專利名稱：熒光調(diào)光鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
采用可調(diào)光鎮(zhèn)流器系統(tǒng)來提供多種等級的光輸出。常規(guī)調(diào)光鎮(zhèn)流器包括多個離散鎮(zhèn)流器，通過選擇性地將一個或多個斷電以提供更低的光輸出。但是，此方法無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)光，而是限定于有限數(shù)量的離散光輸出等級。此技術(shù)還受限于多個燈安裝的情況。常規(guī)連續(xù)調(diào)光方法操作串聯(lián)的燈。但是此技術(shù)可能由于非期望的燈冷卻和/或熄滅而導(dǎo)致燈的性能過早下降或故障。而且，此方法在一個或多個燈故障時會遇到無法發(fā)光的問題。還建議了另一個方法，其中通過脈寬調(diào)制(PWM)控制來改變DC總線幅度，以對用于驅(qū)動一個或多個燈的電壓饋電逆變器或電流饋電逆變器供電，但是此技術(shù)增加了成本并僅對額定燈電流的約10%證明是可行的，并因此對于某些應(yīng)用來說未提供期望的調(diào)光量。因此，一直需要改進(jìn)的熒光燈調(diào)光設(shè)備和技術(shù)，用于提供節(jié)省成本的變化光等級，而不會導(dǎo)致燈壓力或損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供簡單且低成本的調(diào)光鎮(zhèn)流器裝置和控制技術(shù)，可采用它們以促進(jìn)寬范圍的輸出電平上(低至小于額定電流的1%)的調(diào)光操作，同時不會有燈損壞以及多燈設(shè)備中的燈之間的不均勻光強(qiáng)度，在并聯(lián)輸出鎮(zhèn)流器中更換一個或多個燈時產(chǎn)生光。公開一種調(diào)光鎮(zhèn)流器，其包括驅(qū)動產(chǎn)生AC信號以對一個或多個熒光燈供電的頻率受控自激振蕩逆變器的輸入整流器和DC-DC轉(zhuǎn)換器。提供一種逆變器控制系統(tǒng)，其包括第一調(diào)節(jié)器和第二調(diào)節(jié)器，以控制逆變器工作頻率，從而調(diào)整逆變器輸出電流和電壓。第一控制調(diào)節(jié)器至少部分地基于感測的燈電流值和電流設(shè)定點(diǎn)值(例如，外部調(diào)光控制信號) 來修改逆變器工作頻率。第二調(diào)節(jié)器根據(jù)電壓設(shè)定點(diǎn)值和感測的AC總線節(jié)點(diǎn)電壓值來調(diào)整逆變器輸出。鎮(zhèn)流器因此能夠用于在多燈配置中執(zhí)行調(diào)光控制，同時適應(yīng)一個或多個燈的拆除而不允許過電流情況出現(xiàn)。在一個實(shí)施例中，該逆變器提供跨過DC輸入串聯(lián)耦合的第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件以及相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電路，這些驅(qū)動電路各包括驅(qū)動控制電感和諧振電感。在本實(shí)施例中，逆變器還包括諧振電路，該諧振電路具有與驅(qū)動電路電感電感耦合并且連接在開關(guān)器件的中心節(jié)點(diǎn)與AC總線節(jié)點(diǎn)之間的電感，以使得這些驅(qū)動電路振蕩，用于按逆變器工作頻率來互補(bǔ)促動第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件。該逆變器提供輸出，該輸出具有在AC總線節(jié)點(diǎn)與燈負(fù)載(一個或多個)之間耦合的一個或多個鎮(zhèn)流器電容，從而以受控方式驅(qū)動這些燈。在此實(shí)施例中，第一調(diào)節(jié)器包括頻率控制電感，該電感與驅(qū)動電路控制電感電感耦合，以及第一調(diào)節(jié)器根據(jù)電流設(shè)定點(diǎn)值和感測的燈電流選擇性地使與第一頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的負(fù)載變化以修改驅(qū)動電路電感，并因此控制逆變器工作頻率，使得對逆變器輸出進(jìn)行調(diào)整。該第一調(diào)節(jié)器因此以正常調(diào)光模式操作，以在調(diào)光控制(電流)設(shè)定點(diǎn)附近調(diào)節(jié)燈電流。第二調(diào)節(jié)器也具有(第二)頻率控制電感，該電感與驅(qū)動電路控制電感電感耦合， 并操作為基于電壓設(shè)定點(diǎn)值和感測的AC總線節(jié)點(diǎn)電壓值選擇性地使第二頻率控制電感的負(fù)載改變，以控制逆變器工作頻率，從而對逆變器的輸出進(jìn)行調(diào)整。在示范實(shí)施例中，該第二調(diào)節(jié)器執(zhí)行電壓調(diào)整以將AC總線節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)整到處于或低于電壓閾值。這在燈數(shù)量減少(delamp)期間或當(dāng)燈最終故障時限制了逆變器的輸出電壓。在一些實(shí)施例中，第二調(diào)節(jié)器還包括陰極加熱電路，其在感測的燈電流值低于閾值時，選擇性地加熱一個或多個燈陰極并控制逆變器頻率，以將輸出降低到預(yù)定值。這些陰極有效地并聯(lián)操作，以維持恒定電壓。第一調(diào)節(jié)器的某些實(shí)施例包括電流設(shè)定點(diǎn)電路以及電流感測電路和電流調(diào)節(jié)器， 該電流設(shè)定點(diǎn)電路具有接收調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號的輸入端子，該電流感測電路操作地與逆變器耦合以感測燈電流值，并且該電流調(diào)節(jié)器根據(jù)調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號來調(diào)整燈電流。提供一種方法以用于對至少一個熒光燈供電，其包括對自激振蕩逆變器賦能以產(chǎn)生AC信號從而對至少一個熒光燈供電，感測逆變器的AC總線節(jié)點(diǎn)電壓值，感測燈電流值， 接收電流設(shè)定點(diǎn)值，在調(diào)光控制模式中，至少部分地基于該電流設(shè)定點(diǎn)值和感測的燈電流值來選擇性地調(diào)整逆變器工作頻率以控制逆變器的輸出，選擇性地調(diào)整逆變器工作頻率以控制逆變器的輸出從而將AC總線節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)到處于或低于電壓閾值，以及在感測的燈電流值低于燈電流閾值時，選擇性地加熱一個或多個燈陰極并選擇性地調(diào)整逆變器工作頻率從而將逆變器的輸出降低到預(yù)定值。


在下文詳細(xì)描述和附圖中闡述了一個或多個示范實(shí)施例，在附圖中圖1是圖示一示范調(diào)光鎮(zhèn)流器的示意圖，該示范調(diào)光鎮(zhèn)流器具有自激振蕩逆變器，該自激振蕩逆變器帶有提供高級陰極加熱、電壓調(diào)節(jié)、抗閃爍、和電流調(diào)節(jié)控制的雙調(diào)節(jié)器逆變器控制配置；圖2是圖示圖1的調(diào)光鎮(zhèn)流器中的一示范整流器和升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)示意圖；圖3是圖示圖1和圖2的鎮(zhèn)流器中、驅(qū)動一個或多個并聯(lián)連接的熒光燈的一示范自激振蕩逆變器的詳細(xì)示意圖；以及圖4和圖5是圖示圖1-3的鎮(zhèn)流器中、用于控制逆變器的示范第一調(diào)節(jié)器和第二調(diào)節(jié)器的詳細(xì)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考附圖，其中貫穿附圖同樣的附圖標(biāo)記用于指代同樣的元件，并且其中多種特征不必按比例繪制，本公開涉及電子照明，以及更具體地涉及與熒光燈結(jié)合使用并將通過具體參考熒光燈來描述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，盡管本文描述的示范鎮(zhèn)流器還能夠用于其他照明應(yīng)用，而不受限于前文提到的應(yīng)用。圖1圖示了調(diào)光鎮(zhèn)流器102，其中根據(jù)用于調(diào)光控制或陰極加熱的感測的燈電流來控制自激振蕩逆變器140的工作頻率，并且控制逆變器的AC總線電壓不超過電壓閾值， 以便防止更換一個或多個燈108時過度驅(qū)動工作的燈108。鎮(zhèn)流器102包括從AC輸入104 接收輸入功率的整流器110，其中該整流器可以是有源的或無源的，或者可以備選地通過 DC輸入功率供給鎮(zhèn)流器102而省略整流器110。整流器110具有將整流的DC電壓提供到開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換器120的輸出112，開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換器120包括由適合的控制信號操作的多種開關(guān)器件(未示出)。在一個實(shí)施例中(結(jié)合圖2在下文進(jìn)一步圖示和描述)，轉(zhuǎn)換器120是帶有控制器130的升壓轉(zhuǎn)換器，控制器130能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)控制(PFC)組件 136，以控制鎮(zhèn)流器102的功率因數(shù)。鎮(zhèn)流器102還包括自激振蕩頻率受控的逆變器140，其接收DC電壓122并提供AC輸出106，以在具有第一控制調(diào)節(jié)器和第二控制調(diào)節(jié)器150a和 150b的逆變器控制器150的控制下驅(qū)動一個或多個燈負(fù)載108。第一調(diào)節(jié)器150a包括電流調(diào)節(jié)器152，以至少部分地根據(jù)調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)160 (例如，來自外部信號源)來調(diào)節(jié)燈電流。在一個實(shí)施例中，第二調(diào)節(jié)器150b具有陰極加熱電路154、電壓調(diào)節(jié)器156、和抗閃爍電路158，并且第二調(diào)節(jié)器150b可根據(jù)用于防止過電壓情況的AC總線電壓閾值161和根據(jù)用于控制燈陰極加熱的燈電流閾值162來操作。圖3中進(jìn)一步圖示了一個示范逆變器 140，并且圖4和圖5中提供了示范的第一逆變器控制調(diào)節(jié)器和第二逆變器控制調(diào)節(jié)器的細(xì)節(jié)。在某些實(shí)施例中，逆變器140可以是耦合以提供隔離的AC輸出106的變壓器。圖2圖示可以在調(diào)光鎮(zhèn)流器102中使用的整流器110和升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器120的一個適合實(shí)施例。整流器Iio分別從輸入104的線路連接(line connection) L和中性連接 N接收輸入AC功率，并且包括用于連接到地EGND的接地連接G以及線路-地電容器Cl 13， 而輸入104可包括多種附加的組件，例如電容器ClOl和電感器Li。整流器110提供全波二極管電橋，其包括二極管D7-D9和輸出濾波器電容器C8，以提供接收為DC-DC轉(zhuǎn)換器120 的輸入的初始DC輸出112。在此實(shí)施例中，通過分流調(diào)節(jié)器電路相對于電路地ICGND提供了集成電路DC電壓VCC，該分流調(diào)節(jié)器電路包括15伏特齊納二極管Z108、雙極晶體管Q103 和電阻器R104、R105、R114、R115、R120和R121，以及輸出電容器C104以及Clll0使用二極管DlUa和Dl 12b，將變壓器繞組T5B的中心經(jīng)電容器C108電容耦合到VCC電源的中心。 示范DC-DC轉(zhuǎn)換器120是升壓轉(zhuǎn)換器，其接收初始DC輸出112并根據(jù)來自控制器130的信號選擇性地開關(guān)FET Q101,以在端子12 和122b處提供用于驅(qū)動逆變器140的第二 DC輸出。轉(zhuǎn)換器120包括具有連接到控制器130的三級控制繞組T5B的升壓轉(zhuǎn)換器電感T5A，以及用于使用15V齊納Z115、電容器C116和C117、二極管DlOfe和D105b及電阻器R116建立電路電壓15V的二級繞組T5C。圖3圖示示范自激振蕩逆變器140的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，示范自激振蕩逆變器140與接收來自升壓轉(zhuǎn)換器120的DC功率的DC端子12 和112b耦合。該逆變器140包括諧振電路213和一對受控開關(guān)器件Ql和Q2，在一個示例中，該一對受控開關(guān)器件Ql和Q2為η型 M0SFET，盡管還可以采用任何適合的開關(guān)器件。由串聯(lián)耦合在正電壓節(jié)點(diǎn)DC+與耦合到第一電路地GNDl的負(fù)節(jié)點(diǎn)之間Ql和Q2來選擇性地開關(guān)端子12 和122b處接收的輸入DC， 其中，Ql和Q2的這種選擇性開關(guān)執(zhí)行操作，以在逆變器輸出節(jié)點(diǎn)211處生成方波，該方波然后激勵諧振電路213以從而驅(qū)動節(jié)點(diǎn)212處的高頻總線(HFB)。逆變器140包括變壓器T2-T4以及變壓器Tl，變壓器T2-T4用于輸出功率感測和用于具有可調(diào)逆變器工作頻率的自激振蕩的控制，變壓器Tl用于陰極加熱操作。變壓器T2具有串聯(lián)在逆變器輸出211與HFB 212之間的第一繞組T2A，以及分別與開關(guān)器件Ql和Q2相關(guān)聯(lián)的開關(guān)驅(qū)動控制電路221和222中的繞組T2B和T2C。在逆變器140的操作中，繞組T2A作為諧振電路213中的初級，而次級繞組T2B和T2C連接在用于 Ql和Q2的柵極驅(qū)動電路中，分別用于開關(guān)根據(jù)電路213的諧振的振蕩促動。變壓器T3具有操作為第二調(diào)節(jié)器150b中的頻率控制電感的第一繞組T3A和開關(guān)控制電路221和222中的繞組KB和T3C，其中每個驅(qū)動控制電路221、222包括來自Τ2和 Τ3的繞組的串聯(lián)組合。第三變壓器Τ3由控制器150使用，以選擇性地控制柵極驅(qū)動電路 221和222的電感，并由此控制用于逆變器140的閉環(huán)操作的逆變器工作頻率，從而控制在輸出106處遞送到燈108的功率量。來自高頻總線212的AC功率經(jīng)對應(yīng)的鎮(zhèn)流電容器C205-C208提供用于驅(qū)動一個或多個燈負(fù)載108(圖3的圖示示例中示出四個燈108)的AC輸出106，其中由此能夠?qū)⑷魏螖?shù)量的燈108與高頻總線212耦合。該示范輸出106還可以包括附加電路，例如電阻器 R219-R222、二極管D223-D226、和用于輝紋控制的隔直電容器C210。提供變壓器Tl以實(shí)現(xiàn)燈陰極的選擇性加熱，其包括初級繞組T1A，初級繞組TlA經(jīng)電容器C223耦合到逆變器輸出211以及經(jīng)節(jié)點(diǎn)FT耦合到用于在燈電流低于閾值162時進(jìn)行選擇性促動的陰極加熱電路154(下文的圖幻。變壓器Tl包括用于加熱個別的上方燈陰極的次級繞組T1C、T1D、T1E和TlF以及所有下方陰極與之耦合以便進(jìn)行加熱的公共次級繞組T1B。下方公共燈端子穿過電容器210和變壓器T4的初級繞組T4A耦合到GNDl，變壓器 T4具有分別在第一調(diào)節(jié)器和第二調(diào)節(jié)器156a和156b中的次級T4C和T4B。由逆變器140和諧振電路213在節(jié)點(diǎn)212處生成高頻總線，諧振電路213包括諧振電感T2A以及等效諧振電容，該等效諧振電容包括串聯(lián)在DC+節(jié)點(diǎn)與GNDl節(jié)點(diǎn)之間的電容器Cl和C2的等效物(具有經(jīng)電容器213耦合到總線212的中心節(jié)點(diǎn))。通過以并聯(lián)方式分別與電容Cl和C2個別耦合的二極管Dl和D2形成鉗位電路。交替地激活開關(guān)Ql 和Q2，以在公共逆變器輸出節(jié)點(diǎn)211處提供幅度為VDC/2的方波(例如，跨過端子11 與 122b的DC總線電壓的一半)，并且此方波逆變器輸出激勵諧振電路213。柵極線路或控制線路214和216包括電阻Rl和R2，以分別向Ql和Q2的控制端子提供控制信號。使用驅(qū)動電路221和222生成開關(guān)柵極信號，其中第一驅(qū)動電路221耦合在逆變器輸出節(jié)點(diǎn)211與第一電路節(jié)點(diǎn)218之間，以及第二驅(qū)動電路222耦合在電路地GNDl與節(jié)點(diǎn)216之間。驅(qū)動電路221和222包括變壓器T2的第一驅(qū)動電感器和第二驅(qū)動電感器T2B 和T2C，它們是互相耦合到諧振電路213的諧振電感器T2A以在驅(qū)動電感器T2B和T2C中感應(yīng)出與諧振電路213中的電流瞬態(tài)變化率成比例的、用于逆變器140的自激振蕩操作的電壓的次級繞組。此外，驅(qū)動電路221和222包括串聯(lián)連接到相應(yīng)的第一驅(qū)動電感器和第二驅(qū)動電感器T2B和T2C及柵極控制線路214和216的次級電感器BB和T3C。繞組BB和 T3C操作為驅(qū)動控制電感，同時逆變器控制調(diào)節(jié)器150a和150b各具有三級頻率控制電感繞組(分別為T3D和T3A)，通過該三級頻率控制電感繞組，控制器150能夠通過使繞組BB 和T3C的電感發(fā)生變化來改變逆變器140的振蕩頻率，而繞組BB和T3C的電感的變化通過對流過頻率控制電感(一個或多個)的電流進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)。在操作中，柵極驅(qū)動電路221和222對于周期的前一半將Ql保持在“開(ON) ”狀態(tài)，以及對于周期的后一半將開關(guān)Q2保持在“開”狀態(tài)，以在輸出節(jié)點(diǎn)211處生成用于激勵諧振電路213的大致方波。在一個實(shí)施例中，開關(guān)器件Ql和Q2的柵極-源極電壓Vgs由分別耦合在開關(guān)源極與柵極控制線路214和216之間的雙向電壓鉗位Zl、Z2和Z3、Z4 (例如，背靠背齊納二極管)來限制。在本實(shí)施例中，個別雙向電壓鉗位Z1、Z2和D、Z4與相應(yīng)的電感器BB和T3C協(xié)同，以控制跨過諧振電路213的電壓的基頻分量與諧振電感器T2A 中的AC電流之間的相位角。為了啟動逆變器140，跨過輸入端子12 和122b串聯(lián)耦合的電阻器R3和R4與電阻器RllO (耦合在逆變器輸出節(jié)點(diǎn)211與電路GNDl之間)協(xié)同，以發(fā)起柵極驅(qū)動電路221 和222的再生操作(regenerative operation)。逆變器開關(guān)控制電路還包括分別與繞組 T3B和T3C串聯(lián)耦合的電容器C3和C4。當(dāng)最初將DC功率提供到逆變器140時，從正DC輸入12 經(jīng)R3、R4和RllO對C3充電，同時電阻器R5分流驅(qū)動電路222中的電容器C4以防止C4充電，并從而防止同時激活Ql和Q2。因?yàn)榭邕^C3的電壓最初為零，所以由于用于電容器C3充電的相對長的時間常數(shù)，T2B和T3B的串聯(lián)組合充當(dāng)短路。一旦C3充電達(dá)到Ql 的Vgs的閾值電壓(例如，在一個實(shí)施例中為2-3伏特)，Ql轉(zhuǎn)成開，并且小偏置電流流過 Ql。此電流以共漏極A類放大器配置偏置Ql，共漏極A類放大器配置具有足夠增益以允許諧振電路213與柵極控制電路221的組合產(chǎn)生再生動作，從而開始逆變器140在網(wǎng)絡(luò)(包括C3、T3B和T2B)的諧振頻率(其高于諧振電路213的固有諧振頻率)處或附近的振蕩。 結(jié)果，在高頻總線節(jié)點(diǎn)212處見到的諧振電壓滯后于節(jié)點(diǎn)211處的逆變器輸出電壓的基準(zhǔn)， 從而促進(jìn)了逆變器140的軟開關(guān)操作。因此，逆變器140在起動時以線性模式開始操作，并過渡到開關(guān)D類模式。逆變器將在5V電源達(dá)到至少耗盡模式MOSFET Q106的閾值之后才啟動。當(dāng)此情況發(fā)生時，Q2的柵極處的電壓上升，并允許逆變器140開始振蕩。在鎮(zhèn)流器102的穩(wěn)態(tài)操作中，逆變器輸出節(jié)點(diǎn)211處的方波電壓具有正端子11 的電壓的大約一半(例如，Vdc/2)的幅度，并且跨過C3的初始偏置電壓下降。在圖示的逆變器中，包括電容器C3和電感器T3B的第一網(wǎng)絡(luò)2M和包括電容器C4和電感器T3C的第二網(wǎng)絡(luò)226以高于第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)224、226的諧振頻率的工作頻率等效地感應(yīng)。在穩(wěn)態(tài)振蕩操作中，這導(dǎo)致柵極電路的相位偏移，以允許流經(jīng)電感器T2A的電流滯后于逆變器輸出節(jié)點(diǎn)211處產(chǎn)生的電壓的基準(zhǔn)頻率，從而促進(jìn)了逆變器140的穩(wěn)態(tài)軟開關(guān)。在一個實(shí)施例中，由串聯(lián)連接的鉗位二極管Dl和D2將逆變器140的輸出電壓鉗位，以限制通過諧振電路電容器Cl和C2見到高電壓。隨著節(jié)點(diǎn)211處的逆變器輸出電壓增高，鉗位二極管D1、 D2開始執(zhí)行鉗位，從而防止跨過電容器Cl和C2的電壓改變符號，并將輸出電壓限制到防止造成逆變器140的組件熱損壞的值?？刂破?50感測由初級繞組T4A感測的輸出負(fù)載電流信號，以執(zhí)行多種控制功能， 從而通過使逆變器繞組BB和T3C的電感變化而調(diào)節(jié)燈電流，并且由此通過改變?nèi)壚@組 T3A和T3D的其中之一或二者見到的負(fù)載來調(diào)節(jié)逆變器140的工作頻率。在圖示的逆變器 140中，隨著工作頻率降低，輸出電流增加，以及反之亦然。而且，逆變器頻率隨著T3A或T3D之一的負(fù)載減少而降低。因此，控制調(diào)節(jié)器150a和/或150b(下面的圖4和圖5)分別增加或減少T3D和/或T3A上的負(fù)載，以降低或增加燈電流。圖4圖示第一調(diào)節(jié)器的一個實(shí)施例，在此情況中是逆變器控制器150中的線性調(diào)光器調(diào)節(jié)器150a。在操作中，第一調(diào)節(jié)器150a選擇性地使與第一頻率控制電感(T3D)相關(guān)聯(lián)的負(fù)載變化，以控制逆變器工作頻率，從而至少部分地基于感測的燈電流值和至少部分地基于電流設(shè)定點(diǎn)值160來調(diào)整逆變器輸出106，電流設(shè)定點(diǎn)值160可以是內(nèi)部預(yù)設(shè)的或在電流設(shè)定點(diǎn)電路151的端子159a和159b處接收的外部調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號(例如，在一個示例中為0-10伏特DC)。在一個實(shí)施例中，該電流設(shè)定點(diǎn)電路包括由交叉耦合的MOSFET Q309和310、及串聯(lián)連接的齊納二極管和B16b、以及電容器C309組成的誤接線保護(hù)電路，以在無意間將調(diào)光控制端子159連接到高電壓線路時防止器件損壞，并且在一個實(shí)施例中，該保護(hù)電路在節(jié)點(diǎn)DIM+處提供了 0-10伏特的調(diào)光信號，表示預(yù)定義工作范圍中期望的燈電流。保護(hù)MOSFET Q309和Q310是耗盡模式器件，其保持開狀態(tài)操作直到將它們的柵極-源極電壓置于負(fù)值為止(例如，在一個實(shí)施例中，約為-2. 5V)，從而允許器件Q309 和Q310在未對控制輸入端子159a和159b施加電壓時保持開。通過包括耗盡模式η溝道 MOSFET Q303、放大器U302、電阻器R306-R311和電容器C302的電路，縮放和緩沖電流設(shè)定點(diǎn)信號160，以將表示設(shè)定點(diǎn)值的信號呈交到U301的反相輸入處的加法節(jié)點(diǎn)。電流調(diào)節(jié)器電路152的U301將該設(shè)定點(diǎn)與感測的燈電流值進(jìn)行比較，以通過電阻器R304、R302和R312以及電容器C304來控制開關(guān)Q301，從而控制第一頻率控制電感T3D 的負(fù)載，其中完全將整流器短接到T3D(Q301完全開)加載了繞組T3D，并由此降低逆變器輸出106。在閉環(huán)方式下，電流調(diào)節(jié)器152選擇性地使頻率控制電感T3D的負(fù)載變化，以控制逆變器工作頻率，以便根據(jù)調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號160來調(diào)節(jié)燈電流，從而實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)流器102 的調(diào)光器控制操作，其中當(dāng)感測的燈電流電平高于設(shè)定點(diǎn)值時，增加T3D的負(fù)載(例如，通過增加至Q301的選通信號)來降低變壓器繞組BB和T3C的電感，并且由此增加逆變器頻率和降低輸出燈電流，而當(dāng)感測的燈電流電平低于設(shè)定點(diǎn)160時反之依然。電流調(diào)節(jié)器 152由此操作為選擇性地使頻率控制電感T3D的負(fù)載變化，以控制逆變器工作頻率，從而根據(jù)調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號160來調(diào)節(jié)燈電流。而且，示范第二調(diào)節(jié)器150a參照第二地GND2， 其中使用經(jīng)5伏特齊納二極管Z301、電阻器R301和電容器C301的、來自15V電源的電流建立用于U301和U302的DC電源電壓5V。又參考圖5，除了通過第一調(diào)節(jié)器150a進(jìn)行穩(wěn)態(tài)調(diào)光控制外，控制器150還提供第二調(diào)節(jié)器150b，當(dāng)更換燈108時或其他情況下從輸出106移除燈108時，第二調(diào)節(jié)器150b 可操作為選擇性地調(diào)節(jié)逆變器工作頻率，以控制逆變器輸出，從而將高頻AC總線節(jié)點(diǎn)212 處的電壓調(diào)節(jié)到處于或低于用于過電壓保護(hù)的電壓閾值161。當(dāng)感測的燈電流值低于燈電流閾值162時，第二調(diào)節(jié)器150b還選擇性地加熱一個或多個燈陰極，并將逆變器輸出降低到預(yù)定值。在圖5的實(shí)施例中，第二調(diào)節(jié)器150b包括電壓調(diào)節(jié)器156，其操作為選擇性地使 T3A的負(fù)載變化，以控制逆變器工作頻率，從而將節(jié)點(diǎn)212處的AC總線電壓調(diào)節(jié)到處于或低于電壓閾值161。電壓調(diào)節(jié)器156通過由電容器C216電容耦合到總線節(jié)點(diǎn)212的電阻器 R212來感測HFB電壓，以控制η溝道增強(qiáng)模式控制MOSFET Q203的柵極。起動時將至Q203 的柵極信號按由R206、R207和C203設(shè)置的時間常數(shù)延遲，以使得電壓調(diào)節(jié)器156在完成初始預(yù)加熱之后才開始控制逆變器140。齊納二極管Z209(在一個實(shí)施例中為33伏特)和電容器C225相對于GNDl鉗位Q203的漏極的電壓，并且另一個齊納二極管Z208 (例如，7. 5 伏特)鉗位(claim)MOSFET源極。調(diào)節(jié)器156包括串聯(lián)連接在Q203的柵極和源極之間的電阻器R213和電容器C219。第二頻率控制電感T3A連接到四二極管整流器以及連接到下面描述的陰極加熱電路154的端子CT3和CT4。電阻器R213和R207建立用于電壓調(diào)節(jié)操作的偏置點(diǎn)，以使得較高的總線電壓引起Q203增加T3A上的負(fù)載，以便增加逆變器的頻率從而降低輸出功率，由此節(jié)點(diǎn)212處的高頻總線電壓將不會超過偏置點(diǎn)設(shè)置的預(yù)定閾值161。在操作中，當(dāng)終端用戶拆除一個或多個燈108時或如果燈108故障且第一調(diào)節(jié)器150a的正常電流控制將逆變器140驅(qū)動到設(shè)定點(diǎn)總輸出電流電平時，一旦感測的HFB電壓上升得太遠(yuǎn)，則電壓調(diào)節(jié)器156就接管，并且將總線電壓調(diào)節(jié)到處于或低于電壓閾值161。當(dāng)用戶之后更換了燈(一個或多個)108時， 則第一整流器150a能夠在另一個預(yù)加熱周期之后恢復(fù)調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)值160附近的穩(wěn)態(tài)電流調(diào)整。電壓調(diào)節(jié)器156還包括含有MOSFET Q204、電容器C226和電阻器R211的抗閃爍電路158積分器，如果調(diào)光設(shè)定點(diǎn)值160低，則該積分器操作為在預(yù)加熱之后延遲過渡以允許緩慢地充電。在操作中，這允許電壓調(diào)節(jié)器156在較低總線電壓時開始調(diào)節(jié)，直到跨過的電壓逐漸增加到穩(wěn)定電平為止。現(xiàn)在參考圖3和圖5，圖5的第二調(diào)節(jié)器150b還包括陰極加熱電路154，其操作為在感測的燈電流值低于燈電流閾值162時選擇性地加熱一個或多個燈陰極。電流感測電路15 經(jīng)整流器連接的次級繞組T4B、電阻器R220和電容器C222感測燈電流，以將感測的電流信號提供到運(yùn)算放大器U202的反相輸入，同時U202的同相輸入被偏置于由電阻器 R233和R234設(shè)置的燈電流閾值162處。經(jīng)U202和增益電阻器R232將誤差信號放大，并通過電阻器R131和電容器C217對其濾波，以驅(qū)動MOSFET Q208的柵極端子，MOSFET Q208 具有耦合到在陰極加熱控制端子FT處的陰極加熱變壓器初級繞組T1A(圖幻的漏極(該漏極還通過二極管D221耦合到DC+電壓)。當(dāng)來自T4B的感測的電流值低于燈電流閾值 162時，Q208轉(zhuǎn)成開，從而對陰極加熱控制初級繞組TlA賦能。這引起加熱電流在次級繞組 TlB-TlF(圖3)中流過，以加熱燈108的陰極。在一個實(shí)施例中，閾值162設(shè)置成使得低于約140mA的燈電流將引起陰極加熱電路154進(jìn)入到對變壓器Tl賦能的加熱模式。在圖示的實(shí)施例中，加熱模式持續(xù)由通過khmidt觸發(fā)器U201、電阻器R223、和電容器C210形成的單觸發(fā)電路設(shè)置的預(yù)定時間，該單觸發(fā)電路由包括齊納Z210、電容器C220 和電阻器R225的5. 3伏特齊納電路來供電。單觸發(fā)器U201的輸出耦合到U202的輸出，以在此預(yù)設(shè)時間期間之后結(jié)束Tl的加熱激活。經(jīng)電阻器R2M將單觸發(fā)信號輸出上拉到5V 電源，并且該單觸發(fā)信號還激活用于在加熱期間經(jīng)端子CT3和CT4選擇性地將頻率控制電感T3A短接的MOSFET對Q205a、Q205b。以此方式，在陰極加熱期間當(dāng)感測的燈電流值低于燈電流閾值162時，陰極加熱電路IM也使T3A的負(fù)載變化，從而將逆變器輸出減少到預(yù)定的低值。公開的技術(shù)還提供對一個或多個熒光燈供電的方法，其包括對自激振蕩逆變器 140賦能以產(chǎn)生AC信號212從而對至少一個熒光燈108供電，感測逆變器140的AC總線節(jié)點(diǎn)電壓值，感測燈電流值，接收電流設(shè)定點(diǎn)值160，在調(diào)光控制模式中，至少部分地基于電流設(shè)定點(diǎn)值160和感測的燈電流值來選擇性地調(diào)整逆變器工作頻率從而控制逆變器140的輸出，選擇性地調(diào)整逆變器工作頻率以控制逆變器140的輸出從而將AC總線節(jié)點(diǎn)電壓(HFB) 調(diào)節(jié)到處于或低于電壓閾值161，以及在感測的燈電流值低于燈電流閾值162時，選擇性地加熱一個或多個燈陰極并選擇性地調(diào)整逆變器工作頻率從而將逆變器140的輸出降低到
預(yù)定值。 上文的示例僅是說明本公開多種方面的多個可能實(shí)施例，其中本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀并理解本說明書和附圖時將會想到等效的變更和/或修改。具體針對由上述組件(組裝件、裝置、系統(tǒng)、電路等)執(zhí)行的多種功能而言，除非另行指明，否則用于描述此類組件的術(shù)語(包括對“手段”的引用)意在對應(yīng)于執(zhí)行描述的組件的特定功能(即，功能上等效) 的任何組件(例如，硬件、軟件或它們的組合)，即便在結(jié)構(gòu)上不等效于執(zhí)行本公開圖示的實(shí)現(xiàn)中的功能的、公開的結(jié)構(gòu)。此外，雖然已關(guān)于多種實(shí)現(xiàn)的僅一種來圖示和/或描述了本公開的具體特征，但是當(dāng)對于任何給定應(yīng)用或具體應(yīng)用可能是期望的和有優(yōu)點(diǎn)的時候，此類特征可與其他實(shí)現(xiàn)的一個或多個其它特征組合。另外，除非另行指明，對單數(shù)組件或項(xiàng)的引用意在涵蓋兩個或多個此類組件或項(xiàng)。而且，就詳細(xì)描述和/或權(quán)利要求中使用的術(shù)語 “包括”、“具有”、“帶有”或其變形來說，此類術(shù)語意在與術(shù)語“包含”相似的方式進(jìn)行包容。 本發(fā)明已參考優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述。顯然，其他人在閱讀和理解前文的詳細(xì)描述時，將會想到修改和變更。本發(fā)明意在解釋為包括了所有此類修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于操作至少一個熒光燈的調(diào)光鎮(zhèn)流器，所述鎮(zhèn)流器包括 輸入整流器，其操作為接收AC輸入和產(chǎn)生初始DC輸出；DC-DC轉(zhuǎn)換器，其操作地耦合到所述輸入整流器，以接收所述初始DC輸出并提供第二 DC輸出；頻率受控的自激振蕩逆變器，其操作地耦合到DC-DC轉(zhuǎn)換器，以轉(zhuǎn)換所述第二 DC輸出從而產(chǎn)生對至少一個熒光燈供電的AC信號；以及逆變器控制系統(tǒng)，其操作地與所述逆變器耦合，以控制所述逆變器工作頻率，所述逆變器控制系統(tǒng)包括第一調(diào)節(jié)器，其操作為至少部分地基于電流設(shè)定點(diǎn)值和感測的燈電流值來選擇性地使所述逆變器工作頻率變化，以調(diào)整所述逆變器的輸出；以及第二調(diào)節(jié)器，其操作為至少部分地基于電壓設(shè)定點(diǎn)值和感測的AC總線節(jié)點(diǎn)電壓值來選擇性地使所述逆變器工作頻率變化，以調(diào)整所述逆變器的所述輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器， 其中，所述逆變器包括第一開關(guān)器件，其具有與第一驅(qū)動電路耦合的控制端子，所述第一驅(qū)動電路包括第一驅(qū)動控制電感和第一諧振電感，第二開關(guān)器件，其具有與第二驅(qū)動電路耦合的控制端子，所述第二驅(qū)動電路包括第二驅(qū)動控制電感和第二諧振電感，所述第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件跨過所述第二 DC輸出串聯(lián)耦合，諧振電路，其包括操作地耦合在所述開關(guān)器件的中心節(jié)點(diǎn)與AC總線節(jié)點(diǎn)之間的諧振電感，所述諧振電感與所述第一諧振電感和所述第二諧振電感電感耦合，以引起所述第一驅(qū)動電路和所述第二驅(qū)動電路振蕩，用于按逆變器工作頻率來互補(bǔ)促動所述第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件，以及輸出，其包括耦合在所述AC總線節(jié)點(diǎn)與至少一個熒光燈之間的至少一個鎮(zhèn)流器電容； 其中，所述第一調(diào)節(jié)器包括與所述驅(qū)動電路的所述第一驅(qū)動控制電感和所述第二驅(qū)動控制電感電感耦合的第一頻率控制電感，所述第一調(diào)節(jié)器操作為至少部分地基于所述電流設(shè)定點(diǎn)值和所述感測的燈電流值來選擇性地使與所述第一頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率從而調(diào)整所述逆變器的所述輸出；以及其中，所述第二調(diào)節(jié)器包括與所述驅(qū)動電路的所述第一驅(qū)動控制電感和所述第二驅(qū)動控制電感電感耦合的第二頻率控制電感，所述第二調(diào)節(jié)器操作為至少部分地基于所述電壓設(shè)定點(diǎn)值和所述感測的AC總線節(jié)點(diǎn)電壓值來選擇性地使與所述第二頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率從而調(diào)整所述逆變器的所述輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第二調(diào)節(jié)器包括電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器操作為選擇性地使與所述第二頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的所述負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率，從而將所述AC總線節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)到處于或低于電壓閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第二調(diào)節(jié)器還包括陰極加熱電路，所述陰極加熱電路操作為在感測的燈電流值低于燈電流閾值時，選擇性地加熱一個或多個燈陰極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述陰極加熱電路還操作為在所述感測的燈電流值低于所述燈電流閾值時，選擇性地使與所述第二頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的所述負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率，從而將所述逆變器的所述輸出減少到預(yù)定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第一調(diào)節(jié)器包括 電流設(shè)定點(diǎn)電路，其具有接收調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號的輸入端子； 電流感測電路，其與所述逆變器操作地耦合以感測燈電流值；以及電流調(diào)節(jié)器，其操作為根據(jù)所述調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號選擇性地使與所述第一頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率，從而調(diào)整所述燈電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第一調(diào)節(jié)器包括 電流設(shè)定點(diǎn)電路，其具有接收調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號的輸入端子； 電流感測電路，其與所述逆變器操作地耦合以感測燈電流值；以及電流調(diào)節(jié)器，其操作為根據(jù)所述調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號選擇性地使與所述第一頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率，從而調(diào)整所述燈電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第一調(diào)節(jié)器包括 電流設(shè)定點(diǎn)電路，其具有接收調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號的輸入端子； 電流感測電路，其與所述逆變器操作地耦合以感測燈電流值；以及電流調(diào)節(jié)器，其操作為根據(jù)所述調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號選擇性地使與所述第一頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率，從而調(diào)整所述燈電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第二調(diào)節(jié)器還包括陰極加熱電路，所述陰極加熱電路操作為在感測的燈電流值低于燈電流閾值時，選擇性地加熱一個或多個燈陰極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述陰極加熱電路還操作為在所述感測的燈電流值低于所述燈電流閾值時，選擇性地使與所述第二頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的所述負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率，從而將所述逆變器的所述輸出減少到預(yù)定值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第一調(diào)節(jié)器包括 電流設(shè)定點(diǎn)電路，其具有接收調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號的輸入端子；電流感測電路，其與所述逆變器操作地耦合以感測燈電流值；以及電流調(diào)節(jié)器，其操作為根據(jù)所述調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號選擇性地使與所述第一頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率，從而調(diào)整所述燈電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第一調(diào)節(jié)器包括 電流設(shè)定點(diǎn)電路，其具有接收調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號的輸入端子； 電流感測電路，其與所述逆變器操作地耦合以感測燈電流值；以及電流調(diào)節(jié)器，其操作為根據(jù)所述調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號選擇性地使與所述第一頻率控制電感相關(guān)聯(lián)的負(fù)載變化，以控制所述逆變器工作頻率，從而調(diào)整所述燈電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第二調(diào)節(jié)器還包括陰極加熱電路， 所述陰極加熱電路操作為在感測的燈電流值低于燈電流閾值時，選擇性地加熱一個或多個燈陰極。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第一調(diào)節(jié)器包括 電流設(shè)定點(diǎn)電路，其具有接收調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號的輸入端子；電流感測電路，其與所述逆變器操作地耦合以感測燈電流值；以及電流調(diào)節(jié)器，其操作為根據(jù)所述調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號選擇性地控制所述逆變器工作頻率，以調(diào)整所述燈電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第二調(diào)節(jié)器包括電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器操作為選擇性地控制所述逆變器工作頻率，以將所述AC總線節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)到處于或低于電壓閾值。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第二調(diào)節(jié)器包括電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器操作為選擇性地控制所述逆變器工作頻率，以將所述AC總線節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)到處于或低于電壓閾值。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第二調(diào)節(jié)器包括電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器操作為選擇性地控制所述逆變器工作頻率，以將所述AC總線節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)到處于或低于電壓閾值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第一調(diào)節(jié)器包括 電流設(shè)定點(diǎn)電路，其具有接收調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號的輸入端子；電流感測電路，其與所述逆變器操作地耦合以感測燈電流值；以及電流調(diào)節(jié)器，其操作為根據(jù)所述調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號選擇性地控制所述逆變器工作頻率，以調(diào)整所述燈電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中，所述第一調(diào)節(jié)器包括 電流設(shè)定點(diǎn)電路，其具有接收調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號的輸入端子； 電流感測電路，其與所述逆變器操作地耦合以感測燈電流值；以及電流調(diào)節(jié)器，其操作為根據(jù)所述調(diào)光等級設(shè)定點(diǎn)信號選擇性地控制所述逆變器工作頻率，以調(diào)整所述燈電流。
20.一種對至少一個熒光燈供電的方法，所述方法包括對自激振蕩逆變器賦能，以產(chǎn)生AC信號從而對至少一個熒光燈供電； 感測所述逆變器的AC總線節(jié)點(diǎn)電壓值； 感測燈電流值； 接收電流設(shè)定點(diǎn)值；在調(diào)光控制模式中，至少部分地基于所述電流設(shè)定點(diǎn)值和所述感測的燈電流值來選擇性地調(diào)整所述逆變器工作頻率，以控制所述逆變器的輸出；選擇性地調(diào)整所述逆變器工作頻率以控制所述逆變器的所述輸出，從而將AC總線節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)到處于或低于電壓閾值；以及在所述感測的燈電流值低于燈電流閾值時，選擇性地加熱一個或多個燈陰極并選擇性地調(diào)整所述逆變器工作頻率，從而將所述逆變器的輸出降低到預(yù)定值。
全文摘要
提出一種可調(diào)光鎮(zhèn)流器和方法，其中根據(jù)用于調(diào)光控制或陰極加熱的感測的燈電流來控制自激振蕩逆變器的工作頻率，并且將逆變器的AC總線電壓控制到位于或低于電壓閾值，從而防止更換一個或多個燈時過度驅(qū)動工作的燈。
文檔編號H05B41/392GK102326455SQ201080009552
公開日2012年1月18日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者L·R·內(nèi)羅內(nèi) 申請人:通用電氣公司