高压IC驱动半桥气体放电灯镇流器制造技术

一种气体放电灯的镇流器电路包括含有气体放电灯的谐振负载电路，它的第一和第二谐振阻抗值确定谐振负载电路的操作频率。还包括与谐振负载电路相连的直流－交流变换电路，以便在谐振负载电路中引起交流电流，并包括串联在直流电压总线导体和地之间的第一和第二开关。反馈电路提供谐振负载电路中表示电流幅度的反馈信号。高压ＩＣ用于在定时信号确定的频率下驱动第一和第二开关，定时信号包括触发灯期间的反馈信号。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气体放电灯的镇流器电路，它使用高压集成电路(HVIC)来驱动一对串联的向灯输送交流电流的开关，更具体地说，涉及这样的镇流器电路，它向HVIC提供反馈信号，用于选择在灯启动期间的适合的操作频率。气体放电灯用的一种镇流器电路采用一对串联的向灯输送交流电流的开关，位于谐振负载电路中。开关的结构是半桥式的，D型反相器结构。最近，出现了各种高压集成电路(HVIC)以不同的方式来驱动半桥结构，这就是说先使一个开关导通，再使其关断，然后使第二个开关导通，再使其关断，等等。这种HVIC的优点是能以低廉的价格代替各种分立电路元件，并能减小镇流器的体积。然而，HVIC被设计成以固定的频率来切换开关对。虽然固定频率操作一般适用于气体放电灯的稳定状态的操作，但是不适用于在灯触发期间当要求谐振负载电路的频率达到固有谐振频率时的操作，因为这将需要很高的电压尖峰来触发灯。因此，需要克服HVIC的上述缺点，以便在触发灯期间，使谐振负载电路达到固有谐振频率，产生高压脉中来触发灯。因此，本专利技术的一个目的是提供一种气体放电灯镇流电路，它带有一对串联的向谐振负载电路输送交流电流的开关，该电路采用HVIC驱动开关对，但是它的结构能在触发灯期间使频率变到负载电路谐振的固有频率。根据本专利技术的一个最佳实施例，提供了一种气体放电灯的镇流器电路。镇流器电路包括含有气体放电灯的谐振负载电路，包括第一和第二谐振阻抗，谐振阻抗的值确定谐振负载电路的操作频率。还包括与谐振负载电路相连的直流—交流变换电路，以便在谐振负载电路中引起交流电流，并包括串联在直流电压总线导体和地之间的第一和第二开关，这两个开关具有一个公共节点，交流负载电流流经该公共节点。反馈电路提供谐振负载电路中表示电流幅度的反馈信号。高压IC，用于在定时信号确定的频率下驱动第一和第二开关，定时信号主要包括触发灯期间的反馈信号，从而在触发灯期间反馈信号使高压IC以一个开关频率来驱动第一和第二开关，使谐振负载电路进行谐振操作。从以下结合附图的描述中，本专利技术的上述目的和优点将看得更清楚，附图中相同的参考号表示相同的部分，其中附图说明图1是气体放电灯的镇流器电路的示意图，其中一部分是以框图形式表示的。图2表示施加到图1的高压集成电路的定时输入端的典型定时信号的电压与时间关系。图3表示触发灯和操作的稳定状态模式的操作点的简化的灯电压与角频率之间的关系。图4表示稳定状态灯操作的定时电压和相关电压与时间的关系。图5类似于图4，但是表示触发灯期间的电压。图6是向高压集成电路的定时输入端施加反馈电压的交流电路的详细的图，其中一部分是以框图形式表示的。图1表示对气体放电灯(例如荧光灯)供电的镇流器电路10，气体放电灯以RLAMP表示，因为它在操作期间呈现电阻特性。镇流器电路10包括一对串联的开关S1和S2，例如功率MOSFET，它们连接在总线导体12和地14之间，接收直流总线电压VBUS。通过高压集成电路(HVIC)16对开关S1和S2进行控制，这在下面详细说明。通过交替切换S1和S2，节点18交替地与总线电压VBUS和地14相连。与节点18相连的谐振负载电路20包括谐振电感LR，谐振电容CR，和灯RLAMP。电容21为负载电路20隔直。还包括了反馈电阻RF，其目的将在下面说明。由于与节点18相连，所以在谐振负载电路20中引起了交流电流。HVIC16可以包括带有振荡器的半桥驱动器，例如由SGS-Thompson销售的产品，产品号是L6569，名称为“带有振荡器的高压半桥驱动器”；或由加利福尼亚的EL Segundo的国际整流器公司销售的产品，产品号是IR2151，名称为“自振荡半桥驱动器”。来自HVIC16的高电压和低电压输出21A和21B驱动开关S1和S2。定时电阻RT和定时电容CT如图所示与HVIC16相连。象通常情况那样，定时电阻RT连接在电容的定时输入端22和电阻的定时输入端24之间。同时，象通常情况那样，定时电容CT的一端与电容的定时输入端22相连；然而，定时电容CT的另一端的连接不是通常的样子，这种连接与镇流器电路10中的HVIC16的反向应用有关，因此在触发灯期间在灯RLAMP的两端自动产生非常高的电压尖峰(1000-1200伏)。反馈信号，例如电压VF通过导线26送至定时电容CT的下部端子，该信号是从反馈电阻RF的上部端子引出的。相反，常规的做法是将定时电容CT的下部端子直接接地，而没有反馈电压VF到达HVIC16的定时输入端22。上述HVIC都采用定时输入端22，它接收定时信号V22，开关S1和S2的开关频率由定时信号V22从一个阈值到另一个阈值或从另一个阈值到一个阈值的各个过渡时间确定。参看图2，可能的定时信号V22在一对阈值电压之间变化，如图所示，这对阈值电压可以是提供给图1的HVIC的电源电压Vs和2/3Vs。一般来说，当定时信号V22从较低的阈值增加，并达到较高的阈值时，定时电阻RT的上部端子变成与地26相连，因此定时信号V22通过定时电阻放电。类似地，定时信号V22变为较低的阈值时，定时电阻RT的上部端子与电源Vs相连，使定时信号V22向着较高阈值增加。在过渡点，例如在图2中的时刻t1、t2、t3和t4，使开关S1和S2交替切换。在触发灯之前，灯RLAMP呈现极高的电阻。在这段时间，谐振负载电路20的Q值或品质因数非常高，因为灯对电路不增加显著(即低)的电阻负载。这时，控制开关S1和S2是非常有利的，因此谐振负载电路20的操作频率到达其固有谐振点。当出现这种情况时，灯两端的电压具有非常高的尖峰，这是触发灯所需要的。图3表示灯电压与角频率的简化的图，用以说明灯触发和稳定状态模式之间的操作。灯电压以分贝测量，角频率以弧度测量。在角频率ε2，稳定状态操作点是30，稳定状态电压是Vss。角频率降低到ε1，灯电压升高到VIGNITION，这对触发灯来说是足够的。触发灯以后，灯呈现低得多的阻抗，使谐振负载电路20的Q值降低，因此导致较低的稳定状态电压Vss。通过向HVIC16的定时输入端22施加反馈信号VF，在触发灯期间将出现所要求的角频率偏移，得到触发灯所需的非常高的电压尖峰。图2表示定时信号V22，它是基本对称的上、下指数变化的形式，与上述HVIC16的定时输入端22按常规方法连接具有相同的时间常数。这导致灯操作的固定频率，这将适合于稳定状态的灯操作。HVIC16的定时输入端22上的定时电压V22构成了当定时电容CT充电或放电时的电压以及反馈信号VF的电压之和。在稳定状态灯操作期间，反馈电压VF相对于定时电容CT充电或放电时的电压来说相当小。于是，在稳定状态灯操作期间，定时电压V22主要由定时电容CT充电或放电确定。(然而在其它实施利中，定时电压主要由稳定状态灯操作期间的反馈电压控制。)图4表示产生定时电压V22的电压之和。在图4中，实线表示定时电压V22。长虚线32表示定时电容CT的充电电压。短虚线VF表示非常小的反馈信号。于是，定时电压V22主要由稳定状态操作期间电容CT的充电确定。图5表示在触发灯期间这些电压的情况。参照图5，本专利技术的优点是当谐振负载电路20基本上没有灯作为负载时(即此时灯不具有低的电阻)，在触发灯期间谐振负载电路20中存在相当高的电压(和电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体放电灯的镇流器电路，包括：（ａ）含有气体放电灯的谐振负载电路，包括第一和第二谐振阻抗，谐振阻抗的值确定所述谐振负载电路的操作频率；与所述谐振负载电路相连的直流－交流变换电路，以便在所述谐振负载电路中引起交流电流，并包括串联在 直流电压总线导体和地之间的第一和第二开关，这两个开关具有一个公共节点，所述交流负载电流流经该公共节点；（ｂ）提供表示所述谐振负载电路中电流幅度的反馈信号的反馈电路；以及（ｃ）高压ＩＣ，用于在定时信号确定的频率下驱动所述第一和第二开关 ，定时信号主要包括触发灯期间的所述反馈信号，从而在触发灯期间所述反馈信号使所述高压ＩＣ以一个开关频率来驱动所述第一和第二开关，使所述谐振负载电路进行谐振操作。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DJ凯彻马里克，LR尼罗尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]