專利名稱：點(diǎn)火電路中不同階段的定時的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個橋或半橋級的驅(qū)動電路，它含有為不同運(yùn)行階段定時的裝置。更確切地說，這個發(fā)明涉及一個用于橋或半橋負(fù)載預(yù)處理(預(yù)熱)階段的定時裝置。這個發(fā)明特別適用于驅(qū)動熒光燈。
通常，熒光燈最佳點(diǎn)燃過程需要預(yù)熱燈絲一段時間，這段時間可能在數(shù)百毫秒到幾秒之間變化。如原理

圖1所示，燈的驅(qū)動利用一個適當(dāng)?shù)腖C諧振電路來實現(xiàn)。驅(qū)動電路在預(yù)熱階段提供的振蕩頻率高于LC電路的諧振頻率(這屬于橋的負(fù)載)。一旦預(yù)熱階段完成，為了增加在電容器上的電壓，橋或半橋級的驅(qū)動頻率降低，使電容C上的電壓上升，因此燈兩端電壓上升直至達(dá)到弧光放電電壓，使燈點(diǎn)燃。
預(yù)熱時間可以有多種方法預(yù)先設(shè)定。
如圖示的熒光燈這一類諧振負(fù)載的專門情況，有可能采用模擬器件，例如PTC型(正溫度系數(shù))或其它形式，它可以利用接到器件管腳的外部電容器的充電與放電，該器件不會干擾功率橋級驅(qū)動電路的振蕩頻率。
圖2示出裝有一個PTC器件的熒光燈諧振負(fù)載電路的一個例子。起初，電流流過PTC器件，因焦耳效應(yīng)加熱燈的電極，這樣激勵熱離子發(fā)射。隨著電流增加，PTC器件電阻增加，橋的負(fù)載逐漸變得接近于LC電路，LC電路的阻抗迅速減少，燈上的電壓增加，直到燈終于點(diǎn)燃。用PTC器件定時預(yù)熱階段不是很精確的，因為它極依賴系統(tǒng)運(yùn)行時的環(huán)境溫度(例如，它可能依賴燈什么時刻打開、此前打開了多長時間以及系統(tǒng)的熱消耗特性)。
當(dāng)預(yù)熱點(diǎn)火程序要求較高定時精度時，通常的解決辦法是采用一個定時計數(shù)器(定時器)，它能夠?qū)ψ约ふ袷庪娐?振蕩器)的振蕩計數(shù)，并能夠產(chǎn)生一個輸出信號，用以改變驅(qū)動電路的本地振蕩器的振蕩頻率。預(yù)熱時間長度的調(diào)整靠改變一個外部電容器(CT)的值來獲得，該電容器調(diào)整一個專用于此輔助定時功能的第二振蕩器的振蕩頻率。這種替換的調(diào)節(jié)預(yù)熱時間的方法比圖2所示系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法更精確，因為它不直接依賴于溫度。然而，它需要集成一個第二振蕩器及一個為此目的的專用的管腳(特別地具備一種相應(yīng)的防靜電放電(ESD)保護(hù)措施)，另外還有一個外部電容器CT。
在驅(qū)動非熒光燈的其它負(fù)載時，也會出現(xiàn)類似的需求。由于這個原因，上述討論的問題和相關(guān)的解決辦法是本發(fā)明必須考慮的目標(biāo)以一個更通用的方式解決上述問題，而不僅限于一個熒光燈構(gòu)成負(fù)載的特例。
本發(fā)明的電路方案可以控制不同的預(yù)處理或預(yù)熱階段的時間、起動或點(diǎn)火的定時、獲得橋或半橋級諧振負(fù)載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的定時，既不需要集成第二振蕩電路，也不需要使用器件管腳來連接調(diào)節(jié)該第二或輔助振蕩器振蕩頻率的電容器。
本發(fā)明的系統(tǒng)基于利用一個n位的數(shù)字計數(shù)器，該計數(shù)器可由控制系統(tǒng)的邏輯電路產(chǎn)生的命令起動，并且能夠?qū)蚧虬霕蚣夠?qū)動電路的同一個振蕩器產(chǎn)生的振蕩計數(shù)。預(yù)熱階段的時間可以在設(shè)計階段預(yù)先設(shè)定，也可以用適當(dāng)?shù)拇鎯ζ?可編程只讀存儲器PROM，可編程可擦除只讀存儲器EPROM，或電可編程可擦除只讀存儲器EEPROM)或其它類似器件等方法設(shè)計成可編程的。
根據(jù)本發(fā)明電路的一個重要方面，定時數(shù)字計數(shù)器的n位輸出驅(qū)動一個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器DAC，DAC的輸出電流用于調(diào)節(jié)驅(qū)動電路的電流控制振蕩器(CCO)。
通過增加定時計數(shù)器的位數(shù)和相應(yīng)的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的電流產(chǎn)生器的位數(shù)，就可以增加對驅(qū)動電路振蕩頻率進(jìn)行調(diào)整的步進(jìn)數(shù)，這樣就可防止振蕩頻率過于大量且突然的變化。
用編程的方法，通過修改適當(dāng)?shù)淖g碼電路，可以相應(yīng)于不同的起動階段給定不同的持續(xù)間隔，例如，預(yù)熱的時間、振蕩頻率減少的時間(最終決定弧光放電)和頻率增長到一個穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的合適值的時間。
當(dāng)然，編程設(shè)計可以由工廠掩膜規(guī)定或在成品中用電氣方法實現(xiàn)。
通過下面一些重要實施例的描述并參照所附的圖表，該發(fā)明的各個方面和相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)會變得更明顯。其中
圖1所示的是先前敘述的一個典型的熒光燈驅(qū)動的原理圖。
圖2所示的是先前敘述的包含一個調(diào)節(jié)預(yù)熱時間的模擬器件組成的熒光燈驅(qū)動原理圖。
圖3，3a和3b示出，正如先前敘述的，一個采用第二振蕩器和控制預(yù)熱時間的定時計數(shù)器的方框圖和電路的相應(yīng)的運(yùn)行圖。
圖4，4a和4b示出，原理上實現(xiàn)本發(fā)明的電路的方框圖和相應(yīng)的運(yùn)行圖。
圖5是本發(fā)明實施例的更詳細(xì)的圖。
圖6和圖7表示圖5的電路的運(yùn)行圖。
圖8所示是一種替代的實施例的電路圖。
本發(fā)明的系統(tǒng)用圖解顯示在圖4，4a和4b中。如可以觀察到的，一定的預(yù)熱時間后驅(qū)動電路振蕩器振蕩頻率的降低以及隨后頻率最終增加到一個穩(wěn)態(tài)值，都是由定時計數(shù)器(定時器)對驅(qū)動電路的同一個本地振蕩器產(chǎn)生的振蕩計數(shù)實現(xiàn)的，不需要僅僅專用于定時功能的第二振蕩器。
正如圖4a和4b闡明的運(yùn)行特性所示，定時器的數(shù)字輸出可以很便利地用于把最初為預(yù)熱時間間隔保持的振蕩頻率逐步降到一個典型的較低的工作頻率。
通過采用一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)電路，可以產(chǎn)生一個信號，其電平隨著計數(shù)器對振蕩器的計數(shù)以恒量增加。
按本發(fā)明最佳實施例，電路可以根據(jù)如圖5中所示的功能方案實現(xiàn)。定時計數(shù)器(定時器)由控制系統(tǒng)邏輯電路產(chǎn)生的起動信號復(fù)位。
在設(shè)計階段預(yù)先設(shè)計好的或可編程(根據(jù)上面已提到的方法)的專用編碼-譯碼電路CODIF.-DECOD.決定所關(guān)心的幾個時間間隔(預(yù)熱時間Tpreheat，下掃時間Tsweep-down，上掃時間Tsweep-up)。這個總體上以PROM示出的方框，可以用多種方法實現(xiàn)，對一個技術(shù)人員而言它們在功能上顯然是互相等效的。CODIE方框可以被指定為一組可編程連接器，而譯碼器DECOD.方框可以看作一組與非門。
輸出信號(Tpreheat，Tsweep-down，Tsweep-up)可以由雙穩(wěn)態(tài)電路(觸發(fā)器)存儲，雙穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入定時器的工作并且通過一系列與門(A1，A2……)使能DAC。
計數(shù)器(Q1，Q2……Qn)的n位輸出驅(qū)動一個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器電路(DAC)電路，DAC電路由MOS晶體管MO，M1，……Mn，M30，M31，M(30+n)構(gòu)成并有一個電流輸出。組成電流控制振蕩器(CCO)的控制信號的Iosc變換器的最大輸出電流值由下述方程式給出當(dāng)計數(shù)器輸出Q1，Q2，Qn都是低電平(也就是邏輯電平“0”)時Imax=Imin+I*2n-12n]]>當(dāng)所有與DAC相接口的計數(shù)器輸出都設(shè)置成高邏輯電平(“1”)時，最小的Iosc值與第一個發(fā)生器MO產(chǎn)生的電流Imin相當(dāng)，。
強(qiáng)調(diào)這個事實是重要的，即定時器輸出的位數(shù)n與DAC輸入的位數(shù)是完全獨(dú)立的，這樣，可能有利于不同的情況。只是為了簡化敘述，才把它們示成相等的(等于n)。
正如例中所示，定時器可以用一個可逆計數(shù)器來實現(xiàn)。它由起動信號復(fù)位。
從CCO振蕩器開始振蕩時起到Tpreheat信號達(dá)到邏輯狀態(tài)“1”時刻之內(nèi)，Tpreheat信號為“1”，使觸發(fā)器FF1輸出切換，電流Iosc保持恒定，其值由Imax值給定。這樣，振蕩頻率保持恒定。
這個階段確定燈(或一個等效負(fù)載)的預(yù)熱或預(yù)處理時間。
擱置譯碼電路(DECOD.)的編程不講，當(dāng)Tpreheat變到高邏輯狀態(tài)時，數(shù)-模轉(zhuǎn)換器DAC通過邏輯門A1，A2，……An被使能。適當(dāng)儲存過的這同一Tpreheat信號使計數(shù)器復(fù)位到零(復(fù)位階段)。
從這個瞬間往后，每次振蕩頻率減小，定時器的輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變化。
CCO振蕩器以恒定頻率振蕩的時間間隔長短變?yōu)橐揽空袷庮l率本身(換句話說，隨著頻率下降，時間間隔增長)，在圖6和圖7顯示的運(yùn)行特性中由不均勻的步進(jìn)持續(xù)時間可以明顯看出這一關(guān)系。
當(dāng)Tsweep-down信號變?yōu)楦唠娖綍r第二階段運(yùn)行結(jié)束。
在這一時刻，前面提到的由雙穩(wěn)態(tài)電路FF2適當(dāng)儲存的信號命令改變計數(shù)器的運(yùn)行模式，計數(shù)器從增計數(shù)(Up-Counter)模式變換到減計數(shù)(Down-Counter)模式。
實際上，DAC反向進(jìn)行它以前的過程。這意味著，振蕩器電流又開始增加，系統(tǒng)的振蕩頻率總是隨之以步進(jìn)方式改變。
當(dāng)Tsweep-up信號切換時，相應(yīng)的雙穩(wěn)態(tài)電路FF3隨之改變，使后一階段結(jié)束。
一般地說，在這一時刻，這種控制通?？梢杂闪硪粋€能在正常穩(wěn)態(tài)情況下調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能的信號來實現(xiàn)。
在圖中用反饋信號這個通用名字來強(qiáng)調(diào)這樣一個穩(wěn)態(tài)控制信號。
理論上，Tsweep-up信號和第三個雙穩(wěn)態(tài)電路FF3不是嚴(yán)格需要，因為反饋信號能夠依靠觸發(fā)器FF2的輸出來被使能，讓系統(tǒng)自己確定隨后是哪一種控制模式(也就是由上掃信號強(qiáng)制，或是由反饋信號管理)。
根據(jù)在圖8中所示的這種替代實施例，該系統(tǒng)按頻率增長曲線上升到由反饋信號所確定的水平。在這一時刻電路自身從上掃控制下釋放，繼續(xù)在反饋信號控制下的功能；該反饋信號作用到可逆計數(shù)器，跟著也作用到DAC，調(diào)節(jié)振蕩頻率，按外部條件使之增長或降低。
在圖5和圖8的實施例中顯示使用JK型觸發(fā)器，采用一個反相的時鐘信號，它由一個適當(dāng)?shù)姆聪嗥鱅NVC提供，在相位上與定時器的時鐘信號反相。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，確保輸入信號穩(wěn)定時雙穩(wěn)態(tài)電路才切換，從而避免了定時器的偽切換(毛刺)所造成的影響。自然，這一點(diǎn)對本發(fā)明電路的功能不是嚴(yán)格需要的，因為雙穩(wěn)態(tài)電路(觸發(fā)器)還可以是不同的類型，不需要反相的時鐘信號。
權(quán)利要求
1.一種在給定頻率下驅(qū)動半橋或橋級的電路，它包括一個本地振蕩器和一個裝置，該裝置能夠在可編程的時間間隔內(nèi)修改預(yù)處理、點(diǎn)火、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行等各種不同階段的振蕩頻率；還涉及由該級驅(qū)動的負(fù)載，其特征在于所說的裝置包含一個能夠給所說的本地振蕩器產(chǎn)生的振蕩計數(shù)的定時計數(shù)器和一個能夠產(chǎn)生本地振蕩器的振蕩頻率的控制信號的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電路，特征在于所說的計數(shù)器是一個n位可逆計數(shù)器(Up-Down)，它的n位輸出能夠驅(qū)動一個有電流輸出的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器，這個電流輸出控制一個電流控制的本地振蕩器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電路，其特征在于它包含一個可編程只讀存儲器，該存儲器為非易失型，能夠依靠編程確定所說的不同階段的持續(xù)時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電路，特征在于存儲器包括一個編碼電路，它能夠產(chǎn)生至少一個第一和一個第二定時信號；存儲器還包括一個譯碼電路，它能夠接收作為輸入的、由所說計數(shù)器的n位輸出的結(jié)構(gòu)所代表的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；至少第一和第二雙穩(wěn)電路，都把所說的本地振蕩器的受控頻率的信號作為時鐘信號使用，并且能夠各自接收作為輸入的所述第一和所述第二定時邏輯信號；所說的雙穩(wěn)電路分別能夠用一個可編程的值對所說的計數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，對計數(shù)器的所說的n位輸出使能，以驅(qū)動所說的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的各級；還能夠把所說的計數(shù)器的控制轉(zhuǎn)換成為一個穩(wěn)態(tài)控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電路，其特征在于所說的譯碼電路產(chǎn)生一個第三定時信號，該電路包括一個由所說的第三定時信號控制的第三雙穩(wěn)態(tài)電路，它能夠在控制轉(zhuǎn)換到所說的控制信號之前，確定一個從起始階段末達(dá)到的最小值到一穩(wěn)態(tài)值的頻率增長階段。
6.前述權(quán)利要求中任何一項的電路，其特征在于所說的雙穩(wěn)態(tài)電路是JK型觸發(fā)器，它采用一個反相的時鐘信號作為用于所說的計數(shù)器的時鐘信號的參照。
7.一個集成的負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)，采用至少一個橋輸出級，特征在于包含一個前述權(quán)利要求中規(guī)定的運(yùn)行于不同階段的定時電路。
全文摘要
為給一個驅(qū)動如熒光燈的外接負(fù)載的橋或半橋級(stage)電路的起動過程的不同階段定時，采用一個定時計數(shù)器來為驅(qū)動振蕩器產(chǎn)生的振蕩計數(shù)，并利用一個數(shù)－模轉(zhuǎn)換器控制驅(qū)動振蕩器的振蕩頻率；這樣就不需要在驅(qū)動振蕩器外補(bǔ)充一個第二本地振蕩器。
文檔編號H05B41/28GK1154641SQ9611336
公開日1997年7月16日 申請日期1996年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月27日
發(fā)明者克勞迪奧·蒂茲, 馬里奧·塔拉陶拉, 法布里茲·馬逖瑙尼 申請人:Sgs-湯姆斯微電子有限公司