一种控制功率变换器的集成电路，包括单级降压－升压变换器和可用于驱动ＨＩＤ灯的开关全桥。单级降压－升压变换器降低功率变换器或者电子镇流器的复杂度和部件数量，同时使得能够在集成电路的控制下进行ＰＦＣ和ＤＣ总线电压调节。该集成电路还提供所有操作开关全桥电路的驱动信号，以维持ＨＩＤ灯上的恒定电压。等待定时器为ＨＩＤ灯提供重启动作之间的间隔时间，以允许ＨＩＤ灯冷却，以避免出现高热重启电压。该集成电路结合单极降压－升压变换器，尤其简化了功率变换器和电子镇流器的设计，同时能够降低部件数量、复杂度和成本。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本专利技术基于在2003年3月18日提交的、题为“高强度放电灯的镇流电路”的、第60/455,652号美国临时申请，以及在2003年7月14日提交的、题目为“高强度放电(HID)的镇流控制电路”的、第60/487,491号的美国临时申请，并要求它们的优先权。本专利技术的背景1.专利
本专利技术通常涉及电子灯的镇流器，尤其涉及一种用于高强度放电灯的电子式灯镇流器和控制。2.相关技术描述高强度放电灯HID已经在各种照明应用中使用了很多年。在实践中，典型地使用四种类型的HID灯，包括汞汽灯、低压钠灯、高压钠灯和金属卤化物灯。HID灯具有很多优于白炽灯照明和荧光照明的优点，但是也具有一些相对的限制。例如，HID灯典型地不会迅速启动，而是需要一些预热时间来实现充分的照明。此外，HID灯典型地发射几种不同颜色的光，例如，汞汽灯趋于具有浅蓝色的(bluish)颜色，而钠灯趋于具有黄色的输出。金属卤化物灯典型地具有亮白色的输出，优选用于重点考虑光质的大量应用中。荧光灯要比HID灯大许多，并具有几乎瞬时的启动和重启动时间。此外，荧光灯的性能对温度非常敏感，而HID灯能够在各种环境中运行而不会显著降低性能。在过去，HID灯在照明设备市场占有统治地位，这是因为金属卤化物HID灯具有高强度的光输出、高效率和优良的光质。典型的金属卤化物HID灯以前通过磁镇流器驱动，磁镇流器在所有特殊应用中通常不是最优的。目前，人们研发出了在金属卤化物HID照明应用中使用的、提高HID灯的性能和效率的电子镇流器，其具有减少维护费用和能耗的有益效果。使用电子镇流器还可允许HID灯以降低亮度的模式运行。还可以使上述电子镇流器在HID灯的使用期限中适应于HID灯的状况改变，并因此补偿了在HID灯的使用期限中HID灯输出光的减少。通过补偿光输出的减少，电子镇流器能够在HID灯的使用期限持续时间内保持较高的、一致的照度。因此，电子镇流器减少了频繁更换灯的需要，同时提高了效率，并以此减少了需要来实现特殊应用的照明器材的总数。在典型的HID灯中，使用点火器来启动HID灯，这提高了HID灯的使用寿命，并简化了HID灯的操作。在现有技术的HID灯中，需要大的开路电压来点亮HID灯，这导致了高的灯电流波峰因数，并由此缩减了HID灯的使用寿命。通过提供点火器，用于HID灯的电子镇流器能够以潜在较低的电压运行，这种潜在较低的电压具有很多益处。例如，典型优选的是，使用于HID灯的电子镇流器以给定的频率运行，从而避免与其它电子设备的相互干扰，并提高照明应用的效率。电子镇流器还能够在灯的全部使用期限中，将该灯的功率保持在其特殊的额定点。在灯的全部使用期限中保持灯的功率是重要的，这是因为灯弧管的固有电压随灯的使用年限而改变，并且电子镇流器应该适合于保持恒定的功率输出。通常HID灯具有比荧光灯高的点火电压，在测量正负峰间电压时典型的电压范围为3Kv。HID灯通常也没有灯丝，这就避免了预热灯丝的需要，而荧光灯典型地需要对灯丝进行预热。虽然用于荧光灯的电子镇流器典型地以30到50kHz的频率运行，但是HID灯以与上述频率不同的频率范围运行，从而避免了能够对上述灯造成损坏和灾难性故障的共鸣问题。因此，HID灯通常在较低的频率(典型地为几百赫兹)范围中运行。在上述较低的频率范围中，使用全桥开关电路利用方波来驱动HID灯，而不用谐振输出电路。实现优质的HID电子镇流器的设计还包括需要在试图对热的HID灯进行点火时，处理高的点火电压这一设计挑战。在这种情况下，点火电压能够升高到相当于大约25kV数量级的电压，电子镇流器是难以处理这种电压的。电子镇流器优选运用的其它设计标准是功率因数校正(PFC)。连接于线路输入的典型功率转换器应该理想地引出同相的电流和电压，从而使得该功率转换器负载对于上述功率线路输入呈现为纯电阻负载。高功率因数(例如，接近于整数)表示上述功率线路输入中的负载逼近电阻性负载的特征。理想的情况是功率因数为1，可以避免破坏功率线路输入(施加到连接于该功率线路的其它设备)的品质的电容性或电感性阻抗。因此，HID镇流器应该提供功率因数校正，以避免线路输入中过量的阻抗。通常的情况是，被设计出来满足上述设计要求的电子镇流器使用大量的组件和集成电路，来控制该电子镇流器以提供正确的操作。例如，用来操作HID灯的全桥的每一侧典型地具有其自己的驱动集成电路IC，并使用其它的IC来控制功率因数校正。还经常需要其它的IC来实现用于电子镇流器的全部操作(包括驱动开关和获得反馈)的系统控制。因此期望得到一种具有简单结构和减少的组件数量，以提高镇流器效率以及降低成本的用于HID灯的电子镇流器。
技术实现思路
根据本专利技术优选实施方案，提供了单个集成电路以提供用于HID灯的电子镇流器中的所有控制信号。该控制IC提供了门控信号用于对输入级开关进行开关操作，以通过引出与输入电压同相的输入电流获得高功率因数。所述门控信号还可获得经过调节的DC总线，用于对所述电子镇流器提供功率。此外，所述控制IC还可提供用于对驱动标准HID灯的全桥进行操作的门控信号。所述全桥可由所述控制IC以约为200Hz的频率驱动，以避免共鸣。所述控制IC包含有系统控制装置，用于驱动所述全桥以调节灯的功率，以及用于检测电子镇流器或灯中的故障。根据本专利技术的几个有益的特征，根据本专利技术的所述控制IC提供了600V的全桥驱动器、800V的升压降压驱动器和控制、以及保护装置，用于完全运行HID灯。根据由本专利技术的控制IC提供的特定的特征，提供了一种定时电路，允许产生多个点火脉冲用于以五分钟的点火间隔对灯进行点火。所述点火脉冲用来驱动所述点火器，以在例如故障状态(例如，低输入电压)的情况下，启动或重新启动所述灯。所述五分钟的等候周期允许所述HID灯冷却到特定的温度，以避免出现由于高电压的热再触发而点火的情况。所述控制IC还提供了可直接用来驱动外部点火器的点火器信号。单级降压-升压变换器将线路输入功率转换为具有高功率因数的经过调节的DC总线功率。用于所述PFC电路的所述降压-升压驱动控制使用三个管脚控制来操作。一个管脚检测过零点的电流，第二个管脚提供用于所述降压-升压变换器的补偿，第三个管脚检测总线电压以获得规定的DC总线电压。所述控制IC还可提供用于检测反馈值以调节所述灯上的电流和电压、以及调节具体操作范围之间的总线电压的特征。还可利用输入设置使用户选择输送到所述HID灯的功率。下面将结合相应的附图对上述和其它特征进行详细描述。附图简要说明下面参照相应的附图对本专利技术进行更为详细的描述，其中附图说明图1是示出根据本专利技术的电路的完整结构的方框图；图2是示出根据本专利技术的电子镇流器的、AC线路输入电压的半周期期间内的电感电流的图；图3是根据本专利技术的电子镇流器的电路图；图4是用于使用根据本专利技术的控制IC的HID灯的电子镇流器的电路图；以及图5是示出传统电子镇流器的完整结构的方框图。优选实施方案的详细描述现在参照图1，框图15图示了本专利技术，其中电子镇流器包括两级，即降压-升压输入级10以及全桥输出级12。全桥输出级12包括四个开关M1-M4，它们以大约200Hz的频率切换以避免上述的共鸣。不同的级10和12中的参数由控制IC 14检测和控制。控制IC 14提供门本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对负载输送功率的功率变换器，包括： 单级降压－升压变换器，用于转换经过整流的输入信号； 开关输出级，用于将所述ＤＣ信号转换为输送到所述负载的开关信号；以及 控制器，与所述降压－升压变换器和所述输出级耦合，用于控制所述降压－升压变换器和所述输出级。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯J里巴里希，塞西莉亚孔滕蒂，关根理志，
申请(专利权)人：国际整流器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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