專利名稱：內(nèi)部和外部元件最少的鎮(zhèn)流控制集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及控制熒光燈或高亮度放電燈的電子鎮(zhèn)流器，更具體地涉及需要較少內(nèi)部和外部元件的電子鎮(zhèn)流器。
2.相關(guān)工藝的描述控制熒光燈或高亮度放電(HID)燈的電子鎮(zhèn)流器通過(guò)需要電子裝置來(lái)預(yù)加熱燈絲，使燈放電，驅(qū)動(dòng)燈到設(shè)定功率，檢測(cè)燈的故障條件，并且安全地去激活電路。
最近，因?yàn)楣β蔒OSFET開(kāi)關(guān)器件和絕緣門雙極晶體管(“IGBTs”)可以替換現(xiàn)在使用的功率雙極開(kāi)關(guān)器件，用于氣體放電電路的電子鎮(zhèn)流器取得了廣泛應(yīng)用。在電子鎮(zhèn)流器中設(shè)計(jì)了單片集成電路門驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)功率MOSFETs或IGBTs，諸如由國(guó)際鎮(zhèn)流器公司銷售的IR2155并且由美國(guó)專利5,545,955描述，在這里引用合并使其完整。
IR2155門驅(qū)動(dòng)IC有優(yōu)于現(xiàn)有電路的明顯優(yōu)點(diǎn)該驅(qū)動(dòng)器可封裝在常規(guī)的DIP或SOIC封裝中。該封裝包含內(nèi)部電平移位電路，欠電壓鎖定電路，空載時(shí)間延遲電路和附加的邏輯電路和輸入，這樣該驅(qū)動(dòng)器可以在由外部電阻RT和電容CT確定的頻率中自激振蕩。
雖然IR2155提供了優(yōu)于現(xiàn)有鎮(zhèn)流控制電路的很大改進(jìn)，但它缺乏許多所需要的特性，諸如(i)在沒(méi)有通過(guò)燈的初始高電壓脈沖時(shí)確保無(wú)閃爍啟動(dòng)的啟動(dòng)過(guò)程，(ii)非零電壓開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，(iii)過(guò)溫度關(guān)閉電路，(iv)DC總線和開(kāi)/關(guān)控制電路，和(v)接近或低于振蕩的檢測(cè)電路。
公布于2001年4月3日的美國(guó)專利6,211,623，和本發(fā)明一樣由Willhelm等發(fā)明，它揭示了存在上述IR2155缺陷的電子鎮(zhèn)流器。該電子鎮(zhèn)流器由國(guó)際整流器公司的代理人標(biāo)識(shí)為IR2157。
‘623專利的鎮(zhèn)流控制電路，通常稱作鎮(zhèn)流器，需要使用預(yù)加包括了用于比較CPH引腳和固定閾值的比較器的熱定時(shí)器。另外，該振蕩器電路需要不只一個(gè)比較器。上述和其它結(jié)構(gòu)的指標(biāo)都需要在芯片內(nèi)部和外部增加附加元件。因此，在使內(nèi)部和外部元件數(shù)量最小化的情況下，通過(guò)提供具有基本鎮(zhèn)流功能的鎮(zhèn)流控制IC來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。這類鎮(zhèn)流器的應(yīng)用包括線性熒光燈，小型熒光燈(CFL)，冷陰極熒光燈(CCFL)，高亮度放電(HID)燈，和平面熒光燈。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明的芯片包括了只需要一個(gè)比較器電路的振蕩器電路。另外，燈預(yù)加熱電路使用平行于定時(shí)電容器的預(yù)加熱電阻來(lái)設(shè)定預(yù)加熱頻率，并且MOSFET開(kāi)關(guān)柵極的電壓與頻率定時(shí)輸入的預(yù)加熱引腳(和預(yù)加熱電阻)逐步分離。預(yù)加熱電路接線夾也用作觸發(fā)燈的接線夾，從而節(jié)省了電路元件。另外，預(yù)加熱輸入電容用作連接DC總線傳感電阻到DC總線傳感輸入端的適宜延遲。
本發(fā)明的集成電路包括用于執(zhí)行下面功能的電路微功率啟動(dòng)電流，可設(shè)定預(yù)加熱頻率，可設(shè)定引燃電流或過(guò)載電流，可設(shè)定預(yù)加熱時(shí)間，可設(shè)定引燃接線夾，可設(shè)定運(yùn)行或最小化頻率，可設(shè)定空載時(shí)間，可設(shè)定低DC總線頻率移動(dòng)復(fù)位，外部關(guān)閉引腳，和用于驅(qū)動(dòng)以傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu)連接的兩個(gè)MOSFETs或IGBTs的高側(cè)和低側(cè)600V半橋驅(qū)動(dòng)器輸出。
本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)參考附圖的本發(fā)明下面的描述而變得清楚。
圖2是由本發(fā)明的鎮(zhèn)流控制電路驅(qū)動(dòng)單個(gè)熒光燈的典型連接圖。
圖3是本發(fā)明鎮(zhèn)流控制電路的基礎(chǔ)方框圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明集成鎮(zhèn)流控制電路的振蕩電路的詳細(xì)示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的預(yù)加熱電路的示意圖。
圖6是本發(fā)明集成鎮(zhèn)流控制電路的啟動(dòng)和低DC總線頻率移動(dòng)復(fù)位電路的示意圖。
圖7是本發(fā)明鎮(zhèn)流控制電路的時(shí)序圖。
本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述概述參考

圖1，狀態(tài)圖示出合并到本發(fā)明集成電路(IC)2以控制電子(快速啟動(dòng))熒光燈鎮(zhèn)流的操作。圖2示出采用本發(fā)明集成電路2驅(qū)動(dòng)單個(gè)熒光燈4的典型連接圖。圖3示出本發(fā)明集成電路2的原理方框圖。在圖1-3中示出的本發(fā)明許多方面類似于2001年4月3日公布的Willelm等等發(fā)明的美國(guó)專利6,211,623，在這里引用合并使其完整，并且在下面將進(jìn)一步描述。但是，本發(fā)明的重要方面和優(yōu)點(diǎn)，特別是在圖3中示出的關(guān)于振蕩器10，預(yù)加熱電路40和啟動(dòng)電路50的特點(diǎn)將在下面討論振蕩器圖4是根據(jù)本發(fā)明的振蕩器10的詳細(xì)示意圖。與現(xiàn)有的鎮(zhèn)流ICs相比，振蕩電路僅僅只需要一個(gè)比較器12，從而明顯地減小了采用硅片實(shí)現(xiàn)所需的版圖面積。因此，IC的整個(gè)尺寸可以減小。
在操作上，比較器12的負(fù)(-)輸入Vth最初在3/5VCC，它通過(guò)在VCC和COM間串聯(lián)連接著的等電阻值的五個(gè)電阻14，16，18，20和22形成的電壓分壓器形成。開(kāi)/關(guān)控制信號(hào)ENABLE是邏輯‘高’，從而‘開(kāi)啟’MOSFET24使得定時(shí)電容CT通過(guò)空載時(shí)間電阻28向COM放電。引腳CT用作比較器12的‘正’輸入并在COM初始化，因此比較器12輸出為邏輯‘低’。
當(dāng)ENABLE為高時(shí)，由于或門32的輸出為‘高’開(kāi)關(guān)30開(kāi)始為‘關(guān)’。因此由于引腳RT和引腳CT通過(guò)定時(shí)電阻RT相互連接，它們等電勢(shì)。一旦ENABLE變‘低’，(見(jiàn)時(shí)序圖7)，MOSFET開(kāi)關(guān)24為‘開(kāi)’并且開(kāi)關(guān)30為‘關(guān)’。作為結(jié)果，定時(shí)電容CT通過(guò)定時(shí)電阻RT以下式給出速率指數(shù)充電至VccVCT(t)＝VCC(1-e-t/RC)其中，R＝定時(shí)電阻RT的阻值 〔歐姆〕C＝定時(shí)電容CT的電峰值 〔法拉〕t＝時(shí)間 〔秒〕當(dāng)引腳CT的電壓超過(guò)3/5VCC時(shí)，電容器12的輸出變‘高’，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)36‘關(guān)’，開(kāi)關(guān)30‘開(kāi)’，并且開(kāi)關(guān)24‘關(guān)’。定時(shí)電容器CT接著通過(guò)空載時(shí)間電阻28以下式給出速率向COM指數(shù)放電VCT(t)=(3/5VCC)e-t/RC]]>關(guān)閉開(kāi)關(guān)36把引腳CT的閾值從3/5VCC改變到1/3VCC。這樣做時(shí)，內(nèi)部正反饋使得比較器輸出以單邊模式快速轉(zhuǎn)換。當(dāng)電容器CT放電到低于1/3VCC時(shí)，比較器12的輸出再次變‘低’，并且重復(fù)循環(huán)。
CT在3/5VCC和1/3VCC間的充電和放電無(wú)限持續(xù)著直到ENABLE信號(hào)再次變‘高’。在穩(wěn)態(tài)振蕩中，充放電時(shí)間為充電VcT(t)=(VCC-1/3VCC)(1-e-t/RC-CT)]]>放電Vcr(t)=3/5VCCe-t/RT-CT]]>充電時(shí)間決定了門驅(qū)動(dòng)信號(hào)HO和LO的‘開(kāi)’時(shí)間(見(jiàn)時(shí)序圖7)。放電時(shí)間確定在門驅(qū)動(dòng)信號(hào)HO和LO之間的空載時(shí)間(見(jiàn)時(shí)序圖7)。本發(fā)明該較佳的振蕩器導(dǎo)致現(xiàn)有鎮(zhèn)流ICs相比采用較少電路，特別是只需要一個(gè)比較器。該振蕩器和VCC等比例，從而獨(dú)立于VCC。該閾值所選值是任意的。預(yù)加熱定時(shí)器和觸發(fā)接線夾圖5是根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的預(yù)加熱電路40的示意圖。有利的是，預(yù)加熱電路40不需要任意電容器。
在預(yù)加熱中，需要IC以較高的預(yù)加熱頻率振蕩。接著是通過(guò)觸發(fā)頻率平滑向下掃描到最終運(yùn)行或最小的頻率。為了完成這個(gè)，外部電容CPH通過(guò)流過(guò)CPH引腳的內(nèi)部5μA電流源44從COM線性充電到VCC。該CPH引腳也連接到PMOOS晶體管46的門，后者將引腳RPH與引腳RT相連接。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，電阻RT與電阻RPH相互并行連接，這樣在預(yù)加熱中振蕩頻率較高。雖然PMOS的閾值大約1.5伏，預(yù)加熱周期定義為電容CPH所占的從COM到(VCC-1.5伏)的時(shí)間。當(dāng)電容CPH持續(xù)從(VCC-1.5V)充電到VCC時(shí)，開(kāi)關(guān)46緩慢打開(kāi)，這使引腳RPH與RT緩慢斷開(kāi)。引起頻率從預(yù)加熱頻率向最終運(yùn)行頻率緩慢轉(zhuǎn)換。(見(jiàn)時(shí)序圖7)預(yù)加熱電路40的有益優(yōu)點(diǎn)為1)使用平行于電阻RT的電阻RPH來(lái)對(duì)預(yù)加熱頻率設(shè)定；2)在PMOS46柵極上的斜波電壓使RPH引腳與RT引腳平滑地?cái)嚅_(kāi)；和3)，所現(xiàn)存的電容器CPH的斜波也與觸發(fā)的斜波相同。預(yù)加熱定時(shí)器的典型應(yīng)用需要比較器進(jìn)行CPH引腳和固定閾值的比較。通過(guò)結(jié)合本發(fā)明預(yù)加熱電路40的上述三種功能，實(shí)現(xiàn)了‘較少比較器’的預(yù)加熱定時(shí)器，從而減小了整個(gè)IC尺寸。啟動(dòng)電路和低DC總線頻率移動(dòng)復(fù)位在圖6中示出了啟動(dòng)和低DC總線頻率移動(dòng)復(fù)位電路50。如果DC總線下降到燈會(huì)熄滅的程度以下時(shí)，該電路檢測(cè)DC總線并且適宜地將電路復(fù)位到預(yù)加熱模式。在降低電壓的線路條件下，該操作的失敗的導(dǎo)致燈的熄滅并且當(dāng)AC輸入返回時(shí)也不再被點(diǎn)燃。DC總線的減小也導(dǎo)致在半橋輸出的硬切換，這會(huì)損害或毀壞功率MOSFETs或IGBTs。因此隨著DC總線的減小，而適當(dāng)?shù)卦黾宇l率，使得鎮(zhèn)流工作點(diǎn)始終保持上述振蕩并且沒(méi)有硬切換發(fā)生。
本發(fā)明的電路50通過(guò)使用VDC引腳檢測(cè)DC總線來(lái)獲得這樣的目的。如果VDC下降到(VCC-10.9V)以下，CPH引腳與VDC引腳線性下降。這逐慚地將RPH和RT再連接上，從而逐漸地將頻率升高。
采用PNP晶體管52與兩個(gè)5.1齊納二極管54和56串聯(lián)可獲得10.9V閾值。晶體管52的基極連接到引腳VDC，晶體管52的集電極連接到COM，而發(fā)射極連接到下面二極管54的陽(yáng)極。而上面二極管的陰極連接到引腳CPN。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，在VDC下降到兩個(gè)齊納器電壓(10.2V)加晶體管52的發(fā)射極-基極電壓(≈0.7)＝10.9V以下之前頻率不會(huì)增加。圖8對(duì)其進(jìn)行了圖示。
為了對(duì)發(fā)生頻率移動(dòng)的DC總線電平設(shè)定，外部電阻58(RSUPPLY)和內(nèi)部電阻60在引腳VDC形成DC總線的電壓分壓率。為了進(jìn)一步減小外部元件數(shù)量，電阻58也向IC提供微功率啟動(dòng)電流。隨著DC總線在鎮(zhèn)流開(kāi)啟處增加時(shí)，從DC總線流出的電流通過(guò)電阻58進(jìn)入引腳VDC，并通過(guò)在VDC和VCC間連接的存在ESD二極管62。
一旦VCC超過(guò)正向欠電壓鎖定閾值UVLO(+)，通過(guò)外部二極管63連接到VCC上的外部充電泵源(或其它形式的電源)作為VCC的電源并且將VCC增加到內(nèi)部齊納鉗位電壓(見(jiàn)時(shí)序圖7)。當(dāng)CPH超過(guò)施密特觸發(fā)器66的閾值電壓時(shí)(≈1/2VCC)，電阻器60則通過(guò)MOSFET64內(nèi)部連接到引腳VDC。這在通過(guò)預(yù)加熱時(shí)間的大約一半時(shí)發(fā)生。CPH引腳用作將RVDC與引腳VDC相連接的適宜延遲，這也有利于減小IC的整個(gè)尺寸。狀態(tài)圖返回參考圖1，本發(fā)明的集成電路2有利地執(zhí)行一系列特定的指令來(lái)控制燈4并且保護(hù)鎮(zhèn)流。IC精確控制并且適當(dāng)?shù)貓?zhí)行下面的功能對(duì)IC2和半橋(MOSFETs6和8)供電和不供電；預(yù)加熱并且使燈放電；使燈工作；檢測(cè)多個(gè)可能的故障條件；并且將基于常規(guī)燈維護(hù)的這些故障條件復(fù)原。
狀態(tài)機(jī)工作在五個(gè)基于IC各種輸入態(tài)的工作模式間。這五個(gè)工作模式包括1)欠電壓鎖定模式；
2)預(yù)加熱模式；3)引燃斜波模式；4)運(yùn)行模式；和5)故障模式。
圖2示出了IC2的引腳，包括了它的所有輸入和輸出。芯片的輸入包括1)VCC2)VDC3)SD4)CS5)CPH6)CT7)RTVCC代表了被檢測(cè)的輸入和用于IC的主要低電壓。除這些7個(gè)輸入之外，IC表面結(jié)的溫度代表第8個(gè)輸入。IC輸出包括1)HO2)LO3)RPH4)RUN5)DTIC的供電包括1)VCC2)COM3)VB4)VS本發(fā)明IC功能的一般描述如下所述欠電壓鎖定模式(UVLO)欠電壓鎖定模式(ULVO)定義為當(dāng)VCC低于IC的開(kāi)啟閾值時(shí)的IC狀態(tài)。欠電壓鎖定設(shè)計(jì)為保持小于150μA的超低電流，并且在高側(cè)和低側(cè)輸出驅(qū)動(dòng)器激活前，保證IC為完全功能。圖1示出使用具有充電泵源的鎮(zhèn)流IC啟動(dòng)電流的有效供電電壓和來(lái)自鎮(zhèn)流輸出端(電阻器58，電容70，72，DCP1和DCP2)得到的有效電源電壓。
啟動(dòng)電容器70，72(CVCC)由通過(guò)供電電阻58(RSUPPLY)的電流減去由IC引起的啟動(dòng)電流的電流充電。電阻58通過(guò)二極管內(nèi)部連接到VCC，并且被選擇完全兩項(xiàng)功能。第一是使最大啟動(dòng)電流加倍來(lái)保證在低線路輸入電壓下鎮(zhèn)流啟動(dòng)。第二是在DC總線減小時(shí)(在下面更詳細(xì)描述)設(shè)置IC復(fù)位閾值。一旦在VCC上的電容電壓達(dá)到了啟動(dòng)閾值，SD引腳在4.5伏以下，IC開(kāi)啟并且HO和LO開(kāi)始振蕩。由于IC工作電流的增加，電容器70，72開(kāi)始放電。
在放電循環(huán)中，來(lái)自充電泵源的調(diào)整電流使電容充電到IC關(guān)閉閾值以上。充電泵源和IC內(nèi)部的15.6V齊納射位作為供電電壓。必需選擇啟動(dòng)電容70，72和緩沖電容80，使之在所有的鎮(zhèn)流工作條件下可以獲得足夠的供應(yīng)電流。自舉電路二極管82和供電電容84包括了用于高側(cè)驅(qū)動(dòng)器電流的供電電壓。為了保證在第一個(gè)脈沖到引腳HO前對(duì)高側(cè)供電區(qū)充電，來(lái)自輸出驅(qū)動(dòng)器的第一脈沖來(lái)自LO引腳。在欠電壓鎖定模式中，高和低側(cè)驅(qū)動(dòng)器的輸出HO和LO都是低的，引腳CT內(nèi)部連接COM，以禁止振蕩器，并且引腳CPH內(nèi)部連接到COM用于復(fù)位預(yù)加熱時(shí)間。預(yù)加熱模式(PH)該預(yù)加熱模式定義為當(dāng)燈絲被加熱到它們正常發(fā)射溫度時(shí)的IC狀態(tài)。要使燈壽命最大化并且減小所需引燃電壓，這是必需的。當(dāng)VCC超過(guò)UVLO正向閾值時(shí)，鎮(zhèn)流控制IC進(jìn)入預(yù)加熱模式。HO和LO以50％占空比周期的預(yù)加熱頻率開(kāi)始振蕩，并且其空載時(shí)間由外部定時(shí)電容CT和內(nèi)部空載電容器RDT的值設(shè)定。引腳CPH與COM斷開(kāi)以及內(nèi)部1μA電流源(圖3)對(duì)在CPH上的外部預(yù)加熱時(shí)間電容器線性充電。在引腳CS上的過(guò)電流保護(hù)在預(yù)加熱中無(wú)效。電阻RPH和RT的平行組合和定時(shí)電容CT一起確定了預(yù)加熱頻率。電容CT在1/3和3/5VCC間充電和放電(見(jiàn)圖7時(shí)序圖)。通過(guò)MOSFET36與VCC內(nèi)部連接的RT和RPH的并行組合對(duì)CT指數(shù)充電。從1/3和3/5VCC的CT充電時(shí)間對(duì)各個(gè)輸出門驅(qū)動(dòng)器HO或LO是導(dǎo)通時(shí)間。一旦CT超過(guò)3/5VCC，MOSFET關(guān)閉，RT和RPH與VCC斷開(kāi)。接著電容通過(guò)從MOSFET24到COM的內(nèi)部電阻RDT指數(shù)放電。定時(shí)電容CT的從3/5到1/3VCC的充電時(shí)間是輸出門驅(qū)動(dòng)器HO和LO的空載時(shí)間(都被關(guān)閉)。從而電容CT和RDT(電阻器28)的所選值一起設(shè)定所需的空載時(shí)間(見(jiàn)設(shè)計(jì)方程1和2)。一旦電容CT放電到1/3VCC以下，MOSFET24關(guān)閉，RDT與COM去斷開(kāi)，并且MOSFET36開(kāi)啟，將RT和RPH再連接到VCC。該頻率保持在當(dāng)前頻率，直到引腳CPH上的電壓超過(guò)13V而IC進(jìn)入引燃模式。在預(yù)加熱模式中，當(dāng)引腳CPH超過(guò)7.5V時(shí)，過(guò)電流保護(hù)和DC總線低電壓復(fù)位使能。引燃模式(IGN)引燃模式定義為當(dāng)需要引燃燈而在燈的兩端所建立高電壓時(shí)的IC狀態(tài)。當(dāng)引腳CPH上的電壓超過(guò)13V時(shí)，鎮(zhèn)流控制IC進(jìn)入引燃模式。
引腳CPH內(nèi)部連接到連接引腳RPH和引腳RT的預(yù)加熱電路40(見(jiàn)圖5)的P溝道MOSFET46的柵極。當(dāng)引腳CPH超過(guò)13V時(shí)，MOSFET46的柵極電壓對(duì)源的電壓開(kāi)始下降到MOSFET46的開(kāi)啟閾值下。隨著引腳CPH連續(xù)斜向升到VCC時(shí)，MOSFET開(kāi)關(guān)46慢慢關(guān)閉。這使得預(yù)加熱電阻RPH與定時(shí)電阻RT平滑斷開(kāi)，從而導(dǎo)致工作頻率從預(yù)加熱頻率平滑地通過(guò)引燃頻率到達(dá)最終運(yùn)行頻率。在引腳CS上的過(guò)電流閾值將保護(hù)鎮(zhèn)流器不經(jīng)受無(wú)放電或開(kāi)路燈絲的故障條件。引腳CS上的電壓由流過(guò)外部電流檢測(cè)電阻RCS的下半橋MOSFET電流限定。電流檢測(cè)電阻RCS因此對(duì)鎮(zhèn)流輸出級(jí)的最大允許峰值引燃電流設(shè)定(以及峰值引燃電壓)。峰值引燃電流必需不超過(guò)輸出級(jí)MOSFETs的最大允許電流額定值。如果這個(gè)電壓超過(guò)內(nèi)部閾值1.3V，IC將進(jìn)入FAULT模式而且門驅(qū)動(dòng)輸出HO和LO將鎖存為低。運(yùn)行模式(RUN)一旦燈被成功引燃，鎮(zhèn)流器進(jìn)入運(yùn)行模式。運(yùn)行模式定義為當(dāng)燈放電弧建立并且燈由給定供電電平驅(qū)動(dòng)時(shí)的IC狀態(tài)。運(yùn)行模式振蕩頻率由定時(shí)電阻RT和定時(shí)電容CT定義(見(jiàn)下面部分中的設(shè)計(jì)方程3和4)。如果由于開(kāi)路燈絲或燈移動(dòng)會(huì)在任意時(shí)間在半橋處發(fā)生硬切換時(shí)，在電流檢測(cè)電阻RCS兩端的電壓將超過(guò)內(nèi)部閾值1.3伏并且IC將進(jìn)入FAULT模式。門驅(qū)動(dòng)輸出HO和LO將鎖定為低。DC總線低電壓復(fù)位如果在降低電壓的線路的條件或過(guò)載的條件中DC總線的電壓下降得太多，對(duì)燈的振蕩輸出級(jí)能夠移向接近振蕩或低于振蕩。這在半橋處將產(chǎn)生會(huì)毀壞半橋開(kāi)關(guān)的硬切換。為了保護(hù)它，引腳VDC測(cè)量DC總線電壓并且隨著引腳VDC上的電壓下降到低于VCC的10.9V而線性下拉引腳CPH。這導(dǎo)致隨著DC總線的降低而關(guān)閉p-溝道MOSTET46(圖4)并且頻率移向較高的振蕩以達(dá)到安全工作點(diǎn)。當(dāng)頻率移動(dòng)發(fā)生時(shí)的DC總線電平是由外部電阻58和內(nèi)部RVDC電阻設(shè)定。通過(guò)在引腳CPH下拉(電壓)，引燃斜率也復(fù)位。因此，假如由于非常低的DC總線程度使燈熄滅，隨著DC總線再次增加，燈將自動(dòng)點(diǎn)燃。當(dāng)CPH超過(guò)7.5V(在預(yù)加熱模式中)時(shí)在引腳VDC和COM間將連接內(nèi)部RVDC電阻。這使得電阻58也用作IC的啟動(dòng)電阻，從而使元件數(shù)量最小。故障模式(FAULT)如果電流檢測(cè)引腳CS的電壓在預(yù)加熱模式后的任意時(shí)間都超過(guò)1.3V，IC進(jìn)入故障模式并且門驅(qū)動(dòng)器輸出HO和LO都鎖定為‘低’狀態(tài)。CPH對(duì)COM放電來(lái)復(fù)位預(yù)加熱時(shí)間，并且CT對(duì)COM放電來(lái)使振蕩器失效。為了離開(kāi)故障模式，VCC必需在UVLO負(fù)向-關(guān)閉閾值下再循環(huán)，或關(guān)閉引腳SD必需拉到5.1伏以上。這些各個(gè)條件將促使IC進(jìn)入U(xiǎn)VLO模式(見(jiàn)狀態(tài)圖，頁(yè)2)。一旦VCC超過(guò)開(kāi)啟閾值并且SD低于4.5伏，IC將在預(yù)加熱模式上再次開(kāi)始振蕩。設(shè)計(jì)方程下面是實(shí)施本發(fā)明鎮(zhèn)流IC的設(shè)計(jì)方程步驟1設(shè)定空載時(shí)間在門驅(qū)動(dòng)輸出HO和LO間的空載時(shí)間可由定時(shí)電容CT和內(nèi)部空載電阻28共同設(shè)定(見(jiàn)圖4)?？蛰d時(shí)間是電容CT從3/5VCC到1/3VCC的放電時(shí)間，即tDT＝CT·1475[秒](1)或CT=tTD1475]]>[法拉](2)步驟2設(shè)定振蕩頻率最終運(yùn)行頻率是由定時(shí)電阻RT和定時(shí)電容CT一起設(shè)定的。從1/3VCC到3/5VCC的電容CT充電時(shí)間確定了HO和LO門驅(qū)動(dòng)器輸出的導(dǎo)通時(shí)間。振蕩頻率因此給出為fRUN=12.CT(0.51.RT+1475)]]>〔赫茲〕(3)或RT=11.02·CT·fRUN-2892]]>〔歐姆〕(4)步驟3設(shè)定預(yù)加熱頻率預(yù)加熱頻率是由定時(shí)電阻RT和預(yù)加熱電阻RPH以及定時(shí)電容CT一起設(shè)定的。定時(shí)電阻RT和預(yù)加熱電阻RPH內(nèi)部并聯(lián)以持續(xù)預(yù)加熱時(shí)間。預(yù)加熱頻率給出為fPH=12·CT·(0.51·RT·RPHRT+RPH+1475)]]>〔赫茲〕(5)或RPH=(11.02·C-·fPH-2892)·RTRT-(11.02·CT.fPH-2892)]]>〔歐姆〕(6)步驟4設(shè)定預(yù)加熱時(shí)間預(yù)加熱時(shí)間由在引腳CPH上的電容CPH充電到13V所消耗的時(shí)間所限定。內(nèi)部電流源5μA流過(guò)引腳CPH。預(yù)加熱時(shí)間因此給出為tPH＝CPH·2.6e6 〔秒〕(7)或CPH＝tPH·0.385e-6〔法拉〕(8)步驟5設(shè)定最大引燃電流最大引燃電流是由外部電阻RCS和內(nèi)部閾值1.3伏一起設(shè)定的。該內(nèi)部閾值確定了鎮(zhèn)流器的過(guò)載電流限制，在點(diǎn)燃過(guò)程當(dāng)頻率斜率向下到振蕩時(shí)和燈不被引燃時(shí)，過(guò)載電流限制可以超過(guò)閾值。該最大引燃電流由下式給出IIGN=1.3RCS]]>〔安培峰值〕(9)或RCS=1.3IIGN]]>〔歐姆〕(10)雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明有關(guān)特定的實(shí)施例，那些工藝上的普通技術(shù)人員可以理解許多其它的修改，變化及用途。因此，本發(fā)明將較佳地只由附加的權(quán)利要求限定，而不是這里所描述的說(shuō)明書。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)電容充電和放電提供振蕩信號(hào)的集成電路，其特征在于，包括比較器電路將電容器兩端的電壓與參考電壓相比較，并且根據(jù)電容的兩端電壓與參考電壓比較的電壓值產(chǎn)生充電/放電信號(hào)，其中參考電壓在包括第一參考電壓和第二參考電壓的至少兩個(gè)的值之間切換，其中當(dāng)電容器兩端的電壓超過(guò)第一參考電壓時(shí)充電/放電信號(hào)具有第一個(gè)二進(jìn)制值，當(dāng)參考電壓低于第二參考電壓時(shí)充電/放電信號(hào)具有第二個(gè)二進(jìn)制值；第一和第二個(gè)二進(jìn)制值中的一個(gè)引起電容器的充電而另一個(gè)則引起電容器的放電；和開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)充電/放電信號(hào)從第一值變化到第二值時(shí)將參考電壓切換到第一參考電壓并且當(dāng)充電/放電信號(hào)從第二值變化到第一值時(shí)將參考電壓切換到第二參考電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，比較器電路只包括一個(gè)比較器。
3.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，開(kāi)關(guān)電路包括具有串聯(lián)的第一，第二，第三電阻器的分壓電路，以及與第三電阻并聯(lián)的開(kāi)關(guān)；電壓分壓器具有第一和第二電阻間的參考引腳，該參考引腳提供了比較器電路的參考電壓；電壓分壓器具有在第二和第三電阻間的第二參考引腳，第二引腳連接到開(kāi)關(guān)；該開(kāi)關(guān)通過(guò)提供與第三電阻并聯(lián)的傳導(dǎo)路徑響應(yīng)充電/放電信號(hào)的第一個(gè)二進(jìn)制值，并且通過(guò)提供不傳導(dǎo)路徑響應(yīng)第二個(gè)二進(jìn)制值。
4.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，充電/放電信號(hào)的第一個(gè)二進(jìn)制值是比第二個(gè)二進(jìn)制值高的電壓，并且第一參考電壓比第二參考電壓高。
5.如權(quán)利要求4所述的集成電路，其特征在于，進(jìn)一步包括如果充電/放電信號(hào)是第一個(gè)二進(jìn)制值時(shí)對(duì)電容器充電的充電開(kāi)關(guān)和如果充電/放電信號(hào)是第二個(gè)二進(jìn)制值時(shí)對(duì)電容器放電的放電開(kāi)關(guān)。
6.一種提供可變頻率振蕩信號(hào)的集成電路，其特征在于，包括振蕩器電路，根據(jù)電容器兩端的電壓值提供交替的充電和放電子循環(huán)，該電容器在各個(gè)充電子循環(huán)中通過(guò)充電電阻充電，在各個(gè)放電子循環(huán)中通過(guò)放電電阻放電；以及頻率可變電路，根據(jù)上開(kāi)的斜坡電壓改變充電和放電子循環(huán)的頻率；隨著斜波電壓的上升，該頻率可變電路改變充電電阻和放電電阻中的至少一個(gè)阻值，使得頻率變化。
7.如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，隨著斜波電壓的上升，頻率可變電路平滑地改變充電電阻和放電電阻中的至少一個(gè)，使得頻率平滑地改變。
8.如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，頻率改變電路不包括比較器。
9.如權(quán)利要求8所述的集成電路，其特征在于，頻率改變電路包括通過(guò)斜率引腳對(duì)斜率電容器充電的電流源；當(dāng)電流源對(duì)斜率電容開(kāi)始充電時(shí)子循環(huán)有初始頻率，當(dāng)電流源對(duì)斜率電容充電完成時(shí)有工作頻率。
10.如權(quán)利要求9所述的集成電路，其特征在于，對(duì)燈提供振蕩信號(hào)并且初始頻率是比工作頻率高的預(yù)加熱頻率。
11.如權(quán)利要求10所述的集成電路，其特征在于，頻率改變電路進(jìn)一步包括開(kāi)關(guān)元件，分別當(dāng)斜波電壓低時(shí)提供通過(guò)第一和第二電阻對(duì)電容器充電的傳導(dǎo)路徑，當(dāng)斜波電壓高時(shí)提供將第二充電電阻元件從充電電阻中去除的非傳導(dǎo)路徑。
12.如權(quán)利要求11所述的集成電路，其特征在于，頻率改變電路進(jìn)一步包括根據(jù)直流總線電壓調(diào)整斜率電容器兩端電壓的調(diào)整電路；該調(diào)整電路包括調(diào)整開(kāi)關(guān)，當(dāng)直流總線電路下降到閾值以下時(shí)，該開(kāi)關(guān)提供斜率電容器兩端的傳導(dǎo)路徑。
13.如權(quán)利要求12所述的集成電路，其特征在于，調(diào)整開(kāi)關(guān)具有用于通過(guò)第一分壓電阻連接直流總線的總線檢測(cè)引腳；該頻率可變電路進(jìn)一步包括當(dāng)斜波電壓到達(dá)閾值時(shí)，通過(guò)第二分壓電阻使總線檢測(cè)引腳接地的延遲電路，從而使得調(diào)整開(kāi)關(guān)開(kāi)始響應(yīng)直流總線電壓。
14.如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，振蕩電路包括比較器電路，將電容器兩端的電壓與參考電壓比較并且根據(jù)電容器兩端的電壓的與參考電壓相比較的電壓值產(chǎn)生充電/放電信號(hào)，其中參考電壓在至少包括第一參考電壓和第二參考電壓的兩個(gè)值之間切換，其中當(dāng)電容器兩端的電壓超過(guò)第一參考電壓時(shí)充電/放電信號(hào)具有第一個(gè)二進(jìn)制值，當(dāng)參考電壓低于第二參考電壓時(shí)充電/放電信號(hào)具有第二個(gè)二進(jìn)制值；第一和第二個(gè)二進(jìn)制值的一個(gè)引起電容器充電，而另一個(gè)引起電容器放電；和開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)充電/放電信號(hào)從第一值變化到第二值時(shí)參考電壓切換到第一參考電壓，并且當(dāng)充電/放電信號(hào)從第二值變化到第一值時(shí)參考電壓切換到第二參考電壓。
15.如權(quán)利要求14所述的集成電路，其特征在于，其中振蕩電路只包括一個(gè)比較器。
16.鎮(zhèn)流控制集成電路，包括一個(gè)振蕩電路，一個(gè)預(yù)加熱電路和一個(gè)啟動(dòng)電路，其特征在于，振蕩器電路只包括一個(gè)比較器，從而只需要較小的版圖面積，整個(gè)集成電路尺寸減小。
17.如權(quán)利要求16所述的鎮(zhèn)流控制集成電路，其特征在于，預(yù)加熱電路產(chǎn)生預(yù)加熱頻率，使用與定時(shí)電阻并聯(lián)的外部預(yù)加熱電阻設(shè)定預(yù)加熱頻率，并且當(dāng)鎮(zhèn)流控制集成電路在預(yù)加熱頻率后進(jìn)入運(yùn)行模式時(shí)，預(yù)加熱電阻逐步斷開(kāi)。
18.如權(quán)利要求17所述的鎮(zhèn)流控制集成電路，其特征在于，預(yù)加熱電路產(chǎn)生預(yù)加熱電壓斜率確定預(yù)加熱周期，并且預(yù)加熱電壓斜率也用作引燃斜率。
19.如權(quán)利要求17所述的鎮(zhèn)流控制集成電路，其特征在于，預(yù)加熱電路不包括比較器。
全文摘要
鎮(zhèn)流控制集成電路，通過(guò)集成狀態(tài)圖結(jié)構(gòu)執(zhí)行一系列特定的指令來(lái)控制熒光燈或高亮度燈并且保護(hù)鎮(zhèn)流器。狀態(tài)圖結(jié)構(gòu)(圖2)控制著IC(2)的加電和斷電并且由IC(2)驅(qū)動(dòng)的半橋電路(6)，燈(4)的預(yù)加熱并且使起弧，燈(4)的運(yùn)行，多個(gè)可能故障條件檢測(cè)，并且根據(jù)燈(4)的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作從這些故障條件中恢復(fù)，同時(shí)比現(xiàn)有的電子鎮(zhèn)流器只需要更少的內(nèi)部和外部元件。
文檔編號(hào)H05B41/298GK1437717SQ01811391
公開(kāi)日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2001年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月19日
發(fā)明者T·J·里巴利希 申請(qǐng)人:國(guó)際整流器有限公司