一种混合式电子镇流器电路，包括在单个封装中的镇流器控制器、半桥驱动器和功率开关半桥。所述镇流器电路包括多种故障防护和安全特性并且是自振荡的，用以驱动包括荧光灯的谐振电路。内部反馈和控制信号被提供以用于多种操作模式，包括启动、预热、正常运行模式和故障防护响应模式。压控振荡器调节所述开关半桥的开关频率以保持零伏开关操作和最小电流开关操作。整个镇流器控制器可仅带有三个外部连接，并可在ＴＯ２２０封装中实现。
【技术实现步骤摘要】
专利技术
技术介绍
领域本专利技术一般涉及用于荧光灯的电子镇流器，尤其涉及一种简化的混合式镇流器控制和封装。现有技术的描述电子镇流器被应用于许多荧光照明应用中，尤其被用于使用开关半桥操作的那些应用中。在授予国际整流器公司的美国专利No.6,008,593中示出了这种电子镇流器。电子镇流器控制器已经发展到包括宽范围的功能和特性，它们包括响应电路中的功率系数校正和误差检测。典型的镇流器包括几个控制IC(集成电路)，其操作电子镇流器中的开关，并接收反馈信号以控制被开关半桥电路驱动的荧光灯。用于控制开关半桥的控制IC通常包括用于驱动开关信号的振荡器，该开关信号用于与荧光灯负载耦合的半桥开关。采用振荡器的电子镇流器的一种实现方式涉及到将压控振荡器(VCO)连接入电子镇流器，并使用合适的信号驱动该VCO以按需要调整开关频率。例如，在荧光灯应用中，可以调整电子镇流器的频率以使其在启动和故障状态期间改变，从而提高电子镇流器的操作。电子镇流器还通常完成各种控制设计特性，如预热灯丝、点亮灯、将灯驱动到所需的功率水平、检测灯故障状态和安全停用电子镇流器等。因为使用功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关器件和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)替换了以前使用的功率双极型开关器件，因而用于气体放电电灯如荧光灯的电子镇流器被广泛应用。单片门控驱动电路(如国际整流器公司销售的IR2155并在美国专利No.5,545,955中描述的)已被用于驱动电子镇流器中的功率MOSFET或IGBT。在大量应用中，IR2155门控驱动IC是有优点的，这是因为其以小的剖面封装在常规DIP(双列直插式组装)或SOIC(小块集成电路)封装中，并可在标准制造过程中使用。在上述每种电子镇流器中，控制IC与开关半桥或电子镇流器其它部分中的功率开关分开实现。另外，控制IC使用外部元件(如无源元件)以获得如可编程的预热时间、最小频率等。设计者可根据应用的特定标准来确定这些外部器件，以提高控制IC的灵活性。然而，在许多应用中，期望获得一种简化的、低成本易操作的、应用特定的镇流器控制器以实现照明控制系统。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种电子镇流器，其被充分简化和封装为单个的单元，以满足照明系统工业的需要。该单个的单元封装包括镇流器控制IC、用于对所述镇流器控制IC中的特性进行编程(programming)的无源元件以及开关半桥电路，用以向灯负载提供受控的功率输出。整个电子镇流器可以被并入(例如)只带有3个管脚的单个TO220封装中，以提供完整的电子镇流器操作能力。该电子镇流器控制器封装可将由MOSFET开关组成的开关半桥与镇流器控制器电路、充电泵电源和为电子镇流器确定控制参数的无源元件相结合。在该混合式镇流器控制器所提供的特征中，预热时间由与镇流器控制器的VCO连接的集成电容设置。该混合式镇流器控制器还包括集成故障防护，其包括欠压锁定、非点亮状态、过流状态和灯丝断路故障。该混合式镇流器检测如果在点灯期间灯不能点亮时可能出现的过量电流。因为荧光灯通常利用谐振电感操作，电感可能饱和，导致灯点不亮的故障，该故障可由本专利技术的电子镇流器检测。该镇流器控制器可根据开关半桥中低端开关的RDSON值进行峰值系数测量。如果通过峰值系数测量检测到过量电流，则镇流器控制器进入故障模式，在故障模式中，开关半桥驱动器的输出被禁止以避免对照明系统和系统元件的损害。峰值系数测量是一种相对电流测量，它与温度和开关半桥的低端MOSFET的耐受性(tolerance)变化无关。因而，相对于只使用低端开关的RDSON电压而言，它可以获得更精确的电流检测。提供了锁定复位特征以允许电子镇流器在检测到故障后停机，这样在电子镇流器能够再次开始操作之前必须使供给电子镇流器的电能循环(cycled)。在根据本专利技术的电子镇流器控制器中还提供了固定的最小频率特性。该特性可防止开关半桥的硬切换，以避免开关损失和对半桥开关元件的潜在损害。在下面参照附图的本专利技术的说明书中，本专利技术的其他特征和优点将变得显而易见。附图说明图1是根据本专利技术的混合式电子镇流器控制器的方框图；图2是根据本专利技术的混合式电子镇流器的示意电路图；图3是合并了根据本专利技术的电子镇流器的照明应用的电路图；图4的示意方框图示出了根据本专利技术的欠压防护的混合式电子镇流器；图5的示意方框图示出了根据本专利技术的频率操作的混合式电子镇流器；图5A是根据本专利技术的混合式电子镇流器控制器器的示意方框图，其中示出了自适应零伏最小电流开关操作(ZVMCS)电路；图6是示出了根据本专利技术的混合式电子镇流器控制器器的操作流程的状态流程图；图7是带有三个连接管脚的TO220封装的主视图和侧视图。具体实施方案现在参照图1和图2，其中示出了在根据本专利技术的混合式镇流器控制器20中使用的集成控制电路100的方框图。控制电路100包括用于表示镇流器控制器的各输入和输出的带有编号的连接(connection)标记。VCC电压连接到连接编号1，同时VCO信号连接到连接编号3，并且最小频率元件在连接编号4处与FMIN相连。输出HO和LO分别为连接编号7和5，用于为半桥开关M1，M2提供驱动器输出。连接编号8处的电压VB为半桥驱动器13提供电源连接，同时连接编号6处的电压VS为半桥22中的高端开关M1提供基准电压。由COM标志的连接编号2代表公共电压连接以在控制电路100中提供回路和电压基准。控制电路100还包括在电压VCC和VB之间的集成自举二极管(bootstrap diode)，其与电源电容CBOOT(图2)一起为高端驱动器电路提供启动电压。电路100还包括压控振荡器(VCO)21，其在电子镇流器控制器中完成多种功能。连接3上的信号VCO与用于确定VCO 21的频率的电容CVCO(图2)相连。通过控制电容CVCO充电的方式，VCO 21可以在包括启动模式、运行模式和故障模式的各种操作模式期间改变半桥22的开关频率。自适应反馈控制环利用从VS检测模块15中获得的电流检测反馈来影响VCO 21的频率。另外，自适应零电压和最小电流开关控制器19提供频率调整用以通过VCO 21和半桥驱动器13影响半桥的开关。开关控制器19根据VS检测模块15影响VCO 21的频率以在半桥22中获得零电压开关(ZVS)和最小电流开关(MCS)。如下面将详细描述的，通过施加在连接4上的信号FMIN的设置，VCO 21被可编程地限制到最小频率。如图2所示，根据本专利技术的镇流器控制器20被示出为镇流器控制器20。镇流器控制器20并入图1所示的控制电路100，以接收控制输入并驱动由开关M1和M2组成的开关半桥22。在开关半桥22中的高端开关M1被连接到DC总线(由外封装连接1表示)。因而，开关M1将DC电源切换到混合式镇流器控制器输出管脚2。半桥22中的低端开关M2被连接到混合式镇流器控制器输出2和公共基准点3以向混合式镇流器控制器20提供所有的外电源连接。因而，被混合式镇流器控制器20开关的所有高功率信号流过半桥22的开关M1和M2。因而，混合式镇流器控制器20使用三个外连接以提供电子镇流控制功能，从而驱动谐振电路中的气体放电灯。由于混合式镇流器控制器20中的无源元件和开关M1、M2以及二极管D1、D2可以集成在例如一个小的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于驱动镇流器负载的单封装中的电子镇流器电路，包括：功率开关，用于将功率切换到镇流器负载；驱动器电路，用于驱动所述功率开关；开关控制电路，其与所述驱动器电路连接，用于向所述驱动器电路提供信号以操作所述功率开关； 反馈电路，其与所述驱动器电路和所述开关控制电路连接，用于根据所述驱动器电路的输出值向所述开关控制电路提供控制信息；故障响应电路，其与所述开关控制电路或所述驱动器电路连接，用于对所述电子镇流器中检测到的故障做出响应；并且 根据故障的检测，所述故障响应电路能够进行操作以禁止所述驱动器电路工作。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯J里巴里希，
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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