专利名称：驱动至少两种不同类型的放电灯的电子镇流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动至少两种不同类型的放电灯的电子镇流器，为了驱动这 些放电灯需要不同的灯电流，该电子镇流器包括输入端，其带有第一输入端子和第二输入 端子，用于连接直流供电电压；升压转换器，其带有升压电感线圈、升压开关和升压二极管， 该升压开关具有控制电极、参考电极和工作电极，其中升压转换器在输入侧耦合在第一输 入端子和第二输入端子之间并且具有带有第一输出端子和第二输出端子的输出端；带有第 一电子开关和第二电子开关的桥电路，其中第一电子开关和第二电子开关分别具有控制电 极、参考电极和工作电极，其中第一电子开关和第二电子开关的串联电路在构建第一桥中 点的情况下耦合在升压转换器的第一输出端子和第二输出端子之间；输出端，其带有第一 输出端子和第二输出端子，用于连接放电灯，其中第一输出端子与第一桥中点耦合，并且其 中第二输出端子与整流器的第二输出端子耦合；灯电感线圈，其串联地耦合在电子镇流器 的第一输出端子和第一桥中点之间；第一电压测量装置，其设计为测量第一输入端子和第 二输入端子之间的电压；第二电压测量装置，其设计为测量升压转换器的第一输出端子和 第二输出端子之间的电压；以及微控制器，其带有与第一电压测量装置耦合的第一输入端， 与第二电压测量装置耦合的第二输入端，与第一电子开关的控制电极耦合的第一输出端， 与第二电子开关的控制电极耦合的第二输出端，以及与升压开关的控制电极耦合的第三输 出端，其中微控制器设计为通过改变在第三输出端上提供的信号的开关频率来调节升压转 换器的第一输出端子和第二输出端子之间的电压。
背景技术：
为了在电子镇流器中满足用于正弦形电流消耗的条件，首先在电网输入端中使用 升压转换器作为电路拓扑。为了保证正确的功能，升压转换器的输出电压、所谓的中间回路 电压必须始终大于电网输入电压的峰值。对于例如180Vrms至264Vrms的输入电压范围，由 此最大峰值为大约372V。为了保证带有所谓功率因子校正的可靠的运行，在现有技术中调 节中间回路电压，使得其具有电网输入电压的最大峰值之上的固定百分比(例如15%)。在 例如在264Vrms的输入电压时得到的372V的峰值情况下，由此中间回路电压为大约430V。 与电网输入电压的实际值无关，由此驱动升压开关的频率改变为使得出现中间回路电压的 该恒定值。在这种已知的方式中，不希望地出现了高的损耗。在电网输入电压和中间回路 电压之间的差越大，则升压开关的开关频率越高，由此产生无线电干扰方面的问题。
发明内容
本发明的任务是改进开头所述的电子镇流器，使得能够在尽可能小的电磁干扰情 况下实现尽可能低损耗的运行。该任务通过具有权利要求1所述的特征的电子镇流器来解决。本发明所基于的认识是，通过使用微控制器可以同时确定电网输入电压和升压转 换器的中间回路电压。基于此，现在可以调节中间回路电压，使得该中间回路电压具有电网输入电压的峰值之上的确定百分比(例如4%至8%)。在低的电网输入电压情况下，由此 降低中间回路电压，在提高电网输入电压的情况下，中间回路电压以相同程度提高。通过这 种措施，一方面保证了正弦形的电流消耗，另一方面能够在升压开关的尽可能低的工作频 率情况下实现电路的运行。优选的是，微控制器设计为调节升压转换器的第一输出端子和第二输出端子之间 的电压，使得该电压至少在第一和第二输入端子之间的电压的峰值的电压值的第一值域 内、或者在升压转换器的第一和第二输出端子之间的电压值的第一值域内在第一和第二输 入端子之间的电压的峰值的电压值之上的可预先给定的阈值上。换言之，测量在升压转换 器的输入端上的电压或者输出端上的电压，并且通过相应地激励升压转换器的开关保证了 升压转换器的输出电压始终大到使得可靠地引起正弦形的电流消耗，然而另一方面尽可能 地小，以便使得损耗最小化。通过在升压转换器的输出端上的电压和输入端上的电压之间 的小的电压振幅(Spanrumgshub)，提高了升压转换器的效率。一般地，由此降低了在根据本 发明的电子镇流器的组件中的电流负荷，使得可以使用较小的部件。这降低了组件的价格 及其位置需求。通过升压转换器的与现有技术相比平均较小的输出电压，明显降低了升压 转换器的损耗。在此，可预先给定的阈值尤其是在第一和第二输入端子之间的电压的峰值的电压 值的2%到10%之间，优选在4%到8%之间。在现有技术中出于安全性的原因阈值恒定地 为第一和第二输入端子之间的电压的峰值的最大电压值之上的15%，而相应地根据本发明 得到明显更小的距离并且由此得到明显降低损耗。改进方案的一种特别优选的类型的特征在于，微控制器还设计为，通过执行测量 例程来确定连接在输出端上的放电灯的类型，其中在微控制器中针对至少两种类型的放电 灯的每一种都存储有针对第一和第二输入端子之间的电压的峰值的电压值的第一值域的 下边界值或者针对升压转换器的第一和第二输出端子之间的电压值的第一值域的下边界 值。这能够实现如下情况的不同处理其中在第一和第二输入端子之间的电压的峰值的电 压值或者在升压转换器的第一和第二输出端子之间的电压的峰值的电压值在相应的边界 值之上或者之下。优选的是，在此通过其灯电流的额定值和/或其灯功率的额定值来表示 放电灯的类型。因此特别优选的是，微控制器设计为在第二值域中通过改变在第三输出端提供的 信号的开关频率来将升压转换器的第一和第二输出端子之间的电压调节到最小电压，其中 该第二值域接在第一和第二输入端子之间的电压的峰值的电压值的第一值域的下边界值 之下，或者接在升压转换器的第一和第二输出端子之间的电压值的第一值域的上边界值之 下。该措施考虑了如下认识在驱动放电灯时，在升压转换器的输入端上的电压和在输出端 上的电压的峰值的电压值之间的距离不能超过整个值域地被调节到可预先给定的阈值上。 如试验表明的那样，在降低在升压转换器的输入端上的电压的峰值的电压值或者降低升压 转换器的输出端上的电压值的情况 下，根据在何处测量，不再产生对于相应类型的放电灯 所需的灯电流的额定值。降低在相应的电压值的电压的大的、第一值域中的损耗的代价是， 在相应的电压值的第二值域中，确定类型的放电灯不再可以被驱动。在所提及的优选的改 进方案中，这通过如下方式来阻止监视低于第一值域的下边界值，并且保证通过相应地激 励升压开关来保证不低于可预先给定的最小电压，该最小电压可以是与灯类型相关的。由此，此外，在所提及的电压值的第一值域中将损耗保持较小，并且仍然保证用所提及的在第 二值域中的电压值驱动放电灯。该组合才能够实现在多灯设备情况下有利地使用本发明。最小电压优选至少与升压转换器的第一和第二输出端之间的电压的第一值域的 下边界值一样大，尤其是该最小电压对应于该下边界值。通过这种方式，在同时保证驱动相 应的灯类型的情况下将损耗的降低最大化。其他有利的实施形式由从属权利要求得到。
下面参照附图进一步描述根据本发明的电子镇流器的一个实施例。其中图1以示意图示出了根据本发明的电子镇流器的一个实施例；图2示出了针对中间回路电压的不同值的、关于频率的灯电流L的曲线图；以及图3以示意图示出了中间回路电压Uzw与升压转换器的输入端上的电压的峰值的 电压值的相关性。
具体实施例方式图1以示意图示出了根据本发明的电子镇流器的一个实施例。该镇流器包括带有 第一输入端子和第二输入端子的输入端，在这些输入端子之间施加电网电压UN。整流器10 与输入端耦合，在该整流器的输出端E1、E2上提供电压Ugl，该电压对应于整流后的电网电 压UN。电压Ugl具有峰值Upeak。在整流器10之后是升压转换器12，该升压转换器包括升压 电感线圈Li、升压二极管Dl以及升压开关Si。如对于本领域技术人员明显的是，也可以将 直流电压直接连接在升压转换器12的输入端上。由此，根据本发明的电子镇流器会同样地 工作。在升压转换器12的输出端上提供的、借助电容器Cl稳定的电压是所谓的中间回 路电压uzw。在升压转换器12的输出端子之间耦合有桥电路，该桥电路在此包括开关S2和 S3。在开关S2、S3之间定义了桥中点BM1。在桥中点BMl和电子镇流器的第一输出端子Al 之间耦合有耦合电容器Ck以及灯电感线圈L2的串联电路。第一输出端子Al用作第二桥中 点BM2。在第一输出端子Al和第二输出端子A2之间一方面耦合有谐振电容器C,es，另一方 面耦合有放电灯La。电子镇流器具有微控制器14，该微控制器借助在其输出端AMl和AM2 上提供的信号来激励开关S2和S3。这些信号的特征在于瞬时频率f23。微控制器14通过 输出端AM3激励开关Si，其中在输出端AM3上提供的信号的特征在于瞬时频率f”在此， 这通过如下方式实现微控制器14在其输出端AM3上提供接通时间，其中频率自动由该 时间得到，在升压电感线圈Ll中的电流需要经该时间又变为零。通过与分压器Rl、R2的抽头耦合的第一输入端EMl，微控制器14与如下信号耦合 该信号与电压Ugl相关。类似地，微控制器14通过其与分压器R3、R4的抽头耦合的输入端 EM2与如下信号耦合该信号与中间回路电压Uzw相关。为了调节输出电流Iy此外分流电 阻Rsh与放电灯La串联地设置，其中在分流电阻Rsh上下降的电压通过输入端EM3输 送给微 控制器14，其中微控制器14设计为通过相应地改变信号AMI、AM2来改变输出电流如 对于本领域技术人员已知的那样。微控制器14设计为通过调节频率f\来激励开关Si，使 得电压Uzw在电压Ugl的峰值Upeak的第一值域内始终有关于Upeak的值的可预先给定的阈值。该可预先给定的阈值优选在Upeak的电压值的2%到10%之间，尤其是在4%到8%之间。为了示出微控制器14的另外的设计，首先进一步讨论图2。图2示出了与频率f23相关的灯电流L的曲线图，该频率即在微控制器14的输出端AMI、AM2上的用于激励开关 S2、S3的信号的频率。示出的是三个曲线，它们代表不同的中间回路电压UZw。最下部的曲 线对应于等于270V的中间回路电压Uzw，中间的曲线对应于等于370V的中间回路电压Uzw， 而最上部的曲线对应于等于430V的中间回路电压Uzv0要注意的是，由于负载的电感特性， 电子镇流器可以在Uzw的相应曲线的下降区域中工作。如果中间回路电压为430V并且对于连接在电子镇流器的输出端Al、A2上的灯类 型需要300mA的灯电流的额定值，则灯可以在工作点Pl中工作，也即微控制器14在此选择 70kHz的频率f23。如果现在例如由于降低的电网电压队在整流器10的输出端上提供较小的电压 Ugl。则可以通过相应地激励开关Si、即通过选择频率来调节相应较小的中间回路电压， 例如Uzw等于370V。为了调节Ih等于300mA的灯电流，灯La在工作点P2上工作，也即f23 为30kHz。如果现在电网电压Un降低到更小的值，则在整流器10的输出端的Ugl也降低。 如果现在中间回路电压Uzw相应地降低，例如降低到Uzw等于270V，则图2的视图示出了，不 再能够找到如下工作点灯La可以在该工作点用300mA的所需灯电流‘来驱动。图3针对一个特别优选的实施形式示出了中间回路电压Uzw与电压Upeak、即在升压 转换器12的输入端上的电压Ugl的峰值的电压值的相关性。在Upeak的大的幅度情况下(这 些幅度表示第一值域Wl)，适用UZw = a * Upeak,其中a > 1。优选的是，a在1.02到1. 10之间。由此，根据本发明的电子镇流器一方面在极低 的损耗情况下工作，另一方面保证了正弦形的电流消耗。这是可能的，直到边界值Upeak = UZwmin/a，其为第二值域W2的开始。在此，通过Uzwmin限定了最小的中间回路电压，其取决于 连接在电子镇流器的输出端A1、A2上的灯La的类型，以便实现灯的额定电流。灯的额定电 流或者灯功率和/或最小中间回路电压Uzwmin的相应值可以针对不同的灯类型例如以查找 表的形式存储在微控制器14中。微控制器14优选设计为在驱动灯La之前执行测量例程，以便确定连接在输出端 A1、A2上的灯La的类型。对此相关的措施对于本领域技术人员而言是已知的。随后，微控 制器14从查找表中读取灯的额定电流或者最小中间回路电压Uzwmin的与确定的灯类型关联 的值，并且在激励开关Sl时尤其是通过相应地选择频率来考虑这些值。在边界值Upeak =UzmdrA之下，偏离线性关系Uzw = a * Upeak并且设置Uzw = Uzwmin0此外，可以使值Uzwmin与其他边界条件相关，例如电子镇流器是直接由直流电源馈 电还是由交流电源馈电，如在图1的实施例中那样，以及与得到的频率f23相关。
权利要求
一种用于驱动至少两种不同类型的放电灯(La)的电子镇流器，为了驱动所述放电灯需要不同的灯电流(ILa)，该电子镇流器包括-输入端，其带有第一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)，用于连接直流供电电压(UN)；-升压转换器(12)，其带有升压电感线圈(L1)、升压开关(S1)和升压二极管(D1)，该升压开关具有控制电极、参考电极和工作电极，其中升压转换器(12)在输入侧耦合在第一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)之间并且具有带有第一输出端子和第二输出端子的输出端，-带有第一电子开关(S2)和第二电子开关(S3)的桥电路，其中第一电子开关(S2)和第二电子开关(S3)分别具有控制电极、参考电极和工作电极，其中第一电子开关(S2)和第二电子开关(S3)的串联电路在构建第一桥中点(BM1)的情况下耦合在升压转换器(12)的第一输出端子和第二输出端子之间；-输出端，其带有第一输出端子(A1)和第二输出端子(A2)，用于连接放电灯(La)，其中第一输出端子(A1)与第一桥中点(BM1)耦合，并且其中第二输出端子(A2)与第二输入端子(E2)耦合；-灯电感线圈(L2)，其串联地耦合在电子镇流器的第一输出端子(A1)和第一桥中点(BM1)之间；-第一电压测量装置(R1，R2)，其设计为测量第一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)之间的电压；-第二电压测量装置(R3，R4)，其设计为测量升压转换器(12)的第一输出端子和第二输出端子之间的电压；以及-微控制器(14)，其带有与第一电压测量装置(R1，R2)耦合的第一输入端(EM1)，与第二电压测量装置(R3，R4)耦合的第二输入端(EM2)，与第一电子开关(S2)的控制电极耦合的第一输出端(AM1)，与第二电子开关(S3)的控制电极耦合的第二输出端(AM2)，以及与升压开关的控制电极耦合的第三输出端，其中微控制器设计为通过改变在第三输出端上提供的信号的开关频率来调节升压转换器的第一输出端子和第二输出端子之间的电压，其特征在于，微控制器(14)还设计为将升压转换器(12)的第一输出端子和第二输出端子之间的电压(UZw)调节到如下值该值取决于第一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)之间的电压(Ug1)的值。
2.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，微控制器(14)设计为调节升压转 换器(12)的第一输出端子和第二输出端子之间的电压，使得该电压至少在第一输入端子 (E1)和第二输入端子(E2)之间的电压(Ugl)的峰值的电压值(UPMk)的第一值域(W1)内、 或者在升压转换器(12)的第一输出端子和第二输出端子之间的电压值的第一值域内在第 一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)之间的电压的峰值的电压值(Up6ak)之上的可预先给 定的阈值上。
3.根据权利要求2所述的电子镇流器，其特征在于，可预先给定的阈值是第一输入端 子(E1)和第二输入端子(E2)之间的电压(Ugl)的峰值的电压值(Up6ak)的2%到10%之间， 尤其是在4%到8%之间。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的电子镇流器，其特征在于，微控制器(14)还 设计为通过执行测量例程来确定连接在输出端上的放电灯(La)的类型，其中在微控制器 (14)中针对至少两种类型的放电灯(La)的每一种都存储有针对第一输入端子(E1)和第二 输入端子(E2)之间的电压(Ugl)的峰值的电压值(UPMk)的第一值域(W1)的下边界值或者 针对升压转换器(12)的第一输出端子和第二输出端子之间的电压值的第一值域的下边界 值(Uzwmin)。
5.根据权利要求4所述的电子镇流器，其特征在于，通过放电灯(La)的灯电流的额定 值(IJ和/或其灯功率的额定值来表示放电灯(La)的类型。
6.根据权利要求4或5所述的电子镇流器，其特征在于，微控制器(14)设计为在第 二值域(W2)中通过改变在第三输出端(AM3)提供的信号的开关频率(f\)来将升压转换 器(12)的第一输出端子和第二输出端子之间的电压(UZw)调节到最小电压(UZwmin)，其中该 第二值域接在第一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)之间的电压(Ugl)的峰值的电压值 (Upeak)的第一值域(W1)的下边界值之下，或者接在升压转换器(12)的第一输出端子和第 二输出端子之间的电压值(UZw)的第一值域(W1)的下边界值(UZwmin)之下。
7.根据权利要求6所述的电子镇流器，其特征在于，最小电压(UZwmin)至少与升压转换 器(12)的第一输出端和第二输出端之间的电压(UZw)的第一值域(W1)的下边界值一样大， 尤其是该最小电压对应于该下边界值。
全文摘要
本发明涉及一种用于驱动至少两种不同类型的放电灯(La)的电子镇流器，为了驱动这些放电灯需要不同的灯电流(ILa)。该镇流器包括升压转换器，其提供与电网电压相关的中间回路电压。
文档编号H05B41/282GK101861041SQ20101014992
公开日2010年10月13日 申请日期2010年4月8日 优先权日2009年4月8日
发明者奥拉夫·布塞, 西格弗里德·迈尔 申请人:奥斯兰姆有限公司