专利名称：过流和中点电压检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有半桥电路的逆变器、具有这种逆变器的气体放电灯所用的电子镇流器(EVG)、监控具有半桥电路的逆变器的状态的方法、以及借助计算机运行时支持这种方法的计算机软件程序产品。
背景技术：
举例来说，本发明的背景是电子镇流器应用领域。可根据技术现状熟知这种电子镇流器，其常规上具有一个由电源电压供电并具有功率因子校正(PFC)的整流器。该装置产生的直流电压随后传输到一个高频定时的半桥，产生一个高频交流电压，该高频交流电压随后传输到至少一盏相连的气体放电灯。半桥电路通常具有两个串联连接的开关，例如利用一个诸如ASIC之类的控制单元来定时的功率晶体管。
在半桥的功率晶体管的切换过程中，应注意避免一种称之为“硬切换”的现象。“硬切换”是指，在电流通过半桥、通过空转二极管(与一个开关并联并可集成在该开关中)的空转阶段，接通反向的开关。这样会损坏开关。
从技术现状看，已知建议在出现这种硬切换过程之后，使半桥退出工作。
另一方面，从例如WO 00/35252(见图14)可知监控半桥电路的状态，更准确地说是监控两个开关之间的中点处的电压，以使相关的晶体管仅在空转阶段已结束时才导通。这种电路的缺陷是，为了在控制单元监控中点电压，例如在同时控制开关的控制单元监控中点电压，还需额外占用集成电路的管脚。
发明内容
从技术现状出发，本发明的目的是为半桥提出一种更有效配置的监控和控制电路。
根据本发明，这一目由独立权利要求的特征来实现。从属权利要求以特别优选的方式进一步发展了本发明的核心思想。
根据本发明，有可能实现集成电路上用于监控半桥中点电压的所需管脚，也可同时用于监控半桥电流。因此，根据本发明，监控电路设置为，一方面，在开关定时的阶段中，使用在集成电路的管脚的测量信号作为中点电压。另一方面，在暂时分离的开关(功率晶体管)的定时阶段中，同一管脚能够用于确定半桥电流。因而，通过半桥的电流举例来说可用于检测过流状态或调节灯的功率。
根据本发明的第一方面，提供一种具有半桥电路的逆变器，该逆变器具有两个串联连接并供之以直流电压的开关，利用该电路的适当反向定时可在这两个开关的中点(4)处产生交流电压。进一步地，提供一种控制单元，其用于为所述开关定时并评估于所述开关的定时的不同时间段内在所述中点处引出的测量信号，以便检测通过所述半桥(5)的电流和所述中点(4)处的电压。
因此，该控制单元可在当仅有位于较低电势的开关(1)闭合时，将中点信号评估为通过半桥(5)的电流。
另一方面，该控制单元可在至少位于较低电势的开关(2)打开的定时的时间段中，将中点信号评估为中点(4)电压值。特别地，该控制单元可在两个开关都打开的死时间内，将中点信号评估为中点电压值。
因此，所述死时间可利用该控制单元根据检测到的中点电压而变化，特别可括展为始于一种标准设置。
所述电势较低的开关可通过一个欧姆测量电阻器接地，该欧姆测量电阻器的电阻值远小于所述电势较低的开关在闭合状态下的电阻值。
所述电势较低的开关上可并联连接有另一欧姆电阻器，并且从所述测量电阻器和所述电势较低的开关之间引出所述中点信号。
可提供用于比较所述测量信号和基准电压的比较器，并且比较的结果可传送到该控制单元以便进一步评估。
该控制单元可为ASIC。
只有在所述对中点电压的检测已表明所述半桥电流的空转阶段已经结束时，开关才闭合，以确保低电势切换过程。
根据本发明另一方面，提供用于具有所述逆变器的气体放电灯的电子镇流器。
最后，本发明涉及监控具有半桥电路的逆变器的状态的方法。
在此参照附图并利用对本发明不同示例性实施例的详细描述，更详尽说明本发明的更多的特征、优点和特点。
图1a显示了本发明第一示例性实施例，其中在所谓的死时间内测量中点电压；图1b显示了第一示例性实施例在测量通过半桥的电流期间的情况；图2a显示了本发明第二示例性实施例，其中在死时间内测量中点电压；和图2b再次显示了第二示例性实施例在测量通过半桥的电流期间的情况。
具体实施例方式
图1a显示了本发明第一示例性实施例，其中直流干线电压3传输到具有半桥电路5的逆变器10。半桥电路5具有两个功率开关1和2，在各种情况下这两个功率开关并联连接了空转二极管11和12。这些空转二极管11和12也可集成到开关(晶体管)中。通过利用控制单元6对开关1和2进行适当的(高频)定时，可在半桥电路5的中点4产生一个(高频)交流电压，该交流电压举例来说可传输到后续负载电路中的扼流圈13，所述负载电路通常包括灯。
与半桥电路5相连的监控电路的作用，一方面是为了避免所谓的硬切换，即非低电势切换晶体管1和2。在开关接通之前，当空转二极管11和12能够在半桥电路的感性工作范围内导通时，开关以低电势方式进行切换。
这是当负载电路的谐振曲线显示出感性行为时的情况。相反，如果负载电路显示出容性行为，则不会出现这种情况。
根据本发明，在对开关1和2定时的时间阶段测量中点电压，此时间阶段中起码电势较低的开关2是打开的。特别地，也可在两个开关1和2都打开的死时间内测量中点电压。
监控电路具有与电势较低的开关2并联连接的第一欧姆电阻器8。第一欧姆电阻器8与连接在电势较低的开关2和地之间的欧姆测量电阻器7，形成一个分压器。分压器信号随后传送给比较器9，比较器9比较分压器信号和预定基准电压Vref，并将比较信号传送给控制单元6。
由于控制单元6确定开关1和2的时间定时，所以从管脚14进入的测量信号毫无疑问与死时间阶段相关。
要指出的是，欧姆电阻器7的电阻值比处于闭合状态(接通状态)的电势较低的开关2的开关电阻要小得多，例如，可为几毫欧姆。
这样，在中点电压的测量中，优选在死时间的持续期内，即如图1b所示，当电势较低的开关2按照控制单元6的预设闭合时，测量半桥电流。在这种情况下，中点电压约为0.7伏特，利用测量电阻器7上的电压来测量半桥电流，并将该电压传送到比较器9。
要指出的是，图1a和图1b中使用了同一电路6以及电路6中的同一管脚14，一方面可在开关1和2的定时的第一时间段测量中点电压，另一方面可测量通过半导体桥的电流。
图2a和图2b显示了本发明第二示例性实施例，其中监控电路简化为从中点4直接引出测量信号。再如图2a所示，在两个开关1和2都打开的死时间内测量中点电压，而在开关1和2的定时的持续期内同时电势较低的开关2闭合的时候测量通过半桥的电流。
根据图2a和图2b的简化电路与根据图1a和图1b的电路相比，表现了这样一种不安全因素，即由于只是粗略知晓开关S2的开关电阻(Resiston)，所以在图2b情况下的电流测量值相对来说不精确。此时，在控制电路6中适当设置一个门限值，其精度就足以在半桥中识别出过流时，实现安全关断。
可替代地，开关S2也可形成为集成开关，这样，就可相对精确地限定闭合状态下的开关电阻(Resiston)，相应地，在图2b的示例中也可精确测量电流。
同时，半桥电流的检测值不仅可在检测到过流情况时用于安全关断，还可作为调节灯的功率的至少一个参数。
因此，根据本发明，由于这里提出了的测量概念是将中点电压检测与半桥中的过流检测结合在一起的电路技术，所以控制集成电路6的管脚数量能够保持在很少。
由于中点电压总是在相应的晶体管接通之前确定，而且另一方面总是会出现死时间，所以在较小电流情况下测量，将使同时检测半桥电流和中点电压成为可能。
权利要求
1.具有半桥电路的逆变器，具有两个串联连接并供之以直流电压(3)的开关(1，2)，利用所述开关(1，2)的反向定时可在它们的中点(4)处产生交流电压；和控制单元(6)，用于为所述开关(1，2)定时并评估于所述开关(1，2)的定时的不同时间段内在所述中点(4)处引出的测量信号，以便检测通过所述半桥(5)的电流和所述中点(4)处的电压。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述控制单元(6)在仅有位于较低电势的开关(1)闭合时，将所述中点信号评估为通过半桥(5)的电流。
3.根据权利要求1～2中任一项所述的逆变器，其特征在于，所述控制单元(6)在至少位于较低电势的开关(2)打开的阶段中，将所述中点信号评估为中点(4)电压值。
4.根据权利要求3所述的逆变器，其特征在于，所述控制单元(6)在两个开关(1，2)都打开的死时间内，将所述中点信号评估为中点电压值。
5.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述死时间根据所检测到的中点电压而变化。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的逆变器，其特征在于，所述电势较低的开关(2)通过一个欧姆测量电阻器(7)接地，该欧姆测量电阻器(7)的电阻值远小于所述电势较低的开关(2)在闭合状态下的电阻。
7.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述电势较低的开关(2)上并联连接有另一欧姆电阻器(8)，并且从所述测量电阻器和所述电势较低的开关(2)之间引出所述中点信号。
8.根据权利要求7所述的逆变器，其特征在于，用于比较所述测量信号和一基准电压的比较器(9)。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的逆变器，其特征在于，所述控制单元是ASIC。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的逆变器，其特征在于，只有在所述对中点电压的检测表明所述半桥电流的空转阶段已经结束时，所述控制单元才接通开关以确保低电势切换过程。
11.用于气体放电灯的电子镇流器，具有根据上述权利要求1～10中任一项所述的逆变器(10)。
12.用于监控具有半桥电路的逆变器的状态的方法，该逆变器具有两个串联连接并供之以直流电压(3)的开关(1，2)，利用所述开关(1，2)的适当反向定时可在它们的中点(4)处产生交流电压，其特征在于，评估于所述开关(1，2)的定时的不同时间段内在所述中点(4)处引出的测量信号，以便检测通过所述半桥(5)的电流和所述中点(4)处的电压。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当仅有位于较低电势的开关(1)闭合时，将所述中点信号评估为通过半桥(5)的电流。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其特征在于，在至少位于较低电势的开关(2)闭合的阶段中，将所述中点信号评估为中点(4)电压值。
15.根据权利要求12～14中任一项所述的方法，其特征在于，在两个开关(1，2)都打开的死时间内，将所述中点信号评估为中点电压值。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述死时间根据所检测到的中点电压而变化。
17.根据权利要求12～16中任一项所述的方法，其中所述电势较低的开关(2)通过一个欧姆测量电阻器(7)接地，该欧姆测量电阻器(7)的电阻值远小于闭合状态下的开关电阻，并且所述电势较低的开关(2)上并联连接有另一欧姆电阻器(8)，其特征在于，从位于所述测量电阻器和所述电势较低的开关(2)之间的点上引出所述中点信号。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，比较所述测量信号和一基准电压。
19.根据权利要求12～18中任一项所述的方法，其特征在于，评估所述中点处的电压以确保所述开关(1，2)的低电势切换过程。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，只有在所述对中点电压的检测已表明所述半桥电流的空转阶段已经结束时，开关(1，2)才闭合。
21.用于控制具有半桥电路的逆变器的方法，该逆变器具有两个串联连接并供之以直流电压(3)的开关(1，2)，利用所述开关(1，2)的适当反向定时可在它们的中点(4)处产生交流电压，其特征在于，将于两个开关(1，2)都打开的死时间内在所述中点(4)处引出的测量信号评估为中点电压值，并且所述死时间根据所检测到的中点电压而变化。
22.计算机软件程序产品，其特征在于，当该产品借助微型计算机运行时，其支持根据权利要求12～20中任一项的方法。
23.具有半桥电路的逆变器，具有两个串联连接并供之以直流电压(3)的开关(1，2)，利用所述开关(1，2)的反向定时可在它们的中点(4)处产生交流电压；和控制单元(6)，用于为所述开关(1，2)定时，并将于所述开关(1，2)都打开的死时间内在所述中点(4)处引出的测量信号评估为中点处的电压值，并根据所检测到的中点电压设置所述死时间。
全文摘要
本发明涉及具有半桥电路的逆变器，包括两个串联连接并供之以直流电压(3)的开关(1，2)，利用所述开关(1，2)的反向定时可在它们的中点(4)处产生交流电压，以及控制单元(6)，其用于为所述开关(1，2)定时并评估于所述开关(1，2)的定时的不同时间段内在所述中点(4)处引出的测量信号，以便检测通过所述半桥(5)的电流和所述中点(4)处的电压。因此，控制单元(6)在仅有位于较低电势的开关(1)闭合时，将中点信号评估为通过半桥(5)的电流。另一方面，控制单元(6)在至少位于较低电势的开关(2)打开的阶段中，将中点信号评估为中点(4)电压值。
文档编号H05B41/285GK1926754SQ200580006573
公开日2007年3月7日 申请日期2005年1月18日 优先权日2004年3月1日
发明者戴尔特·克莱恩 申请人:三多尼克爱特克两合股份有限公司