添加了过滤和保护的无电极荧光镇流器驱动电路和谐振电路制造技术

一种用于使用感应荧光灯的照明系统的镇流器电路，包括：AC‑DC整流电路、DC‑DC升压功率转换电路、DC‑AC半桥逆变器电路、以及谐振电路，以用于点亮所述灯并且维持灯的功率输出实质上恒定；其中，DC‑AC半桥逆变器电路还包括栅极隔离变压器，所述栅极隔离变压器按照半桥逆变器方案来连接，该半桥逆变器方案使用镇流器集成电路(IC)以驱动高端MOSFET和低端MOSFET，并且栅极隔离变压器将到高端MOSFET的栅极信号电隔离。

Driving circuit and resonant circuit of electrodeless fluorescent ballast with filter and protection

A ballast circuit for lighting system, using induction fluorescent lamp includes: AC DC DC DC boost rectifier circuit, power conversion circuit, DC circuit, AC half bridge inverter and resonant circuit for lighting the lamp and lamp power output remain virtually constant; among them, DC AC half bridge inverter the circuit also includes a gate isolation transformer, the gate isolation transformer in accordance with the plan to connect the half bridge inverter, half bridge inverter scheme using ballast integrated circuit (IC) to drive the high-end MOSFET and low MOSFET, and the gate to gate signal isolation transformer electrical isolation of high-end MOSFET.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】添加了过滤和保护的无电极荧光镇流器驱动电路和谐振电路相关申请的交叉引用本申请是要求2014年8月19日提交的美国序列号62/039,372的优先权的非临时申请，其公开内容通过引用具体地并入本文。
本专利技术涉及无电极/感应荧光灯的发光。
技术介绍
由于荧光灯比电灯泡具有更高的效率和更长的寿命，因此近年来荧光灯在工业中已被广泛使用。虽然常规荧光灯具有电极，但是感应荧光灯不使用任何电极以用于其操作。使用感应荧光灯的照明系统包括感应耦合的无电极荧光灯及其驱动镇流器。在灯系统中采用电磁感应的原理来对等离子体进行点火，使得等离子体在管的荧光壁上发光。由于灯系统不包含任何电极，所以无电极灯的寿命明显高于典型的荧光灯。这些灯的性质是它们需要更高的点亮频率来点亮和更高的工作频率以保持恒定的光输出。这些频率处于射频范围内。虽然自振荡谐振电路经常用在这些镇流器中，但它们不是功率因数校正或有效的。自振荡电路对组件的变化非常敏感，并且它们不是非常适合于高温应用。由于低维护和更长寿命的特征，无电极灯通常安装在高湾、隧道、高天花板和空气循环和通风非常小的其他位置，并且由此灯和镇流器经受极端高温条件。较差的灯具设计也会给灯-镇流器系统增加更多的热量。由于环境使用因素引起的极热条件将改变灯和镇流器参数，例如灯电感和镇流器操作特性。因此，具有能够承受更高温度同时保持其良好的电力质量的灯-镇流器系统是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术大体上涉及改进与无电极感应荧光灯泡一起使用的镇流器电路的方法。本专利技术涉及一种用于无电极感应荧光灯的工作电路。用于无电极感应灯的电子镇流器包括：AC-DC整流、功率因数校正(当对校正的DC进行升压时)、使用半桥结构的MOSFET的DC-AC逆变、用于点亮灯并且维持灯输出的镇流器谐振电路、以及用于该电路的共模和差模滤波器。无电极感应荧光灯在其性质上是独特的，并且与传统荧光灯相比，它们需要高得多的工作频率。虽然一些无电极镇流器在1.25MHz和235kHz运行，但是测量出200kHz的运行频率对于选择谐振电感器和电容器是最佳的，以在高环境温度的情况下保持连续操作和重新启动。选择能够在具有高功率要求的这些频率条件下运行的镇流器IC(芯片)几乎是不可能的，这是由于它们在处理电应力方面的限制。为了克服电应力问题并使IC在较高功率较高频率条件下运行，在电路中采用隔离的高端栅极变压器。本专利技术时论了栅极驱动隔离电路以及镇流器电路的独特谐振条件。本专利技术还讨论了向镇流器电路添加波形校正电路以便在严苛的电气条件下过滤噪声和保护电路。因此，本专利技术的目的是提供用于无电极感应荧光灯泡的改进的镇流器电路。对于本领域技术人员来说，结合下面阐述的本专利技术的附图和详细描述，该目的和优点以及其它目的和优点将是显而易见的。附图说明图1是根据本专利技术的使用感应荧光灯的照明系统的镇流器电路的框图。图2是由图1中的框100表示的DC-DC功率因数校正电路的示意图。图3是由图1中的框60表示的DC-AC半桥逆变器电路的示意图。图4是由图1中的框70表示的谐振电路的示意图。图5示出了由图1中的框50表示的如美国专利No.7,446,436中公开的波形校正滤波器。图6示出了针对典型的照明应用的基本镇流器IC电路设计。图7是图9的高端驱动器电路的示意图。图8是在实际操作中通过图7实现的波形。图9是比图3更详细地阐述的图1中的框60的示意图。图10示出了针对传统的电子荧光灯镇流器的典型的Q曲线，而图11示出了高温如何使图10的Q曲线上的工作点移位。图12示出了在以高温启动期间传统的无电极荧光灯的谐振回路中实际测量的高能量，而图13示出了理想化的镇流器波形在以高温启动期间应该如何呈现。图14示出了通过对根据本专利技术设计的电路的实际测量所获得的Q曲线，而图15示出了在以高温启动期间获得的相同电路的实际波形。具体实施方式图1给出了在本专利技术中有用的镇流器电路的框图，其包括使用二极管桥90的AC-DC整流、DC-DC升压功率转换以及功率因数校正100、使用半桥逆变器电路60的DC-AC逆变以及用于点亮灯并保持灯的功率输出恒定的谐振电路70。镇流器电路用共模差模滤波器80保护，并且还将波形校正电路50并联添加到电路以提高保护和性能。图2示出了图1的镇流器电路的DC-DC升压部分以及有源功率因数校正。集成电路STL6562101在转变模式操作中与传统升压拓扑中的MOSFET102开关和升压电感器105一起使用，从而以校正的功率因数0.99和低THD水平通过整流DC104在103实现升压的DC。在该升压拓扑中使用低损耗升压电感器105。选择电解电容器106，使得其可以在最大温度条件下在更长的寿命期间处理最大纹波电流。图3示出了图1的镇流器电路的DC-AC逆变器部分，其在半桥谐振逆变器模型中采用两个MOSFET开关1和20。集成电路IR215628用于驱动电路中的两个MOSFET1和20。栅极隔离变压器7用于隔离与HO引脚18和Vs34连接的高端栅极。钳位齐纳器3和4连接在MOSFET1两端，以确保10处的电压不超过齐纳管的钳位电压。低端MOSFET20通过偏置电阻42与Lo41连接。图4示出了图1的镇流器电路的谐振电路，其包括阻隔电容器23、谐振电感器24和谐振电容器25以及无电极灯26。图5示出了并联添加到系统的波形校正技术51。本专利技术主要处理图1中提到的镇流器电路的波形校正50、DC-AC半桥逆变器电路60和谐振电路70等部分。DC-AC逆变电路的详细说明：图6示出了用于典型照明应用的基本镇流器IC电路设计。该电路使用镇流器IC28来驱动高端MOSFET1和低端MOSFET20，从而从端子21切换升压的DC。基于IC的内部栅极驱动电路，高端从端子33和34切换，并在35处输出信号。因此，信号35实际上以34为参考，并且通过栅极偏置电阻37馈送到高端MOSFET1的栅极10。为了导通MOSFET1，栅极10处的电压需要大于11处的电压，因此引脚35总是高于引脚34。低端MOSFET20通过其偏置电阻42从IC28的低端驱动输出端41接收其栅极信号。当IC上电时，其产生针对低端MOSFET20的栅极信号41，从而使其导通。此时，高端MOSFET1仍然关闭，并且电流的路径是(用于为IC供电的)调节DC39、升压二极管31、自举电容器32、然后是低端MOSFET20。这样，自举电容器32被充电到下降到调节的DC电压值的一个二极管。然后，IC产生高端信号35，从而关闭其低端信号41。该高端信号具有33处的幅度(下降到调节的DC电压的一个二极管)将导通高端MOSFET1。一旦开关1和20都开始振荡，端子11就将看到高达450VDC的升压DC。在这种情况下，为了导通高端MOSFTET1，从自举电容器(调节的DC39-二极管压降31)到450VDC的增加的自举电压将成功地导通高端MOSFET1。这种使用IC在半桥配置中驱动两个MOSFET的方式对于在小于60kHz运行的大多数荧光照明应用是成功的。然而，图6的配置在处理更高工作频率以及更高瓦数应用时是不现实的。由11处的镇流器电路中的谐振回路引起的高能量或高压短持续时间瞬变可能最终通过高端37或低端42被传送到IC28，从而由于故障信号而增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用感应荧光灯的照明系统的镇流器电路，包括：AC‑DC整流电路；DC‑DC升压功率转换电路；DC‑AC半桥逆变器电路；以及谐振电路，用于点亮所述灯并且维持所述灯的功率输出实质上恒定；其中，所述DC‑AC半桥逆变器电路还包括栅极隔离变压器，所述栅极隔离变压器按半桥逆变器方案连接，所述半桥逆变器方案使用镇流器集成电路IC以驱动高端MOSFET和低端MOSFET；以及所述栅极隔离变压器将到所述高端MOSFET的栅极信号电隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.19 US 62/039,3721.一种用于使用感应荧光灯的照明系统的镇流器电路，包括：AC-DC整流电路；DC-DC升压功率转换电路；DC-AC半桥逆变器电路；以及谐振电路，用于点亮所述灯并且维持所述灯的功率输出实质上恒定；其中，所述DC-AC半桥逆变器电路还包括栅极隔离变压器，所述栅极隔离变压器按半桥逆变器方案连接，所述半桥逆变器方案使用镇流器集成电路IC以驱动高端MOSFET和低端MOSFET；以及所述栅极隔离变压器将到所述高端MOSFET的栅极信号电隔离。2.根据权利要求1所述的镇流器电路，其中，所述镇流器电路是使用共模差模滤波器保护的，并且并联添加了波形校正电路。3.根据权利要求1所述的镇流器电路，其中，所述栅极隔离变压器是驱动器电路的一部分，所述驱动器电路包括：耦合电容器，所述耦合电路器被串联置于高输出信号和所述隔离栅极变压器的第一初级侧之后；以及二极管，所述二极管连接在栅极电阻两端，其中，所述二极管的阳极连接到所述隔离栅极变压器的第一次级侧，并且所述二极管的阴极连接到以下至少一个：连接在所述高端MOSFET的栅极和源极间的齐纳二极管、所述高端MOSFET的所述栅极、以及连接在所述高端MOSFET的所述栅极和所述源极间的栅-源电阻；其中，所述隔离栅极变压器的第二初级侧连接到数字地；以及所述隔离栅极变压器的第二次级侧连接到所述高端MOSFET的所述源极。4.根据权利要求3所述的镇流器电路，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·C·皮克特，纳文·R·泰拉，罗伯特·V·罗林斯，
申请(专利权)人：环境潜能公司，
类型：发明
国别省市：美国,US