中所述输出 电路包括多个谐振电路，其中每个谐振电路连接在逆变器输出端和所 述灯负载内的相应灯之间，并且可操作用来提供用于使所述相应灯起 辉的起辉电压；与输出电路和逆变器连接的控制电路，其中所述控制电路可操作 用来(a) 监测多个电压，所述多个电压包括在所述谐振电路的每一个内 的被监测电压；(b) 响应所监测到的电压中的第 一个到达规定水平，控制逆变器以 使其工作频率保持在第 一 当前数值下预定时间，以便使第 一相应谐振电路在预定时间内将起辉电压保持在用于使所述第一相应灯起辉的适 当水平；(c) 响应所述第一相应灯不能在预定时间内起辉，使所述逆变器停 止工作；(d) 响应所述第一相应灯在预定时间内起辉(i) 停止使逆变器的工作频率保持在第一当前数值的控制，从 而使得工作频率从所述第一当前数值开始减小；以及(ii) 响应所监测到的电压中的第二个到达规定水平，控制逆变 器使其工作频率保持在第二当前数值下预定时间，以便使第二相应谐振电路在预定时间内使起辉电压保持在适合用于使第二相应灯起辉的水平；(e) 响应所述第二相应灯不能在预定时间内起辉，使逆变器停止工 作；以及(f) 响应所述第二相应灯在预定时间内起辉，停止使逆变器的工作频率保持在第二当前数值的控制，从而使得工作频率从所述第二当前 数值开始减小。
21. 如权利要求20所述的镇流器，其中所述控制电路还可操作用 来防止所述工作频率低于规定的最小值。
22. 如权利要求20所述的镇流器，其中所述输出电路包括 用来与第一灯连接的第一和第二输出接线； 用来与第二灯连接的第三和第四输出接线；第一谐振电路，包括连接在所述逆变器输出端和所述第 一输出接线之间的第 一谐振电感器；连接在所述第一输出接线和第一节点之间的第一谐振电容器；连接在所述第一节点和接地电路之间的第一分压电容器；以及连接在所述第二输出接线和接地电路之间的第一直流(DC)阻 断电容器；以及第二谐振电路，包括连接在所述逆变器输出端和所述第三输出接线之间的第二谐振电感器；连接在所述第三输出接线和第二节点之间的第二谐振电容器；连接在所述第二节点和接地电路之间的第二分压电容器；以及连接在所述第四输出接线和接地电路之间的第二直流(DC)阻断电容器。
23. 如权利要求20所述的镇流器，其中所述逆变器还包括 用于接收基本上直流(DC)电压电源的输入端； 逆变器输出端；至少第一逆变器开关；以及逆变器驱动电路，与所述至少第一逆变器开关连接并且可操作用来在所述工作频率下转换所述第一逆变器开关，所述逆变器驱动电路包括用于从DC电压电源接收工作电流的DC电源输入端；以及 电压控制振荡器(VCO)输入端，其中所述工作频率根据提供给所述 VCO输入端的电压来设定。
24. 如权利要求23所述的镇流器，其中所述逆变器还包括连接在 所述DC电压电源和所述逆变器驱动电路的DC电源输入端之间的电源 开关，其中所述电源开关具有栅极、源极和漏极，其中所述源极与DC 电压电源连接，并且所述漏极与所述逆变器驱动电路的DC电源输入 端连接。
25. 如权利要求23所述的镇流器，其中所述逆变器还包括连接在 所述DC电压电源和所述逆变器驱动电路的VCO输入端之间的频率初 始化电路，其中所述频率初始化电路包括具有阳极和阴极的齐纳二极管，所述阳极与接地电路连接；具有与所述齐纳二极管的阴极连接的阳极以及与所述逆变器驱动 电路的VCO输入端连接的阴极的二极管；以及连接在所述DC电压电源和所述齐纳二极管的阴极之间的电阻。
26. 如权利要求23所述的镇流器，其中所述控制电路还包括 电压检测电路，与所述输出电路的第一和第二谐振电路连接，所述电压检测电路包括检测输出端并且可操作用来响应第 一监测电压和 第二监测电压中的至少 一个到达规定水平而在检测输出端提供检测信 号；以及频率保持电路，连接在所述电压检测电路的公共检测输出端和所 述逆变器驱动电路的VCO输入端之间，并且可操作用来响应所述检测 信号将提供给所述VCO输入端的电压基本上保持在当前水平第一预 定时间和第二预定时间中的至少一个。
27. 如权利要求26所述的镇流器，其中所述电压检测电路包括 具有阳极和阴极的第一二极管；具有阳极和阴极的第二二极管，其中所述第一二极管的阳极与所 述第二二极管的阴极连接，并且所述第二二极管的阳极与接地电路可操作连接；连接在所述第一谐振电路和所述第一二极管的阳极之间的第一耦 合电容器；第一低通滤波器，包括第一滤波器电阻和第一滤波器电容的串联 组合，其中所述第一滤波器电阻与所述第一二极管的阴极连接，并且 所述串联组合连接在所述第一二极管的阴极和接地电路之间；具有阳极和阴极的第一齐纳二极管，其中所述阴极与所述第一滤 波器电阻和所述第 一滤波器电容之间的连接点连接；具有阳极和阴极的第三二极管，其中所述阳极与所述第一齐纳二 极管的阳极连接，并且所述阴极与所述检测输出端连接；具有阳极和阴极的第四二极管；具有阳极和阴极的第五二极管，其中所述第四二极管的阳极与所 述第五二极管的阴极连接，并且所述第五二极管的阳极与接地电路可 操作连接；连接在所述第二谐振电路和所述第四二极管的阳极之间的第二耦 合电容器；第二低通滤波器，包括第二滤波器电阻和第二滤波器电容的串联 组合，其中所述第二滤波器电阻与所述第四二极管的阴极连接，并且 所述串联组合连接在所述第四二极管的阴极和接地电路之间；具有阳极和阴^^的第二齐纳二极管，其中所述阴极与所述第二滤 波器电阻和所述第二滤波器电容之间的连接点连接；以及具有阳极和阴极的第六二极管，其中所述阳极与所述第二齐纳二 极管的阳极连接，并且所述阴极与所述检测输出端连接。
28.如权利要求26所述的镇流器，其中所述频率保持电路包括具有基极、发射极和集电极的电子开关，其中所述发射极与接地 电路连接；连接在所述电压检测电路的检测输出端和所述电子开关的基极之 间的第一偏压电阻；连接在所述电子开关的基极和接地电路之间的第二偏压电阻；以及连接在所述逆变器驱动电路的vco输入端和所述电子开关的集电极之间的下拉电阻。
29. 如权利要求23所述的镇流器，其中所述逆变器还包括连接在所述DC电压电源和所述逆变器驱动电 路的DC电源输入端之间的电源开关；以及 所述控制电路还包括具有至少一个输入端以及第一和第二输出端的微控制器，其中所 述微控制器可操作用来至少根据第 一灯和第二灯两者是否在预定起辉 时间内起辉来在第 一和第二输出端提供信号；连接在所述第一和第二谐振电路与所述微控制器的至少一个输入 端之间的灯状态检测电路；连接在所述微控制器的第一输出端和所述逆变器驱动电路的VCO 输入端之间的灯稳定电路，其中所述灯稳定电路在灯稳定期间内可操 作用来防止工作频率低于规定的最小值；以及连接在所述微控制器的第二输出端和电源开关之间的启动电路， 其中所述启动电路可操作用来响应灯出故障情况而使得电源开关不通 电。
30. 如权利要求29所述的镇流器，其中 所述灯稳定电路包括具有基极、集电极和发射极的电子开关，其中所述基极与所 述微控制器的第一输出端可操作连接，并且所述发射极与接地电路连 接；以及具有与所述电子开关的集电极连接的阳极和与所述逆变器驱 动电路的VCO输入端连接的阴极的齐纳二极管；以及所述启动电路包括具有栅极、漏极和源极的电子开关，其中所述 栅极与所述微控制器的所述第二输出端连接，所述漏极与所述电源开 关连接，并且所述源极与接地电路连接。
全文摘要
本发明公开一种用于给包括一个或多个气体放电灯(72，74)的电灯负载(70)供电的镇流器(10)，包括逆变器(200)、谐振输出电路(400)以及控制电路(600)。在镇流器(10)操作期间，控制电路(600)监测在输出电路(400)的一个或多个串联谐振电路内的至少一个电压。在所监测到的电压到达规定电平时，控制电路(600)控制逆变器(200)以使其工作频率保持在当前数值预定时间，以便让输出电路(400)能够提供用于使灯起辉的高电压。如果灯在预定时间内起辉，则控制电路(600)停止使逆变器(200)的工作频率保持在当前数值的控制，以便实现灯的正常操作。控制电路(600)还提供了灯稳定功能，其中防止逆变器的工作频率低于规定的最小值，并且还提供保护功能，其中响应灯不能在预定时间内起辉而使逆变器(200)停止工作。
文档编号H05B41/285GK101304626SQ200810096948
公开日2008年11月12日 申请日期2008年5月12日 优先权日2007年5月11日
发明者于清红, 约瑟夫·L·帕里塞拉 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司