专利名称：用于激励至少一个光源的电子镇流器和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于激励至少一个光源的电子镇流器，其中该电子镇流器具有 用于连接电源电压的输入端；用于连接所述至少一个光源的输出端；振荡器，该振荡器设 计为在其输出端上提供具有第一频率f。s。的振荡器输出信号，其中该振荡器具有校准输入 端，以便改变第一频率f。s。；以及微控制器，用于为所述至少一个光源提供具有至少一个在 第二频率fsignal附近的频谱分量的激励信号，其中微控制器与振荡器输出端耦合并且设计 为根据第一频率f。s。来产生第二频率fsignal。此外，本发明还涉及一种用于借助相应的电子 镇流器来激励至少一个光源的方法。
背景技术：
本发明尤其是涉及如下问题借助微控制器在使用与微控制器耦合的振荡器的尽 可能低的频率f。s。的情况下产生具有尽可能高的频率fsignal和尽可能高的频率分辨率的周 期信号如PWM(=脉宽调制)信号。在光技术领域中，该问题例如在点燃放电灯时出现。也就是说，为了点燃放电灯 需要高电压，该高电压通过谐振产生。在常用的且成本低廉的方法中对此激发谐振回路的 谐振频率或者谐振频率的谐波频率。为了覆盖谐振回路的所有容差，改变频率(即扫描频 率)。为了以尽可能小的最大误差达到有容差的最大值，频率步长的分辨率必须相应地高。 在另一应用中，改变灯电流的开关频率以避免灯中的谐振效应。在另一应用中，改变电子电 路中的开关频率，以便使得电磁干扰发射的带宽比在固定的开关频率的情况下更宽。与时间有关的周期信号通常借助微控制器来产生。在此，微控制器通常由具有固 定频率f。s。的振荡器来时钟控制。通过内部计数器例如所谓的PWM单元可以由此产生具有 可调节的频率fsignal或可调节的通断时间的周期信号，并且由微控制器输出。在现有技术 中，在固定的可用振荡频率f。s。的情况下待生成的信号的频率fsignal越高，则待产生的周期 信号的相对频率分辨率越低。一个例子应对此加以说明振荡频率f。s。为10MHz，即周期持续时间为100ns。在 要生成的具有频率fsignal = IOkHz的信号的情况下，周期持续时间包括100 μ S。相应地，周 期持续时间包括振荡频率的时钟的1000个节拍。相对频率分辨率由此为1/1000 = 0. 1%0 然而，如果要产生具有IMHz的频率fsignal的信号，周期持续时间为1 μ s并且由此为通过振 荡频率f。s。预先给定的时钟的10个节拍。由此，相对频率分辨率降低到1/10 = 10%。在 现有技术中，因此相对分辨率与f。s。/fsignal的比值成比例。该比值越小，则待产生的信号中 的相对频率分辨率就越低。因此，在现有技术中选择具有频率f。s。的振荡器，该振荡器的分辨率l/f。s。精细 到足以对于具有频率fsignal的信号产生所需的分辨率。例如如果要提供fsignal等于IOOkHz 并且分辨率为(即频率可以以的步长来调节)的信号，则在现有技术中选择具有 100kHz/l%= IOMHz的振荡频率的振荡器。通常使用在控制器中按标准已设置的具有频率f。s。的振荡器来通过微控制器产生具有频率fsignal的信号。相应地，根据集成的振荡器来选择微控制器。为了在微控制器的输 出端提供具有高频率fsignal并且此外具有高分辨率的信号，因此通常需要选择良好构建的 并且由此昂贵的微控制器。在现有技术中已知的是通过振荡器的校准输入端来调节供振荡器使用的信号的 频率f。s。。这一次性地并且在与其一同设置的电子镇流器投入使用之前被实施，并且此外用 于使得不同的电子镇流器在其输出端上为要连接到其上的光源提供类似的信号。在DE 4301184A1中公开了一种用于至少一个放电灯的控制装置，其具有连接到 直流电压源上的逆变器，用于低频地改变通过放电灯的电流流动方向，以及具有电流调节 器，其连接到电流传感器上。用于高频率的振荡器可以通过控制信号在工作中改变其高频 率，其中由此可以将流经电感和放电灯的电流接通和关断，并且通过调节脉冲宽度而将得 到的电流保持恒定。通过改变振荡器的高频率，在此可以避免由于谐振现象而出现的不稳 定性。振荡器是常用的VCO(压控振荡器)，其中由其输出的频率可以通过改变施加在其控 制输入端上的电压来改变。除了控制输入端之外，VCO还具有校准输入端，借助该校准输入 端可以调节所施加的电压与所输出的频率之间的相关性。借助这种控制装置出现了开头所 述的问题。因此，本发明所基于的任务是改进开头所述的电子镇流器和开头所述的方法，使 得可以在使用具有振荡频率f。s。的给定的振荡器的情况下通过与其耦合的微控制器产生具 有尽可能高的频率fsignal和/或尽可能高的频率分辨率的信号。该任务通过具有权利要求1所述特征的电子镇流器以及通过具有权利要求11所 述特征的方法来解决。本发明基于如下认识当振荡器在电子镇流器的持续工作中被相应激励时，振荡 器的校准输入端可以最优地用于解决上面所描述的任务。因此根据本发明，电子镇流器还 具有激励电路，该激励电路与校准输入端耦合，其中激励电路设计为在电子镇流器的持续 工作中通过校准输入端改变第一频率f。s。。由此，通过改变(即再校准)振荡器在持续工作中的频率f。s。来在持续工作中将 由微控制器产生的周期信号的频率fsignal进行调节、改变或者微调。由此可实现的、在周期 信号的频率fsignal的调节中的分辨率尤其是与振荡器的频率f。s。与由微控制器待产生的信 号的频率fsignal之比无关。该分辨率现在仅仅与振荡器的频率f。s。本身能够以何种分辨率 改变有关。例如如果要产生具有频率fsignal = IOOkHz和分辨率为的信号，如上面的例子 中那样，则当振荡器在持续的工作中可以以的步长来校准时，在极端情况下可以选择具 有IOOkHz的频率f。s。的振荡器。由此，得到了与现有技术相比对振荡器的频率f。s。明显更 低的要求。通过使用具有可用的低频率f。s。的振荡器，可以节约成本地实现与现有技术中相 同的结果。尤其是，可以使用具有降低的能力的微控制器来生成与时间相关的信号，因为例 如不需要内部PLL(锁相环)用于产生高的中间频率并且内部时钟功能的分辨率可以更低。 由此，在微控制器的方面可以实现20%到40%的成本节约。尤其是，替代在现有技术中会 需要的外部振荡器，本发明能够针对许多应用实现使用微控制器的内部RC振荡器，以便提 供比借助内部的RC振荡器可能实现的振荡频率更高的振荡频率f。sc。
尽管如此，本发明可以借助微控制器的内部振荡器或者借助微控制器的外部振荡 器来实现。此外，通过本发明可以降低振荡器的电能消耗，因为该电能消耗通常随着频率f。s。 而升高。可校准的振荡器的频率的容差通常高于具有固定频率的振荡器(即谐振器或者 石英)的容差。因此，尤其是当所设置的频率fsignal的精确的绝对值允许具有相应的容差时 可有利地应用本发明，然而必须保证的是要产生的与时间有关的信号以确定的分辨率扫 过确定的频率范围(如在开头所述的应用例子中的情况那样)。根据优选的第一实施形式，振荡器与微控制器耦合，使得该振荡器时钟控制该微 控制器。可替选地，可以设计的是微控制器包括定时装置，尤其是脉宽调制装置，该定时装 置设计为提供激励信号，其中振荡器与微控制器耦合使得该振荡器时钟控制该定时装置。 在此，例如改变定时装置的输出比较值或者预定标值。优选地，电子镇流器包括校准寄存器，该校准寄存器与振荡器耦合。在此还优选的 是在校准寄存器中可以设置可预先给定的值，其中校准寄存器设计用于在电子镇流器的 持续工作中改变可预先给定的值。由此可以以特别简单的方式改变频率f。s。并由此改变频 銮f
^rj 丄 signal °优选地，可预先给定的值可以以0. 5%到10%的步长来改变。由此，可以实现在大 部分应用中足够精细的频率分辨率。为了在需要时又恢复起始值，校准寄存器可以设计为存储至少一个可预先给定的 值。可替选地或者附加地，也可以设计的是存储校准寄存器的如下值在该值的情况下确 定谐振，例如用于避免谐振(声学谐振)或者设置谐振(点燃谐振)。优选地，fsignal与f。sc之比在1 1到100 1之间。根据优选的第一实现形式，振荡器如所提及的那样设置在微控制器中。而根据优 选的第二实现形式，振荡器也可以设置在微控制器之外。其他优选的实施形式从从属权利要求中得到。参照根据本发明的电子镇流器所描述的优选的实施形式及其优点只要可应用则 同样适用于根据本发明的方法。
现在在下面参照附图更为详细地描述了根据本发明的电子镇流器的一个实施例， 其中该附图在示意图中示出了根据本发明的电子镇流器的一个实施例。
具体实施例方式图1在示意图中示出了根据本发明的电子镇流器的结构。该电子镇流器包括块 10，在该块中概括有对于本发明而言不那么重要的、对于本领域技术人员已充分已知的元 件。在此，例如涉及用于消除无线电干扰、用于整流、用于功率因素校正的元件，桥电路，耦 合电容器和谐振电容器、灯电感线圈等等。在块10的输出端A上连接有光源La，在此为放 电灯。本发明可以毫无困难地转用到其他类型的光源上。图1中所示的电子镇流器包括供 电端子Uv，其一方面与块10耦合，另一方面与微控制器12耦合。微控制器12包括接口 14，通过该接口能够实现对激励电路16的访问。激励电路16与校准寄存器18耦合并且设计 为在电子镇流器的持续工作中改变校准寄存器18中的记录。校准寄存器18与振荡器22 的校准输入端20耦合，该振荡器根据施加在其输入端20上的信号将具有频率f。s。的信号 提供给定时装置24。定时装置尤其可以是脉宽调制装置。定时装置24在其与微控制器12的输出端耦合的输出端上为至少一个光源提供具 有在频率fsignal附近的至少一个频谱成分的激励信号，其中该定时装置根据频率f。s。来产生 频率fsignal，这对于本领域技术人员而言是充分已知的。在所示的实施例中，振荡器22是微控制器12的一部分，而振荡器22也可以设置 在微控制器12之外，以便激励微控制器12。在所示的实施例中，振荡器22时钟控制定时 装置24，然而也可以设计的是振荡器22时钟控制微控制器12本身，例如通过微控制器12 的时钟输入端来进行。通过接口 14因此可能的是在使用激励电路16的情况下(该激励电路通过校准 寄存器18与振荡器22的校准输入端20耦合)，在电子镇流器的持续工作中改变在微控制 器12的输出端上提供的信号的频率fsignal。在微控制器12的输出端上提供的信号例如 可以用于激励半桥电路的开关，其半桥中点与输出端A耦合以便激励灯La。除了上面已经提及的优点，本发明还应用于以高的时间分辨率来调节光变换的序 列，例如通过投影灯中的色轮来调节。同样，在LED投影中或者在LED背光照明中，可以以 高的时间分辨率并且通过使用成本极其低廉的微控制器来控制不同的光水平。图1所示的微控制器例如可以是AVR族的ATMEL微控制器。该微控制器包括RC 振荡器，其中通过校准寄存器18可以将振荡器的各个电容器和欧姆电阻接入或断开。根据 本发明，这在持续工作中通过振荡器22的校准输入端20来实现。
权利要求
一种用于激励至少一个光源(La)的电子镇流器，其中该电子镇流器具有 用于连接电源电压的输入端(UV)； 用于连接所述至少一个光源(La)的输出端(A)； 振荡器(22)，其设计为在其输出端上提供具有第一频率fosc的振荡器输出信号，其中振荡器(22)具有校准输入端(20)，以便改变第一频率fosc；以及 微控制器(12)，用于为所述至少一个光源(La)提供具有在第二频率fsignal附近的至少一个频谱成分的激励信号，其中微控制器(12)与振荡器输出端耦合并且设计为根据第一频率fosc产生第二频率fsignal；其特征在于，该电子镇流器还具有激励电路(16)，该激励电路与校准输入端(20)耦合，其中激励电路(16)设计为在电子镇流器持续工作中通过校准输入端(20)来改变第一频率fosc。
2.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，振荡器(22)与微控制器(12)耦 合，使得该振荡器时钟控制该微控制器(12)。
3.根据权利要求1或2所述的电子镇流器，其特征在于，微控制器(12)包括定时装置 (24)，尤其是脉宽调制装置，该定时装置设计为提供激励信号，其中振荡器(22)与微控制 器(12)耦合，使得该振荡器时钟控制该定时装置(24)。
4.根据上述权利要求之一所述的电子镇流器，其特征在于，该电子镇流器包括校准寄 存器(18)，该校准寄存器与振荡器(22)耦合。
5.根据权利要求4所述的电子镇流器，其特征在于，在校准寄存器(18)中能够设置能 够预先给定的值，其中校准寄存器(18)设计用于在电子镇流器持续工作中改变能够预先 给定的值。
6.根据权利要求5所述的电子镇流器，其特征在于，能够预先给定的值能够以0.5%至 10%的步长改变。
7.根据权利要求4至6之一所述的电子镇流器，其特征在于，校准寄存器(18)设计为 存储至少一个能够预先给定的值。
8.根据上述权利要求之一所述的电子镇流器，其特征在于，fsignal/f。s。之比在1 1到 100 1之间。
9.根据上述权利要求之一所述的电子镇流器，其特征在于，振荡器(22)设置在微控制 器(12)中。
10.根据权利要求1至8之一所述的电子镇流器，其特征在于，振荡器(22)设置在微控 制器(12)之外。
11.一种用于借助电子镇流器激励至少一个光源(La)的方法，该电子镇流器具有用 于连接电源电压的输入端(Uv)；用于连接所述至少一个光源(La)的输出端(A)；振荡器 (22)，其设计为在其输出端上提供具有第一频率f。s。的振荡器输出信号，其中振荡器(22) 具有校准输入端(20)，以便改变第一频率f。s。；以及微控制器(12)，用于为所述至少一个 光源(La)提供具有在第二频率fsignal附近的至少一个频谱成分的激励信号，其中微控制器 (12)与振荡器输出端耦合并且设计为根据第一频率f。s。产生第二频率fsignal ；其特征在于包括如下步骤在电子镇流器的持续工作中借助与校准输入端(20)耦合的激励电路(16)来改变第一效率fosc。
全文摘要
本发明涉及一种用于激励至少一个光源(La)的电子镇流器，其中该电子镇流器具有用于连接电源电压的输入端(UV)；用于连接所述至少一个光源(La)的输出端(A)；振荡器(22)，其设计为在其输出端上提供具有第一频率fosc的振荡器输出信号，其中振荡器(22)具有校准输入端(20)，以便改变第一频率fosc；以及微控制器(12)，用于为所述至少一个光源(La)提供具有在第二频率fsignal附近的至少一个频谱成分的激励信号，其中微控制器(12)与振荡器输出端耦合并且设计为根据第一频率fosc产生第二频率fsignal；其中该电子镇流器还具有激励电路(16)，该激励电路与校准输入端(20)耦合，其中激励电路(16)设计为在电子镇流器的持续工作中通过校准输入端(20)来改变第一频率fosc。此外，本发明还涉及一种用于借助电子镇流器来激励至少一个光源的相应方法。
文档编号H03K4/50GK101926230SQ200880125799
公开日2010年12月22日 申请日期2008年1月24日 优先权日2008年1月24日
发明者马丁·布吕克尔 申请人:奥斯兰姆有限公司