專(zhuān)利名稱(chēng)：過(guò)流和中點(diǎn)電壓檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有半橋電路的逆變器、具有這種逆變器的氣體放電燈所用的電子鎮(zhèn)流器(EVG)、監(jiān)控具有半橋電路的逆變器的狀態(tài)的方法、以及借助計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)支持這種方法的計(jì)算機(jī)軟件程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的背景是電子鎮(zhèn)流器應(yīng)用領(lǐng)域?？筛鶕?jù)技術(shù)現(xiàn)狀熟知這種電子鎮(zhèn)流器，其常規(guī)上具有一個(gè)由電源電壓供電并具有功率因子校正(PFC)的整流器。該裝置產(chǎn)生的直流電壓隨后傳輸?shù)揭粋€(gè)高頻定時(shí)的半橋，產(chǎn)生一個(gè)高頻交流電壓，該高頻交流電壓隨后傳輸?shù)街辽僖槐K相連的氣體放電燈。半橋電路通常具有兩個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)，例如利用一個(gè)諸如ASIC之類(lèi)的控制單元來(lái)定時(shí)的功率晶體管。
在半橋的功率晶體管的切換過(guò)程中，應(yīng)注意避免一種稱(chēng)之為“硬切換”的現(xiàn)象?！坝睬袚Q”是指，在電流通過(guò)半橋、通過(guò)空轉(zhuǎn)二極管(與一個(gè)開(kāi)關(guān)并聯(lián)并可集成在該開(kāi)關(guān)中)的空轉(zhuǎn)階段，接通反向的開(kāi)關(guān)。這樣會(huì)損壞開(kāi)關(guān)。
從技術(shù)現(xiàn)狀看，已知建議在出現(xiàn)這種硬切換過(guò)程之后，使半橋退出工作。
另一方面，從例如WO 00/35252(見(jiàn)圖14)可知監(jiān)控半橋電路的狀態(tài)，更準(zhǔn)確地說(shuō)是監(jiān)控兩個(gè)開(kāi)關(guān)之間的中點(diǎn)處的電壓，以使相關(guān)的晶體管僅在空轉(zhuǎn)階段已結(jié)束時(shí)才導(dǎo)通。這種電路的缺陷是，為了在控制單元監(jiān)控中點(diǎn)電壓，例如在同時(shí)控制開(kāi)關(guān)的控制單元監(jiān)控中點(diǎn)電壓，還需額外占用集成電路的管腳。

發(fā)明內(nèi)容
從技術(shù)現(xiàn)狀出發(fā)，本發(fā)明的目的是為半橋提出一種更有效配置的監(jiān)控和控制電路。
根據(jù)本發(fā)明，這一目由獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求以特別優(yōu)選的方式進(jìn)一步發(fā)展了本發(fā)明的核心思想。
根據(jù)本發(fā)明，有可能實(shí)現(xiàn)集成電路上用于監(jiān)控半橋中點(diǎn)電壓的所需管腳，也可同時(shí)用于監(jiān)控半橋電流。因此，根據(jù)本發(fā)明，監(jiān)控電路設(shè)置為，一方面，在開(kāi)關(guān)定時(shí)的階段中，使用在集成電路的管腳的測(cè)量信號(hào)作為中點(diǎn)電壓。另一方面，在暫時(shí)分離的開(kāi)關(guān)(功率晶體管)的定時(shí)階段中，同一管腳能夠用于確定半橋電流。因而，通過(guò)半橋的電流舉例來(lái)說(shuō)可用于檢測(cè)過(guò)流狀態(tài)或調(diào)節(jié)燈的功率。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種具有半橋電路的逆變器，該逆變器具有兩個(gè)串聯(lián)連接并供之以直流電壓的開(kāi)關(guān)，利用該電路的適當(dāng)反向定時(shí)可在這兩個(gè)開(kāi)關(guān)的中點(diǎn)(4)處產(chǎn)生交流電壓。進(jìn)一步地，提供一種控制單元，其用于為所述開(kāi)關(guān)定時(shí)并評(píng)估于所述開(kāi)關(guān)的定時(shí)的不同時(shí)間段內(nèi)在所述中點(diǎn)處引出的測(cè)量信號(hào)，以便檢測(cè)通過(guò)所述半橋(5)的電流和所述中點(diǎn)(4)處的電壓。
因此，該控制單元可在當(dāng)僅有位于較低電勢(shì)的開(kāi)關(guān)(1)閉合時(shí)，將中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為通過(guò)半橋(5)的電流。
另一方面，該控制單元可在至少位于較低電勢(shì)的開(kāi)關(guān)(2)打開(kāi)的定時(shí)的時(shí)間段中，將中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為中點(diǎn)(4)電壓值。特別地，該控制單元可在兩個(gè)開(kāi)關(guān)都打開(kāi)的死時(shí)間內(nèi)，將中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為中點(diǎn)電壓值。
因此，所述死時(shí)間可利用該控制單元根據(jù)檢測(cè)到的中點(diǎn)電壓而變化，特別可括展為始于一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。
所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)可通過(guò)一個(gè)歐姆測(cè)量電阻器接地，該歐姆測(cè)量電阻器的電阻值遠(yuǎn)小于所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)在閉合狀態(tài)下的電阻值。
所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)上可并聯(lián)連接有另一歐姆電阻器，并且從所述測(cè)量電阻器和所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)之間引出所述中點(diǎn)信號(hào)。
可提供用于比較所述測(cè)量信號(hào)和基準(zhǔn)電壓的比較器，并且比較的結(jié)果可傳送到該控制單元以便進(jìn)一步評(píng)估。
該控制單元可為ASIC。
只有在所述對(duì)中點(diǎn)電壓的檢測(cè)已表明所述半橋電流的空轉(zhuǎn)階段已經(jīng)結(jié)束時(shí)，開(kāi)關(guān)才閉合，以確保低電勢(shì)切換過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供用于具有所述逆變器的氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器。
最后，本發(fā)明涉及監(jiān)控具有半橋電路的逆變器的狀態(tài)的方法。


在此參照附圖并利用對(duì)本發(fā)明不同示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，更詳盡說(shuō)明本發(fā)明的更多的特征、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。
圖1a顯示了本發(fā)明第一示例性實(shí)施例，其中在所謂的死時(shí)間內(nèi)測(cè)量中點(diǎn)電壓；圖1b顯示了第一示例性實(shí)施例在測(cè)量通過(guò)半橋的電流期間的情況；圖2a顯示了本發(fā)明第二示例性實(shí)施例，其中在死時(shí)間內(nèi)測(cè)量中點(diǎn)電壓；和圖2b再次顯示了第二示例性實(shí)施例在測(cè)量通過(guò)半橋的電流期間的情況。
具體實(shí)施例方式
圖1a顯示了本發(fā)明第一示例性實(shí)施例，其中直流干線(xiàn)電壓3傳輸?shù)骄哂邪霕螂娐?的逆變器10。半橋電路5具有兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)1和2，在各種情況下這兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接了空轉(zhuǎn)二極管11和12。這些空轉(zhuǎn)二極管11和12也可集成到開(kāi)關(guān)(晶體管)中。通過(guò)利用控制單元6對(duì)開(kāi)關(guān)1和2進(jìn)行適當(dāng)?shù)?高頻)定時(shí)，可在半橋電路5的中點(diǎn)4產(chǎn)生一個(gè)(高頻)交流電壓，該交流電壓舉例來(lái)說(shuō)可傳輸?shù)胶罄m(xù)負(fù)載電路中的扼流圈13，所述負(fù)載電路通常包括燈。
與半橋電路5相連的監(jiān)控電路的作用，一方面是為了避免所謂的硬切換，即非低電勢(shì)切換晶體管1和2。在開(kāi)關(guān)接通之前，當(dāng)空轉(zhuǎn)二極管11和12能夠在半橋電路的感性工作范圍內(nèi)導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)以低電勢(shì)方式進(jìn)行切換。
這是當(dāng)負(fù)載電路的諧振曲線(xiàn)顯示出感性行為時(shí)的情況。相反，如果負(fù)載電路顯示出容性行為，則不會(huì)出現(xiàn)這種情況。
根據(jù)本發(fā)明，在對(duì)開(kāi)關(guān)1和2定時(shí)的時(shí)間階段測(cè)量中點(diǎn)電壓，此時(shí)間階段中起碼電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)2是打開(kāi)的。特別地，也可在兩個(gè)開(kāi)關(guān)1和2都打開(kāi)的死時(shí)間內(nèi)測(cè)量中點(diǎn)電壓。
監(jiān)控電路具有與電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)2并聯(lián)連接的第一歐姆電阻器8。第一歐姆電阻器8與連接在電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)2和地之間的歐姆測(cè)量電阻器7，形成一個(gè)分壓器。分壓器信號(hào)隨后傳送給比較器9，比較器9比較分壓器信號(hào)和預(yù)定基準(zhǔn)電壓Vref，并將比較信號(hào)傳送給控制單元6。
由于控制單元6確定開(kāi)關(guān)1和2的時(shí)間定時(shí)，所以從管腳14進(jìn)入的測(cè)量信號(hào)毫無(wú)疑問(wèn)與死時(shí)間階段相關(guān)。
要指出的是，歐姆電阻器7的電阻值比處于閉合狀態(tài)(接通狀態(tài))的電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)2的開(kāi)關(guān)電阻要小得多，例如，可為幾毫歐姆。
這樣，在中點(diǎn)電壓的測(cè)量中，優(yōu)選在死時(shí)間的持續(xù)期內(nèi)，即如圖1b所示，當(dāng)電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)2按照控制單元6的預(yù)設(shè)閉合時(shí)，測(cè)量半橋電流。在這種情況下，中點(diǎn)電壓約為0.7伏特，利用測(cè)量電阻器7上的電壓來(lái)測(cè)量半橋電流，并將該電壓傳送到比較器9。
要指出的是，圖1a和圖1b中使用了同一電路6以及電路6中的同一管腳14，一方面可在開(kāi)關(guān)1和2的定時(shí)的第一時(shí)間段測(cè)量中點(diǎn)電壓，另一方面可測(cè)量通過(guò)半導(dǎo)體橋的電流。
圖2a和圖2b顯示了本發(fā)明第二示例性實(shí)施例，其中監(jiān)控電路簡(jiǎn)化為從中點(diǎn)4直接引出測(cè)量信號(hào)。再如圖2a所示，在兩個(gè)開(kāi)關(guān)1和2都打開(kāi)的死時(shí)間內(nèi)測(cè)量中點(diǎn)電壓，而在開(kāi)關(guān)1和2的定時(shí)的持續(xù)期內(nèi)同時(shí)電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)2閉合的時(shí)候測(cè)量通過(guò)半橋的電流。
根據(jù)圖2a和圖2b的簡(jiǎn)化電路與根據(jù)圖1a和圖1b的電路相比，表現(xiàn)了這樣一種不安全因素，即由于只是粗略知曉開(kāi)關(guān)S2的開(kāi)關(guān)電阻(Resiston)，所以在圖2b情況下的電流測(cè)量值相對(duì)來(lái)說(shuō)不精確。此時(shí)，在控制電路6中適當(dāng)設(shè)置一個(gè)門(mén)限值，其精度就足以在半橋中識(shí)別出過(guò)流時(shí)，實(shí)現(xiàn)安全關(guān)斷。
可替代地，開(kāi)關(guān)S2也可形成為集成開(kāi)關(guān)，這樣，就可相對(duì)精確地限定閉合狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)電阻(Resiston)，相應(yīng)地，在圖2b的示例中也可精確測(cè)量電流。
同時(shí)，半橋電流的檢測(cè)值不僅可在檢測(cè)到過(guò)流情況時(shí)用于安全關(guān)斷，還可作為調(diào)節(jié)燈的功率的至少一個(gè)參數(shù)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，由于這里提出了的測(cè)量概念是將中點(diǎn)電壓檢測(cè)與半橋中的過(guò)流檢測(cè)結(jié)合在一起的電路技術(shù)，所以控制集成電路6的管腳數(shù)量能夠保持在很少。
由于中點(diǎn)電壓總是在相應(yīng)的晶體管接通之前確定，而且另一方面總是會(huì)出現(xiàn)死時(shí)間，所以在較小電流情況下測(cè)量，將使同時(shí)檢測(cè)半橋電流和中點(diǎn)電壓成為可能。
權(quán)利要求
1.具有半橋電路的逆變器，具有兩個(gè)串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開(kāi)關(guān)(1，2)，利用所述開(kāi)關(guān)(1，2)的反向定時(shí)可在它們的中點(diǎn)(4)處產(chǎn)生交流電壓；和控制單元(6)，用于為所述開(kāi)關(guān)(1，2)定時(shí)并評(píng)估于所述開(kāi)關(guān)(1，2)的定時(shí)的不同時(shí)間段內(nèi)在所述中點(diǎn)(4)處引出的測(cè)量信號(hào)，以便檢測(cè)通過(guò)所述半橋(5)的電流和所述中點(diǎn)(4)處的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述控制單元(6)在僅有位于較低電勢(shì)的開(kāi)關(guān)(1)閉合時(shí)，將所述中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為通過(guò)半橋(5)的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1～2中任一項(xiàng)所述的逆變器，其特征在于，所述控制單元(6)在至少位于較低電勢(shì)的開(kāi)關(guān)(2)打開(kāi)的階段中，將所述中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為中點(diǎn)(4)電壓值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的逆變器，其特征在于，所述控制單元(6)在兩個(gè)開(kāi)關(guān)(1，2)都打開(kāi)的死時(shí)間內(nèi)，將所述中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為中點(diǎn)電壓值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆變器，其特征在于，所述死時(shí)間根據(jù)所檢測(cè)到的中點(diǎn)電壓而變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的逆變器，其特征在于，所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)(2)通過(guò)一個(gè)歐姆測(cè)量電阻器(7)接地，該歐姆測(cè)量電阻器(7)的電阻值遠(yuǎn)小于所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)(2)在閉合狀態(tài)下的電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的逆變器，其特征在于，所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)(2)上并聯(lián)連接有另一歐姆電阻器(8)，并且從所述測(cè)量電阻器和所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)(2)之間引出所述中點(diǎn)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的逆變器，其特征在于，用于比較所述測(cè)量信號(hào)和一基準(zhǔn)電壓的比較器(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的逆變器，其特征在于，所述控制單元是ASIC。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的逆變器，其特征在于，只有在所述對(duì)中點(diǎn)電壓的檢測(cè)表明所述半橋電流的空轉(zhuǎn)階段已經(jīng)結(jié)束時(shí)，所述控制單元才接通開(kāi)關(guān)以確保低電勢(shì)切換過(guò)程。
11.用于氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器，具有根據(jù)上述權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的逆變器(10)。
12.用于監(jiān)控具有半橋電路的逆變器的狀態(tài)的方法，該逆變器具有兩個(gè)串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開(kāi)關(guān)(1，2)，利用所述開(kāi)關(guān)(1，2)的適當(dāng)反向定時(shí)可在它們的中點(diǎn)(4)處產(chǎn)生交流電壓，其特征在于，評(píng)估于所述開(kāi)關(guān)(1，2)的定時(shí)的不同時(shí)間段內(nèi)在所述中點(diǎn)(4)處引出的測(cè)量信號(hào)，以便檢測(cè)通過(guò)所述半橋(5)的電流和所述中點(diǎn)(4)處的電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，當(dāng)僅有位于較低電勢(shì)的開(kāi)關(guān)(1)閉合時(shí)，將所述中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為通過(guò)半橋(5)的電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在至少位于較低電勢(shì)的開(kāi)關(guān)(2)閉合的階段中，將所述中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為中點(diǎn)(4)電壓值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12～14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在兩個(gè)開(kāi)關(guān)(1，2)都打開(kāi)的死時(shí)間內(nèi)，將所述中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為中點(diǎn)電壓值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述死時(shí)間根據(jù)所檢測(cè)到的中點(diǎn)電壓而變化。
17.根據(jù)權(quán)利要求12～16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)(2)通過(guò)一個(gè)歐姆測(cè)量電阻器(7)接地，該歐姆測(cè)量電阻器(7)的電阻值遠(yuǎn)小于閉合狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)電阻，并且所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)(2)上并聯(lián)連接有另一歐姆電阻器(8)，其特征在于，從位于所述測(cè)量電阻器和所述電勢(shì)較低的開(kāi)關(guān)(2)之間的點(diǎn)上引出所述中點(diǎn)信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，比較所述測(cè)量信號(hào)和一基準(zhǔn)電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求12～18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，評(píng)估所述中點(diǎn)處的電壓以確保所述開(kāi)關(guān)(1，2)的低電勢(shì)切換過(guò)程。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，只有在所述對(duì)中點(diǎn)電壓的檢測(cè)已表明所述半橋電流的空轉(zhuǎn)階段已經(jīng)結(jié)束時(shí)，開(kāi)關(guān)(1，2)才閉合。
21.用于控制具有半橋電路的逆變器的方法，該逆變器具有兩個(gè)串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開(kāi)關(guān)(1，2)，利用所述開(kāi)關(guān)(1，2)的適當(dāng)反向定時(shí)可在它們的中點(diǎn)(4)處產(chǎn)生交流電壓，其特征在于，將于兩個(gè)開(kāi)關(guān)(1，2)都打開(kāi)的死時(shí)間內(nèi)在所述中點(diǎn)(4)處引出的測(cè)量信號(hào)評(píng)估為中點(diǎn)電壓值，并且所述死時(shí)間根據(jù)所檢測(cè)到的中點(diǎn)電壓而變化。
22.計(jì)算機(jī)軟件程序產(chǎn)品，其特征在于，當(dāng)該產(chǎn)品借助微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，其支持根據(jù)權(quán)利要求12～20中任一項(xiàng)的方法。
23.具有半橋電路的逆變器，具有兩個(gè)串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開(kāi)關(guān)(1，2)，利用所述開(kāi)關(guān)(1，2)的反向定時(shí)可在它們的中點(diǎn)(4)處產(chǎn)生交流電壓；和控制單元(6)，用于為所述開(kāi)關(guān)(1，2)定時(shí)，并將于所述開(kāi)關(guān)(1，2)都打開(kāi)的死時(shí)間內(nèi)在所述中點(diǎn)(4)處引出的測(cè)量信號(hào)評(píng)估為中點(diǎn)處的電壓值，并根據(jù)所檢測(cè)到的中點(diǎn)電壓設(shè)置所述死時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有半橋電路的逆變器，包括兩個(gè)串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開(kāi)關(guān)(1，2)，利用所述開(kāi)關(guān)(1，2)的反向定時(shí)可在它們的中點(diǎn)(4)處產(chǎn)生交流電壓，以及控制單元(6)，其用于為所述開(kāi)關(guān)(1，2)定時(shí)并評(píng)估于所述開(kāi)關(guān)(1，2)的定時(shí)的不同時(shí)間段內(nèi)在所述中點(diǎn)(4)處引出的測(cè)量信號(hào)，以便檢測(cè)通過(guò)所述半橋(5)的電流和所述中點(diǎn)(4)處的電壓。因此，控制單元(6)在僅有位于較低電勢(shì)的開(kāi)關(guān)(1)閉合時(shí)，將中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為通過(guò)半橋(5)的電流。另一方面，控制單元(6)在至少位于較低電勢(shì)的開(kāi)關(guān)(2)打開(kāi)的階段中，將中點(diǎn)信號(hào)評(píng)估為中點(diǎn)(4)電壓值。
文檔編號(hào)H05B41/285GK1926754SQ200580006573
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月1日
發(fā)明者戴爾特·克萊恩 申請(qǐng)人:三多尼克愛(ài)特克兩合股份有限公司