[发明专利]带前馈控制的电子镇流器

说明书

本发明涉及诸如荧光灯等放电灯的电子镇流器，而具体地涉及在希望小型尺寸的应用中所用的这些镇流器。

对较小的电子镇流器存在着与目俱增的需求。为了达到这一目的，必须克服各种问题，例如：

·如果充分地提高镇流器电路的工作频率来达到磁与滤波元件的实质性减小，则功率损失趋向于增加。

·减小滤波部件的尺寸趋向于在电路性能上有负面影响。

本发明的目的是提供放电灯的电子镇流器，它能制造得紧致而基本上不增加成本或不利地影响性能。按照本发明，电子镇流器包括具有可变DC电压的电源、由该DC电压供电的用于产生受控频率上的脉冲的自激振荡转换器、用于将脉冲转换成对放电灯供电的交流电的谐振回路、以及用于响应DC电压的变化实现频率改变的前馈控制电路，谐振回路具有与所述频率成正比改变的电压降。

这种镇流器不需要稳压DC电源并用比通常用来减小整流DC电源的脉动的电容器的尺寸小得多的滤波电容器有效地工作。

美国专利6,072,710中描述了不需要稳压DC电源的用于操作放电灯的自激振荡谐振转换器电路。然而，该电路利用反馈方法。按照本发明，利用了内在地更稳定且具有对DC电源电压的变化更大的校正范围的前馈方法。

下面利用附图更详细地说明本发明。附图中：

图1为包含按照本发明的实施例的镇流器的系统的组合框及示意图。

图2为包含按照本发明的示范镇流器的系统的详细电路图。

图3A与3B为说明图2的示范镇流器的操作的波形图。

图1中所示的示范系统包括AC电源S、放电灯L(如荧光灯)及用于可控地从源S传递功率给灯的镇流器。镇流器包含EMI滤波器10、桥式全波整流器DR1、线路滤波电容器Cf、半桥式转换器12、谐振回路14、电流互感器T1、门驱动器电路16及前馈控制电路18。

EMI滤波器10用于将AC电源S与镇流器内生成的干扰信号隔离(如转换器12生成的高频开关信号)。

桥式全波整流器DR1与滤波电容器Cf将来自源S的AC电源转换成具有变化的DC电压Vf的整流但不稳压的DC电源。这一整流器与电容器一起构成DC电源，除了由于前馈控制所提供的脉动补偿而有可能的其简单性及滤波电容器的相对小尺寸之外它是传统的。此外，在用于向要求比简单的桥式全波整流器所能提供的更高DC电压的灯供电的镇流器中，能用相对简单的升压电路代替。

半桥式转换器12(包含串联的晶体管Q1与Q2)与谐振回路14一起工作向灯L供电。转换器在相对于AC源S的频率(如60Hz)的额定高频(如120kHz)上切换并交替地(通过节点N)将谐振回路14连接到电容器Cf(通过晶体管Q1)上的变化的DC电压上，然后到地(通过晶体管Q2)。

谐振回路14将通过晶体管Q1(以DC脉冲形式)提供的功率转换成用于对灯L供电的正弦AC波形。回路14在主要由回路本身中的电感与电容及灯L的阻抗确定的谐振频率上工作。

电流互感器T1感测流过谐振回路的电流并提供表示这一电流的信号I_res给门驱动器电路16的第一输入。响应这一信号，门驱动器将信号作用在晶体管Q1与Q2的门极上以便在与谐振回路14内生成的正弦AC波形相同的频率上实现这两个晶体管的切换。

转换器12、谐振回路14、电流互感器T1及门驱动器电路16如到此为止所描述的集体操作构成自激振荡谐振转换器。美国专利6,072,710中更详细地描述了这一类型的已知转换器。然而，与该专利中所描述的反馈控制相反，控制电路18作用前馈信号到门驱动器16的第二输入上来实现作用在门极上的驱动信号的偏移，借此补偿线路滤波电容器Cf上的整流PC电源电压Vf的变化。这一前馈控制能补偿DC电源电压中的实质上大的变化，而不使谐振转换器上的自激振荡操作不稳定。

在图2中所示的示范电路实施例中，对应的部件用图1中相同的参照标记指示。除了图1中所示的电路元件，与AC电源S串联插入限流电阻器R1以便在初始作用电力时限制通过桥式全波整流器DR1的涌入电流。

EMI滤波器是由用于将高频干扰信号(由半桥式转换器的高频切换生成的)旁路到地的电容器C2及用于阻塞高频干扰信号的通路的电感器L2构成的。