驱动高强度放电灯的装置和方法制造方法及图纸

一种用于驱动包含振荡回路（１２）和ＤＣ－ＡＣ逆变器（８）的放电灯的装置。振荡回路（１２）向灯提供电源，而且它包括第一谐振网络（１８）和第二谐振网络（２０）。在正常的工作方式期间，由第一谐振网络（１８）向灯提供交变的方波电流。在启动工作方式期间，第二谐振网络（２０）产生谐振点火电压，该谐振网络包括串联连接的阻尼器件（Ｒ１）、谐振电容器（Ｃ２）和谐振电感器（Ｔ）。通过位于在电压输入和振荡回路（１２）之间的ＤＣ－ＡＣ逆变器（８）来将ＤＣ电压转换成ＡＣ电压。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种驱动高强度放电(HID)灯的装置和方法。尤其是，本专利技术用于产生高频谐振点火电压(ignition voltage)以便引燃(启动)HID灯和保持稳定的电路工作，对于在正常工作状态期间为输出功率和电流控制而使用的峰值电流检测信号，这种稳定的工作状态下，来自高频谐振点火电路的干扰最小。通过加入与谐振点火电容器串联连接的阻尼电阻来使谐振点火电压幅度的变化针对与灯引线长度有关的寄生电容达到最小。此外，这两种不同方法的在灯引燃之后的继续工作。在脉冲点火方法中，灯利用高频信号工作，即，典型情况下在千赫兹(kHz)范围内的信号。在谐振点火方法中，灯利用低频信号工作，即，典型情况下在几百赫兹范围内测量的信号。由于声音的共振问题与高频工作有关，所以通常推荐使用低频率工作方法来保持灯的工作(例如，照明)。为了产生具有足够能量来引燃灯的高频电压或者为了以高频信号运行(在引燃之后)灯，通常采用三种基本的解决方案，如图3A到3C所示。图3A图解说明了含有斩波器和高频逆变器的放电灯驱动电路。根据施加到开关Q1到Q4的不同控制模式，这种结构可以提供许多种设计用途。众所周知，当工作于高频时，HID灯会出现声音共振。美国专利号U.S.4,912,374公开了一种利用平滑的直流(DC)电流中断高频电流的方法。电感器L1和电容器C1构成补偿谐振网络。变压器T和电容器C2构成逆变揩振电路。当晶体管对Q1和Q4与晶体管对Q2和Q3以低频交替地切换时，两个高频交流(AC)电流经过灯。补偿谐振网络产生第一高频AC电流。逆变谐振网络产生第二高频AC电流。结果，在电容器C1、变压器T、和灯之间形成回路电流。当晶体管Q4以高频频率切换时，晶体管Q1处于导通，而晶体管Q2和Q3处于完全截止(由于斩波器、或者补偿，结构的原因)，所以DC电流从左到右流过该灯。当晶体管Q3以高频频率切换时，晶体管Q2处于导通状态，而晶体管Q1和Q4完全截止，所以DC电流从右到左流过该灯。为了控制该直流(DC)电流，需要检测补偿电流。美国专利号U.S.4,912,374中并未详细公开这种系统。用于检测补偿电流的最简单方法是与输入总线电压V1串联地增加检测电阻。然而，除非采取特别的措施将逆变谐振网络电流与补偿网络电流分开，否则可能在逆变谐振网络与补偿谐振网络之间产生耦合。美国专利U.S.4,912,374没有公开逆变高频工作方式与补偿DC或者低频工作方式的分开，但是该逆变高频工作方式只是被用来启动(引燃)灯，而DC(或者低频)工作方式用于灯启动之后的正常(连续不断的)工作方式。图3B图解说明美国专利号U.S.4,912,374的修改，其中增加了金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)Q5和二极管D5。这些元件的增添导致灯电流包括规则的方波(clean square wave)，而检测补偿电流包括规则的三角波。要注意的是，MOSFET Q5可以在灯引燃(启动)之后随时切换到截止，或者对于灯工作方式来讲无论何时都不需要高频电流。当MOSFET Q5切换到截止时，由电感器L1和电容器C1构成的补偿网络，以及由变压器T和点火电容器C2构成的点火网络(ignition network)完全去耦。就是说，点火电容器C2与电路电断开。由于晶体管Q1和Q2的切换，没有充电(或放电)电流经过点火电容器C2或者电流检测电阻Rs。此外，二极管D5可以防止在MOSFETQ5的切换期间的电压过冲(voltage overshoot)。这种修改的缺点是需要高压MOSFET Q5和高压二极管D5，以及驱动MOSFET Q5所需的任何有关的驱动电路。这增加了电路的复杂性而且也增加了生产成本。要注意的是，如果需要高频电流与DC电流合成的波形来防止声音的共振，MOSFET Q5必须在高频率周期时导通，而在低频率周期时截止。在图3C中图解说明美国专利号U.S.6,020,691的二级输出滤波器，其中具有高频谐振点火装置的斩波(或者补偿)电源调节器、间断的第一谐振阶段感应电流、和连续的第二谐振阶段感应电流彼此相关。在美国专利号U.S.6,020,691中，由电感器L1与电容器C1形成的第一级谐振频率fr1比由电感器L2与电容器C2形成的第二级谐振频率fr2低。此外，为了避免电路中过多的谐振电流循环，第一级谐振频率fr1与第二级谐振频率fr2之间的距离稍微限制为不小于选择的最小值。通过扫描在第二级谐振频率fr2上的频率来产生点火电压。例如，如果第二级谐振频率fr2要选择大约40kHz而其最小扫描频率应该选择为大约30kHz，所以第一级谐振频率fr1可以选择为大约22kHz。因为第一级谐振网络的循环电流与频率fr1和最小扫描频率高度相关，所以这种电路结构有频率不准确和元件容差的问题。这种电路结构的另一个缺点是，因为两级被串联在一起的，所以主要由第二级网络产生的点火脉冲的幅度是两个谐振频率的函数。频率靠近第二级谐振频率的输入电压信号被第一级网络衰减，而由第二级网络来放大。因此，第二级网络的品质因数Q必须相当地高，以致于能够产生足够高的点火电压。根据本专利技术的特点，即使当相对高的尖峰脉冲电流馈送给点火电容器时，也提供一个相对“规则的”信号给补偿调节器的电流测量电路。根据本专利技术的特点，提供阻尼器件，例如阻尼电阻，以致于其产生的峰值点火电压变化在输出被限制于最小的寄生电容，例如，几百个皮法。根据本专利技术的特点，通过旁路二极管路径的漏电流明显小于流经检测电阻的电流，所以二极管漏电流不会影响电流检测。在本专利技术的第一个方面，提供一种驱动放电灯的装置，所述装置包括振荡回路(tank circuit)和DC-AC逆变器。该振荡回路向灯提供电源，而且它包括第一谐振网络和第二谐振网络。在正常工作方式期间，由第一谐振网络向灯提供交变的方波电流。在启动工作方式期间，由第二谐振网络产生谐振点火电压，该谐振网络包括串联连接的阻尼器件、谐振电容器和谐振电感器。通过位于在电压输入和振荡回路之间的DC-AC逆变器来将DC电压转换成AC电压。阻尼器件可以是阻尼电阻。在上述装置中，DC-AC逆变器可以包括具有至少一对互补地导通与截止开关部件的电桥电路。该电桥电路可以是全桥逆变器或者半桥逆变器。该装置另外还可以包括控制电流的旁路器件。在这种情况下，第二谐振网络可以连接到电桥电路的一个输出端和旁路器件的输出端。这样的装置另外还可以包括检测第一谐振网络中电流的检测器件。第一谐振网络可以包括电容器和电感器，其中电容器并联地连接在灯与第二谐振网络中的谐振电感器的串联连接电路上。在上述装置中，检测器件可以包括检测寄存器。在这种装置中，检测器件可以连接在电压输入的一端与电桥电路的一个输入端之间，而电压输入的另一端可以连接到电桥电路的另一个输入端。检测器件可以并行地与旁路器件连接。在这种装置中，交变的方波电流的频率可以小于1kHz。谐振点火电压的频率可以大于20kHz。在这种装置中，旁路器件可以包括串联连接的两个二极管。在这种情况下，串联连接的两个二极管的接合处可以连接到第二谐振网络。该装置还可以包括一个防止泄漏器件，它与两个串联连接二极管的至少一个连接。在这种情况下，检测器件可以具有检测电阻，检测器件的电阻值可以小于防止泄漏器件的电阻值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动放电灯的装置，其特征在于包括：振荡回路，该振荡回路向灯提供电源，而且它包括第一谐振网络和第二谐振网络，在正常的工作方式期间，第一谐振网络向灯提供交变方波电流，在启动工作方式期间，第二谐振网络产生谐振点火电压，而且它包括串联连 接的阻尼器件、谐振电容器和谐振电感器；和将ＤＣ电压转换成ＡＣ电压的ＤＣ－ＡＣ逆变器，并且它位于在电压输入和振荡回路之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋易勇，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]