专利名称：借助于电子镇流器使至少一只荧光灯运行的方法以及相应的电子镇流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1前序部分所述用电子镇流器使至少一只荧光灯运行的方法，以及根据权利要求6前序部分所述具有相应结构的镇流器本身。
与其它传统的使荧光灯运行的电路装置相比，用电子镇流器来驱动大家熟知的在有限的灯管电流下频繁运行的荧光灯，可达到规定的恒定功率和具有较高经济性。因此全电子镇流器已获广泛应用，且其多种专门解决方式已为公众熟知。例如为此可参阅Licht(光学)杂志的文章，NO.1，1987，P45～P48及NO.2，1987，P148～154，以及所附文献。
全电子镇流器是可有效利用的通用装置，这种镇流器在相当宽的电压公差范围和允许的电网频率范围内适用于通用的电网交流电压，甚至也适用于直流供电。但是电子镇流器的基本问题在于必须考虑灯管公差，和在灯管运行时，可能会因不同原因产生不同形式的故障，因此必须采取可靠的措施。所以，例如一只在运行过程逐渐漏气的荧光灯状态与随老化过程螺旋灯丝电阻逐渐增高而老化的荧光灯完全不同，还必须把这些起因于出现灯丝烧断的故障区别开来。在所有这些情况下，必须明确判断故障是出自电子镇流器，还是出自使有问题的荧光灯出毛病的负载电路并且必须关掉有问题的荧光灯。此外供电电网短时间出现的故障也会影响灯管的运行，在这种情况下，必须将灯管电流限制在允许值，另一方面，这种短时间故障不会导致灯管断电。最终由维修角度出发提出希望，这也已为大家所熟知，在出现灯管故障时，电子镇流器处于复位的等候状态，而在更换了灯管后，即为消除故障后，新灯管可以自动重新启动。
由于上述原因和事实(至少在原来负载电路内局部出现很高的电压峰值)，极大地限制了与电路相应的全电子镇流器的发展。因此，流行方式是至少绝大多数的电子镇流器按照模拟开关电路技术构成，这种技术通常不利于电子镇流器的集成化。因而商业上惯用的电子镇流器采用由许多分立元件制成各种形式的电路，其制造和检验是比较费时和昂贵的。
因此，本发明的目的是根据对灯管启动过程的分析，以及根据不同故障原因给出的监控功能，建立起基本的工作原理，在此基础上得到一种比迄今一般所用集成开关电路技术具有更高标准的电子镇流器。
因此，本发明的任务是提供一种本文开始所述类型的方法，该方法是在灯管正常运行时，对至少包含一只荧光灯的负载电路进行简单而可靠的调整，使荧光灯转换的功率处在恒定值上，同时通过对灯管功能的主监控，在不稳定区的所有状态，即在灯管启动时，以及在各种故障情况下，能够明确估值，在灯管电路产生持久的故障情况下，促使这种电路复位，而在消除了故障之后，必要时，允许灯管电路自动重新启动。此外，根据本发明的任务是提供一种本文一开始所述类型的电子镇流器，它具有与所述方法相应的结构，尤其是可实现大规模集成电路技术。
以本文一开始所述的那种方法，可完成权利要求1所述特征限定的任务。
根据发明所述的解决方案，为正常启动而设置了通过把负载电路内转换功率持续保持在预定值的第一调整电路来控制与至少包含一只荧光灯的负载电路串联、并由两只功率半导体组成的半桥电路。此外，在第一调整电路之外，又设置了第二调整电路，它在稳定运行时，处在等待状态。首先，针对稳定运行时出现的短时故障进行说明，这种故障可以由灯管电流增高判断，据此，第二调整电路从等待状态启动。这样触发的监控功能按照预置的时间光栅动作，在时间光栅中的相继预定时间段内，确定各自特有的灯管电流值，因此，最终可查明因灯管电路导致出现的故障是否必定会使镇流器复位，和因而必定导致负载电路的控制。此外，为了在灯管启动期间调整和监控灯管电流而采用了同相的主控制回路，这与灯管启动是否正常进行，即接入的灯管是否正常启动，或在有故障情况下，有毛病的灯管是否正常运行无关。因此它具有一个特殊的优点可以简单的方式实现，可以调整由仅有几个时间段组成的时间光栅确定的监控状态，在此监控状态下，根据出现的毛病，可以明确无误估计瞬间灯管电流值。虽然监控功能可在出现故障的短时间内启动，但可以抑制这种直接影响灯管电流的故障，使电子镇流器在这种故障消除之后又恢复工作。另一方面，实际的灯管毛病可以在短时间内象这样明确断定，而在消除了出现的毛病之后，即更换了灯管后，或在断电又重新接上电网电压之后，促使电子镇流器复位，一只新灯管启动自动进行。
应用上述讨论过的方法的电子镇流器在权利要求6中描述。由此可以获悉根据发明提供的时间值传感器，这样控制与其共同工作的监控电路，使得能在不同时间段内以不同方式估计与时间有关的瞬时灯管电流值，此外，以用监控电路给出的控制脉冲，合适地调整与半桥式电路的大功率晶体管相应的原有控制电路的方式，把这种瞬间灯管电流限制在一定的最高值。按照此方式，例如在预热阶段，可把灯管电流限制在保养灯管灯丝的低值，另一方面在点燃阶段，使灯管具有预先规定的、与最高允许点燃电压相应的峰值的较高点燃电流，并严格在公差范围内调整，最终在有故障时要把灯管电流限制在允许值，甚至在监控阶段，在电子镇流器尚未复位的情况下，把电流限制在使整个灯管电流不能运行的允许值。
此外，这种解决方案可以使电子镇流器获得更广泛的应用，因为考虑到在多只荧光灯运行或在镇流器减光运行下相应的边界条件，通过在监控电路中预置相应的参考电平，能确保真正控制大功率晶体管。本发明所述解决方案的进一步特征将在从属权利要求中阐明。
下面结合附图详细说明本发明的实施例，附图中
图1表示根据本发明构成的电子镇流器的方块图。
图2表示第二种实施方案电路的进一步细节。
图3以脉冲图形的形式表示在灯管正常启动时的功能流程。
图4是与图3相应的脉冲图，指出故障情况，在这种情况下，接入的荧光灯在预定的时间间隔内不按常规点燃所以电子镇流器复位。
图5是相应的脉冲图，表示对到荧光灯正常运行时出现的故障所进行的估价。
图1表示用于驱动一只，有时为几只荧光灯的电子镇流器以及带有荧光灯FL的固有负载电路。众所周知，接入电子镇流器是为了通过交流电网上的高频滤波器HF限制无线电干扰电压，(这里用L，N表示交流电网)。在高频滤波器HF的输出端接有整流电桥GL上，后者提供未经平滑的直流电压。为了产生一个超过电网电压峰值的直流电压，在整流电桥的输出端设置-充电扼流圈L1，它与充电二极管D1相连。充电扼流圈L1通过也接在其输出端的第一大功率晶体管V1进行周期性充电。该第一大功率晶体管V1通过控制和调整回路(在这里特别制成集成回路IC，并将详细描述)来控制。简言之，电子镇流器上的这种控制和调整回路有一个任务，即根据整流的电网电压的瞬时值，对充电扼流圈L1进行有区别的充电，从而限制了电网电流中的谐波成分。第二功能在于把在充电二极管D1的阴极输出端上出现的电压，即具有较小振荡幅度的所谓级间耦合电路电压调整到恒定值，以便达到使电子镇流器与负载和电网电压无关的目的。
此外，电子镇流器通常具有一个自激振荡振动子换流器，以及一个半桥式电路，后者是通过接在充电二极管D1的串联电路里的两只大功率晶体管V2和V3实现的。把具有至少一只荧光灯FL的负载电路接到另外两只大功率晶体管的公共连接点上。这里在本实施例内，设置一个与荧光灯FL串联的饱和扼流圈L2作为负载电路，点燃用电容器C2与荧光灯FL并联。到目前为止，已经指出本发明所述的电子镇流器相当于通常的实施形式，因此，不需要更加详细地描述。
电子镇流器的所有控制功能基本上在已描述过的，作为集成开关电路IC实施的控制和调整回路中已经实现。为了控制另外两只大功率晶体管V2和V3，这种集成开关电路IC各具有一触发电路HSD和LSD，后者各自处于选择电路SEL彼此倒置的两输出端上。这时，触发电路HSD包含一电位重叠的电平变换器，后者把控制信号传递到大功率晶体管V2的高电位上。这些触发电路具有延迟输入端EN，以便触发它们，或者去除触发。关于这些还要详细说明。在控制输入端C1上，一脉冲群传递到选择电路SEL，脉冲群按照双稳态触发电路方式控制选择电路，其特点为通过触发电路HSD和LSD交替触发两只大功率晶体管V2和V3，使之彼此错开一定的空挡时间，相继受到控制。这些控制的脉冲群由具有三个调整输入端的、受控振荡器CCO提供，三个调整输入端上接有第一可调电阻Rf，第二可调电阻RK及可调电容器Cf，这是电阻的另一端分别接地或接到一定参考电压上(作为示例，在下面的说明中全部指接地)。可调电阻RK和可调电容器Cf决定本例中与电流有关控制的振荡器CCO的上限频率及下限频率。大功率晶体管V2和V3预定的空挡时间可通过确定电阻Rf的尺寸进行调整。
第一运算放大器DPR的输出信息为向与电流有关的受控振荡器CCO提供控制的输入信息，这个输出信息经另一欧姆电阻Rc及另一电容器Cc进行低通滤波。
正如以下还要说明的那样，在集成电路IC内部产生一参考电压Vref。第一运算放大器OPR把这个参考电压与第二输入电压进行比较，后者相应于流过半桥电路的大功率晶体管V2、V3的电流平均值。同时运算放大器OPR的第二输入通过附加串联电阻Ro接到半桥电路的串联电路上，即此处接到大功率晶体管V3的输出端上。为了调整在半桥电路内流过的灯管电流而将这种电路设计成一封闭的调整回路(调整网)，灯管电流上升得越高，则运算放大器OPR的输出电压越高，这个输出电压从另一方面让受控振荡器CCO向更高脉冲群频率方向调整。但是这种频率增高反过来促使灯管电流下降。在灯管电流呈下降趋势时，该调整电路也会向反方向调整。这种前面描述过的调整回路，尤其是带有与电流有关的受控振荡器和第一运算放大器OPR，在稳定运行即在无故障点燃荧光灯的情况下，对半桥电路构成一有效的高频调整。应当补充指出在这里描绘的电子镇流器也是有减光能力的，因为人们可以通过相应固定的参考电压Vref牢牢控制电子镇流器的输出功率。
此外，集成开关电路IC包含一个监控设备，这个监控设备在稳定运行时监控荧光灯FL的状态，尤其是控制灯管启动，以及在出现毛病或故障时的启动。为此，集成开关电路IC具有监控电路MON，后者构成具有可调整阈值的阈值电路，其信号输入端经电阻Rm接到半桥电路的一只大功率晶体管V3的输出上。因此，该监控电路MON包含与瞬间灯管电流相应的控制信号，一旦控制信号达到瞬间启动阈值就会使监控电路MON输出脉冲QM。通过多个选择信号，实现各阈值的调整。
选择信号S4之一由第一比较器COMP产生，第一比较器是作为差动电压放大器构成的，它的正输入端，经退耦二极管D2接到第一运算放大器OPR的输出端上，而在它的负输入端上则提供参考电压Vref。
其它的选择信号由时间值传感器PST产生，时间值传感器的输入端一侧接到第一内电流源IT和一接地的外充电电容器CT的连接点上。内电流源IT随荧光灯FL合闸过程开始启动，同时使外充电电容器开始充电，因此在时间值传感器PST的输入端上存在一相应于合闸瞬间线性增长的信号电压，这个电压在时间值传感器内与预置的阈值进行比较。在达到各自的启动阈值时，时间值传感器PST给出输出信号S1，S2，S3之一，由此来确定下面还要详述的时间段。把第一及第三输出信号S1及S3传送给监控电路MON，以便在那儿调整预置阈值之一。
比较器COMP把外电容器Ccc上的电压，(在正常运行时，它相应于调整运算放大器OPR的输出电压)与参考电压Vref给出的值进行比较。如果调整运算放大器丧失其确定的调整范围，尤其在使用多只灯管时，当由于高欧姆灯管灯丝老化而使灯管处于减光状态或者使灯管出毛病时，都可由比较器COMP加以判断。比较器产生控制信号S4，由它可以在监控电路MON内调整一种状态，在这种状态下，所有参考电平Mp，Mi和Mo明显下降。因此即使在很小灯管电流情况下，这个监控电路也可以很好地工作。
时间值传感器PST的第二输出信号S2为关断式定位控制回路SD构成一预备信号，而关断式定位控制回路SD是作为逻辑回路构成的，在出现故障时，例如在灯管有毛病时，关断式定位控制回路SD完成功能，使带有另外两只大功率晶体管V2和V3的半桥电路停止工作。为了实现这一点，把关断式定位控制回路SD的控制输入端与监控电路MON的输出端相连。关断式定位控制回路的输出端附带地连到选择电路SEL的启动电路输入端EN上，以便使其断开或复位。
此外，在集成开关回路IC内，配备有第二内电流源ISC，其输出端与外低通滤波器的欧姆电阻Rc和电容器Cc之间的连接点相连。该第二内电流源ISC具有固定输入端S及复位输入端R。固定输入端S接到监控电路MON的输出端上，而复位输出端R与(为半桥式电路的大功率晶体管V2和V3的激励电路HSD和LSD用的)选择电路SEL的输出端相连接。利用监控电路MON的输出脉冲，使第二内电流源ISC投入运行，对低通滤波器Rc，Cc的外电容器Cc充电。因为与电流有关的受控振荡器CCO的控制输入端也接到第二内电流源ISC的输出端上，所以在这输出端上，输入电流上升，以至于其提供的脉冲群频率增加。一旦这时选择电路SEL(处在它的二个彼此倒置的开关状态之一)使具有(处于较高电压的、半桥式电路的)大功率晶体管V2的激励电路触发则用选择电路SEL的同一输出信号使第二内电流源ISC复位。按照这种方式给出了另一种封闭的调整回路，一周期一周期地把灯管电流调整到各自的预置值，这个预置值是通过监控电路的瞬间触发阈值确定的。第二调整回路对于稳定运行来说，比本说明一开始描述的电流调整更加重要，它在灯管启动以及在发现故障的情况下，限制和调整灯管电流。
集成开关电路IC的一定的供电量可通过多种电路措施达到。‘接通比较器，UVLO是专为接通过程配备的，‘接通比较器’的输入端，例如经另一串联电阻直接接到整流电桥GL上，并经另一充电电容器Ccc接地。在‘接通比较器’UVLO的这一输入端上，供电电压Vcc输送给集成开关电路IC。图1描绘了把供电电压Vcc送到集成开关电路IC的另一种可能性，即通过附加电阻RL，RL′提供了检测和充分利用负载回路内的状态变化的可能性，关于这一点还要解释。‘接通比较器，UVLO首先具有高输入电阻，以便能在尽可能低的损耗下触发IC功能。此外，它是这样调整的，即，一旦电网电压L，N接通，充电电容器Ccc相应充电后，在交流电压为220伏的情况下，它可以在尽可能低的电压下(例如不高于150伏的量级)启动。因此使产生选择参考电压Vref的内电压源REF触发。此外把另一内电流源BIAS接到‘接通比较器UVLO上，借此对于集成开关电路IC产生一个内部辅助电压ICBIAS。采取这种措施，有可能使集成开关电路启动。应提及以下的可能性，即为去掉‘接通比较器’UVLO的触发，不仅可通过电网电压L，N的断开，也可以在内部通过断开接在关断式定位控制回路SD输出端的控制输入，因此，IC功能肯定消失。
在正常运行时，在本实施例中，集成开关电路IC的供电由几乎无损耗工作的供电电路DP，DN，CP保证，供电电路由串联的两只激励二极管DP和DN以及另一只充电电容器Cp组成。这个充电电容器的一端接到上述两只二极管的连接点，另一端接到半桥电路的输出端上，即接到两只大功率晶体管V2和V3的连接点上。这个供电电路向正常运行的集成开关电路IC提供供电电压Vcc。
为了保持供电电压Vcc的稳定，配备了具有另一比较器TPR的调整电路。这个比较器把供电电压Vcc的瞬时值分别与预置的上、下参考值进行比较。比较器TPR的输出与电子开关VD的控制接头连接，电子开关在这里是作为晶体管开关实现的，其断路断口安置在供电电路的充电电容器Cp与地之间。如果比较器TPR检测的供电电压Vcc的瞬时值超过预置的上限值，则比较器TPR给出输出信号，使电子开关VD导通。因此，这将使供电电路(DD，DP，CP)的充电电容器Cp一直充电，直到尽可能无延迟工作的比较器TPR检测到供电电压Vcc的下限值，电子开关VD重新导通为止。因此，这涉及到供电电压Vcc的两点调整。
如图2的详细电路图所示，上述供电电路的激励二极管DN，DP以及电子开关VD也都集成在集成开关电路IC之中，因此，上述开关电路功能不变。
此外，在集成开关电路IC内，PFC装置最终实现了对功率因数的控制。在断路时，它完全类似于为改善功率因数而进行的公知控制。因为虽然这个功能在集成开关电路IC中是必须的，但是在这里给出的关系只具有次要的意义，所以在此仅对其略加提示。PFC装置检测为求得功率因数所必须的所有参量，为此在PFC装置上设置了具有辅助绕组的充电扼流圈L1。这个PFC装置充分利用、并相应地控制第一大功率晶体管V1。
在假设负载电路处于不同的运行状态下，即，尤其在荧光灯上，最好用图3到图5所示的流程图来说明根据图1描绘的电路布置的工作方式。
因此，图3的流程图说明正常启动过程。一旦把上述电子镇流器接到电网电压L，N上，则‘接通比较器’UVLO检测其输入端上上升的供电电压Vcc，一旦达到‘接通阈值’，则集成开关电路IC启动。因此，与电流有关的振荡器CCO首先以预置的下限频率(约为最高频率的75％)触发。除了用于半桥式电路的大功率晶体管V2，V3的激励电路HSD和LSD之外，第二内电流源ISC通过由与电流有关的振荡器CCO的脉冲群触发的选择电路SEL，正如描述的那样，投入运行。因此，它开始对低通滤波器Rc，Cc的电容器Cc相应地充电，因而为电子镇流器频率调整用的上述第一控制回路通过与电流有关的振荡器CCo投入运行。配置了时间值传感器PST的第一内电流源IT也同样对外充电电容器开始充电。一旦由监控电路MON控制的第一内电流源IT再次对这个外充电电容器充电，首先会把以线性上升的电压加到时间传感器PST的输入端上。在时间值传感器PST预置参考电平的情况下，输入信号构成了在各种运行条件下，控制电子镇流器内所有功能流程的时基。
首先根据图3的流程图，说明在正常的灯管启动情况下的流程细节。启动时间点定义为在该时间点，随着以上述方式接通电网电压，集成开关电路IC可靠地投入运行，启动时间用t1表示。图3最上面的图表示在充电电容器CT中线性上升的电压，该电压加到时间值传感器PST的输入端。对随后的时间点t2，时间值传感器PST的输入电压到达预置的、称为预热电平Pp的下参考电平，从接通时间点t1到稍后的时间点t2经历的时间段构成电子镇流器的预热阶段Δpt。因此，时间点t2是表示预热阶段终止的时间点。在预热阶段，时间值传感器PST恢复第一选择信号S1，因此，监控电路MON调整在低阈值，即预热阈值Mp。监控电路MON通过接在其输入端的附加电阻Rm检测由二只大功率晶体管V2，V3构成的半桥式电路内e函数形的电流。这个与e函数形电流相对应的e函数形监控电路MON的输入信号用M表示，并描绘在图3流程图的相应部分里。一旦在预热阶段，监控电路MON的这个输入脉冲达到预置的预热阈值Mp，则监控电路MON给出各个短控制脉冲QM。借助于由监控电路MON提供的控制脉冲QM，建立了第二内电流源ISC，此外，将第二内电流源ISC接到以双稳态触发形式工作的选择电路上以便驱动与半桥电路的大功率晶体管V2和V3相接的激励电路HSD和LSD。为此，在图3的下面两个流程图中示出了由激励电路HSD和LSD向晶体管V2和V3提供的控制脉冲HSG及LSG。
在时间点t2预热阶段Δpt终止，通过由监控电路MON传送的第一选择信号S1的开关状态的改变发信号给时间值传感器PST。因此，它转换为第二个具有较高阈值的点燃阈值Mi。由于提高了监控电路MON的动作界限(阈)，所以在由两只大功率晶体管V2及V3构成的半桥电路内的电流提高到预置的极限值，这可使荧光灯FL的电压上升到正常着火电压。
因此，从时间点t2起，电子镇流器的点燃阶段开始，在荧光灯FL正常工作的情况下，这个阶段一到时间点t4必定结束，否则电子镇流器会自动关断。在图3中，用Δit表示点燃阶段预置的最大时间间隔。
与在预热阶段Δpt一样，监控电路MON连续监控半桥电路内流过的电流，在半桥式电路瞬间电流相应的输入信号M与瞬间触发阈值(即点燃阈值Mi)一致的情况下，控制脉冲QM加到选择电路SEL上，直到荧光灯FL点燃。在图3描述的正常点燃过程中，时间点t3便是这种情形。在荧光灯FL点燃火后，监控电路MON不再给出控制脉冲QM，因为现在半桥式电路的电流不再达到监控电路MON仍在触发的高阈值Mi。
但是属于时间值传感器PST的外充电电容器不顾及这些而进一步充电，以至于使传送给时间值传感器PST的输入电压继续上升。在时间点t4，它到达预置的最大点燃阶段Δ的终点。在此时间点，时间值传感器的输入信号达到另一预置的参考电平即点燃电平Pi。在有毛病的情况下，即在勉强点燃的荧光灯FL的情况下，必须调整电子镇流器使之自动复位。因此，时间值传感器PST，从这个时间点t4开始，产生第二选择信号S2(作为另外的输出信号)，这表示关断阶段Δst的特征。第二选择信号S2传送给关断式定位控制回路SD，使其复位。关断功能在图3的例子里并未描绘，因为在这个时间点，在及时点燃荧光灯FL的情况下，关断式定位控制回路SD不再接收由监控电路MON提供的控制脉冲QM。一般，在监控电路MON内继续触发点燃阈值Mi。
最终在时间点t5，外充电电容器CT充电到与第三参考电平相应，即与时间值传感器PST的复位电平Pr相应的值。通过时间传感器PST的另一个输出信号S3，在监控电路MON内，待检测的阈值下降到处于预热阈和点燃阈Mp和Ml之间的静止阈Mo。此外，在假设正常点燃荧光灯FL的情况下，监控电路MON不提供控制脉冲，以至于复位的关断功能不能触发。在时间点t5，附加在时间值传感器PST上的外充电电容器开始放电。
这种放电持续到在时间点t6，时间值传感器PST的输入信号下降到点燃电平Pi为止。因此，时间值传感器PST恢复第二输出信号S2，并闭塞关断式定位控制回路SD。反之，在监控电路MON里触发的静止阈值Mo保持不变。在以下的过程中，附属于时间传感器PST的外电容器CT的电容器充电进一步降低，直到由此产生的时间值传感器PST的输入信号过渡到静电平Po。因而点燃的荧光灯FL达到稳定运行状态。在图3的流程图中，与此状态相应的正常运行阶段用Δot表示。这时，时间传感器PST以及监控电路MON处于等待状态，大功率晶体管V2和V3的控制唯有通过第一调整回路OPR，CCO调整。
在图4的流程图中，说明了可能出现的第一种故障情况。这里假设在点燃的荧光灯FL正常稳定运行情况下出现故障(例如，在正常灯管的螺旋灯丝上出现了气体耗损)而使荧光灯FL灭火。在时间点t7正是这种情况。直到集成开关回路IC的状态和功能相应于上述正常运行阶段Δot的情况为止。在该时间点，监控电路MON检测超过静止阈值MO并与瞬间半桥式电流相应的输入信号M，且提供控制脉冲QM。此外，借此第二电流源IT再次接通，由此开始了直接重新点燃阶段Δit的时基。只有当在一定时间间隔内多个控制脉冲QM有效时，电流源才能交替地重新接通。
在监控电路MON内，触发了点燃阈值Mi，根据半桥式电路内过高的电流，监控电路MON连续地提供控制脉冲QM。对在点燃阶段Δit已经运行的过程现在又重新运行。但在这种情况下，由于假想的故障，荧光灯FL不能及时点燃。这个在点燃阶段Δit已开始运行并通过接入时间值传感器PST的第二输出信号而触发释放的关断式定位控制回路SD，通过由监控电路提供的另一控制脉冲启动，正如图3中用SD表示的脉冲图指出的那样。在关断式定位控制回路SD启动这前，可以有多种可供选择的结果。关断式定位控制回路SD去除了选择电路SEL的激励，同时使输入比较器UVLO复位。正如图4描绘的那样，除了关断式定位控制回路SD之外，一般使集成开关回路IC上有利于灯管运行的所有基本功能都恢复到一定初始状态。在更换灯管或重接电网电压L，N之后，电子镇流器重新准备投入运行。
反之，如果假想在时间点t7的故障只是短时间的故障，那么，尽管在该时间点可进行上述过程，但是因为只是在短时间出现故障，监控电路MON不再提供因持续不断的故障而产生的控制脉冲QM。在这种情况下，在集成开关回路IC内，提供如图3所示在荧光灯FL点燃后所进行的控制过程。
与图3流程图所述的正常点燃过程不同，在图5中，这种情况是建立在一只未按规定点燃的荧光灯FL的基础上的，在这种情况下，虽然不存在螺旋灯丝故障，但是(例如)荧光灯管因气体损耗，长久勉强点燃着。在这种情况下，一直到预置的最大点燃阶段Δit期满，荧光灯管也不点燃。因此用时间值传感器PST的第二选择信号S2，使关断式定位控制回路SD触点释放，监控电路MON检测具有过高的半桥式电路电流的其它点燃试验，并提供另外的控制脉冲QM。因此，正如上述对持续的运行故障所描述的那样，关断式定位控制回路SD触发，电子镇流器停止工作。在这种情况下，关断动作一直延续到电网L，N断开或更换了荧光灯为止。
然而还必须考虑到在老化的荧光灯FL中螺旋灯丝的电阻急剧增高，因此它不能正常点燃。在这种情况下，启动过程一直延续到预热阶段Δpt结束，正如正常点燃的荧光灯FL(图3)，或因气体消耗勉强点燃的荧光灯FL(图5)的情况一样。与图5描述的故障情况不一样，在不允许提高螺旋灯丝电阻的情况下，可以通过控制第一大功率晶体管V1，首先调整有效的平均值电流。这样可限制半桥式电路的电流。结果是在自动开始的点燃阶段Δit，监控电路MON不产生控制脉冲QM，因为来自瞬间半桥式电路电流的监控电路输入脉冲达不到点燃阈值Mi。在点燃阶段Δit结束时，关断式定位控制电路SD的触点释放，但还不能启动，因为始终调整在点燃阈值Mi的监控电路MON并未产生控制脉冲QM。然后，时间值传感器PST利用不断进行的时基，检测与其第三阈值，即复位阈值Pr相应的输入信号。与正常启动过程(图3)的情况一样，在这个时间点，监控电路MON的参考电平下降到静止阈值M。使属于时间值传感器PST的充电外电容器CT开始放电。在荧光灯FL消耗的螺旋灯丝产生这种故障的情况下，为了使监控电路MON提供控制脉冲QM，受平均值电流调整限制的半桥式电路电流已够用了。因为关断式定位控制回路SD的触点始终释放着，因而它处于启动状态，并使上述关断功能起作用。如上所述，电子镇流器停止工作，这时关断状态一直维持到电网电压L，N断开或荧光灯FL更换为止。
上述实施例说明通过把一定的时基与合适而连续的半桥式电路电流的监控相组合，可以预先设定电子镇流器内自动进行的功能流程，这个功能流程可靠地包含了待运行的荧光灯FL所有可预料的、可能的运行状态，并且无须人为干预便可以使电子镇流器分别处于匹配的、合适状态。这个功能流程是这样设计的，即使得高度集成、耐高压的开关回路IC得以非常完美地实现。因此，除了整个灯管运行电路的高度运行可靠性之外，其意义还在于可以用极低成本进行批量生产，因为上述类型的电子镇流器本身只需用少量分立元件便可以实现。
权利要求
1.借助于电子镇流器，使至少一只荧光灯(FL)运行的方法，这种电子镇流器包含一个接在电网交流电压(L，N)上的整流电路(GL)，一个与整流电路耦合，带有相互串联、交替触发的两只大功率晶体管(V2，V3)的半桥式电路和一个控制-调整电路(IC)，后者包含有连续监控负载电流的监控电路(MON)，并带有适合于大功率晶体管(V2，V3)由监控电路触发的高频调整控制电路(VCO，SEL，HSD，LSD)，以及至少包含一只荧光灯FL并安置在半桥式电路输出端上的负载回路，且负载回路的负载电流受到监控，本方法的特征为在每次灯管启动或点燃而出现故障时，时间值传感器(PST，IT，CT)一定启动，它为紧接着的控制和调整过程产生一时基，为此，在预置的时间点(例如t2，t4，t5，t6)分别提供控制信号(S1，S2，S3)；在监控电路(MON)内，用这些时间控制信号可以分别调整为待检测的负载电流预置的不同参考电平(Mp，Mi及MO)，以及电子镇流器自动断开为预置的时间间隔作准备；监控电路(MON)把负载电流的瞬时值与触发的各参考电平进行比较，在到达这个参考电平时，分别提供控制脉冲(QM)；这些控制脉冲以其出现与否来描绘在由时间值传感器定义的预置时间间隔(Δpt，Δit，Δst，Δot)期间，负载回路内正常的状态或有故障的状态，在没有故障的运行状态，随时调整对调整控制电路(VCO，ISC，SEL，HSD，LSD)有影响的灯管电流，并在出现故障的情况下引起电子镇流器自动断开。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为由时间值传感器(PST，IT，CT)提供灯管启动时开始预热阶段(Δpt)的时基，在预热阶段之后紧接着的时间顺序为最为持续时间的点燃阶段(Δit)，断开阶段(Δst)以及正常运行阶段(Δot)，与此相反，在正常运行期间检测故障的情况下，除了预热阶段之外，直接开始点燃阶段；时间值传感器在从一个时间阶段到下一个时间阶段的各过渡时间点产生分别属于这些时间点的时间控制信号(S1，S2及S3)之一；
3.按照权利要求2所述的方法，其特征为在预热阶段(Δpt)，在监控电路(MON)内，把负载电流限制在较低值的第一参考电平(MP)；在紧接着的灯管启动点燃阶段(Δit)，提供一个很高的第二参考电平(Mi)，其足以在荧光灯上产生一增高的点燃电压，在正常运行阶段(Δot)，触发第三参考电平，它是处在二个其它参考电平之间的参考电平(Mo)，据此，检出的故障也许只是负载电流短时间上升超过预置值，因此可借助于从正常运行的等待状态再启动的时间值传感器(PST，IT，CT)来触发故障监控。
4.根据上述权利要求2或3之一所述的方法，其特征为随着关断阶段(Δst)的开始，已作好准备自动关断的电子镇流器在监控电路(MON)至少继续提供一个控制脉冲(QM)时触发，并因此发出不允许增高负载电流的信号。
5.根据权利要求1到4之一所述的方法，其特征为通过自动关断电子镇流器，在调整的控制电路(CCO，ISC，SEL，HSD，LSD)里中断对半桥式电路的大功率晶体管(V2，V3)的控制，只要集成控制-调整回路(IC)的供电不中断，则这种关断功能便一直保持着。
6.使至少一只荧光灯(FL)运行的电子镇流器，这种电子镇流器包含一个接在电网交流电压(L，N)上的整流电路(GL)，一个与整流电路耦合、带有相互串联、交替触发的两只大功率晶体管(V2，V3)的半桥式电路，和一控制-调整电路(IC)，后者包含有连续监控负载电流的监控电路(MON)，以及作用于大功率晶体管(V2，V3)并由监控电路触发的高频调整控制电路(CCO，SEL，HSD，LSD)，其中在半桥式电路的输出端上至少包含一只荧光灯(FL)并监控荧光灯的负载电流，所述电子镇流器的特征为耦合到半桥式电路上的监控电路(MON)构成具有多个独立触发的参考电平(Mp，Mi，MO)的阈值比较器，一旦脉冲式负载电流达到瞬间触发的参考电平，这个阈值比较器便产生一控制脉冲(QM)；可控制的时间值传感器(PST)属于监控电路(MON)，这个时间值传感器在灯管启动时以及在检出故障时自动起振，并为控制-调整回路(IC)预置一系列一定时间间隔(Δpt，Δit，Δst，Δot)的时基，其提供在控制-调整回路输出端输出的预定控制信号(S1，S2，S3)归基，通过控制信号，可在监控电路(MON)内分别触发参考电平之一；包含-关断式定位控制回路(SD)，其在出现故障的情况下使控制电路(CCO，SEL，HSD，LSD)复位，关断式定位控制回路的输入端与时间传感器(PST)相连，由时间传感器提供的控制信号之一(S2)作为释放信号提供给关断式定位控制回路，此外，关断式定位控制回路也接到监控电路(MON)的输出端上，因此只要控制-调整回路(IC)通过电网交流电压(L，N)的供电维持着。就可以通过监控电路在输出端输出控制脉冲(QM)，使电子镇流器复位。
7.根据权利要求6所述的电子镇流器，其特征为时间值传感器(PST，IT，CT)包含一可控的内电流源，其输出与充电电容器(CT)相连，以及包含另一个具有多个预置阈值(Pp，Pi，Pr，Po)的阈值比较器(PST)，其输入端接在内电流源(IT)和充电电容器(CT)之间的连接点上，阈值比较器与充电电容器(CT)的充电有关，通过阈值比较，确定预置的时间间隔(Δpt，Δit，Δst，Δot)，而产生附加的控制信号(S1，S2，S3)。
8.根据权利要求7所述的电子镇流器，其特征为内电流源(IT)的控制输入端与监控电路(MON)的输出端相连，因此内电流源(IT)通过监控电路(MON)的控制脉冲(QM)触发。
9.根据权利要求7或8所述的电子镇流器，其特征为时间值传感器(PST)具有四个阈值(Pp，Pi，Pr，Po)，这些阈值用于估计充电电容器(CT)连续上升的充电电压，其中把充电电压达到第一低阈值(Pp)的第一时间间隔结束，定义为预热阶段(Δpt)，从第二时间间隔开始定义为预置最大时间间隔的点燃阶段(Δit)，以充电电压达到第二阈值(Pi)确定从点燃阶段(Δit)到关断阶段(Δst)的过渡阶段，过渡阶段结束时，充电电压达到第三阈值(Pr)即最高电平，其电平处在第一阈值(Pp)和第二阈值(Pi)之间的第四阈值(Po)相当于荧光灯(FL)稳定点燃运行时的运行电平，在这个电平，时间值传感器(PST)维持在等待状态。
10.根据权利要求9所述的电子镇流器，其特征为作为另一阈值比较器构成的监控电路(MON)具有三个可通过时间值传感器(PST)独立触发的参考水平(Mp，Mi，Mo)，其中，在预热阶段(Δpt)提供第一参考电平(Mp)借此，监控电路(MON)限制负载电流，并在此预热阶段产生一系列控制脉冲(QM)；在点燃阶段(Δit)和紧接着的关断阶段(Δst)提供第二较高的参考电平(Mi)，借此，只要点燃过程延续着监控电路(MON)进一步提供控制脉冲(QM)，在无故障点燃的荧光灯(FL)稳定运行状态下，提供第三参考电平(MO)，该电平可与第一参考电平相同，这时监控电路(MON)处于等待状态，不提供控制脉冲。
11.根据权利要求9所述的电子镇流器，其特征为在控制电路(CCO，SEL，HSD，LSD)内，配备有带两个彼此相反触发输出端的选择电路(SEL)，通过它交替控制半桥式电路的两只大功率晶体管(V2，V3)之一；并配备有接到监控电路(MON)输出端的第一控制输入和另一控制输入；此外配备有其输入端耦合到半桥式电路上且受电流控制的高频振荡器(CCO，OPR，ISC)，其输出端与选择电路(SEL)的第二控制输入端相连，其中，高频振荡器包含一调整回路(OPR，CCO)，该调整回路维持灯管电流及半桥式电路电流不变，尤其在荧光灯(FL)稳定点燃运行时维持在预置的平均值不变，而且其连接在监控电路(MON)上，提供主电流控制，它在灯管启动时以及在有故障的情况下识别、限制和调整峰值电流。
12.根据权利要求6到11之一所述的电子镇流器，其特征为为控制-调整回路(IC)设置了具有供电电压(VCC)输入端的控制供电器，所述输入端通过另一电容器(Ccc)接到参考电位，最好是接地，或者与此电容器并联并通过两串联二极管(DN，DP)也接到参考电位上；另一电容器(Cp)接在两个二极管连接点及半桥式电路输出端上；此外，设置有电子开关电路(VD)，用于调整、控制附加电容器(Cp)的充电，所述开关电路的调整过程是一旦超过预置的供电电压(Vcc)的上限允许范围便启动，使附加电容器(Cp)放电，当低于预置的供电电压下限范围时，它又重新闭锁，因此，附加电容器(Cp)的充电重新引向电容器(Ccc)。
13.根据权利要求12所述的电子镇流器，其特征为电子开关由开关晶体管(VD)构成，它的集电极-发射极-引线安排在两串联二极管(DN，DP)的连接点和参考电平尤指地电势之间；配备另一无惯性比较器(TPR)，为估计上下阈值，把供电电压(Vcc)接到上述比较器，而开关晶体管的控制输入端接到无惯性比较器的输出端上。
14.根据权利要求12或13项所述的电子镇流器，其特征为控制-调整回路(IC)的供电器也配备有接到供电电压Vcc输入端的一个电压固定的触发比较器(UVLO)，它具有能达到预置触发电压的高欧姆输入电阻，其输出端上连接有一直流电源(REF)，用于产生参考电压(VREF)，该参考电平作为控制-调整回路(IC)调整过程的一个确定的标准电位，在上述输出端上还接有与其并联的另一控制电流源(BIAS)用于控制-调整回路的内部直流供电。
15.根据权利要求14所述的电子镇流器，其特征为把触发比较器(UVLO)接到具有控制输入的关断式定位控制回路(SD)的输出端上，通过它可使触发比较器在控制-调整回路(IC)的复位状态下转换成其高欧姆状态。
16.根据权利要求14或15所述的电子镇流器，其特征为具有一个接在监控电路(MON)上的固定输入(S)和一个接到选择电路(SEL)输出之一上的复位输入(R)的内控电流源(ISC)归属于电流控制的高频振荡器(CCO，OPR)，其输出经过附加的外电容器(Cc)后处于整流桥式电路(GL)的接头处所具有的参考电位及低电位，此外，配备有调整运算放大器(OPR)，其非反向输入端(+)经过附加稳流电阻(Ro)接到半桥式电路(V2，V3)的输出上，相应于负载电流瞬间值的输入信号及其反向输入端(-)接到内控电流源(ISC)和其外电容器(Cc)之间的连接点上，提供与这电容器充电状态相应的输入信号，其输出经退耦二极管退耦，连接到内控电流源(ISC)和外电容器(Cc)之间的连接点上，并继续接到电流调整振荡器(CCO)的控制输入端(I)上。
17.根据权利要求16所述的电子镇流器，其特征为还包括另一个作为比较器(COMP)投入使用的差动电压放大器，其反向输入端(-)接参考电压(VREF)作为标准电位，而非反向输入端(+)通过退耦二极管接到调整运算放大器(OPR)的输出上，因此当调整运算放大器(OPR)偏离了确定的调整范围时，可通过比较器(COMP)检测到，这时比较器产生一控制信号(S4)，该信号传送给监控电路(MON)，引起其预置的参考电平(Mp，Mi，Mo)降低。
全文摘要
本发明涉及用电子镇流器使至少一只荧光灯(FL)运行的方法以及电子镇流器本身。它备有接在电网交流电压(L，N)上的整流桥(GL)，高稳定整流器(L1，D1，V1)，一半桥式电路(V2，V3)，以及用于连续监控灯管电流的控制-调整回路(IC)，该回路具有功率半导体(V2，V3)的调整控制电路(CCO，SEL，HSD，LSD)，在正常运行时，它使灯管电流维持恒定。作为主控制系统，在每次灯管启动及检出故障的情况下而触发的时间值传感器(PST，IT，CT)为监控电路(MON)产生一时基，控制电路(MON)在个别时间段(Δpt，Δit，Δst，Δot)以预置的不同参考电平(Mp，Mi及Mo)估计瞬时灯管电流，并在灯管正常启动时，通过调整的控制电流(CCO，IST，SEL，HSD，LSD)调整灯管电流与时间的关系，如果出现了故障，电子镇流器自动断开。
文档编号H05B41/298GK1152992SQ95194206
公开日1997年6月25日 申请日期1995年7月3日 优先权日1994年7月19日
发明者P·克卢梅尔 申请人:西门子公司