專利名稱：鎮(zhèn)流器短路保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于防止鎮(zhèn)流器電流短路的電路。
背景技術(shù)：
電子鎮(zhèn)流器一般通過(guò)一個(gè)功率因數(shù)補(bǔ)償(PFC)電路將一個(gè)整流的線電壓提供給一個(gè)例如是半橋電路的反相器，該反相器隨后將該直流壓轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動(dòng)螢光氣體放電燈的高頻交流電壓。為使螢光燈的有效壽命(該有效壽命隨每一次冷啟動(dòng)而降低)最大化，公知的是在電子鎮(zhèn)流器中提供一個(gè)″快速起動(dòng)″預(yù)熱電路。在螢光燈接通之前，預(yù)熱電路的加熱線圈加溫在螢光燈內(nèi)的燈絲(通常通過(guò)提供受控的電流或受控的電壓)。作為低頻混合鎮(zhèn)流器中的技術(shù)，還已知提供″改進(jìn)的快速啟動(dòng)″電路，在螢光燈點(diǎn)亮之后它斷開陰極加熱線圈，從而降低在穩(wěn)態(tài)期間螢光燈的能耗。
在輸入電源線和鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)的螢光燈之間的正確布線結(jié)構(gòu)決定于該鎮(zhèn)流器所驅(qū)動(dòng)的燈的類型。如果設(shè)備布線不正確，將出現(xiàn)燈端子間的短路，導(dǎo)致鎮(zhèn)流器損壞和/或明顯的燈壽命降低，以及燈點(diǎn)亮故障和/或鎮(zhèn)流器過(guò)早失效。
已知的短路防護(hù)方案成本較高，并且普通依靠例如切換頻率或部件容差的參數(shù)，從而使得設(shè)計(jì)要求苛刻。例如，與頻率相關(guān)的燈絲加熱電路可以采用針對(duì)每一燈絲的燈絲電壓振蕩器和檢測(cè)器電路來(lái)控制在中斷或故障期間的燈絲電壓。在這種電路設(shè)計(jì)中，該燈絲電壓振蕩器是與起輝電壓振蕩器分離的，并且其工作與起輝電壓振蕩器無(wú)關(guān)。而且，對(duì)于使用與頻率相關(guān)的部件的通用鎮(zhèn)流器(即能夠驅(qū)動(dòng)不同類型螢光燈的鎮(zhèn)流器)，任何短路保護(hù)方案的設(shè)計(jì)都必須實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和精確控制的燈絲電壓。由于燈絲阻抗通常隨著燈的類型而變化，這種設(shè)計(jì)是復(fù)雜的。因此，至少部分地由于較嚴(yán)格開發(fā)過(guò)程中成本的原因，這樣的方案是有缺陷的。
還可以使用可控硅整流器和齊納二極管來(lái)提供過(guò)電流保護(hù)。當(dāng)輸出電流增加到最大值并且齊納二極管上的電壓達(dá)到擊穿電壓時(shí)，齊納二極管將使一個(gè)電容器充電，該電容器最終激勵(lì)整流器，隨后使振蕩控制電路不工作。如此，由于這一方案也依賴齊納二極管和整流器的容差，所以在設(shè)計(jì)上也是造價(jià)較高的。
所以，需要一種預(yù)熱電路的改進(jìn)和低價(jià)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能防止因不正確布線引起的短路，并且與切換頻率和部件容差無(wú)關(guān)。
發(fā)明概要本發(fā)明的電路通過(guò)提供一個(gè)預(yù)熱電路滿足上述需要，該電路以很短的時(shí)間加熱螢光燈電極，它產(chǎn)生精確的燈絲電壓，并且與反相器的切換頻率、反相器中的切換占空系數(shù)、燈絲電阻或其它類似的參數(shù)無(wú)關(guān)。而且，該電路是短路保護(hù)、廉價(jià)有效和結(jié)構(gòu)緊湊的。該預(yù)熱電路包括一個(gè)傳感電阻，檢測(cè)和防止由短路狀態(tài)引起的損壞。在發(fā)生短路的情況下，傳感電阻上的電壓起到切斷預(yù)熱電路的控制信號(hào)的作用。由于其實(shí)際上與切換頻率和鎮(zhèn)流器部件的容差無(wú)關(guān)，所以本發(fā)明的示例性短路保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
簡(jiǎn)言之，本發(fā)明提供一種預(yù)熱電路作為快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，它在螢光燈電極之間施加入起輝電壓之前預(yù)熱螢光燈的電極。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例電路，通過(guò)一個(gè)包括初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈的變壓器加熱燈的電極，并有一個(gè)與初級(jí)線圈串聯(lián)并由例如一個(gè)半橋電路饋電的小傳感電阻。該傳感電阻的作用原理是，當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)將使傳感電阻上的電壓超過(guò)觸發(fā)該電壓源切斷的一個(gè)預(yù)定電平。這種電極加熱電路可應(yīng)用于多燈鎮(zhèn)流器中，因?yàn)樵撾娐分械逆?zhèn)流器能夠耐受在鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)的多螢光燈之間隨機(jī)出現(xiàn)的個(gè)別短路。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是一個(gè)連接到兩個(gè)螢光燈的鎮(zhèn)流器電路，每個(gè)螢光燈的兩端各具有燈絲，每個(gè)燈絲連接一個(gè)電極。該鎮(zhèn)流器電路包括一個(gè)向預(yù)熱電路供電的半橋電路，使得由鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)的每一燈的電極預(yù)熱。該預(yù)熱電路包括一個(gè)燈絲加熱變壓器，它具有一個(gè)初級(jí)線圈和三個(gè)次級(jí)線圈。該初級(jí)線圈與實(shí)現(xiàn)直流阻斷(即從電源電壓中去除直流電壓偏置)的大電容串聯(lián)連接。該鎮(zhèn)流器電路還包括一個(gè)短路保護(hù)電路，檢測(cè)在預(yù)熱電路初級(jí)線圈中升高的電流，即可指明預(yù)熱電路中至少一個(gè)次級(jí)線圈出現(xiàn)短路的情況。該短路保護(hù)電路使用一個(gè)連接到該預(yù)熱電路的傳感電阻，以感知流經(jīng)預(yù)熱電路初級(jí)線圈的電流。通過(guò)跨接在傳感電阻上的一個(gè)控制信號(hào)電路，感知的電流轉(zhuǎn)換成整流的平均直流電壓(它用作控制信號(hào))。該控制信號(hào)電路是整流二極管和低通濾波器的組合，保證瞬態(tài)電流(例如，浪涌電流和啟動(dòng)電流)不會(huì)觸發(fā)該預(yù)熱電路的切斷。然而，一個(gè)控制裝置(例如，一個(gè)MOSFET)連接在預(yù)熱電路和傳感電阻之間，如果出現(xiàn)非瞬態(tài)的過(guò)電流情況，使得控制信號(hào)超出一個(gè)預(yù)定觸發(fā)電平的值，則控制裝置切斷電源電壓。一個(gè)箝位二極管防止該MOSFET兩端的電壓超過(guò)總線電壓。
某些鎮(zhèn)流器中實(shí)現(xiàn)燈絲檢知。因此，在另一個(gè)實(shí)施例中，鎮(zhèn)流器電路包括一個(gè)電容器和一個(gè)電路部分，用于產(chǎn)生通過(guò)一個(gè)或多個(gè)螢光燈燈絲的直流電流，并檢測(cè)該直流電流。只要燈絲檢測(cè)電路確定，在燈絲加熱變壓器的次級(jí)線圈之一內(nèi)不存在螢光燈燈絲，該電容器將阻斷不包括燈絲的直流電流通路。如果一個(gè)燈絲缺失或不能導(dǎo)通，則該直流通路中斷。這一中斷被檢知時(shí)鎮(zhèn)流器電路例如能斷開。
根據(jù)此示例的鎮(zhèn)流器電路的預(yù)熱電路的優(yōu)點(diǎn)是，由于燈絲加熱變壓器只需要在鎮(zhèn)流器啟動(dòng)期間(同時(shí)加熱螢光燈電極)傳送電流，因而能使燈絲加熱變壓器的尺寸很小，并且在正常工作期間能夠斷開它。
本發(fā)明的其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征在隨后描述中闡明，并且當(dāng)進(jìn)行下列考查時(shí)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)變得顯見，或可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐而得知。
附圖描述當(dāng)參照說(shuō)明書考慮本發(fā)明時(shí)，結(jié)合該說(shuō)明書并且形成說(shuō)明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的鎮(zhèn)流器電路和具有與之連接的兩個(gè)燈的一個(gè)實(shí)施例的部分電路圖，和圖2是根據(jù)本發(fā)明的具有燈絲感知部件和與之連接的兩個(gè)燈的鎮(zhèn)流器電路的一個(gè)實(shí)施例的部分電路圖。
實(shí)施例的詳細(xì)描述按照需要，在此公開本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例；但是，應(yīng)該理解的是該公開的實(shí)施例僅是能以各種替換形式實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的示例。附圖不是按比例作出的；為了展示具體組成部分的細(xì)節(jié)而可以放大或最小化某些特征。因此，此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)理解為是施加限制，它只是權(quán)利要求的基礎(chǔ)，并且是作為指教本專業(yè)技術(shù)人員多樣地采用本發(fā)明的示意性基礎(chǔ)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例工作于兩個(gè)串聯(lián)螢光燈的一個(gè)示例性鎮(zhèn)流器電路的部分電路圖。該示例的鎮(zhèn)流器電路包括一個(gè)預(yù)熱電路和一個(gè)短路保護(hù)電路。參照?qǐng)D2所示的另一個(gè)實(shí)施例，該鎮(zhèn)流器電路沒(méi)有燈絲感知部件。
預(yù)熱電路參考圖1，預(yù)熱電路包括變壓器T，它具有初級(jí)線圈TP、第一次級(jí)線圈TS1、第二次級(jí)線圈TS2和第三次級(jí)線圈TS3。半橋(半波整流)電路，它由引腳HB提供電壓，為變壓器T的初級(jí)線圈TP饋電，從而有通過(guò)次級(jí)線圈TS1、TS2和TS3之每一個(gè)的感應(yīng)電流，用于加熱由鎮(zhèn)流器(未示出)驅(qū)動(dòng)的燈TL1和TL2的電極。由半橋驅(qū)動(dòng)器控制并且起開關(guān)作用的MOSFET Q6在實(shí)現(xiàn)加電時(shí)啟動(dòng)預(yù)熱電路，當(dāng)預(yù)熱時(shí)間超過(guò)時(shí)(即電極被充分加熱可起輝)時(shí)切斷預(yù)熱電路。二極管D19使MOSFET Q6上的電壓箝位于近似直流總線電壓Vbus上。電容器C13實(shí)現(xiàn)直流阻斷。
短路保護(hù)再次參考圖1，本發(fā)明示例實(shí)施例的短路保護(hù)電路SSC中提供有傳感電阻R39、電阻R40、二極管D22和電容器C32。當(dāng)一個(gè)次級(jí)線圈的兩端之間短路時(shí)，流經(jīng)該燈絲加熱變壓器T中所述次級(jí)線圈(TS1、TS2或TS3)的電流增加。此增加的電流又變換到燈絲加熱變壓器T的初級(jí)線圈TP一側(cè)，并且按照匝數(shù)比n1/n2放大。與燈絲加熱變壓器T串聯(lián)連接的傳感電阻R39感知此較高的電流，通過(guò)二極管D22、電阻R40和電容器C32轉(zhuǎn)換成一個(gè)整流的平均直流電壓。當(dāng)電容器C32上的電壓達(dá)到觸發(fā)電平時(shí)，該半橋電路立即斷開，從而保護(hù)鎮(zhèn)流器避免過(guò)大的短路環(huán)通電流，并避免鎮(zhèn)流器部件中伴生的不希望的溫升。該觸發(fā)電平通常由包括一個(gè)輸出″禁止″功能的半橋反相器驅(qū)動(dòng)集成電路(IC)確定。
燈絲感知結(jié)構(gòu)圖2示出的示例電路還包括燈絲感知部件(電容器C14、電阻R31、R32、R34和R36)。電容器C14阻斷通過(guò)次級(jí)線圈TS2的直流通路。因此，如果一個(gè)螢光燈的燈絲損壞或螢光燈卸下，將造成通過(guò)燈TL1的燈絲和燈TL2的燈絲以及電阻R31、R34和R36的直流通路斷開，使得電流不能繼續(xù)流動(dòng)。在引腳FIL上檢知該斷開，由半橋控制IC切斷鎮(zhèn)流器。當(dāng)燈絲和電阻的串聯(lián)布置恢復(fù)連續(xù)性時(shí)(即損壞或卸下的螢光燈復(fù)原)，引腳FIL上也能檢知，鎮(zhèn)流器可再起動(dòng)。因此，能夠在不斷開市電電源下完成螢光燈的維護(hù)。
據(jù)前所述，將理解到本發(fā)明提供了一個(gè)具有短路檢知和制止功能、并且是精確、高效和廉價(jià)的電極加熱系統(tǒng)。還應(yīng)該理解到，上述的描述雖僅僅涉及本發(fā)明中示例的實(shí)施例，但在不背離由隨后權(quán)利要求定義的本發(fā)明精神范圍的條件下，可以作出許多改變。
權(quán)利要求
1.連接到至少一個(gè)螢光燈的鎮(zhèn)流器電路，每個(gè)螢光燈的兩端各具有燈絲，每一個(gè)燈絲連接到螢光燈的一個(gè)電極上，還包括用于產(chǎn)生電源電壓的一個(gè)電路部分；由該電源電壓供電預(yù)熱螢光燈電極的一個(gè)預(yù)熱電路；保護(hù)電路，可檢知預(yù)熱電路中的短路情況，并且包括-連接到該預(yù)熱電路的傳感電阻，能檢知流經(jīng)預(yù)熱電路的電流；-跨接在該傳感電阻上的一個(gè)控制信號(hào)電路，能將檢知的電流轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，包括一個(gè)低通濾波器，用以防止瞬態(tài)電流誤觸發(fā)所述的控制裝置；和一個(gè)整流二極管；-連接在所述預(yù)熱電路和傳感電阻之間的一個(gè)控制裝置，當(dāng)控制信號(hào)超出一個(gè)預(yù)定觸發(fā)電平的值時(shí)切斷電源電壓。
2.權(quán)利要求1的電路，其中所述控制裝置是一個(gè)晶體管。
3.權(quán)利要求2的電路，其中該晶體管是一個(gè)MOSFET。
4.權(quán)利要求3的電路，進(jìn)一步包括一個(gè)箝位二極管，可使該MOSFET上的電壓實(shí)質(zhì)保持在總線電壓上。
5.權(quán)利要求1的電路，其中該控制信號(hào)是一個(gè)整流的平均直流電壓。
6.權(quán)利要求1的電路，其中預(yù)熱電路包括燈絲加熱變壓器，它包括一個(gè)初級(jí)線圈和至少兩個(gè)次級(jí)線圈；和直流阻斷電容器，它與燈絲加熱變壓器串聯(lián)連接，能從電源電壓中去除直流電壓偏置。
7.權(quán)利要求6的電路，進(jìn)一步包括燈絲傳感電路，能檢知螢光燈燈絲的缺失；和與燈絲加熱變壓器中次級(jí)線圈之一串聯(lián)的一個(gè)電容器，當(dāng)檢知缺失螢光燈燈絲時(shí)防止電流流經(jīng)該次級(jí)線圈。
全文摘要
一種熒光燈預(yù)熱電路，在燈點(diǎn)亮之前加熱電極，同時(shí)利用傳感電阻檢知和制止因不正確布線引起的短路情況。電路使用很少的部件，每一個(gè)部件與諸如切換頻率、占空系數(shù)和燈絲電阻等參數(shù)均無(wú)關(guān)，因此是緊湊、廉價(jià)和高效的電路。當(dāng)電極充分加溫時(shí)能夠斷開該預(yù)熱電路，以便節(jié)約能量和防止過(guò)熱，或者當(dāng)出現(xiàn)短路情況時(shí)也能夠斷開預(yù)熱電路。
文檔編號(hào)H05B41/298GK1572126SQ02820520
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2002年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者C·D·C·胡杰, W·H·M·蘭格斯拉格 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司