气体放电灯驱动器制造技术

气体放电灯（９）驱动器（１５０）包括：串联在两个输入端子（５１ａ，５２ｂ）之间的两个ＭＯＳＦＥＴ开关（６１、６２）的电路；与所述灯（９）串联的电感（７３），所述串联电路连接到两个开关之间的节点（Ｐ）；控制器（１８０），它向所述两个开关提供控制器信号（Ｓ１，Ｓ２）。在第一换向时间间隔（４１）期间，灯电路电流（Ｉ↓［ＬＣ］）只具有第一方向，而在第二换向时间间隔（４２）期间，灯电路电流（Ｉ↓［ＬＣ］）只具有相反的方向。在每一个换向时间间隔（４１，４２）中，在第一工作阶段（４３）期间，灯电路电流具有连续增大的电平，而在第二工作阶段（４４）期间，灯电路电流具有连续减小的电平。控制器（１８０）设计成这样产生其控制信号（Ｓ１，Ｓ２），使得两个开关总是基本上同时以相反的相位切换。ＭＯＳＦＥＴ还用于反向导通的ｍ个节点，避免体二极管导通（同步整流）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及气体放电灯驱动器。如众所周知的，气体放电灯驱动器用来向气体放电灯馈送所需的电流量，而其本身又从AC电源接收功率。传统上，这样的驱动器包括三级整流和升压变换器，用以把AC输入电压转换为较高的DC输出电压；降压变换器，用以把所述DC电压转换为较低电压但较高电流；以及换向器，用于以相对较低的频率切换灯的DC电流。在最近的设计中，最后两级(亦即降压变换器和换向器)已经结合成单一级，称作正向换向级。这种组合级提供诸如元件较少和尺寸较小等优点。在这种正向换向级中，可以区分出半桥型和全桥型。然而，这种正向换向级总是具有两个串联MOSFET(MOS场效应晶体管)开关的至少一个链，其中，待驱动的气体放电灯连接到所述两个开关之间的节点上。在稳态工作期间，灯电流原则上具有基本上恒定的幅度，但是，灯电流以固定的时间间隔改变方向。一个完整的灯周期包括第一时间间隔，其中灯电流具有一个方向；以及第二时间间隔，其中灯电流具有相反方向。在这些时间间隔中的每一个期间，所述两个链开关之一被激活，而同时另一个是无源的。传统上，激活的开关以相对较高的频率断开(截止状态)和接通(导通状态)。在所述激活开关的接通状态期间，灯电路电流被所述激活的开关导通，幅度增大。在所述激活开关的断开状态期间，灯电路电流通过与另一个开关(亦即非激活开关)并联的二极管导通。所述二极管可能是MOSFET开关本身的内部体二极管。然而，内部体二极管在相对较高的频率下，尤其是从导通状态过渡到截止状态时性能很差，它会引起相对较大的能量损耗。为了改善所述开关的性能，已经有人建议，为每一个MOSFET开关增加两个单独的二极管，一个二极管串联，而另一个逆并联。然后，当激活的MOSFET断开时，灯电路电流被所述逆并联的二极管导通，而同时所述串联的二极管阻断通过所述非激活开关的电流。然而，这种设计每一个MOSFET另外需要两个元件，而同时所述串联的二极管当它相应的MOSFET是激活的MOSFET时会另外造成能量损耗。本专利技术的一个总目的是提供一种改善了的气体放电灯驱动器。具体地说，本专利技术的一个目的是提供一种用于气体放电灯的改善了的正向换向装置。在第一方面，本专利技术是基于这样一种认识，即，MOSFET开关可以在两个方向上导通电流。本专利技术利用这一认识，在激活的MOSFET断开的那些时刻期间，利用无源MOSFET本身来导通灯电路电流。传统上，当减小的灯电路电流达到第一电流电平时，激活的MOSFET接通(亦即切换为其导通状态，亦表示为ON状态)，而当通过所述激活的MOSFET的所述增大的灯电路电流达到较高的第二电流电平时，所述激活MOSFET断开(亦即切换为其截止状态，亦表示为OFF状态)。传统上，所述第一电流电平大于零。然而，若在灯电流约为零时使激活的MOSFET切换到ON状态，则因为这时开关损耗最少，这是有利的。按照本专利技术的上述第一方面，当所述激活的MOSFET切换为OFF时，使无源MOSFET切换为ON时，情况尤为如此。因而，需要一种可以准确指示灯电路电流过零点的准确的电流传感器。当然，可以利用一个与灯电流串联的测量电阻，并测量所述测量电阻两端的电压，但这将涉及相对较大的电阻性损耗。因此，本专利技术的另一个目的是提供一种相对简单、涉及相对较少损耗的准确的电流传感器。最理想是切换发生在灯电路电流刚好为0时。然而，产生检测信号、把所述检测信号发送到MOSFET开关的控制装置并且使所述MOSFET开关切换，这些操作会在检测的时刻和实际切换的时刻之间引起时间延迟。因此另一个目的是提供一种过零检测器，它可以在实际过零以前不久就已经提供传感器信号。按照本专利技术的第二方面，一种过零电流检测器包括具有与灯电流串联的变压器初级绕组的小变压器。所述小变压器在相对较小的初级电流下就已经饱和；这时，在次级侧将不提供信号。只有在相对较小的电流下，亦即过零点附近，所述变压器才退出饱和而在次级绕组中提供信号。如上所述，灯电流以固定的时间间隔改变方向。在换向时刻，激活的MOSFET变成非激活MOSFET，而同时非激活MOSFET变成激活MOSFET。在现有技术下，换向时刻的决定与实际的灯电流状态无关。这意味着，实际的换向时刻相对于实际的电流幅度是随机的，这导致不良的灯性能。本专利技术的另一个目的是通过较好地控制换向时刻来改善灯性能。按照本专利技术的另一个方面，选择与MOSFET开关的高频切换同步的换向时刻。更具体地说，选择基本上与过零点一致的换向时刻。现将参照附图通过对按照本专利技术的驱动器的推荐的实施例的以下描述，进一步说明本专利技术的这些及其他方面、特征和优点，附图中相同的标号表示相同或相似的部分，其中附图说明图1A示意地图解说明传统的气体放电灯驱动器；图1B是图解说明作为时间函数的灯电流的曲线图；图2示意地图解说明另一个传统的气体放电灯驱动器；图3是方框图，更详细地示出先有技术的换向正向驱动器；图4A是定时图，图解说明作为时间的函数的灯电路电流和控制信号；图4B是定时图，按照不同的比例图解说明作为时间的函数的灯电路电流和控制信号；图5是按照本专利技术的驱动器的原理电路图；图6是可以与图4A相比的定时图，图解说明按照本专利技术的驱动器的作为时间的函数的灯电路电流和驱动器控制信号；图7A示意地图解说明按照本专利技术的电流传感器；图7B是曲线图，图解说明图7A的电流传感器的性能；图8是功能框图，示意地图解说明控制器的示范性实施例；图9是曲线图，示出作为时间的函数的灯电路电流和几种信号。图1A示意地图解说明气体放电灯9的传统的驱动器。所述传统的驱动器1包括第一级10，亦称预调节器，第一级10具有用以接收一般为大约230V的AC电源电压的输入端11。预调节器10包括整流装置，用以将所述输入电压整流；和升压变压器装置，用以将整流后的电压变换为较高DC电压，一般为大约400V或更高。在预调节器10的输出端12提供所述升压变换后的DC电压。因为这样的预调节器广为人知，而这样的预调节器的设计并非本专利技术的目的，而同时本身已知的预调节器可以用于按照本专利技术的驱动器，所以没有必要在这里更详细地说明预调节器10。传统的驱动器具有第二级或降压变换器20，降压变换器20具有连接到预调节器10的输出端12的输入端21，并且具有在低于所述预调节器10的输出电压的电压电平下提供DC输出电流的输出端22。原则上，所述降压变换器的DC输出电流可以直接提供给灯9；然而一般需要以交变电流来驱动气体放电灯。为此目的，传统上存在一个换向器30，换向器30具有接收由降压变换器20产生的DC电流的输入端31并且在其输出端32提供交变的DC电流。图1B示意地图解说明作为时间t的函数的通过灯9的电流IL的波形；在这里，忽略了叠加的高频纹波分量。在第一个换向时间间隔41期间，灯电流在一个方向上流动，而在第二换向时间间隔42内，灯电流具有同样的幅度，但是在相反方向上流动。图2示意地图解说明驱动器2的广为人知的设计，其中两个单独的级20和30，亦即降压变换器20和换向器30，已经用一个单一的正向换向装置50替换，正向换向装置50具有接收预调节器10的DC输出电压的输入端51并且具有产生交变的DC电流的输出端52(如图1B中一般地图解说明的)。图3表示先有技术换向正向驱动器5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体放电灯（９）驱动器（１５０），它包括：两个输入端子（５１ａ，５２ｂ），用于连接到基本上ＤＣ电压的电源；两个输出端子（５２ａ，５２ｂ），用于连接到气体放电灯（９）；两个可控开关（６１，６２）的电路，所述两个可控开关（６１，６２）串联在所述两个输入端子（５１ａ，５２ｂ）之间；电感（７３），它与所述两个输出端子（５２ａ，５２ｂ）串联，所述串联电路连接到所述两个开关（６１，６２）之间的节点（Ｐ）；所述控制器（１８０），其两个控制输出端（８１，８２）连接成向所述两个可控开关（６１，６２）提供控制信号（Ｓ１、Ｓ２）；所述控制器（１８０）设计成以相对较低频率的换向时间间隔（４１，４２）和相对较高频率的工作阶段（４３，４４）产生其控制信号（Ｓ１、Ｓ２），使得在第一换向时间间隔（４１）期间灯电路电流（ＩＬＣ）基本上只具有第一方向，而同时在第二换向时间间隔（４２）期间所述灯电路电流（ＩＬＣ）基本上只具有与所述第一方向相反的第二方向，并且使得在第一工作阶段（４３）期间所述灯电路电流（ＩＬＣ）具有基本上连续地增大的电平，而同时在第二工作阶段（４４）期间所述灯电路电流（ＩＬＣ）具有基本上连续地减小的电平；其中，所述控制器（１８０）设计成这样产生其控制信号（Ｓ１、Ｓ２），使得所述两个开关（６１，６２）总是基本上同时地以相反的相位切换。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DHJ范卡斯特伦，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]