專利名稱：具有預(yù)熱控制的集成電路的鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎮(zhèn)流器(ballast),且特別是涉及一種運(yùn)用在燈管(iamp) 中具有預(yù)熱燈絲功能的鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
燈管為日常生活中 一種常用的光源。提高燈管的使用效率能有效地節(jié)省 能源。在近期的研究中，如何提高燈管的效率以及節(jié)省燈管的鎮(zhèn)流器的功率 消耗成為主要的研究要點(diǎn)。而最近幾年的研究結(jié)果顯示，在點(diǎn)亮燈管之前預(yù) 熱燈絲有助于使燈絲更容易地產(chǎn)生自由電子，這不僅能減少兩陰極間的點(diǎn)燈 電壓(ignition voltage),也能延長燈管的使用壽命。多數(shù)已知的電子鎮(zhèn)流 器并聯(lián)于一電容，作為燈管的啟動(dòng)電容，以達(dá)到在燈管被點(diǎn)亮之前預(yù)熱燈絲 的目的。然而，由于電容兩端的電壓降，在燈管預(yù)熱期間會(huì)產(chǎn)生熾熱電流 (glow current),并導(dǎo)致燈管壽命的縮短。
圖1示出了已知使用于集成電路60且具有預(yù)熱燈絲功能的電子鎮(zhèn)流器 的串聯(lián)諧振(series resonant)電路。半橋式逆變器(half-br idge inverter)4由第一開關(guān)41與第二開關(guān)42組成，而第一開關(guān)41與第二開關(guān) 42由來自集成電路60的切換信號(hào)SI與S2控制。第一開關(guān)41與第二開關(guān) 42互補(bǔ)性地導(dǎo)通與斷開，且在所需的切換頻率下各具有約50%的工作周期 (duty cycle),而切換頻率則由電阻12與電容14控制。諧振電路由電感 80、電容81與燈管90組成。燈管90并聯(lián)于電容91，而電容91作為啟動(dòng)電 容。預(yù)熱電路1包括邏輯電路11、電阻12、電容14與串聯(lián)于電阻13的開 關(guān)15。預(yù)熱功能通過響應(yīng)切換信號(hào)S3來控制開關(guān)15使電阻13與電阻12 并聯(lián)達(dá)到高頻切換而實(shí)現(xiàn)。在燈管被點(diǎn)亮前，燈絲預(yù)熱的持續(xù)時(shí)間由邏輯電 路11控制。使用高啟動(dòng)頻率可避免燈絲在啟動(dòng)時(shí)的應(yīng)力(stress),且可減 少燈管的點(diǎn)燈電壓。
圖2示出了了另一種已知的具有預(yù)熱功能的電子鎮(zhèn)流器。圖2中的電子 鎮(zhèn)流器包括集成電路60、半橋式逆變器4,其中半橋式逆變器4由第一開關(guān)
41與第二開關(guān)42組成，而第一開關(guān)41與第二開關(guān)42由來自集成電路60 的切換信號(hào)SI與S2控制。第一開關(guān)41與第二開關(guān)42、電阻21與23、電 容22與24、電感80、電容81、以及燈管90與電容91并聯(lián)連接。電容91 作為啟動(dòng)電容。電阻21用于設(shè)置預(yù)熱頻率，且電容22用于設(shè)置預(yù)熱時(shí)間周 期。電阻23與電容24用于設(shè)置操作頻率(run frequency)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有預(yù)熱功能的鎮(zhèn)流器，而預(yù)熱功能通過在所 需的預(yù)熱時(shí)間內(nèi)控制一高啟動(dòng)頻率而實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一目的是在于研發(fā)一種高效率表現(xiàn)的低成本電路。 本發(fā)明為燈管提供了一種具有預(yù)熱功能的鎮(zhèn)流器。其中燈管串聯(lián)于電感 與電容以形成諧振電路。由集成電路控制的第 一開關(guān)與第二開關(guān)耦接于諧振 電路以切換此諧振電路。電阻電容電路包括第一電阻、第二電阻與電容，其 中第一電阻與第二電阻串聯(lián)形成一分壓器；電容并聯(lián)于第二電阻。切換頻率 取決于電壓。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技 術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并結(jié) 合附圖詳細(xì)說明如下。


圖1示出了一種已知的電子鎮(zhèn)流器的示意圖。 圖2示出了另 一種已知的電子鎮(zhèn)流器的示意圖。 圖3示出了本發(fā)明的鎮(zhèn)流器的實(shí)施例的電路示意圖。 圖4示出了本發(fā)明鎮(zhèn)流器的波形圖。
圖5示出了本發(fā)明的實(shí)施例中燈管的各操作點(diǎn)的諧振槽波德圖。
具體實(shí)施例方式
圖3示出了本發(fā)明鎮(zhèn)流器電路的實(shí)施例的電路示意圖。鎮(zhèn)流器電路包括 燈管90(例如焚光燈)、諧振電路、電容91、半橋逆變器4、以及集成電路 60。諧振電路包括串聯(lián)的電感80與電容81。電容91與燈管90并聯(lián)連接， 且作為啟動(dòng)電容。諧振電路產(chǎn)生一正弦波電壓以使燈管90運(yùn)作。半橋逆變
器4包括串聯(lián)的第一開關(guān)41與第二開關(guān)42。第一開關(guān)41耦接于諧振電路且 由來自集成電路60的切換信號(hào)Sl控制。第二開關(guān)42耦接于諧振電路且由 來自集成電路60的切換信號(hào)S2控制。集成電路60為半橋式逆變器4提供 切換信號(hào)Sl與S2，并提供序列控制與保護(hù)，且與在電阻電容電路 (resistor—capacitor circuit) 3中的比凈交電壓信號(hào)S4進(jìn)4亍比專交用于頻率控 制。電阻電容電路3包括第一電阻31、第二電阻32與電容33。第一電阻31 與第二電阻32串聯(lián)作為一分壓器。電容33之上的電壓信號(hào)S4的電壓電平 可通過分壓器的比率來設(shè)置，例如通過第一電阻31與第二電阻32形成分壓 器，且影響切換頻率。
圖4的波形圖顯示了圖3中電阻電容電路3的電壓信號(hào)S4以及用于頻 率控制的集成電路60的切換信號(hào)Sl和S2的比較。電阻電容電路3在起始 時(shí)間tO至第二時(shí)間t2期間處于瞬時(shí)，電容33之上的電壓信號(hào)S4在此期間 會(huì)逐漸增加，且電阻電容電路3之上的電壓信號(hào)S4在第二時(shí)間t2后會(huì)處于 穩(wěn)定狀態(tài)。電壓信號(hào)S4的電壓電平(Level)會(huì)根據(jù)第一電阻31與第二電阻 32形成的分壓器比率而增加至一穩(wěn)定值，電容33之上的電壓信號(hào)S4可由以 下公式得知
l一e
............................................(1)
其中VC為電容33之上的電壓；E為由第一電阻31與第二電阻32所形 成的分壓器的比率而設(shè)置的電壓；e為取決于指數(shù)-t/RC的自然對(duì)數(shù)；RC為 第一電阻31的電阻值與電容32的電容值；且t為時(shí)間常數(shù)。
電阻電容電路3中穩(wěn)定狀態(tài)的電壓信號(hào)S4的電壓電平可由以下公式得
知
F = Ff~^~)
.......................................... (2)
其中V為直流總線(DC bus)的電壓電平；RA為電阻電容電路3中的第 一電阻31的電阻值；且RB為電阻電容電路3中的第二電阻32的電阻值。 電容91的阻抗Xc可由下列公式得知
1
h/C..................................一..........—一 (3)
其中f為切換頻率；C為電容91的電容值。阻抗與切換頻率以及電容 91的電容值成反比。
初時(shí)，電容33之上的電壓信號(hào)S4為零，然后逐漸增加。當(dāng)電壓信號(hào) S4的電壓電平低于相對(duì)應(yīng)于第一時(shí)間tl的第一閾值電壓VI時(shí)，半橋式逆變 換流器4切換至由集成電路60所控制的第一切換頻率Fl。在起始時(shí)間t0 至第一時(shí)間tl期間，半橋式逆變器4以較高的速度切換，以預(yù)熱燈絲，從 而避免燈絲在啟動(dòng)時(shí)的應(yīng)力，且可減少燈管90的點(diǎn)燈電壓(預(yù)熱模式)。
根據(jù)上述的公式(2)的頻率，電容91的阻抗在起始時(shí)間t0至第一時(shí)間 tl期間較小，因此電流可通過燈絲而達(dá)到預(yù)熱的目的。 一旦燈絲被預(yù)熱，點(diǎn) 燈電壓與熾熱電流(glow current)就會(huì)減少，以能夠延長燈管的壽命。
當(dāng)電壓信號(hào)S4高于第一閾值電壓VI時(shí)，切換頻率會(huì)緩降(ramp down) 至第二切換頻率F2，直到電壓信號(hào)S4的電壓電平達(dá)到一穩(wěn)定電壓V2。在第 一與第二時(shí)間(U-t2)期間，切換頻率會(huì)被掃頻(sweep)且通過諧振電路的 高Q區(qū)域(high- Q area),以獲得足夠的能量而點(diǎn)亮燈管90 (點(diǎn)亮模式)， 且電容91的阻抗會(huì)逐漸升高以控制燈管90的電壓降。在電容33之上的電 壓信號(hào)S4達(dá)到穩(wěn)定電壓V2后，則會(huì)進(jìn)入相應(yīng)于第二時(shí)間t2的穩(wěn)定狀態(tài)(操 作模式)。半橋式逆變器4將停止掃頻，并會(huì)切換頻率到由集成電路60所控 制的第二切換頻率F2，且會(huì)固定于一個(gè)合理的公差范圍內(nèi)。切換頻率取決于 電容33之上的電壓信號(hào)S4，且預(yù)熱時(shí)間取決于電阻電容電路3的時(shí)間常數(shù)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的燈管的各操作點(diǎn)的諧振槽(resonant tank) 波德圖(Bode plot),其中燈管的各操作點(diǎn)已披露如上，其包括對(duì)應(yīng)于頻率 變化的啟動(dòng)點(diǎn)、點(diǎn)燈點(diǎn)與操作點(diǎn)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上 的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明， 本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的前提下，當(dāng)可利用上述揭 示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容作出若干的更改或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所 作的任何筒單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種鎮(zhèn)流器電路，其特征在于包括有一諧振電路，包括串聯(lián)的一燈管、一電感與一電容；一半橋式逆變器，耦接所述諧振電路，且所述半橋式逆變器包括串聯(lián)的一第一開關(guān)與一第二開關(guān)；一電阻電容電路，包括一電容、一第一電阻與一第二電阻，所述電阻電容電路以提供用于頻率控制的一電壓信號(hào)；以及一集成電路，耦接于所述半橋式逆變器與所述電阻電容電路，所述集成電路根據(jù)所述電阻電容電路的電壓信號(hào)而產(chǎn)生第一切換信號(hào)以及第二切換信號(hào)以驅(qū)動(dòng)所述半橋式逆變器，且為所述鎮(zhèn)流器電路提供序列控制、頻率控制與保護(hù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述半橋式逆變器的所述第 一開關(guān)由所述第 一切換信號(hào)控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述半橋式逆變器的所述第 二開關(guān)由所述第二切換信號(hào)控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述半橋式逆變器的所述第 一開關(guān)與所述第二開關(guān)互補(bǔ)性地導(dǎo)通與斷開。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述第一電阻與所述第二電 阻串聯(lián)，且一電容并聯(lián)于所述第二電阻。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述第一電阻與所述第二電 阻串聯(lián)，也作為一分壓器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述電壓信號(hào)取決于所述分 壓器的比率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述電阻電容電路用于逐漸 增加在一瞬時(shí)的所述電壓信號(hào)，且將所述電壓信號(hào)穩(wěn)定于一穩(wěn)定狀態(tài)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器電路，其特征在于所述鎮(zhèn)流器電路還包括有一第一閾值電壓，對(duì)應(yīng)于第一時(shí)間，用于第一切換頻率；以及 一穩(wěn)定電壓，對(duì)應(yīng)于第二時(shí)間，用于在所述第一時(shí)間至所述第二時(shí)間期 間從所述第一切換頻率掃頻至第二切換頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鎮(zhèn)流器電路，其中所述第一閾值電壓低于所 述穩(wěn)定電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有預(yù)熱功能的鎮(zhèn)流器，用于燈管。其中燈管與電感與電容串聯(lián)以形成諧振電路。由控制電路所控制的第一開關(guān)與第二開關(guān)與諧振電路耦接，且用于切換此諧振電路。電阻電容電路包括由第一電阻與第二電阻串聯(lián)形成的一分壓器，以及與第二電阻并聯(lián)的一電容。切換頻率取決于電壓。
文檔編號(hào)H05B41/28GK101170864SQ20071019963
公開日2008年4月30日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者楊大勇, 林甲森, 王國驊 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司