專利名稱：具有燈故障時繼續(xù)工作的轉(zhuǎn)換器的電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對發(fā)光設(shè)備、尤其是針對燈、但是也譬如針對LED和LED模塊的電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
用于驅(qū)動燈或LED和LED模塊的電子鎮(zhèn)流器本身早已是公知的和常用的。通常該電子鎮(zhèn)流器具有一個轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器驅(qū)動發(fā)光設(shè)備并供應(yīng)電功率。除了所謂的自激轉(zhuǎn)換器概念之外常常采用控制設(shè)備用于控制該轉(zhuǎn)換器。在燈故障的情況下電子鎮(zhèn)流器通常出于安全原因自動切斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于所述技術(shù)問題，提出一種所述類型的改進的電子鎮(zhèn)流器。
本發(fā)明集中于發(fā)光設(shè)備的電子鎮(zhèn)流器，該電子鎮(zhèn)流器具有用于供應(yīng)該發(fā)光設(shè)備的轉(zhuǎn)換器和用于控制該轉(zhuǎn)換器的控制設(shè)備，其特征在于，為此設(shè)計該控制器，即在發(fā)光設(shè)備故障的情況下繼續(xù)驅(qū)動轉(zhuǎn)換器并在此通過在鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生的損耗轉(zhuǎn)換小功率。
此外本發(fā)明也集中于一種工作方法。
優(yōu)選的布置在從屬權(quán)利要求中給出并在下文進一步解釋。在此以下說明同時集中于本發(fā)明的裝置特征和方法特征。
本發(fā)明的基本思想在于，在發(fā)光設(shè)備故障的情況下，也就是譬如在工作期間燈絲斷裂形式的燈故障的情況下，或也在未成功的或運轉(zhuǎn)完全正常的點火嘗試之后，不切斷所有的鎮(zhèn)流器。更確切地說，包含在鎮(zhèn)流器中的轉(zhuǎn)換器至少應(yīng)在最小范圍內(nèi)繼續(xù)工作。在此為了阻止，轉(zhuǎn)換器的繼續(xù)工作導(dǎo)致?lián)p害，如導(dǎo)致儲存電容器上的過大的電壓，在本發(fā)明范圍內(nèi)必須消耗由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的功率。對此應(yīng)在鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生損耗。
因此本發(fā)明提出以下可能性，在鎮(zhèn)流器中并且尤其在控制器設(shè)備中盡管燈工作結(jié)束或未開始工作(燈在下文中以不受限制的方式代表發(fā)光設(shè)備)而繼續(xù)保持一定功能。尤其是可繼續(xù)存儲和調(diào)用關(guān)于燈故障原因的信息或其他實質(zhì)的并在鎮(zhèn)流器中存在的信息，而不必因此應(yīng)用昂貴的存儲器類型，該存儲器類型也在無電流的狀態(tài)保持其信息。這肯定適用，只要如在鎮(zhèn)流器上附有電網(wǎng)電源。尤其是因此也可達到，在鎮(zhèn)流器中，尤其是在控制器中，存儲以下信息，燈沒有運行而且因此停止再度的起始嘗試起動試驗。只有當(dāng)用戶關(guān)斷和再次接通電網(wǎng)開關(guān)，才進行新的起動試驗。但是這只是本發(fā)明的可想到的應(yīng)用可能，如因為輔助電源供應(yīng)可被維持，所以本發(fā)明通過所實施的轉(zhuǎn)換器工作原則上提供多種有用的可能。
在此本發(fā)明主要涉及具有開關(guān)晶體管的時鐘控制的轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地是具有兩級轉(zhuǎn)換器概念的鎮(zhèn)流器，也就是那些鎮(zhèn)流器，其中供應(yīng)燈的第一轉(zhuǎn)換器由第二轉(zhuǎn)換器供電。在此優(yōu)選地是所謂的功率因素校正電路作為第二轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器優(yōu)化來自電網(wǎng)的功率接收的時間過程(所謂的針對“Power Factor Correction Circuits”的PFC電路)。
可是本發(fā)明的另一個優(yōu)選的布置涉及一級轉(zhuǎn)換器概念，在該轉(zhuǎn)換器概念中輔助電源可由繼續(xù)工作的轉(zhuǎn)換器自己供電。
此外在這種情況下優(yōu)選地在所述燈故障時兩個轉(zhuǎn)換器在一定范圍內(nèi)繼續(xù)工作。
鎮(zhèn)流器中的本發(fā)明的損耗主要是所述一個轉(zhuǎn)換器或多個轉(zhuǎn)換器之一的開關(guān)晶體管中的開關(guān)損耗，并進而主要是在向燈供電的第一轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)晶體管中的開關(guān)損耗。
所述開關(guān)損耗在再次優(yōu)選的實施方案中由此出現(xiàn)，轉(zhuǎn)換器的開關(guān)晶體管再充電所謂的梯形電容。概念“梯形電容”是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的與開關(guān)晶體管并聯(lián)的電容器的開關(guān)間距，該電容器通過再充電過程呈現(xiàn)軟開關(guān)特性，并因此避免在正常工作中的真正的損耗。所謂的整流輔助器有時也稱為緩沖器。
向燈供電的轉(zhuǎn)換器可為具有兩個開關(guān)晶體管的晶體管半橋。在這種情況下，而且原則上在有多個開關(guān)晶體管時，優(yōu)選地，所提及的開關(guān)損耗在開關(guān)晶體管中被交替地產(chǎn)生。
為了產(chǎn)生實質(zhì)的開關(guān)損耗，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選地在電壓最大值的范圍內(nèi)連接到所涉及的開關(guān)晶體管上，其中不一定取決于特別準(zhǔn)確地到達該電壓最大值。譬如在電壓幅值的至少80％或更有利地90％的范圍內(nèi)接通也可滿足。此處這理解為電壓最大值的接通。
此外開關(guān)過程優(yōu)選地不以相同的頻率進行，利用該開關(guān)過程產(chǎn)生本發(fā)明的開關(guān)損耗，以該頻率所述電路在無載運轉(zhuǎn)階段振蕩(切斷一個或多個開關(guān)晶體管)。優(yōu)選地采用固有振蕩的周期時間的整數(shù)倍，其中固有振蕩當(dāng)然與運行的燈的固有頻率區(qū)分開來。有利地頻率比例在系數(shù)2與10之間，優(yōu)選地在4與8之間。
在控制設(shè)備最好是微控制器控制設(shè)備，該控制設(shè)備至少部分通過由繼續(xù)運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換器分流的電源或輔助電源在燈故障時也保持工作。
第二轉(zhuǎn)換器優(yōu)選地是作為PFC電路的SEPIC轉(zhuǎn)換器。重要的應(yīng)用范圍位于典型的低壓放電燈的鎮(zhèn)流器處，即，所謂的熒光燈。
下面根據(jù)附圖進一步解釋本發(fā)明，其中單個特征在發(fā)明實質(zhì)上也可在其他結(jié)合中。


圖1示出作為第一實施例的本發(fā)明的鎮(zhèn)流器的示意性的電路圖，圖2示出對于圖1的鎮(zhèn)流器的真實的測量曲線。
圖3示出作為第二實施例的本發(fā)明的鎮(zhèn)流器的示意性電路圖。
具體實施例方式
在圖1中示意性地描述了具有兩個轉(zhuǎn)換器的本發(fā)明的鎮(zhèn)流器。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并譬如在DE10110239.9中說明的SEPIC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生儲存電容器C30上的中間回路電壓，由該儲存電容器可向具有兩個開關(guān)晶體管S1和S2的半橋電路饋電。
在按照圖1的鎮(zhèn)流器中通過橋式整流器B整流電源交流電壓Uv，通常為常規(guī)市電電壓。因此在圖1中整流過的正電勢位于頂部水平走行的導(dǎo)線支路上，而整流過的負(fù)電勢位于與之平行的下面的導(dǎo)線支路，該整流過的負(fù)電勢通常描述參考電勢。整流過的交流電壓構(gòu)成了SEPIC轉(zhuǎn)換器的輸入，該轉(zhuǎn)換器具有電抗器L20和L21、電容器C20、整流二極管D20和開關(guān)晶體管S20并由未示出的控制電路控制。
電容器C30用作儲存電容器并必須由SEPIC轉(zhuǎn)換器從整流過的交流電壓充電至盡可能恒定的直流電壓。在此來自電網(wǎng)的電流消耗應(yīng)盡可能無干擾地跟蹤電網(wǎng)電壓的正弦過程。
通過開關(guān)晶體管S20的交替的開關(guān)工作，線圈L20在接通狀態(tài)從整流過的電網(wǎng)電壓充電至一定電流并在開關(guān)晶體管S20的關(guān)斷狀態(tài)在電容器C20中放電。同樣地線圈L21在開關(guān)晶體管S20的接通時間中充電并在關(guān)斷時間中在儲存電容器C20中放電。在此應(yīng)注意二極管D20的極性。如果開關(guān)晶體管S20的關(guān)斷時間足夠長，則因此整流二極管D20中的電流降到零，從而得出所謂的不連續(xù)的工作。在此電容器C20平均保持基本上充電至瞬時整流的電源電壓的值。由此再次得出，儲存電容器C30在關(guān)斷時間中僅利用通過線圈L21產(chǎn)生的感應(yīng)電壓充電。通過相應(yīng)的占空因數(shù)，即接通時間與關(guān)斷時間之間的比例，并考慮負(fù)載R31因此實質(zhì)上調(diào)節(jié)電容器C30上的任意的直流電壓，該直流電壓尤其是小于電網(wǎng)電壓的幅值。然后SEPIC轉(zhuǎn)換器作為降壓轉(zhuǎn)換器工作。電容器C20一定程度地供應(yīng)兩個電抗器L20與L21之間的耦合，以致與如升壓式轉(zhuǎn)換器一樣的純升壓轉(zhuǎn)換器相反，通過線圈L20產(chǎn)生的電壓不增加到瞬時電網(wǎng)電壓。
梯形電容器C1與開關(guān)晶體管S1和S2中下面的一個并聯(lián)，但是該梯形電容器也同時釋放上面的開關(guān)晶體管S2，也就是針對兩個開關(guān)晶體管作為梯形電容起作用。常用的燈電抗器稱為L1而常用的諧振電容器稱為C2，如在低壓放電燈連接時已知的一樣。低壓放電燈本身未示出。對此有代表性的是電阻R1平行于C2連接。如果放電燈作為負(fù)載裝設(shè)，則這樣必須與此串聯(lián)所謂的耦合電容器。
開關(guān)晶體管S1和S2通過同樣未示出的微控制器控制設(shè)備進行時鐘控制，該微控制器控制設(shè)備同樣控制SEPIC轉(zhuǎn)換器的時鐘。
在燈故障的情況下，如在工作中電極斷裂時或在未成功的點火嘗試之后，微控制器控制設(shè)備根據(jù)本發(fā)明繼續(xù)驅(qū)動SEPIC轉(zhuǎn)換器，并進而達到盡可能小的功率水平。當(dāng)針對SEPIC轉(zhuǎn)換器的功能不可放棄的功率沒有耗散時，該功率使得儲存電容器一直繼續(xù)以中間回路電壓充電。因而根據(jù)本發(fā)明半橋振蕩器同樣繼續(xù)工作，可是以偏移正常工作的工作模式運行。這在圖2中已描述出。頻道CH1和頻道CH2分別示出上半橋晶體管S2或下半橋晶體管S1的控制信號。頻道CH3示出半橋的中間抽頭上的電壓。
開關(guān)晶體管利用所給出的控制信號供電并相應(yīng)地分別在半橋的中間抽頭的圖2中畫在上面的電壓曲線的極值范圍內(nèi)交替地閉合一定時間。開關(guān)晶體管中的一個閉合的期間，梯形電容器C1再充電，其中在此來自梯形電容器的能量主要在開關(guān)晶體管的固有電阻中耗散，也就是譬如在其漏源極電阻中在接通狀態(tài)，耗散。存儲在電容器中的負(fù)荷在此通過開關(guān)晶體管的足夠長的接通，也就是約利用十倍標(biāo)準(zhǔn)的RC常數(shù)，實際完全撤銷，以致存儲在電容器中的能量實際完全耗散。整個耗散的功率在此按下式計算Pv＝f·C1·U2其中Pv損耗功率f在該工作模式中的半橋的開關(guān)頻率C1梯形電容器的電容量U在梯形電容器C1上的電壓高度在該例中從圖2得出，半橋工作的周期時間對應(yīng)于保留的負(fù)載回路的六倍固有頻率，以致在每第六個極值點處出現(xiàn)一個開關(guān)過程。
因此本發(fā)明提供一種沒有附加組件的鎮(zhèn)流器的可能的“緊急工作形式”，該鎮(zhèn)流器具有繼續(xù)工作的PFC電路(SEPIC轉(zhuǎn)換器)并用于在工作的半橋的所述的工作模式中的功率耗散。因此從SEPIC轉(zhuǎn)換器分出的輔助電壓和電源電壓，約針對微控制器控制設(shè)備，繼續(xù)運行并保留存儲器內(nèi)容。尤其是可因此阻止，微控制器控制設(shè)備“忘記”，已發(fā)生燈故障并因而一直再次加速和產(chǎn)生點火嘗試?？墒钱?dāng)用戶關(guān)斷電網(wǎng)開關(guān)并再次接通時，這樣此處所述的工作狀態(tài)也被中斷并開始新的點火嘗試。
本發(fā)明原則上譬如也應(yīng)用于一級轉(zhuǎn)換器方案，其中如輔助電壓可從半橋拓?fù)渲蟹至鞒?。此處接著半橋本身可在所述的“不工作狀態(tài)”中繼續(xù)工作，其中微控制器控制設(shè)備或來自半橋的另外的控制本身保持被供電。
圖3示出相應(yīng)的第二實施例。其中相應(yīng)的電路部分應(yīng)用第一實施例的相應(yīng)的參考符號。左邊所示的輸入電壓Ue可譬如由來自圖1的橋式整流器B利用可能的附加濾波器來提供。此處肯定沒有裝設(shè)作為PFC電路的轉(zhuǎn)換器。因而此處在梯形電容器C1中建立來自再充電電流的輔助電源。這利用二極管D1和D2、開關(guān)S3和輔助電容器C3進行。對此開關(guān)S3通過兩點調(diào)節(jié)器來控制并因此調(diào)節(jié)輔助電容器C3上的電壓。待供電的電路30與輔助電容器C3連接并在其工作時指來自C3的必需的能量。
C2并聯(lián)有輸出電壓Uo，負(fù)載譬如放電燈或LED可連接于該輸出電壓上。
在所切斷的燈處，即L1中沒有電流流過，半橋S1、S2可在已經(jīng)針對第一實施例描述的方式控制時鐘并因此維持輔助電壓電源。在該工作模式中由L1和C2構(gòu)成的諧振回路不被激勵。
權(quán)利要求
1.針對發(fā)光設(shè)備的電子鎮(zhèn)流器具有一個用于供應(yīng)發(fā)光設(shè)備的轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)和一個用于控制該轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)的控制設(shè)備，其特征在于，為此設(shè)計該控制設(shè)備，即在發(fā)光設(shè)備故障的情況下繼續(xù)驅(qū)動該轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)而且在這種情況下所傳輸?shù)男」β时晦D(zhuǎn)換為在該鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生的損耗。
2.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，具有一個另一個第二、供應(yīng)所述第一轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)的轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求2所述的鎮(zhèn)流器，其中為此設(shè)計所述控制設(shè)備，即在發(fā)光設(shè)備故障的情況下繼續(xù)驅(qū)動所述第一(S1、S2、C1)和第二轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，具有一個一級轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的鎮(zhèn)流器，其中損耗是在繼續(xù)工作的轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)的一個開關(guān)晶體管(S1、S2)中的開關(guān)損耗。
6.如權(quán)利要求5所述的鎮(zhèn)流器，其中所述開關(guān)損耗是在將與繼續(xù)工作的轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)并聯(lián)的一個開關(guān)晶體管(S1、S2)的梯形電容器(C1)的再充電時在該開關(guān)晶體管(S1、S2)中出現(xiàn)的開關(guān)損耗。
7.如前述權(quán)利要求之一所述的鎮(zhèn)流器，其中所述第一轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)是具有兩個開關(guān)晶體管(S1、S2)的半橋。
8.如前述權(quán)利要求之一、至少權(quán)利要求5所述的鎮(zhèn)流器，其中所述轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)具有多個開關(guān)晶體管(S1、S2)，在該開關(guān)晶體管中交替地產(chǎn)生開關(guān)損耗。
9.如前述權(quán)利要求之一、至少權(quán)利要求5所述的鎮(zhèn)流器，其中所述一個或多個開關(guān)晶體管(S1、S2)實質(zhì)上在電壓最大值接通，以產(chǎn)生開關(guān)損耗。
10.如前述權(quán)利要求之一、至少權(quán)利要求5所述的鎮(zhèn)流器，其中所述開關(guān)損耗實質(zhì)上周期性地以相應(yīng)于發(fā)光設(shè)備故障時出現(xiàn)的固有振蕩(L、C1、C2)的周期時間的兩倍或整數(shù)多倍來產(chǎn)生。
11.如前述權(quán)利要求之一所述的鎮(zhèn)流器，其中所述控制設(shè)備是微控制器控制設(shè)備而且通過所述轉(zhuǎn)換器(S1、S2、C1)的繼續(xù)工作維持微控制器的輔助電源。
12.如前述權(quán)利要求之一、至少權(quán)利要求2所述的鎮(zhèn)流器，其中所述第二轉(zhuǎn)換器是SEPIC轉(zhuǎn)換器。
13.如前述權(quán)利要求之一所述的鎮(zhèn)流器，該鎮(zhèn)流器被設(shè)計成用于驅(qū)動低壓氣體放電燈。
14.用于驅(qū)動具有如前述權(quán)利要求之一所述的鎮(zhèn)流器的發(fā)光設(shè)備的方法，其特征在于，所述控制設(shè)備在發(fā)光設(shè)備故障時繼續(xù)驅(qū)動所述轉(zhuǎn)換器并在這種情況下利用該鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生的損耗轉(zhuǎn)換小的功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子鎮(zhèn)流器，其中在燈故障時一個內(nèi)部轉(zhuǎn)換器S1、S2、C1繼續(xù)工作。因此可維持控制電路的輔助能量供應(yīng)。
文檔編號H05B41/285GK1615066SQ20041009036
公開日2005年5月11日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月5日
發(fā)明者A·施托爾姆 申請人:電燈專利信托有限公司