專利名稱：具有功率因數(shù)校正的鎮(zhèn)流控制的制作方法
本申請要求在2000年10月20日申請的美國臨時申請60/241,795的權(quán)益。
2.相關(guān)技術(shù)的概要描述用于控制熒光燈或高強度放電(HID)燈的電子鎮(zhèn)流，通常需要預(yù)加熱燈絲，點燃燈，驅(qū)動燈到給定功率，檢測燈的故障狀態(tài)并安全地去活電路所必需的電子設(shè)備。
用于氣體放電電路的電子鎮(zhèn)流現(xiàn)已廣泛使用，因為功率MOSFET開關(guān)裝置和絕緣柵雙極晶體管(IGBTs)可取代現(xiàn)有功率雙極開關(guān)裝置。人們設(shè)計了許多集成電路(ICs)，用于驅(qū)動電子鎮(zhèn)流的功率MOSFET或IGBTs的柵極。例如，國際整流器有限公司生產(chǎn)銷售的IR2155，IR2157，IR21571，相關(guān)美國專利為5,545,955和6,211,623，在此將其完整引用合并其內(nèi)容。
IR2155柵極驅(qū)動器IC相對現(xiàn)有技術(shù)具有明顯優(yōu)勢該驅(qū)動器封裝在常規(guī)的DIP或SOIC封裝中。該封裝包括內(nèi)部電平移動電路，低電壓鎖定電路，空載時間延遲電路及附加邏輯電路和輸入，這樣該驅(qū)動器能夠在由外部電阻和電容確定的頻率自激振蕩。
IR2157和IR21571產(chǎn)品提供了包括IR2155不具有的幾種特征的集成鎮(zhèn)流控制集成電路。IR2157和IR21571產(chǎn)品有五種工作模式，并可根據(jù)集成電路輸入在模式間切換。這些模式包括低電壓鎖定(UVLO)模式，預(yù)加熱模式，點燃燈，運行模式和故障模式。這些集成電路的其它特征包括(i)在燈兩端沒有初始高電壓脈沖的確保無閃爍啟動的啟動過程；(ii)非零電壓開關(guān)保護電路；(iii)過溫度關(guān)閉電路；(iv)DC總線和AC開/關(guān)控制電路；以及(v)接近或低于諧振的檢測電路。
現(xiàn)有鎮(zhèn)流集成電路需要用于功率因數(shù)校正(PFC)控制的外部元件。美國專利6,259,614描述了PFC控制電路的一個例子，在此通過其完整引用將其合并。
另外，現(xiàn)有鎮(zhèn)流集成電路存在幾個工作問題一個鎮(zhèn)流工作問題是當(dāng)用于半橋電路的驅(qū)動電路首次開始開關(guān)時，出現(xiàn)的“初始閃爍問題”。如果半橋為諸如燈，電感(L)和電容(C)的負載供電，則在負載電路中的元件一開始不儲能。對少數(shù)幾個初始開關(guān)循環(huán)，在電容(C)元件和燈兩端會有非常高的電壓。在預(yù)加熱期間初始高電壓基本上高于穩(wěn)態(tài)電壓，會使燈瞬間點燃或放電，讓燈初始閃爍。由于此時沒有適當(dāng)?shù)仡A(yù)熱燈的陰極，它們會受損害并減短燈的壽命。
另一個鎮(zhèn)流工作問題是當(dāng)燈點燃或“放電”時產(chǎn)生的“DC總線斜坡變化問題”。在燈被點燃前通過負載電路的電流比燈點燃和工作時通過負載電路的電流相對要小。其間，PFC控制電路通常驅(qū)動升壓型開關(guān)晶體管和電感，以在此輕負載預(yù)點燃期間保持DC總線電壓。當(dāng)鎮(zhèn)流控制電路開始點燃斜坡變化(ramping)時，半橋開關(guān)裝置的頻率降低或斜坡變化下降到點燃頻率。在此斜坡變化下降中，當(dāng)接近諧振頻率時，通過負載電路L和C元件的電流增加。在電容元件兩端產(chǎn)生的電壓也將提高，并當(dāng)該電壓幅度到達燈的點燃電壓時，燈被點燃。在燈點燃時，DC總線上所見的負載電流突然增加，使DC總線電壓瞬時下降。如果這種斜坡變化下降足夠大，將致使燈點燃失敗，使燈熄滅，而鎮(zhèn)流檢測到故障并關(guān)閉，這是不希望的。
在DC總線斜坡變化問題中，DC總線負載將改變DC總線電壓，因為PFC控制電路的環(huán)路響應(yīng)時間有限。負載電流的階越變化使DC總線電壓瞬時變化，直到控制環(huán)路能穩(wěn)定住。可采用幾種技術(shù)來減小這種DC總線電壓的變化，比如提高DC總線存儲電容器值和/或提高控制循環(huán)速度。不過，這種解決方法在實踐中并不理想，因為提高電容器值也增加了其成本和物理尺寸，而提高控制循環(huán)速度將導(dǎo)致不穩(wěn)定性。
另一個鎮(zhèn)流工作問題是當(dāng)燈點燃時在點燃斜坡變化期間出現(xiàn)的“虛假關(guān)閉問題”。在一些情況中，在包括L和C和燈的燈電路中電流可瞬時降為零。如果這樣，將不儲能，從而諸如FETs之類的半橋開關(guān)裝置將可能經(jīng)過幾個周期的硬性開關(guān)。鎮(zhèn)流控制電路可檢測這個作為過電流條件的硬性開關(guān)，于是將關(guān)閉。這是不利的，因為這種虛假關(guān)閉將使燈的可靠點燃變得不確定。
現(xiàn)有設(shè)計采用在鎮(zhèn)流控制集成電路外部的過濾器/延遲器元件以緩解虛假關(guān)閉問題。但是，這種元件會阻礙對實時故障的適當(dāng)檢測。
另一個鎮(zhèn)流工作問題是當(dāng)燈接近其壽命終點時出現(xiàn)的“壽命結(jié)束檢測問題”。上述IR2157和21571產(chǎn)品具有關(guān)閉(SD)引腳，用于關(guān)閉振蕩器，推動?xùn)膨?qū)動器輸出低值，并使集成電路處于間隙微功率態(tài)。在SD引腳上超過閾值的輸入電壓說明燈有故障，需要調(diào)換燈或拆去燈。提供易于檢測燈壽命終點的電路將是有利的。
另一個鎮(zhèn)流工作問題是當(dāng)諸如通過瞬時供電中斷或電壓降低，使燈關(guān)閉時出現(xiàn)的“延遲重啟動問題”。
當(dāng)預(yù)加熱時，燈的重啟動常常將延遲較長時間，這是不利的。
本發(fā)明的電路通過在單塊單片中提供包括鎮(zhèn)流控制電路，功率因數(shù)校正(PFC)電路，和半橋驅(qū)動器的集成電路，減小了外部元件的數(shù)目。鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路為向包括熒光燈的負載電路供電的供電電路提供驅(qū)動信號。鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路也接收表示供電電路和/或負載電路的工作條件的檢測信號，并通過改變驅(qū)動信號響應(yīng)檢測信號。PFC電路調(diào)整通過供電電路向負載電路供電的電壓。因此，PFC電路、鎮(zhèn)流控制以及驅(qū)動電路一起用于控制供電電路和負載電路。
通過包括與鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路一起使用PFC電路，本發(fā)明不需要采用外部PFC電路。這是有利的，因為這能夠?qū)崿F(xiàn)為全功能的鎮(zhèn)流控制集成電路，能夠在執(zhí)行DC總線電壓調(diào)節(jié)的同時執(zhí)行驅(qū)動各種快速啟動熒光燈的所有功能。該集成電路具有適宜的引腳，諸如為半橋提供低和高側(cè)驅(qū)動信號的引腳，和為調(diào)節(jié)向負載電路供電的電壓提供信號的調(diào)節(jié)引腳，等等。
附加的內(nèi)部電路還允許進一步減小燈鎮(zhèn)流器集成電路的引腳和外部元件，這包括用于協(xié)調(diào)驅(qū)動信號功率的內(nèi)部電路(用于解決上述初始閃爍問題)和在不同的控制回路速度中用于執(zhí)行功率調(diào)節(jié)的內(nèi)部電路(用于解決上述DC總線斜坡變化問題)。
為解決初始閃爍問題，本發(fā)明包括用于供電的電路，這樣燈在不足以使燈點燃的電壓開始預(yù)熱。通過為預(yù)加熱燈提供預(yù)加熱驅(qū)動信號，該電路使燈開始工作。在預(yù)加熱驅(qū)動信號開始時，該電路在不能點燃燈的非工作電壓下開始進行供電，然后使電壓升高到工作電壓。并當(dāng)燈工作時，保持該工作電壓。
用于解決初始閃爍問題的電路包括使能電路，該電路接收表示驅(qū)動電路是否提供關(guān)或開的驅(qū)動信號的協(xié)調(diào)信號，并響應(yīng)該信號，當(dāng)提供的驅(qū)動信號為關(guān)時禁用PFC電路，而在驅(qū)動信號為開時立即啟用PFC電路。當(dāng)PFC電路啟用時，在不能點燃燈的未升高的電壓下提供初始供電。當(dāng)預(yù)加熱連續(xù)進行時，PFC電路能夠升高到提高的作為額定工作電壓的電壓。
本發(fā)明也包括控制PFC電路并按照鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路工作模式的信息調(diào)節(jié)DC總線電壓的電路。該鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路有兩個或更多的模式，并響應(yīng)檢測信號在模式間切換。該使能電路接收提供關(guān)于模式信息的模式信號，其中通過啟用和禁用PFC電路使鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路按模式工作和響應(yīng)。
例如，該模式信號可指示是否鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路處于其工作模式之一，即預(yù)加熱，點燃斜坡變化，或運行—相對于其非工作模式之一—故障或低電壓鎖定。當(dāng)鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路處于一種工作模式中時，使能電路能夠啟用PFC電路。不過在非工作模式中時，使能電路可禁用PFC電路的。
因此，該電路只在正常鎮(zhèn)流工作時使PFC控制電路工作，這是有利的。
本發(fā)明也調(diào)節(jié)電壓，使得當(dāng)燈工作時在循環(huán)速度比燈斜坡變化到點燃時更低的電壓下供電，從而解決了DC總線斜坡變化問題。本技術(shù)靠循環(huán)控制電路而實現(xiàn)，該循環(huán)控制電路調(diào)節(jié)DC總線電壓，在點燃斜坡變化中采用高的控制循環(huán)速度并且在燈的工作期間以較低的控制循環(huán)速度。結(jié)果是，控制循環(huán)能夠更快地響應(yīng)在點燃斜坡變化模式中的DC總線突然改變；在鎮(zhèn)流中，這類改變出現(xiàn)在點燃期間，從而更快的響應(yīng)能夠有助于使DC總線電壓斜坡變化在點燃時最小。另一方面，在運行模式期間，因為控制循環(huán)響應(yīng)時間可下降到其運行模式值時，DC總線電壓調(diào)節(jié)將保持穩(wěn)定。
由調(diào)節(jié)電路設(shè)定的循環(huán)速度也可依賴于鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路工作的模式。于是，可動態(tài)改變循環(huán)速度以減小或使DC總線電壓斜坡變化最小化。
本發(fā)明的循環(huán)速度調(diào)節(jié)電路相對通常使用的分立PFC控制器集成電路是有優(yōu)勢的，這些分立PFC電路例如由摩托羅拉公司生產(chǎn)的MC34262或由Linfinity電子設(shè)備公司生產(chǎn)的LX1562。動態(tài)DC總線電壓控制循環(huán)響應(yīng)切換對那些集成電路不是任選項。另外，該應(yīng)用可加入到單個集成電路中，減小了外部元件和供電電源，這種供電流用分立元件實現(xiàn)是所需的。
本發(fā)明的故障關(guān)閉電路解決了虛假的過電流故障，從而解決了上述虛假關(guān)閉問題。本發(fā)明的故障檢測電路產(chǎn)生表示通過燈的電流超過閾值的檢測信號。而本發(fā)明的過濾電路接收該檢測信號，而且，如果檢測信號達到過濾準(zhǔn)則，將使驅(qū)動電路停止提供驅(qū)動信號。該過濾電路最好包括用于計算檢測信號數(shù)目的計數(shù)器。只有當(dāng)檢測信號數(shù)目到達故障數(shù)目時，該過濾電路使驅(qū)動信號停止。如果鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路具有初始斜坡變化模式，(例如在點燃斜坡變化模式下，能夠啟動計數(shù)器)在這種情況下，故障次數(shù)可比在點燃斜坡變化模式中通過燈的電流超過閾值的次數(shù)大。在工作模式中可禁用計數(shù)器，這樣過濾電路在每次檢測信號發(fā)生時，使驅(qū)動信號停止。
本發(fā)明的故障計數(shù)器用作數(shù)字過濾器，可內(nèi)部編程，只當(dāng)點燃斜坡變化模式中的過電流檢測數(shù)目可能導(dǎo)致實際過電流故障時提供故障信號，從而解決或大大減小虛假過電流故障。因此，外部過濾是不必需的。另外，在工作模式中，可旁路故障計數(shù)器，因為燈工作在穩(wěn)定態(tài)，除非有諸如燈破損，短路等等需要立即處理的實際故障，不然將是穩(wěn)定態(tài)和無過電流檢測。
本發(fā)明通過壽命終止檢測電路解決了上述壽命終止檢測問題，該電路接收電壓檢測信號，如果燈兩側(cè)的指示電壓表示燈已靠近走到生命盡頭，則使驅(qū)動電路停止供應(yīng)驅(qū)動信號。壽命終止檢測電路將由電壓檢測信號指示的電壓和較高和較低的窗口(window)電壓比較，如果指示的電壓超過較高的窗口值或低于較低的窗口值，則使驅(qū)動電路停止。鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路最好包括接收電壓檢測信號的閾值電路，并且當(dāng)指示電壓超過閾值電壓時，使驅(qū)動電路停止。該閾值電壓大于較高窗口的電壓。
壽命終止電路和閾值電路最好按照鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路的模式工作。這樣，本發(fā)明可包括關(guān)閉電路，該電路接收壽命終止信號和過閾值信號，并只在工作模式中使驅(qū)動電路響應(yīng)壽命終止信號而停止，但在任意模式下響應(yīng)過閾值信號使驅(qū)動電路停止。
通過在重啟動中以比初始啟動燈更短的時間預(yù)加熱燈的電路，解決了上述延遲重啟動問題。換言之，因為燈的陰極保留了一些熱量，所以不需要整個預(yù)加熱過程，因此可縮短預(yù)加熱模式的過程。該技術(shù)有益地減少了可能的諸如瞬時供電斷電或熄滅的燈關(guān)閉時間。在某些情況下，減短燈關(guān)閉時間將是重要的。
用解決延遲重啟動問題的電路測量從啟動次序中的驅(qū)動信號停止一直到重啟動的時間的時間間距。如果測量的間隔小于完全預(yù)加熱所需要的時間，(比如一秒)則按重啟動次序提供更短的持續(xù)預(yù)加熱。
根據(jù)本發(fā)明，上述所有的電路設(shè)置在單一集成電路上，于是取得具有巨大改進的全功能鎮(zhèn)流控制集成電路。該集成電路的優(yōu)點包括動態(tài)控制循環(huán)響應(yīng)切換，對外部連接引腳最少，所需外部元件最少，所需供電電流低，與采用分立PFC控制電路的方案相比，在總體上具有巨大的改進。
通過本發(fā)明下面的詳細描述，并參考附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得清楚。
圖2是用于

圖1中集成電路的模式轉(zhuǎn)換圖。
圖3是示出圖1中集成電路元件的電路示意圖。
較佳實施例的詳細描述圖1示出具有完整部件的燈鎮(zhèn)流控制集成電路的典型電路，包括完整的燈和鎮(zhèn)流保護和功率因數(shù)校正。圖1中的電路10示出集成電路12的引腳和外部連接，其中實現(xiàn)了本發(fā)明所用電路。IC12是本發(fā)明申請人-國際整流器有限公司的產(chǎn)品IR2167IC。IC12的大部分引腳和外部連接可參考相應(yīng)產(chǎn)品IR2157的描述(請見美國專利6,211,623，在此通過其完整引用將其合并)。在‘623專利中，與IC12的鎮(zhèn)流/燈控制部分和半橋驅(qū)動器中的有對應(yīng)元件的元件，也有的完整描述。國際整流器有限公司還在IR2167的數(shù)據(jù)表中提供了應(yīng)用細節(jié)，在此通過其完整引用將其合并。
不過，除了IR2157IC的鎮(zhèn)流部分和半橋驅(qū)動器，本發(fā)明的IC12也包括基本由美國專利6,259,614描述的PFC部分，在此通過完整引用將其合并。從‘614專利中相應(yīng)部件的描述中，可以理解電感14的初級和次級線圈，升壓MOSFET16，具有電阻20和22的分壓網(wǎng)絡(luò)，補償電容器24，DC總線電容26以及二極管28的運作。須理解，IC12的COMP引腳對應(yīng)于‘614專利中的IC32的CMP引腳；ZX引腳對應(yīng)于IDET引腳；VBUS引腳對應(yīng)于INV引腳；PFC引腳對應(yīng)于OUT引腳。
圖2示出IC12的模式轉(zhuǎn)換圖。雖然圖2包括在圖1中示出的與‘623專利相同的5種模式-低電壓鎖定模式，預(yù)加熱模式，點燃斜坡變化模式，工作模式和故障模式，而且它與‘623專利在許多其它方面也相同，圖2還示出鎮(zhèn)流控制部分與IC12的PFC部分一些交互動作。
具體而言，方框50和52分別示出在非工作模式—低電壓鎖定模式和故障模式下，PFC部分是禁用的。而方框54示出，預(yù)加熱模式一開始，就啟用PFC部分，并保持工作狀態(tài)直到再次出現(xiàn)故障模式或低電壓鎖定模式。一開始預(yù)加熱模式就啟用PFC部分防止了上述的初始閃爍問題。通過下面的描述，可理解鎮(zhèn)流控制部分和PFC部分的其它互動關(guān)系。
圖2也示出了IC12鎮(zhèn)流控制部分的改進。如方框56到方框52的連線和方框58到方框52的連線所示，在CS引腳接收的電流檢測信號與過電流閾值(“CS+閾值”)比較，檢測過電流條件。在方框56的點燃斜坡變化模式中，啟動故障計數(shù)器(“CS+計數(shù)器”)，計數(shù)過電流狀態(tài)被檢測到的次數(shù)；只有當(dāng)檢測到過電流狀態(tài)并且故障計數(shù)器已經(jīng)計數(shù)了50次在先檢測時，才從方框56的點燃斜坡變化模式轉(zhuǎn)換到方框52的故障模式，從而防止了虛假過電流關(guān)閉。故障計數(shù)器不用于從方框58的工作模式的轉(zhuǎn)換；不過，過電流狀態(tài)的單次工作模式的檢測將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換到方框52的故障模式。
如方框54、56和58向方框50的返回連線，以及從方框52到方框50的連線可見，將在SD引腳接收的電壓檢測信號與5.1伏閾值電壓比較，以檢測燈的移去。不過，如方框58到方框52的連線所示，將在SD引腳接收的電壓檢測信號與窗口上方的3伏電壓以及窗口下方的1伏電壓比較，檢測逼近的燈壽命終止情況。通過下面的描述將進一步易于理解對壽命終止檢測的比較。
圖3示出IC12的內(nèi)部電路，其中，在上側(cè)的電路60包括鎮(zhèn)流/燈控制部分和半橋驅(qū)動部分，在下側(cè)的電路部分示出PFC部分。如圖所示，從鎮(zhèn)流/燈控制部分和半橋驅(qū)動部分向PFC電路提供了兩個模式信號。一個模式信號標(biāo)記為“RUN”(運行)，當(dāng)鎮(zhèn)流/燈控制部分和半橋驅(qū)動電路處于工作模式中時，該信號為高；當(dāng)不在工作模式中時，該信號為低。另一個模式信號標(biāo)記為“NON-OP MODE”(非運行模式)，當(dāng)鎮(zhèn)流/燈控制和半橋驅(qū)動電路處于其工作模式(即預(yù)加熱，點燃斜坡變化，或工作模式)之一時，該信號為低；在其它的非工作模式(即故障或低電壓鎖定模式)中為高。
當(dāng)比較器70的輸出表示CPH引腳上的電壓超過5.1伏時，RUN信號變高，在此情況下從點燃斜坡變化模式轉(zhuǎn)換到運行模式。RUN信號保持高，直到從OR(或)門72的輸出變高，觸發(fā)QUICK RESTART邏輯74并把CPH引腳拉到地地位。
從OR(或)門72輸出也是NON-OP MODE信號。如故障鎖存器76所指示，當(dāng)使工作模式轉(zhuǎn)換到故障模式的任何條件發(fā)生時，或如從OR門78或從VDC鎖存器80所指示的，當(dāng)使工作模式轉(zhuǎn)換到低電壓鎖定模式的任何條件發(fā)生時，從OR門62的輸出變高。
比較器90和92通過將用于指示燈上電壓的SD引腳上的電壓與上窗口和下窗口電壓分別比較，執(zhí)行壽命終止檢測。在范例中，上窗口電壓為3伏，下窗口電壓為1伏。當(dāng)燈接近壽命盡頭時，SD引腳上的電壓漂移，直到它最終足以移出由這些電壓定義的窗口外。如果比較器輸出為高，則或門94的輸出變高。如果這出現(xiàn)在RUN信號為高時，則AND(與)門96輸出也變高，并通過OR門98設(shè)定故障鎖存器76，從而使NON-OP MODE信號變高，并轉(zhuǎn)換到故障模式。
另一方面，比較器100通過將SD引腳上的電壓和5.1伏閾值電壓比較，執(zhí)行燈移去檢測。如果比較器100提供高的輸出，或門78提供高輸出，從而使NON-OPMODE信號變高，并轉(zhuǎn)換到低電壓鎖定模式。稍后，當(dāng)SD插頭中的電壓下降回到該較高的關(guān)閉電壓以下時，假定在沒有發(fā)生其它故障的條件下，電路60將經(jīng)歷完整的啟動順序。
比較器110通過將指示通過燈的電流的CS引腳上的電壓與OC引腳上的電壓相比較執(zhí)行過電流檢測，通過如圖1所示的由電流源116驅(qū)動過電流電阻112和過電流電容114，對OC引腳偏置以提供適當(dāng)?shù)碾妷?。如果比較器110提供高的輸出，或如果該電路處于由施加到另一個對AND(與)門124輸入端的高信號所表示的點燃斜坡變化模式或工作模式，則從AND(與)門124的輸出變高，類似地故障鎖存器76通過或門98被設(shè)定，從而導(dǎo)致NON-OP MODE信號變高并將其轉(zhuǎn)換到故障模式。
另外，圖3中用參考數(shù)字125表示的故障計數(shù)器，只在點燃斜坡變化期間能啟動，其提供的輸出表示在點燃斜坡變化模式期間故障數(shù)目大于預(yù)定值。只有當(dāng)故障計數(shù)器125中的輸出超過預(yù)定故障值時，才將點燃斜坡變化模式轉(zhuǎn)換到故障模式。
當(dāng)RUN信號變低時，激活QUICK RESTART 74。當(dāng)NON-OP MODE信號變低表示開始預(yù)加熱模式時，附加的邏輯可將計時器輸出和在其后需要完全預(yù)加熱的時間進行比較，并且如果計時器輸出是較少時，可立即從預(yù)加熱模式轉(zhuǎn)換到點燃斜坡變化模式，而不是等待CPH引腳的電壓到達4.0伏，如圖2所示。
通常，通過圖3所示或通過在‘623專利中的相應(yīng)描述可以理解圖3中的其它元件。
當(dāng)來自鎮(zhèn)流/燈控制和半橋驅(qū)動電路60的NON-OP SIGNAL為高時，一般禁用PFC電路130，這樣在故障模式和低電壓鎖定模式期間，PFC控制電路非工作。當(dāng)在預(yù)加熱模式的開頭NON-OP SIGNAL變低時，一般啟動電路130，并以從‘614專利可了解的方式，通過PFC引腳提供信號而開始增大電壓。不過，因為啟動了電路130，在預(yù)加熱模式開始時，DC總線的非工作電壓低于燈點燃的電壓。
僅僅在半橋驅(qū)動部分的初始幾個切換周期后，通過PFC引腳的信號使DC總線電壓變化到其額定工作電平。于是，在初始半橋開關(guān)切換期間，在負載電路中電容兩端的電壓和燈兩端的電壓太低，而不能點燃燈。DC總線升高到其額定工作電平，而電路60處于預(yù)加熱模式，此后由電路130調(diào)節(jié)和保持恒定。
NOR門140，OR門142，鎖存器144和146的R2復(fù)位引線以及鎖存器148的R復(fù)位引線接收NON-OP MODE。此外，NON-OP MODE信號啟動MOSFET 150，把COMP引腳上的電壓接到地電平。只由NOR門152接收RUN信號，152也接收來自鎖存器146的NOT Q輸出。而NOR門154接收來自NOR門152的輸出和鎖存器144的NOT Q輸出。因此，如果從比較器160和162的高輸出已設(shè)定了鎖存器146和148并且NON-OP MODE信號是低的，則啟動電路130，NOR門154的輸出將保持低，直到工作模式開始且RUN信號變高。那時，NOR門152的輸出將變低而NOR門154的輸出將變高，導(dǎo)致誤差放大器164的輸出動態(tài)變化，使電路130的控制循環(huán)速度從其點燃斜坡變化模式期間具有的速度開始減小。
一般而言，PFC電路130中的其它元件可通過圖示或‘614專利中所述相應(yīng)元件的描述來理解。
雖然本發(fā)明通過具體實施例進行了描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將清楚許多其它的變化和修改及用途。因此，較佳的是本發(fā)明不由所述說明書所限定，而是只由附加的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，用于控制向包含熒光燈的負載電路供電的供電電路，其特征在于，包括鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路，為供電電路提供驅(qū)動信號，接收表示供電電路和負載電路中至少一個的工作條件的檢測信號，并通過改變驅(qū)動信號響應(yīng)檢測信號；和功率因數(shù)控制電路，調(diào)節(jié)通過供電電路向負載電路供電的電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，供電電路包括具有低側(cè)和高側(cè)供電裝置的半橋電路，驅(qū)動信號包括控制低側(cè)供電裝置的低側(cè)驅(qū)動信號和控制高側(cè)供電裝置的高側(cè)驅(qū)動信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路包括為低側(cè)供電裝置提供低側(cè)驅(qū)動信號的低側(cè)驅(qū)動輸出和為高側(cè)供電裝置提供高側(cè)驅(qū)動信號的高側(cè)驅(qū)動輸出。
3.一種控制供電電路和包括熒光燈的負載電路以及控制向負載電路供電的供電電路的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟通過提供預(yù)加熱驅(qū)動信號，使供電電路為負載電路供電以預(yù)加熱燈，而開始讓熒光燈工作；和在預(yù)加熱驅(qū)動信號的開頭，在非工作電壓下開始供電并將電壓升高到工作電壓，所述非工作電壓是不能將燈點燃的電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)燈工作時保持工作電壓。
5.一種控制電路，用于控制向包含熒光燈的負載電路供電的供電電路，其特征在于，包括驅(qū)動電路，向供電電路提供驅(qū)動信號，該驅(qū)動電路提供防止供電電路向負載電路供電的關(guān)閉驅(qū)動信號，然后提供接通驅(qū)動信號，使供電電路為負載電路供電以預(yù)加熱燈；功率因數(shù)校正電路，增大為負載電路供電的電壓；和使能電路，接收協(xié)調(diào)信號，它表示驅(qū)動電路是否提供關(guān)閉驅(qū)動信號或接通驅(qū)動信號，并且作為響應(yīng)，當(dāng)提供關(guān)閉驅(qū)動信號時禁用功率因數(shù)校正電路，而當(dāng)接通驅(qū)動信號一開始就啟用功率因數(shù)校正電路；當(dāng)在接通驅(qū)動信號的開頭啟用功率因數(shù)校正電路時，在不能點燃燈的未升高電壓下開始供電。
6.如權(quán)利要求5所述的控制電路，其特征在于，隨著預(yù)加熱的繼續(xù)時，功率因數(shù)校正電路提高供電的電壓，直到電壓達到升高的電壓。
7.一種控制電路，用于控制向包含熒光燈的負載電路供電的供電電路，其特征在于，包括鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路，為供電電路提供驅(qū)動信號，接收指示供電電路和負載電路中至少一個的工作條件的檢測信號，并通過改變驅(qū)動信號響應(yīng)檢測信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路還有兩個或更多的一組使電路可工作的模式，鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路響應(yīng)檢測信號在模式間轉(zhuǎn)換；功率因數(shù)控制電路，調(diào)節(jié)向負載電路供電的電壓；和使能電路，接收模式信號及關(guān)于該模式的鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路在工作的信息，并且作為響應(yīng)，啟用或禁用功率因數(shù)校正電路。
8.如權(quán)利要求7所述的控制電路，其特征在于，這一組模式包括工作模式和非工作模式，模式信號指示鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路是否是工作模式或非工作模式之一，如果模式信號表示工作模式，則使能電路啟用功率因數(shù)校正電路；如果模式信號表示非工作模式，則使能電路禁用功率因數(shù)校正電路。
9.如權(quán)利要求8所述的控制電路，其特征在于，工作模式包括預(yù)加熱模式，點燃斜坡變化模式和工作模式，而非工作模式包括故障模式和低電壓鎖定模式。
10.如權(quán)利要求9所述的控制電路，其特征在于，預(yù)加熱模式跟隨著低電壓鎖定模式；在非工作模式中，以比點燃燈的電壓低的非工作電壓供電；功率因數(shù)校正電路在預(yù)加熱模式開始后才開始工作，這樣在預(yù)加熱模式期間以非工作電壓開始供電。
11.一種控制供電電路的方法，用于控制從直流總線向包含熒光燈的負載電路供電的供電電路，其特征在于，包括下列步驟提供驅(qū)動信號，使供電電路為負載電路供電，驅(qū)動信號包括使熒光燈斜坡變化到點燃的點燃斜坡變化驅(qū)動信號和使燈工作的工作驅(qū)動信號；在提供點燃斜坡變化驅(qū)動信號時，以第一控制循環(huán)速度調(diào)節(jié)直流總線上的電壓；和當(dāng)提供工作驅(qū)動信號時，以小于第一控制循環(huán)速度的第二控制循環(huán)速度，調(diào)節(jié)直流總線上的電壓。
12.一種控制電路，用于控制從直流總線向包含熒光燈的負載電路供電的供電電路，其特征在于，包括鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路，為供電電路提供驅(qū)動信號，接收表示供電電路和負載電路中至少一個的工作條件的檢測信號，并通過改變驅(qū)動信號響應(yīng)檢測信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路還具有一組使該電路能夠工作的模式，鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路響應(yīng)檢測信號在模式間轉(zhuǎn)換；調(diào)節(jié)電路，調(diào)節(jié)直流總線上的電壓；和循環(huán)速度電路，接收模式信號及關(guān)于該模式的鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路在工作的信息，并且作為響應(yīng)，使調(diào)節(jié)電路以依賴模式信號的控制循環(huán)速度而工作。
13.如權(quán)利要求12所述的控制電路，其特征在于，模式包括點燃斜坡變化模式和工作模式，在此模式期間鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路提供驅(qū)動信號，使供電電路為負載電路供電，以使其分別斜坡變化將燈點燃并使燈工作，模式信號提供關(guān)于何時鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路從點燃模式切換到工作模式的信息；當(dāng)鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路進行該切換時，環(huán)路速度控制電路使調(diào)節(jié)電路從較高的控制環(huán)路速度改變?yōu)檩^低的控制環(huán)路速度。
14.如權(quán)利要求12所述的控制電路，其特征在于，調(diào)節(jié)電路包括PFC控制電路。
15.一種用于控制供電電路的集成電路，為包含熒光燈的負載電路供電，其特征在于，包括鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路，為供電電路提供驅(qū)動信號，接收指示通過燈的電流的電流檢測信號，并通過改變驅(qū)動信號響應(yīng)電流檢測信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路包括驅(qū)動電路，提供驅(qū)動信號；故障檢測電路，當(dāng)通過燈的電流超過閾值時，接收電路檢測信號并提供一檢測信號；和過濾電路，接收檢測信號，并且若檢測信號滿足過濾準(zhǔn)則，則使驅(qū)動電路停止提供驅(qū)動信號。
16.如權(quán)利要求15所述的集成電路，其特征在于，過濾電路包括用于計數(shù)檢測信號數(shù)目的計數(shù)器，只要檢測信號的數(shù)目到達故障數(shù)目，過濾電路就使驅(qū)動電路停止。
17.如權(quán)利要求16所述的集成電路，其特征在于，鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路具有點燃斜坡變化模式，在此模式期間提供驅(qū)動信號，后者使供電電路為負載電路供電，以使熒光燈斜坡變化到點燃；計數(shù)器只在點燃斜坡變化模式期間工作，以確定是否檢測信號的數(shù)目到達故障數(shù)目；在點燃斜坡變化模式期間，故障數(shù)目大于流過燈的電流會超過正常閾值的次數(shù)。
18.如權(quán)利要求17所述的集成電路，其特征在于，鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路具有工作模式，在此模式期間提供驅(qū)動信號，后者使供電電路為負載電路供電，以使熒光燈工作；在工作模式期間計數(shù)器非工作，使得每次檢測信號發(fā)生時，過濾電路使驅(qū)動電路停止。
19.一種用于控制供電電路的控制電路，該供電電路為包含熒光燈的負載電路供電，其特征在于，包括鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路，為供電電路提供驅(qū)動信號，接收指示通過燈兩端電壓的電壓檢測信號，并通過改變驅(qū)動信號響應(yīng)電壓檢測信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路包括驅(qū)動電路，提供驅(qū)動信號；壽命終止檢測電路，接收電壓檢測信號，如果燈兩端的指示電壓表示燈接近壽命終點，則使驅(qū)動電路停止提供驅(qū)動信號。
20.一種包括如權(quán)利要求19所述的控制電路的集成電路，其特征在于，該集成電路還包括接收電壓檢測信號的電壓檢測引腳。
21.如權(quán)利要求19所述的控制電路，其特征在于，壽命終止檢測電路將由電壓檢測信號指示的電壓與上部和下部窗口電壓比較；如果指示電壓超過上部窗口電壓或低于下部窗口電壓，則壽命終止檢測電路使驅(qū)動電壓停止。
22.如權(quán)利要求21所述的控制電路，其特征在于，鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路還包括閾值電路，其接收電壓檢測信號，并且當(dāng)指示電壓超過閾值電壓時，使驅(qū)動電路停止提供驅(qū)動信號；該閾值電壓大于上部窗口電壓。
23.如權(quán)利要求22所述的控制電路，其特征在于，鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路具有一組包括工作模式的模式，在工作模式期間提供驅(qū)動信號，使供電電路為負載電路供電，以使燈工作；當(dāng)指示電壓超過上部窗口電壓或小于下部窗口電壓時，壽命終止檢測電路提供壽命終止信號；當(dāng)指示電壓超過閾值電壓時，閾值電路提供過閾值信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路還包括關(guān)閉電路，接收壽命終止信號和過閾值信號，使驅(qū)動電路只在工作模式期間響應(yīng)壽命終止信號而停止，而在一組模式的任何一個模式期間響應(yīng)過閾值信號使驅(qū)動電路停止。
24.一種控制供電電路的方法，為包含熒光燈的負載電路供電，其特征在于，包括下列步驟提供第一驅(qū)動信號序列，使供電電路為負載電路供電以啟動熒光燈；第一序列包括用于預(yù)加熱燈的預(yù)加熱驅(qū)動信號和用于使燈工作的工作驅(qū)動信號；以第一持續(xù)時間提供預(yù)加熱驅(qū)動信號；當(dāng)燈工作時，響應(yīng)指示供電電路和負載電路至少一個的工作條件的檢測信號，停止提供驅(qū)動信號；和提供第二驅(qū)動信號序列，使供電電路為負載電路供電以重啟動熒光燈；第二序列包括用于預(yù)加熱燈的預(yù)加熱驅(qū)動信號和用于使燈工作的工作驅(qū)動信號；在第二序列中，以比第一持續(xù)時間短的第二持續(xù)時間提供預(yù)加熱驅(qū)動信號。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，還包括測量從驅(qū)動信號停止到重啟動時間開始之間的間隙時間，其中在重啟動之后熒光燈將重啟動；并且如果測量的間隔小于熒光燈需要完全預(yù)加熱所需的時間，則提供具有比第一持續(xù)時間短的第二持續(xù)時間的第二序列驅(qū)動信號。
26.一種用于控制供電電路的控制電路，為包含熒光燈的負載電路供電，其特征在于，包括鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路，為供電電路提供驅(qū)動信號，接收指示供電電路和負載電路至少一個的工作條件的檢測信號，并通過改變驅(qū)動信號響應(yīng)檢測信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路的工作方式是提供第一驅(qū)動信號序列，使供電電路為負載電路供電以啟動熒光燈；第一序列包括用于預(yù)加熱燈的預(yù)加熱驅(qū)動信號和用于使燈工作的工作驅(qū)動信號；以第一持續(xù)時間提供預(yù)加熱驅(qū)動信號；當(dāng)燈工作時，響應(yīng)指示供電電路和負載電路至少一個的工作條件的檢測信號，停止提供驅(qū)動信號；和提供第二驅(qū)動信號序列，使供電電路為負載電路供電以重啟動熒光燈；第二序列包括用于預(yù)加熱燈的預(yù)加熱驅(qū)動信號和用于使燈工作的工作驅(qū)動信號；在第二序列中，以比第一持續(xù)時間短的第二持續(xù)時間提供預(yù)加熱驅(qū)動信號。
27.一種包含如權(quán)利要求26所述的控制電路的集成電路，其特征在于，該集成電路還包括接收檢測信號的檢測引腳。
28.一種用于控制供電電路的集成電路，該供電電路為包含熒光燈的負載電路供電，其特征在于，包括鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路，為供電電路提供驅(qū)動信號，接收指示供電電路和負載電路至少一個的工作條件的檢測信號，并通過改變驅(qū)動信號響應(yīng)檢測信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路還具有一組有兩個或更多的使其能夠工作的模式；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路響應(yīng)檢測信號在這些模式之間轉(zhuǎn)換；功率因數(shù)校正電路，調(diào)節(jié)由供電電路為負載電路供電的電壓；和使能電路，接收有關(guān)于鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路工作情況的模式信息的第一模式信號，并作為影響，啟用或禁用調(diào)節(jié)電路；和循環(huán)速度電路，接收有關(guān)于鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路工作情況的模式信息的第二模式信號，并作為影響，使調(diào)節(jié)電路在依賴于第二模式信號的控制循環(huán)速度工作；檢測信號包括指示通過燈的電流的電流檢測信號和指示熒光燈兩端電壓的電壓檢測信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路包括驅(qū)動電路，提供驅(qū)動信號；故障檢測電路，當(dāng)通過燈的電流超過閾值時，接收電路檢測信號并提供檢測信號；過濾電路，接收檢測信號，并若檢測信號滿足過濾標(biāo)準(zhǔn)則，則使驅(qū)動電路停止提供驅(qū)動信號；和壽命終止檢測電路，接收電壓檢測信號，如果燈兩端的指示電壓表示燈接近壽命終點，則使驅(qū)動電路停止提供驅(qū)動信號；鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路的工作方式是提供第一驅(qū)動信號序列，使供電電路為負載電路供電以啟動熒光燈；第一序列包括用于預(yù)加熱燈的預(yù)加熱驅(qū)動信號和用于使燈工作的工作驅(qū)動信號；以第一持續(xù)時間提供預(yù)加熱驅(qū)動信號；當(dāng)燈工作時，響應(yīng)檢測信號，停止提供驅(qū)動信號；和提供第二驅(qū)動信號序列，使供電電路為負載電路供電以重啟動熒光燈；第二序列包括用于預(yù)加熱燈的預(yù)加熱驅(qū)動信號和用于使燈工作的工作驅(qū)動信號；在第二序列中，以比第一持續(xù)時間短的第二持續(xù)時間提供預(yù)加熱驅(qū)動信號。
全文摘要
一種集成電路，具有鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路以及功率因數(shù)校正(PFC)控制電路。在開始預(yù)加熱時，在比能夠點燃燈的電壓低的電壓為負載電路供電，然后PFC控制電路能夠?qū)C總線電壓提高到其工作值。為此目的，PFC電路根據(jù)鎮(zhèn)流控制和驅(qū)動電路的模式而啟動。以燈工作時比燈斜坡變化到點燃時低的循環(huán)速度，調(diào)節(jié)DC總線的電壓，以緩解DC總線的垂降。應(yīng)用一種準(zhǔn)則，確定是否過電流檢測信號指示實際故障。為此目的，可對點燃斜坡變化中的檢測信號計數(shù)，并將其與故障數(shù)目比較。通過把檢測電壓與上部和下部窗口電壓比較，能夠檢測燈的壽命終止條件。當(dāng)燈只關(guān)閉短暫時間時，它能夠快速重啟動而無需完全預(yù)加熱。
文檔編號H05B41/24GK1479889SQ01817526
公開日2004年3月3日 申請日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月20日
發(fā)明者T·J·里巴利希, T J 里巴利希, D·S·威廉, 威廉 申請人:國際整流器有限公司