用于气体放电器件的低频方波电子镇流器的制作方法

专利名称：用于气体放电器件的低频方波电子镇流器的制作方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种低频电源变换器，具体地说，涉及用于气体放电器件的低频电子镇流器。更加具体地说，本发明涉及一种用于高压钠灯的低频方波电子镇流器。
2.现有技术高频开关方式电源变换器的一个重要应用是向气体放电器件、特别是高压钠(HPS)灯供电。在向气体放电灯以高频供电的情况下，高频镇流器和气体放电灯的相互作用比起传统的低频镇流器和气体放电灯之间存在的相互作用具有更高的程度。高频镇流器具有声共振的缺点，它会引起各种问题，例如不稳定性、输出的高波动、或者在最恶劣的情况下使放电管破裂。因此，对这个问题的一个最佳解决办法是使用高频的、以直流变直流的开关方式作为可控电流源连接到一个低频直流变交流的方波逆变器(inverter)以向气体放电灯供电。由于它的较轻的重量、更高的效率和不存在声共振，这种新型的具有低频输出的高频镇流器和传统的低频镇流器或通常的高频电子镇流器相比时具有明显的优点。此外，新一代高度完善的电子镇流器可以被用来提供若干专门的特点，举例来说，诸如自动的或可控的调光。
因此，对于一个高度完善的、高效的、向气体放电灯供电的低频电子镇流器的主要设计目标应该是如下几点(a)极高效(≈95％)、节能及关键部件的低温升；(b)低频方波形的灯电流(波峰因素为1)，由于瞬时的灯功率为常数(无闪烁)所以不会发生声共振；(c)高可靠性和长寿命(较低的功率损耗，无电解电容器)；(d)全可控的灯功率，消除电路电压波动和灯的老化的影响；(e)可编程和/或可控的调光以提供实质性的节能；(f)当灯管达到它的寿命的终止时自动地切断电源(事先编程)；(g)按光照自动开关和高温保护；和(h)功率因素校正(PF≥95％)和EMI(电磁干扰)滤除。
现有技术在许多已知的对气体放电灯提供高频镇流器的电路中都有体现。例如，可以用于HPS(HID)灯上的高效电子镇流器在下列文献中作了讨论一是美国专利5,097,183号，题为“主从半桥式直流-交流开关方式电源变换器”，另一是转让给本发明的受让人的、1992年5月15日提交的美国专利申请序列号883,762，题目为“自对称和自振荡半桥式电源逆变器”。
发明概要本发明的一个目的是提供一种功率受控且电流受限的电流源以实现用于HPS(HID)灯的理想的镇流器曲线。
本发明的第二个目的是提供一种功率受控的电流源，其中功率是可选的和/或连续可变的。
本发明的另外一个目的是提供一种高频的直流到直流变换器作为功率受控的电流源，其中不用电解电容器。
本发明的还有一个目的是提供一种具有明显地改进的效率的高频降压变换器(buck converter)结构，其中的控制电路是和主开关晶体管一起浮动的。
本发明的进一步的目的是提供一种电路，特别是为降压变换器结构提供一种电路，以实现输出电压的逆变和零电流检测。
本发明的另一个目的是提供一种高效方波全桥式逆变器；它能在包括直流在内的非常宽的频率范围内运行。
本发明还有一个目的是提供一个控制方波全桥逆变器的逻辑控制电路以实现在高(或零)和低频运行之间的可编程的切换。
本发明的另一个目的是提供一个与主电压相连接的低功率稳定逻辑供电电压源，其中不使用电解电容器。
本发明的还有一个目的是提供一个与主电压相连接的低功率稳定逻辑供电电压源，其中不使用电解电容器。
附图简介

图1表示用于气体放电器件的包括6个基本单元的优选电子镇流器的原理图；图2A、2B和2C表示对应于图1的原理图的电压和电流波形；图3A表明由本发明的优选电子镇流器实现的以灯管功率对灯管电压的曲线表示的镇流器曲线图；图3B表示灯管电流对灯管电压的曲线；图4表示在图1中指明为单元1的高功率因素预调节器的电路图；图5A表示在图1中指明为单元2的功率控制变换器的电路图；图5B说明对应于单元2的电感器电流曲线；图5C表明输出和控制电压之间的功能关系图；图6A表示在图1中指明为单元3和单元4的可控全桥逆变器和点燃电路的电路图；图6B表明在图1中指明为LD3的一个逻辑驱动单元的4个输出控制信号；图6C表示关于单元3在无载情况下的时序图；图6D表明关于单元3在有载时的时序图；和图7表示在图1中指明为单元5和单元6的逻辑电源和监测单元的电路图。
本发明的详细说明图1表明用于气体放电器件的优选电子镇流器的原理图，它包括一个指明为单元1的高功率因素预调节器，它包括一个升压变换器(PU-1)、一个MOSFET(金属氧化物场效应管)驱动器(MD-1)和一个控制单元(CU-1)；一个指明为单元2的电源控制的直流电流源，它包括一个降压变换器(PU-2)、一个MOSFET动器(MD-2)和一个控制单元(CU-2)；一个指明为单元3的低频方波直流到交流的变换器，它包括全桥方波逆变器(PU-3)、4个MOSFET驱动器(MD-3)、一个逻辑驱动器(LD-3)和一个频率控制单元(CU-3)；一个指明为单元4的高电压点燃电路；一个指明为单元5的稳定的逻辑供电电压源，它包括一个低功率半桥方波逆变器(HB)和5个线性调节器(LR-1、LR-2、LR-3、LR-4和LR-5)；一个指明为单元6的监测单元，它包括一个输入电压、温度和光检测电路；和一个气体放电器件，特别是指明为HID灯的高压钠灯。
图2A、2B和2C表示和图1的原理图相关的优选电子镇流器的几个特征电压和电流波形。具体而言，图2A表示高功率因数预调节器的近似于正弦的输入电流(Ii)。此外，图2B表示功率控制的直流电流源的输入(Vi)和输出(Vo)电压，图2C表示在正常的低频方式下灯电压(VL＝±Vo)和灯电流(IL)的波形。这个图说明可以得到的灯的瞬时功率。
图3A表明作为灯功率(PL)和灯电压(VL)之间的功能关系的图解的镇流器曲线。此外，图3B表明灯电流(IL)和灯电压(VL)之间的关系曲线。根据图3A和3B所示的灯电压的不同，可以区分成三个范围，即在预热期间恒定的灯电流的范围(0≤VL≤VL(min))；在一定的灯电压范围内(VL(min)≤VL≤VL(max))的恒定的灯功率的范围；和一个禁止范围(VL＞VL(max))，如果灯电压达到VL(max)，镇流器将自动切断。
通过优选镇流器可以选择两种不同的标准灯管功率级别，例如200瓦或250瓦。此外，灯功率可以连续改变以提供调光能力，这从节能的观点而言是很有意义的。
下面将解释本发明的6个基本单元。
单元1包括一个输入滤波器F10，它示于图4中。这个电路是以标准的升压变换器结构为基础的，它包括一个桥式整流器B10，一个电感器L10，一个功率MOSFET M10，一个快速整流器D10，和一个输出电容器C10。采用了可控的导通时间和零电流接通技术。因此，峰值的和平均的电感器电流和输入电压一样是正弦的。在图1中指明为MD-1的MOSFET驱动器是由MOSFET M11和M12来实现的，它们的输入分别连接到双输入与非(NAND)施密特触发电路IC10和IC11的输出端。
在图1中指明为CU-1的控制单元包括一个误差放大器IC15；由电阻R11，电容器C11，MOSFET M3和与非施密特触发电路IC13来实现的一个锯齿波发生器；一个脉宽调制(PWM)比较器IC14；和连接到分流电阻R10上的一个零电流检测比较器IC12。
本发明优选的高功率因数预调节器和标准的调节器之间一个主要差别是分流电阻R10的位置。在这种情况下，R10上的电压降(它和电感器的电流成正比)在和控制单元的零电平比起来是正的，因而提供灵敏度和减小损耗。这个最大的导通时间和最大电感器电流由齐纳二极管Z10所限制。如果主开关M10像在优选实施例中那样在零电感器电流电平时导通，则这个方法是有效的。在优选的高功率因数预调节器和标准调节器之间的进一步的差别在于，在本发明中利用了一个相对较小数值的薄膜电容器C10来取代使用较大数值的电解电容器作为输出电容。在这种情况下，如在图2B中可看到的那样，输出电压V1的波动(120赫)较大。
单元2是接到单元1的输出电容C10上的，它示于图5A中。在图1中指明为PU-2的电源单元是根据标准的降压变换器的结构的，它包括一个功率MOSFET M20、一个快速整流器D20、一个电感器L20和一个输出(薄膜)电容器C20。在图1中指明为MD-2的MOSFET动器是用由双输入与非施密特触发器IC20和IC21控制的MOSFET M21和M22来实现的。在图1中指明为CU-2的控制单元和标准的控制方法有很大的不同。这个控制电路将说明如下a)浮动控制控制单元直接连接到MOSFET驱动器MD-2(M21和M22)因而直接接到主开关M20。
b)零电流检测利用整流器一个和肖特基整流器D22串接的快速整流器D21并联连接在主整流器D20上。如果主开关M20是开路、主整流器D20是通，则在肖特基整流器D22两端有一个约200毫伏的电压降。这个电压控制一个连接在与非施密特触发器IC20和IC21的第一输入端上的电压比较器IC22，它迫使M20断开，以实现在零电感器电流时接通M20的唯一可能性。图5B说明了电感器电流IL(t)的曲线图。
c)电感器电流的控制假定M20为通状态和电容器C21为放电初始状态，则它的电压Vc(t)可按下式计算此处t是相对于通时间段的时间，R＝R20＋R21(R22和R23的影响忽略不计)，C＝C21，Vi和Vo为输入和输出电压。由于电感器电流也正比于Vi-Vo，可得Vc(t)=Vi-VoRCt]]>iL(t)=RCLVc(t)]]>此处L是电感器L20的电感量。利用一个接到双输入的与非施密特触发器IC20和IC21的第二输入端的电压比较器IC23，峰值电感器电流可以按下式导出Ip=RCLVr---(1)]]>此处Ip是峰值电感器电流，Vr＝12-Vf是一个给定的参考电压，如图5A所示的那样。因此，峰值电感器电流和平均电感器电流Ia＝Ip／2一样都可以直接由参考电压Vr来控制。为了实现电容器C21的放电，一个小功率P沟道MOSFET M23被接到电压比较器IC22的输出，而电容器C21则并联到这个MOSFET的源和漏极上。
d)控制输出功率假定参考电压正比于输出电压Vo的例数Vr=12-Vr=αVo,Vo(min)≤Vo≤Vo(max)---(2)]]>把(2)代入(1)，可得PA=IpVo2=RCα2L]]>此处PA是平均输出功率。
因此，使用一种电子学的方法来实现等式(2)，就可以解决在定的输出电压的范围内控制固定的输出功率的问题，下面将予以说明。
e)函数关系式Vr＝α/Vo的电子学实现法通过使用整流器D23和平滑电容器C22使输出电压Vo提升到浮动控制电平。这基本上是反馈方法，它特别地用于在电感器20上而不用加第二绕组的降压变换器结构中。利用分压电阻R24和R25以及齐纳二极管Z20和Z21分别和电阻R26和R27串联连接，可以实现对函数Vr＝α/Vo(在输出电压的某一范围内)足够的(±1％)近似，如图5C所示那样。如果Vo＜Vo(min)，则Vr以及随之还有Ip(Ia)就被齐纳二极管Z22限制在相应的值上，也如图5A所示。
为了实现电容器C21的放电，一个小功率P沟道MOSFET M23接在电压比较器IC22的输出端，电容器C21则并联连接到这个MOSFET的源和漏极。
对于HPS灯，假定标称灯电压为100伏，则Vo(min)≈80伏，Vo(max)≈160伏，IL(max)≈3安。输出电压可以用一个齐纳二极管Z23(Vz＝160伏)来限制，它和一个限流电阻R28和光耦器OC20(它也联连到IC22)串联连接在一起以提供主开关M20的开断状态。输出功率可以通过改变电阻器R21的值来改变。例如，假定R＝R20＝R21，则输出可以为250瓦，而如果R＝R20(R21＝0)，则输出功率为250瓦。此外，通过连续减小电阻R21的阻值，可以实现输出功率(灯功率)的连续调光，这从节能的考虑来说是有益的。
单元3是连接到单元2的输出电容器的，它如图6A所示。在图1中指明为PU-3的功率单元是以全桥结构为基础的，它包括MOSFET M31、M32、M33和M34。在图1中指明为MD-3的MOSFET驱动器是由4个互补型MOSFET CM31、CM32、CM33和CM34构成的。此外，互补MOSFET CM33和CM34是分别由光隔离器件OC33和OC34驱动的，以提供对控制电平的隔离。在图1中指明为LD-3的逻辑驱动器提供4个逻辑信号Q1、Q2、Q3和Q4以控制MOSFET驱动器MD-3。Q1、Q2、Q3和Q4的逻辑驱动器信号波形示于图6B中。逻辑驱动器信号含有相应的死区以避免主开关的交叉导通。对称的输入逻辑信号Q由一个双比较器IC32/2和IC32/1和RC电路(R31、C31)移相Δt＝5微秒，从而形成信号Qs和Qs。IC31/1的非反相输入端和IC32/2的反相输入端连接到含有R31和C31的RC电路的公共点。IC32/1的反相输入端和IC32/2的非反相输入端则连接到含有电阻R32和R33的分压器对的分共点。利用双输入的与非门IC31/1、IC31/2、IC31/3和IC31/4，可以从上部MO SFET动器导出4个逻辑驱动器信号，即Q3＝QQs，Q4＝QQs对于下部的MOSFET动器为Q1＝QsX，Q2＝QsX此处X是一个禁止信号(如果X＝0，则下部的MOSFETM31和M32被切断)。
在图1中指明为CU-3的逻辑控制单元实现按时间编程的起动和再起动过程，包括对起动(点燃器)单元(单元4)、对在正常运行(X＝1)时用以控制逻辑驱动器的低频对称逻辑信号(Q)、以及对在无负载或灯管失效情况下或在旧灯管的条件下自动切断的特性的控制。控制单元CU-3包括下列功能电路第一电压比较器(IC33/1)，其比较电平为V1，V1要比Vo(max)略小一些；第二电压比较器(IC33/2)，其比较电平为V2，V2要比V1略小一些；
第一定时器(IC34)，其定时周期为t1≈10秒；第二定时器，包括一个数字计数器IC35和一个数字振荡器IC36，其定时周期为t2≈120秒；低频数字振荡器IC37，其中频率为f1≈25赫，而负载周期(duty cycle)为任意值；高频数字振荡器IC38，其中频率为f2≈20千赫而负载周期为小于0.5；一个由D型触发器来实现的T触发器，有一个时钟输入和置位(SET)输入以提供对称的信号Q；和两个与门IC40/1和IC40/2，还有两个反相器，其功能从图6A上可明显看出。
图6C表示在无负载情况下(包括不成功地点燃的情况下)的时序图。图6D表示在成功的点燃(正常运行)的情况下的时序图。被点燃的灯管在向它提供了足够高的电压和电流的情况下很快地工作在复杂的等离子体物理过程(包括辉光放电)而实现电弧放电状态。在实现了电弧放电之后，本发明的电路的一个重要任务是使灯管稳定在电弧放电状态下。由于放电管是冷的，任何一个慢速的电流过零过程都会引起电弧放电的熄灭。
因此，有两种不同的避免熄弧的短期的起动方法，即施加高频电流脉冲的运行或直流运行。
短期起动操作的时间周期由第一定时器(t1≈10秒)来实现。在短期的起动阶段之后，放电成为正常的低频(≈50赫)对称方波运行。不同的起动操作可以由如图6A所示的开关S来选择，它可以在高频(HF)或直流(DC)方式之间切换。在直流起动操作的情况下，控制电路可以明显地简化。对于HPS灯，比较简单的直流起动方法可以令人满意。方波全桥PU-3可以用和控制单元连接在一起的各种标准限流方案之一来完成，该控制单元在图6A中未示出。
单元4也示于图6A中，它连接到单元3的输出。此外，电阻R42接到预调节器单元的输出电容器C10上。单元4实现HID灯的点燃器，它提供高压(≈3500伏)的点燃信号。这个电路基于一个脉冲变压器结构，它包括一个脉冲变压器L41，一个晶闸管Th41，一个电容器C41和一个RC电路(R41和C42)，它连接到晶闸管Th41的栅极。电容器C41通过接到单元1的输出电容器的电阻R42而充电。电容器C41通过晶闸管Th41周期地放电，晶闸管被单元CU-3的数字计数器控制，其重复频率为2赫。充满了电的电容器C41的电压(≈450伏)被变压器所提高，该变压器有绕组N1及N2，其变比N1/N2＝8。在正常工作时，晶闸管Th41被切断，而由带气隙的铁芯电感器所构成的脉冲变压器则作为滤波元件而运行。此外，电感器L41在单元PU-3改变含有死区的灯电压的极性时提供出连续的流过灯管的电流。
单元5示于图7中，它连接到正弦交流电源上(更正确地说是连接到单元1的共模滤波器上)。单元5用作为一个稳定电压源，它包括一个指明为HB的低功率半桥方波逆变器和5个线性调节器，分别指明为LR-1、LR-2、LR-3、LR-4和LR-5。低功率自振荡半桥逆变器(方波振荡器)包括一个整流桥B51，一个储能(薄膜)电容器C51(它连接到B51的直流输出)、两个用作为可控开关的晶体管T51和T52、两个电压分压器电容C52和C53、和一个变压器L51，以作为高频半桥方波振荡器之用。
变压器有一个初级绕组Np，两个反馈绕组Nf1和Nf2，和5个次级绕组Ns1、Ns2、Ns3、Ns4和Ns5，以提供给5个线性调节器的相应的(未稳压的)电压源。与RC电路(R51、C54和R52、C55)串联连接的反馈绕组连接到晶体管T51和T52的基极，以提供出减小的基极(二极管)电流，并因此而使晶体管在通或断的状态间交替地切换。自振荡的特性是由于变压器L51的励磁电流被切断而引起的绕组中的极性改变而实现的。此外，此电路还包括一个自关断起动电路，它由一个连续充电的电容器C65、一个DIAC(二端交流开关元件)S51和一个由绕组Nf1控制的晶体管T53来实现。整流后的输出电压从高频的观点来看基本上是直流电压。因此，只要小容量的薄膜电容器就可以用作平滑元件。可以通过使用任何标准的线性调整方法来得到稳定的输出电压(12伏)。
单元6是作为监测单元而工作的，它包括4个施密特触发器，它也示于图7中。4个施密特触发器ST-1、ST-2、ST-3和ST-4(见图1)是由指明为IC61-IC62、IC63和IC64的4个电压比较器实现的。第一个施密特触发器(IC61)由一个光敏电阻(PH)控制以实现光控开关。第二个施密特触发器(IC62)由一个热敏电阻(TH)控制以实现温控开关。第三和第四施密特触发器(IC65和IC64)由正比于输入电压的电压VX控制以实现一个窗口比较器。晶体管T61由各比较器的共同输出“与”连接所控制，形成了监测单元。晶体管T61的输出(M)控制着单1和单元2，随着其M＝0或M＝1(≈12伏)而实现它们的通或断状态。
这样，随着本发明的优选实施例已详细地表示和说明，应该理解，对于熟悉本技术的人员所想到的这样一些修正和改变是可以被使用而不违背在权利要求中所提出的本发明的精神和范围的。
权利要求
1.一种用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，包括连接到电源的一个高功率因素的预调节器，其中所说的高功率因素预调节器装有一个升压变换器，它包括一个电感器、一个第一MOSFET、一个整流器和一个输出电容器，以及设有分流电阻的控制单元，其中所说的分流电阻是连接在上述第一MOSFET的源极和上述的输出电容器上，而上述的电感器和上述的整流器则连接到上述的第一MOSFET，并且还包括连接到上述第一MOSFET的一对互补型MOSFET和一个驱动MOSFET，第一和第二双输入与非门，它们的每一个输出端接到上述互补型MOSFET对的栅极以实现上述的驱动MOSFET，其中上述互补型MOSFET对的每一个MOSFET都可以被独立地控制。
2.按照权利要求1的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于其中所说的控制单元接到上述的第一和第二与非门，并且还包括接到上述双输入与非门的输入端的第一和第二电压比较器，一个由第三双输入与非门控制的锯齿波发生器，其中所说的第一电压比较器是接到上述的分流电阻以实现零电流检测，另外其中所说的第二电压比较器的反相输入端接到上述的锯齿波发生器，上述的第三与非门的第一输入端接到上述第二电压比较器的延迟输出端而上述第三双输入与非门的第二输入端则接到上述第一电压比较器的输出端，并且还包括一个误差放大器，其中该误差放大器的输出端接到上述的第二电压比较器的非反相输入端以实现可控的导通时间技术，在其中上述电感器的平均电流是正弦的。
3.按照权利要求1的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于包括接到上述的高功率因素预调节器的功率控制的直流电流源，其中所说的功率控制的直流电流源装有一个降压变换器，它包括一个第一MOSFET，一个电感器，一个接在该第一MOSFET和该电感器之间的第一整流器，一个跨接在该第一MOSFET两端的输出电容器，连接在上述第一MOSFET上的一对互补型MOSFET，连接到上述互补型MOSFET对的第一和第二双输入与非门，和一个直接连接到上述第一和上述第二双输入与非门以实现浮动控制的控制电路，而且其中所说的控制电路包括一个连接到上述的第一和第二双输入与非门的第一输入端的电感器零电流检测单元，一个连接到上述的第一和第二双输入与非门的第二输入端的电感器电流控制单元，和一个连接到上述的电感器电流控制单元以提供功率控制的直流电流源的输出电压逆变单元。
4.按照权利要求3的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，其中所说的电感器零电流检测单元包括一个第一电压比较器，一个第二整流器和一个肖特基整流器，其中该肖特基整流器的阴极接到该第一整流器的阴极，该第二整流器的阳极接到该第一整流器的阳极，而该肖特基整流器的阳极则接到该第二整流器的阴极，并且其中该肖特基和该第二整流器的公共点则接到上述的第一电压比较器以实现检测在上述第一MOSFET的开断状态时电感器电流的零电平。
5.按照权利要求3的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，其中所说的电感器电流控制单元包括一个第二电压比较器，一个具有源极和漏极的第二MOSFET，该第二MOSFET接到上述的第一电压比较器的输出端，一个和上述第二MOSFET的源和漏极并联连接的第一电容器，一个连接到上述第一电容器的一个第三整流器和一个与上述第三整流器串联连接的第一电阻器，另外在其中上述第三整流器和上述第一电容器的公共点接到上述第二电压比较器的非反相输入端，上述的第一整流器则接到上述输出电容器的正端，而上述第二MOSFET的源极接到上述控制电路的正的逻辑电源，以提供在上述的第一MOSFET处于导通状态时电感器电流的模拟模型。
6.按照权利要求3的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，其中所说的输出电压逆变单元包括一个第二电容器，一个第四整流器，一个连接到该第二电容器的分压器电阻对，分别和第二和第三电阻串联连接的第一和第二齐纳二极管，其中所说的第四整流器的阴极连接到上述输出电容器的正端，该第四整流器的阳极则接到上述第二电容器的第一端，上述的第二电容器的第二端和上述的第二和第三电阻接到上述控制电路的零电平，而上述第一和上述第二齐纳二极管则接到上述的分压器电阻对的公共点，另外，其中所说的分压器电阻对的公共点接到上述第二电压比较器的反相输入端，以实现在输出电压为非零最小值到最大值输出电压的范围内的恒定输出功率，它还包括一个和第三电阻串联连接后再连接到上述控制电路的逻辑电源上的第三齐纳二极管，以及连接到上述第三齐纳二极管和上述第三电阻的公共点上的第五整流器，其中该第五整流器的阴极被连接到上述第二电压比较器的反相输入端，以实现在零值和非零最小值输出电压范围内的恒定输出电流。
7.按照权利要求3的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，包括一个连接到上述功率控制的直流电流源的低频方波直流到交流逆变器，其中所说的低频方波直流到交流逆变器包括第一、第二、第三和第四MOSFET，第一、第二、第三和第四互补型MOSFET对，第一和第二逻辑光隔离器，一个逻辑信号驱动单元和一个频率控制单元，其中上述的第一和上述的第二互补型MOSFET对连接到上述的第一和上述的第二MOSFET，上述第三和上述第四互补型MOSFET对则连接到上述第三和上述第四MOSFET，上述第一和上述第二逻辑光隔离器连接到上述第三和上述第四互补型MOSFET对，上述第一和上述第二互补型MOSFET对和上述第一和上述第二逻辑光隔离器则接到上述逻辑信号驱动单元，而该逻辑信号驱动单元则又接到上述的频率控制单元，以实现按时间编程的频率控制，这其中包括上述低频方波直流到交流逆变器的直流运行。
8.按照权利要求7的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，其中所说的逻辑信号驱动单元包括第一、第二、第三和第四双输入与非门，第一和第二电压比较器，一个RC电路，一个连接到上述的逻辑信号驱动单元的逻辑电源的分压器电阻对，一个逻辑控制输入和一个禁止输入，其中上述的RC电路连接到上述的逻辑控制输入和上述逻辑驱动器的零电压电平，上述的第一电压比较器的非反相输入端和上述的第二电压比较器的反相输入端接到上述RC电路的公共点，上述的第一电压比较器的反相输入端和上述的第二电压比较器的非反相输入端则接到上述分压电阻对的公共点，上述第一电压比较器的输出接到上述第一和上述第三双输入与非门的第一输入端，上述第二电压比较器的输出端则接到上述第二和第四双输入与非门的第一输入端，上述第三双输入与非门的第二输入连接到上述逻辑控制输入端，上述第四双输入与非门的第二输入端则接到逆变器逻辑控制信号，上述第一和上述第二双输入与非门的第二输入端连接到上述的禁止输入端，另外，其中所说的第一、第二、第三和第四双输入与非门的输出端接到上述的第一互补型MOSFET对、上述的第二互补型MOSFET对、上述的第一逻辑光隔离器和上述的第二逻辑光隔离器，以实现该方波逆变器的交流切换或直流运行、或禁止运行，这其中包括死区控制以避免上述的第一、第二、第三和第四MOSFET的交叉导通。
9.按照权利要求7的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，其中所说的频率控制单元包括一个第三和一个第四电压比较器，一个具有第一和第二输出端的数字计时器，一个模拟计时器和一个数字低频振荡器和一个D触发器，其中该第三和该第四电压比较器是由上述的方波逆变器的输入电压控制的，上述的数字计时器是由上述第三电压比较器控制的，上述的模拟计时器则由上述第四电压比较器所控制，上述的低频数字振荡器的输出端接到上述D触发器的时钟输入端，上述模拟计时器的输出端接到上述D触发器的置位输入端，而该D触发器的输出端则接到上述逻辑驱动器的逻辑控制输入端，以提供一个短期时间编程的直流运行和转移到在带负载的情况下的上述方波逆变器的正常的低频运行，另外，其中所说的数字计时器的第一输出端连接到上述的逻辑驱动器的禁止输入端，以实现上述方波逆变器在低负载情况下的长期时间编程的禁止运行情况。
10.按照权利要求3的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，其中所说的频率控制单元还包括由上述的模拟计时器控制的高频数字振荡器和第一和第二与门，其中上述的高频数字振荡器的输出端和上述数字计时器的第一输出端连接到上述的第一与门，该第一与门的输出端则接到上述逻辑信号单元和上述的低频数字振荡器的输出端，而上述高频数字振荡器的输出端则接到上述的第二与门，该第二与门的输出端再接到上述的D触发器以提供上述方波逆变器的短期时间编程的高频电流脉冲运行。
11.按照权利要求7的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，包括一个连接到上述的高功率因数的预调节器和连接到上述的低频方波直流到交流逆变器的点燃电路，其中所说的点燃电路包括一个具有第一和第二绕组的脉冲变压器，一个连接到上述高功率因数预调节器的输出电容器的电阻，一个连接到上述电阻上的电容器，一个晶闸管和一个连接到该晶闸管的栅极和上述数字计时器的第二输出端上的RC电路，其中上述的脉冲变压器的上述第二绕组连接到上述电容器和上述晶闸管，另外其中上述的脉冲变压器的上述第一绕组串联连接到上述方波逆变器的输出端和上述的气体放电器件，以便向上述的气体放电器件提供周期的高压点燃脉冲。
12.按照权利要求7的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，包括一个连接到上述高功率因数预调节器的低功率稳定逻辑供电电压源，该电压源同时还连接到上述功率控制的直流电流源和上述低频方波直流到交流逆变器，其中所说的低功率稳定逻辑供电电压源包括一个连接到该电源的桥式整流器，一个连接到上述桥式整流器的直流输出端的第一电容器，一个连接到上述第一电容器的高频半桥方波振荡器，和5个接到上述高频半桥方波振荡器的线性调节器，另外，其中所说的高频半桥方波振荡器包括第一和第二晶体管，作为分压电容器工作的第二和第三电容器，一个具有接到上述晶体管和上述分压电容器的公共点的初级绕组的变压器，该变压器还有第一和第二反馈绕组和5个次级绕组，上述的高频半桥方波振荡器还包括连接到上述第一反馈绕组和上述第一晶体管的基板上的一个第一RC电路，连接到上述第二反馈绕组和上述第二晶体管基极上的第二RC电路，和连接到上述第一晶体管的基极上的自切断起动器，以提供5个隔离的非稳定的高频方波电压源，它们提供5个隔离的稳定的逻辑供电电压源。
13.按照权利要求12的用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，其特征在于，包含一个连接到上述低功率稳定逻辑供电电压源的监测电路，其中所说的监测电路包括由上述电源的整流电压控制的一个第一和一个第二电压比较器以实现一个输入电压窗口比较器，一个第三电压比较器，一个控制上述第三电压比较器的光敏电阻，一个第四电压比较器，一个控制上述第四电压比较器的热敏电阻，另外，其中所说的高功率因数预调节器和上述的功率控制直流电流源是由所述这些电压比较器的输出所控制，以提供一个光控开关，一个过温保护和一个逻辑供电电压保护。
全文摘要
一种用于气体放电器件的低频方波电子镇流器，包括一个接到正弦交流电源的高功率因素预调节器和接到预调节器的一个功率控制的直流电流源。一个低频方波直流变交流的逆变器接到直流电流源，一个点燃电路则接到逆变器。同时还使用了一个监测电路以及一个低功率稳压逻辑供电电压源。整个电路接到气体放电器件以使这个器件的瞬时功率为常数且受到控制以提供无声共振的运行和理想的镇流器曲线。
文档编号G05F1/00GK1133098SQ94193773
公开日1996年10月9日 申请日期1994年8月26日 优先权日1994年8月26日
发明者O·维拉马索特, J·梅利斯 申请人:里德有限公司