专利名称：电流模式谐振镇流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镇流器，且更明确地说涉及一种荧光灯的镇流器。
背景技术：
荧光灯是日常生活中最普及的光源之一。改进荧光灯的效率将显着节省能量。因此，在最近的发展中，荧光灯的镇流器的效率和功率节省的改进是主要关注的问题。图1展示具有串联谐振电路的常规电子镇流器。半桥反相器由两个开关10和20组成。两个开关10、20在所需的切换频率上以50％工作周期互补性地接通和断开。谐振电路包括电感器70、电容器80和荧光灯50。荧光灯50与电容器55并联连接。电容器55操作为起动电路。当荧光灯50开启后，则控制切换频率以产生所需的灯电压。此镇流器电路的缺点是开关10和20引起较高的切换损失。荧光灯的寄生装置特性(例如，等效电容等)响应于灯的温度变化和寿命而改变。此外，电感器70的电感和电容器80的电容在镇流器的批量生产期间变异。
发明内容
本发明提供一种用于荧光灯的镇流器电路。灯与电感器和电容器串联连接以便形成谐振电路。第一电路和第二电路耦接到谐振电路以便切换所述谐振电路。此处以第一电路为例，第一电阻器与第一开关串联连接以便响应于第一开关的切换电流来产生第一控制信号。当所述第一控制信号低于第一零临界值时，则第一开关接通。在谐振电路的四分之一谐振周期之后，当第一控制信号低于第一临界值时，则第一开关断开。因此，实现了第一开关的软切换。第二电路以与第一电路类似的方式操作以实现第二开关的软切换。
本发明的目的是提供一种可自动地实现软切换以便减少切换损失并改进效率的镇流器。
本发明的另一目的是开发一种在效率方面具有较高性能的较低成本电路。
附图用来提供对本发明的进一步理解，且并入本说明书中并组成本说明书的一部分。
本发明的实施例，并与描述内容一起用来解释本发明的原理。
图1展示现有技术的常规的电子镇流器电路；图2是根据本发明实施例的镇流器电路的示意图；图3到图6分别展示根据本发明实施例的镇流器电路的第一操作阶段到第四操作阶段；图7展示根据本发明的镇流器电路的复数个波形图；图8展示根据本发明优选实施例的镇流器电路的第一控制电路；图9展示根据本发明优选实施例的镇流器电路的第二控制电路；图10展示根据本发明优选实施例的反跳电路。
具体实施例方式
图2展示根据本发明实施例的镇流器电路的示意图。电感器70与电容器80串联连接以形成谐振电路。谐振电路产生正弦波电流以便操作荧光灯(例如，灯50)。包括第一控制电路100、第一开关10、第一二极管11和第一电阻器15的第一电路耦接到谐振电路。包括第二控制电路200、第二开关20、第二二极管21和第二电阻器25的第二电路也耦接到谐振电路。第一开关10耦接到谐振电路以便将第一电压V30供应到谐振电路。第一开关10由第一切换信号S1控制。耦接到谐振电路的第二电路包括第二开关20，以便将第二电压V40供应到谐振电路。第二开关20由第二切换信号S2控制。第一电阻器15与第一开关10串联连接以便响应于第一开关10的切换电流而产生第一控制信号V1。第一二极管11与第一开关10并联连接。第二电阻器25与第二开关20串联连接以便响应于第二开关20的切换电流而产生第二控制信号V2。第二二极管21与第二开关20并联连接。第一控制电路100产生第一切换信号S1以便响应于第一控制信号V1的波形来接通/断开第一开关10。第二控制电路200产生第二切换信号S2以便响应于第二控制信号V2的波形来控制第二开关20。
图3到图6分别展示根据本发明实施例的镇流器电路的操作阶段。当第二开关20接通(阶段T1)时，灯电流IM流经第二电阻器25以产生第二控制信号V2。当灯电流IM减小且第二控制信号V2低于第二临界值VT2时，则第二开关20断开。之后，谐振电路的环电流接通第一二极管11。存储在谐振电路中的能量对第一电容器30进行反向充电(阶段T2)。流经第一电阻器15的灯电流IM产生第一控制信号V1。当第一控制信号V1低于第一零临界值VZ1时，第一控制电路100启用第一切换信号S1来接通第一开关10。由于此刻第一二极管11正导通，所以第一开关10便以软切换接通(阶段T3)。在谐振电路的环电流反向之后，灯电流IM从电容器30流向谐振电路。当灯电流IM减小且控制信号V1低于第一临界值VT1，则第一开关10断开。同时，谐振电路的环电流接通第二二极管21，且谐振电路的能量对第二电容器40进行反向充电(阶段T4)。因此，同样以软切换接通第二开关20。
图7展示根据本发明的操作阶段的复数个波形图。当第一控制信号V1低于第一零临界值VZ1时，则启用第一切换信号S1。在谐振电路的四分之一谐振周期之后，当第一控制信号V1低于第一临界值VT1时，则禁用第一切换信号S1。谐振电路的谐振频率FR由下式给出，fR=12πLC-------------(1)]]>其中L是电感器70的电感，且C是电容器80与灯50的等效电容。
当第二控制信号V2低于第二零临界值VZ2时，则启用第二切换信号S2。同样，在谐振电路的四分之一谐振周期之后，当第二控制信号V2低于第二临界值VT2时，则禁用第二切换信号S2，其中第一零临界值VZ1的量值等于第二零临界值VZ2的量值。第一临界值VT1的量值等于第二临界值VT2的量值。当第一开关10的切换电流等于第二开关20的切换电流时，则不需要电容器80。
图7所示的延迟时间TD1经设计用于反跳。延迟时间TD1表示从检测到第一控制信号V1低于第一零临界值VZ1到接通第一开关10的延迟时间。延迟时间TD2也用于反跳。延迟时间TD2表示从检测到第二控制信号V2低于第二零临界值VZ2到接通第二开关20时的另一延迟。
图8展示根据本发明优选实施例的第一控制电路100。第一输入端子耦接到第一电阻器15以便接收第一控制信号V1。第一比较器130具有通过电阻器115耦接到第一输入端子的负输入。第一电流源110连接到电阻器115以便移变第一控制信号V1的电平。第一比较器130的正输入供应有第一零临界值VZ1。第一比较器130的输出经耦接以通过第一反跳电路160来启用触发器170。第一反跳电路160确定图7展示的延迟时间TD1。触发器170输出第一切换信号S1以便驱动第一开关10。第二比较器140具有通过电阻器115耦接到第一输入端子的负输入。第二比较器140的正输入通过由电阻器120和电容器125形成的第一延迟电路连接到第一输入端子。因此，当第一控制信号V1的量值减小时，第二比较器140将输出逻辑高信号。第三比较器145具有通过电阻器115耦接到第一输入端子的负输入。第三比较器145的正输入供应有第一临界值VT1。第二比较器140的输出和第三比较器145的输出连接到NAND闸150。NAND闸150的输出经耦接以通过第二反跳电路165来复位触发器170。第二反跳电路165确定图7展示的延迟时间TD2。因此，第一切换信号S1响应于第一比较器130的输出而启用。第一切换信号S1响应于第二比较器140和第三比较器145的输出而禁用。
图9展示根据本发明优选实施例的第二控制电路200。第二输入端子耦接到第二电阻器215以便接收第二控制信号V2。第四比较器230具有通过电阻器215耦接到第二输入端子的负输入。第二电流源210连接到电阻器215以便移变第二控制信号V2的电平。第四比较器230的正输入供应有第二零临界值VZ2。第四比较器230的输出连接到OR闸255的输入。OR闸255的另一输入由复位信号RST所供应以便在镇流器的接通周期期间接通第二开关20。OR闸255的输出经耦接以通过第三反跳电路260来启用触发器270。第三反跳电路260确定图7展示的延迟时间TD1。触发器270输出第二切换信号S2以便驱动第二开关20。第五比较器240具有通过电阻器215耦接到第二输入端子的负输入。第五比较器240的正输入通过由电阻器220和电容器225形成的第二延迟电路连接到第二输入端子。因此，当第二控制信号V2的量值减小时，第五比较器240输出逻辑高信号。第六比较器245具有通过电阻器215耦接到第二输入端子的负输入。第六比较器245的正输入供应有第二临界值VT2。第五比较器240的输出和第六比较器245的输出连接到NAND闸250。NAND闸250的输出经耦接以通过第四反跳电路265来复位触发器270。第四反跳电路265确定图7展示的延迟时间TD2。
图10是根据本发明的反跳电路160、165、260、265的实施例。在此实施例中，第三电流源310和电容器325确定当输入IN变成逻辑低之后而输出OUT变成逻辑低时之间的延迟时间。第四电流源315和电容器325确定当输入IN变成逻辑高之后而输出OUT变成逻辑高时之间的延迟时间。因此，图9展示第二切换信号S2响应于第四比较器230的输出和复位信号RST而启用。第二切换信号S2响应于第五比较器240和第六比较器245的输出而禁用。
虽然已参看本发明的优选实施例特定展示并描述了本发明，但所属领域的技术人员将了解，可在不脱离本发明精神和范围的情况下在其中作出形式和细节上的各种变化，本发明精神和范围由所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种镇流器电路，其特征在于包括一谐振电路，其由一电感器与一电容器的串联连接而形成用以操作一灯；一第一开关，其耦接到所述谐振电路以供应第一电压到所述谐振电路，其中所述第一开关由一第一切换信号控制；一第二开关，其耦接到所述谐振电路以供应第二电压到所述谐振电路，其中所述第二开关由一第二切换信号控制；一第一电阻器，其与所述第一开关串联连接以响应于所述第一开关的切换电流而产生一第一控制信号；一第二电阻器，其与所述第二开关串联连接以响应于所述第二开关的切换电流而产生一第二控制信号；一第一控制电路，其响应于所述第一控制信号来产生所述第一切换信号用于控制所述第一开关；以及一第二控制电路，其响应于所述第二控制信号来产生所述第二切换信号用于控制所述第二开关。
2.根据权利要求1所述的镇流器电路，其特征在于当所述第一控制信号低于一第一零临界值时，启用所述第一切换信号，且在所述谐振电路的四分之一谐振周期之后，当所述第一控制信号低于一第一临界值时，禁用所述第一切换信号。
3.根据权利要求2所述的镇流器电路，其特征在于当所述第二控制信号低于一第二零临界值时，启用所述第二切换信号，且在所述谐振电路的四分之一谐振周期之后，当所述第二控制信号低于一第二临界值时，禁用所述第二切换信号。
4.根据权利要求3所述的镇流器电路，其特征在于所述第一零临界值的量值等于所述第二零临界值的量值，且所述第一临界值的量值等于所述第二临界值的量值。
5.根据权利要求1所述的镇流器电路，其特征在于所述第一控制电路包括一第一输入端子，其耦接到所述第一电阻器；一第一比较器，其具有耦接到所述第一输入端子的一输入，且所述第一比较器的另一输入供应有一第一零临界值；一第二比较器，其具有耦接到所述第一输入端子的一输入，且所述第二比较器的另一输入通过一第一延迟电路连接到所述第一输入端子；以及一第三比较器，其具有耦接到所述第一输入端子的一输入，且所述第三比较器的另一输入供应有一第一临界值，其中所述第一切换信号响应于所述第一比较器的一输出而启用，且所述第一切换信号响应于所述第二比较器和所述第三比较器的输出而禁用。
6.根据权利要求1所述的镇流器电路，其特征在于所述第二控制电路包括一第二输入端子，其耦接到所述第二电阻器；一第四比较器，其具有耦接到所述第二输入端子的一输入，且所述第四比较器的另一输入供应有一第二零临界值；一第五比较器，其具有耦接到所述第二输入端子的一输入，且所述第五比较器的另一输入通过一第二延迟电路连接到所述第二输入端子；以及一第六比较器，其具有耦接到所述第二输入端子的一输入，且所述第六比较器的另一输入供应有一第二临界值，其中所述第二切换信号响应于所述第四比较器的输出而启用，且所述第二切换信号响应于所述第五比较器和所述第六比较器的输出而禁用。
7.根据权利要求5所述的镇流器电路，其特征在于所述第一控制电路进一步包括一第一反跳电路，其经耦接以启用所述第一切换信号；以及一第二反跳电路，其经耦接以禁用所述第一切换信号。
8.根据权利要求6所述的镇流器电路，其特征在于所述第二控制电路进一步包括一第三反跳电路，其经耦接以启用所述第二切换信号；以及一第四反跳电路，其经耦接以禁用所述第二切换信号。
9.一种镇流器，其特征在于包括一谐振电路，其通过一电容器与一电感器的串联连接而形成用以操作一灯；一第一开关，其耦接到所述谐振电路，其中所述第一开关由一第一切换信号控制；一第二开关，其耦接到所述谐振电路，其中所述第二开关由一第二切换信号控制；一第一电阻器，其与所述第一开关串联连接以响应于所述第一开关的切换电流而产生一第一控制信号；一第二电阻器，其与所述第二开关串联连接以响应于所述第二开关的切换电流而产生一第二控制信号；一第一控制电路，其响应于所述第一控制信号来产生所述第一切换信号用于控制所述第一开关；以及一第二控制电路，其响应于所述第二控制信号来产生所述第二切换信号用于控制所述第二开关。
10.根据权利要求9所述的镇流器，其特征在于当所述第一控制信号低于一第一零临界值时，启用所述第一切换信号，且在所述谐振电路的四分之一谐振周期之后，当所述第一控制信号低于一第一临界值时，禁用所述第一切换信号；其中当所述第二控制信号低于一第二零临界值时，启用所述第二切换信号，且在所述谐振电路的四分之一谐振周期之后，当所述第二控制信号低于一第二临界值时，禁用所述第二切换信号。
11.根据权利要求10所述的镇流器，其特征在于所述第一零临界值的量值等于所述第二零临界值的量值，且所述第一临界值的量值等于所述第二临界值的量值。
12.根据权利要求9所述的镇流器，其特征在于所述第一控制电路包括一第一输入端子，其耦接到所述第一电阻器；一第一比较器，其具有耦接到所述第一输入端子的一输入，且所述第一比较器的另一输入供应有一第一零临界值；一第二比较器，其具有耦接到所述第一输入端子的一输入，且所述第二比较器的另一输入通过一第一延迟电路连接到所述第一输入端子；以及一第三比较器，其具有耦接到所述第一输入端子的一输入，且所述第三比较器的另一输入供应有一第一临界值，其中所述第一切换信号响应于所述第一比较器的一输出而启用，且所述第一切换信号响应于所述第二比较器和所述第三比较器的输出而禁用。
13.根据权利要求9所述的镇流器，其特征在于所述第二控制电路包括一第二输入端子，其耦接到所述第二电阻器；一第四比较器，其具有耦接到所述第二输入端子的一输入，且所述第四比较器的另一输入供应有一第二零临界值；一第五比较器，其具有耦接到所述第二输入端子的一输入，且所述第五比较器的另一输入通过一第二延迟电路连接到所述第二输入端子；以及一第六比较器，其具有耦接到所述第二输入端子的一输入，且所述第六比较器的另一输入供应有一第二临界值，其中所述第二切换信号响应于所述第四比较器的一输出而启用，且所述第二切换信号响应于所述第五比较器和所述第六比较器的输出而禁用。
14.根据权利要求12所述的镇流器，其特征在于所述第一控制电路进一步包括一第一反跳电路，其经耦接以启用所述第一切换信号；以及一第二反跳电路，其经耦接以禁用所述第一切换信号。
15.根据权利要求13所述的镇流器，其特征在于所述第二控制电路进一步包括一第三反跳电路，其经耦接以启用所述第二切换信号；以及一第四反跳电路，其经耦接以禁用所述第二切换信号。
全文摘要
本发明一种电流模式谐振镇流器，是一种用于荧光灯的较低成本镇流器电路，通过电感器与电容器的串联连接形成一谐振电路用以操作荧光灯。第一电路和第二电路相耦接以切换谐振电路。以第一电路为例，第一电阻器与第一开关串联连接以便响应于第一开关的切换电流来产生第一控制信号。当第一控制信号低于第一零临界值时，则第一开关接通，且在谐振电路的四分之一谐振周期之后，当第一控制信号低于第一临界值时，则第一开关断开。因此，实现了第一开关的软切换。
文档编号H05B41/233GK1972548SQ20061017056
公开日2007年5月30日 申请日期2006年12月26日 优先权日2006年9月28日
发明者林甲森, 杨大勇 申请人:崇贸科技股份有限公司