一種高壓氣體放電燈的驅動電路的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高壓氣體放電燈的驅動電路包括有源功率因數校正電路；降壓逆變電路，轉換有源功率因數校正電路輸出的直流信號為交流信號，并為高壓氣體放電燈提供交流信號，其中，所述降壓逆變電路包括兩個降壓電路，每個降壓電路分別設有一個開關元件，兩個降壓電路共用一個設有副繞組的電感元件；零電流檢測電路，包括兩個開關電路及連接在電感元件副繞組兩端的第一檢測電路和第二檢測電路；低頻信號產生電路，用于生成低頻方波信號；第一控制器，連接所述的零電流檢測電路和所述降壓逆變電路，所述第一控制器利用所述低頻方波信號控制所述兩個降壓電路交替工作；所述兩個開關電路分別與第一檢測電路和第二檢測電路連接，兩個開關電路在所述的低頻方波信號控制下交替導通接地，使第一檢測電路和第二檢測電路交替接地。
【專利說明】—種高壓氣體放電燈的驅動電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體放電燈的驅動電路，特別是一種高壓氣體放電燈的驅動電路。
【背景技術】
[0002]高壓氣體放電燈(HID)是一種高效節能電光源，具有光效高、壽命長等顯著優點。傳統的與之配套的電感鎮流器由于需要耗用大量銅、鐵等金屬材料而且工作效率較低，有較明顯的閃爍，不能滿足綠色照明的用電要求。隨著對照明要求越來越高，HID普遍采用電子鎮流器與之配套。HID電子鎮流器一般采用三級電路，有源功率因數校正電路(APFC)、降壓電路和全橋逆變電路實現。
[0003]采用三級電路結構的缺點是成本較高，效率相對較低。為了節約成本和提高效率，也可通過二級電路，APFC有源功率因數校正電路、雙降壓逆變電路實現。雙降壓逆變電路一般采用雙電感結構，但為了節約成本，兩個降壓電路可能采用圖1所示的同一個電感L。圖1中低頻方波信號控制兩降壓電路交替工作的，高電平時第一個降壓電路工作，低電平時第二個降壓電路工作。在兩個降壓電路的低頻工作周期，開關元件Ql和Q2以高頻開關方式工作。通常檢測電感的電流過零信號，驅動降壓開關工作導通，以減小開關噪聲。
[0004]雙降壓逆變電路采用雙電感結構，比較容易做到可靠的電感零電流檢測。但對上述采用同一個電感L的兩個降壓電路，在一個降壓電路工作時，電感的電流過零檢測的放電電流使在電感的副繞組產生的電壓是同名端F為正，異名端E為負；當另一個降壓電路工作，其在電感的副繞組產生的電壓是同名端為F負，異名端為E為正，這樣想通過采樣電感副繞組的電壓作為零電流檢測的信號則比較困難，需要的電路比較復雜。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種具有可靠的電感零電流檢測的高壓氣體放電燈的驅動電路。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了一種高壓氣體放電燈的驅動電路，包括:
有源功率因數校正電路；
降壓逆變電路，轉換有源功率因數校正電路輸出的直流信號為交流信號，并為高壓氣體放電燈提供交流信號，其中，所述降壓逆變電路包括兩個降壓電路，每個降壓電路分別設有一個開關元件，兩個降壓電路共用一個設有副繞組的電感元件；零電流檢測電路，包括兩個開關電路及連接在電感元件副繞組兩端的第一檢測電路和第二檢測電路；
低頻信號產生電路，用于生成低頻方波信號；
第一控制器，連接所述的零電流檢測電路和所述降壓逆變電路，所述第一控制器利用所述低頻方波信號控制所述兩個降壓電路交替工作；
上述的兩個開關電路分別與第一檢測電路和第二檢測電路連接，兩個開關電路在所述的低頻方波信號控制下交替導通接地，使第一檢測電路和第二檢測電路交替接地。[0007]優選的，上述第一檢測電路為一個阻性元件，連接電感元件副繞組的一端，第二檢測電路為另一個阻性元件，連接電感元件副繞組另一端，上述兩個開關電路分別連接電感元件副繞組的兩端，兩個開關電路交替導通使第一檢測電路和第二檢測電路交替接地。
[0008]優選的，所述第一檢測電路包括兩個阻性元件串聯與電感元件副繞組一端連接，所述第二檢測電路包括兩個阻性元件串聯并與電感元件副繞組另一端連接，其中，所述兩個開關電路分別與第一檢測電路和第二檢測電路的兩個阻性元件之間連接，來控制第一檢測電路和第二檢測電路交替接地。
[0009]優選的，高壓氣體放電燈的驅動電路，還包括一個第二控制器，降壓逆變電路還包括另外兩個串接的開關元件，所述第二控制器利用所述低頻方波信號控制所述的另外兩個串接的開關元件交替導通。
[0010]優選的，第一控制器根據零電流檢測電路輸出的正電壓方波的下降沿或上升及下降沿來確定電感元件放電完成的時間。
[0011]優選的，上述的開關電路至少包括一個開關元件，開關元件為MOS管、三極管、或其它具有開關功能的器件
采用低頻方波信號控制開關電路使第一檢測電路和第二檢測電路交替接地，這樣使零電流檢測電路輸出的正電壓方波對應電感元件的放電。通過檢測正電壓方波的下降沿或上升沿及下降沿就可以準確可靠地檢測出電感元件是否放電完成，其電流是否為零。這樣一來可以使降壓逆變電路中的開關元件每次導通時電流都從零開始上升，有效地減小了驅動電路的噪聲并降低了驅動電路的能耗，使其工作更加穩定可靠。
[0012]根據以下參考附圖對本發明的描述，本發明的其他目標和效用將變得顯而易見，并且讀者可全面了解本發明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是現有的高壓氣體放電燈驅動電路的示意圖；
圖2是根據本發明實施例的高壓氣體放電燈的驅動電路示意圖；
圖3是根據本發明實施例的高壓氣體放電燈的驅動電路示意圖；
圖4是根據本發明實施例的一個降壓電路工作時，高壓氣體放電燈的驅動電路工作的波形示意圖；
圖5是根據本發明實施例的第二個降壓電路工作時，高壓氣體放電燈的驅動電路工作的波形示意圖；
圖6是根據本發明實施例的高壓氣體放電燈的驅動電路示意圖。
[0014]在上述附圖中,相同附圖標記指示相同、相似或相應的元件或功能。
【具體實施方式】
[0015]下文將參照圖式通過實施例來詳細描述本發明的具體實施例。
[0016]圖2是描述了本發明的一個實施例，圖2中省略了 APFC有源功率因數校正電路。HV是APFC有源功率因數校正電路輸出的比較穩定的直流電壓，一般為400V。參照圖2，降壓逆變電路包括兩個降壓電路，開關元件Q1、二極管D2、電感元件L、電容C3、電容Cl、電容C2組成兩個降壓電路中的第一個降壓電路。開關元件Q2、二極管D1、電感元件L、電容C3、電容Cl、電容C2組成兩個降壓電路中的第二個降壓電路。高壓氣體放電燈HID和電容C3并聯，連接在電感元件L和電容Cl和C2之間。降壓逆變電路轉換有源功率因數校正電路輸出的直流信號為交流信號提供給高壓氣體放電燈HID。第一個降壓電路與第二個降壓電路采用同一個電感元件L，電感元件上設有副繞組。零電流檢測電路11包括由電阻元件R15構成的第一檢測電路和開關電路Q3，這里開關電路為一開關元件Q3。Q3—端接地，另一端與R15的一端連接并與電感元件L的副繞組的一端E連接。零電流檢測電路還包括由電阻兀件R16構成的第二檢測電路和另一開關電路Q4,這里另一開關電路是一開關兀件Q4。Q4的一端接地，另一端與電阻元件R16的一端連接并連接電感元件副繞組的另一端F。第一檢測電路的電阻元件R15的另一端與第二檢測電路的電阻元件R16的另一端連接并與第一控制器13的零電流檢測輸入端相連。低頻信號產生電路12與第一控制器13的低頻信號輸入端和零電流檢測電路11連接。第一控制器13利用低頻信號產生電路12生成的低頻方波信號控制上述第一降壓電路和第二降壓電路交替工作，當方波信號為高電平時，第一個降壓電路工作，方波信號為低電平時第二個降壓電路工作。上述相同的低頻方波信號也用來控制開關元件Q3和Q4交替導通，使連接電感元件L副繞組兩端的第一檢測電路和第二檢測電路交替接地。
[0017]當低頻方波信號是高電平時，第一個降壓電路工作，電感元件副繞組一端，異名端E接地，第一控制器13向開關元件Ql輸出高頻驅動信號使開關元件Ql導通或截止，Ql導通時，電感元件L充電，電流從電感元件L的一端，異名端B流向另一端，同名端A，電感的副繞組產生的電壓是異名端E為正，另一端，同名端F為負，此時零電流檢測信號電路輸出為負電壓方波。Ql截止時，電感元件L放電，電流從異名端B流向同名端A，電感元件L的副繞組產生的電壓是同名端F為正，異名端E為負，零電流檢測電路輸出是正電壓的方波。當低頻方波信號是低電平，第二個降壓電路工作，電感元件L副繞組同名端F接地，第一控制控制器13向Q2輸出高頻驅動信號。Q2導通時，電感元件L充電，電流從同名端A流向異名端B，電感元件L的副繞組產生的電壓是同名端F為正，異名端E為負，此時第一控制器13的零電流檢測信號輸入端為負電壓。Q2截止時，電感元件L放電，電流從同名端流A向異名端B，電感元件的副繞組產生的電壓是異名端E為正，同名端F為負，第一控制器13的零電流檢信號輸入端是正電壓的方波。這樣第一控制器通過檢測正電壓方波的下降沿，或著檢測正電壓方波的上升及下降沿就可以確定兩個降壓電路中的電感元件L的是否放電完成，從而檢測出電感元件L的電流是否過零。
[0018]圖3是本發明高壓氣體放電燈的驅動電路的一個實施例的示意圖。參照圖3，HV是APFC輸出的比較穩定的直流電壓，一般為400V，圖3中省略了 APFC有源功率因數校正電路。降壓逆變電路包括兩個降壓電路。開關元件Q1、二極管D2、電感元件L、電容C3、電容Cl、電容C2組成兩個降壓電路中的第一個降壓電路。開關元件Q2、二極管D1、電感元件L、電容C3、電容Cl、電容C2組成兩個降壓電路中的第二個降壓電路。高壓氣體放電燈HID和電容C3并聯，連接在電感元件L和電容Cl和C2之間。第一個降壓電路與第二個降壓電路采用同一個電感元件L，L設有副繞組。Dl、D2為續流二極管，電容C3的作用是濾波，電容Cl、C2作用是將HV分壓及隔斷直流信號，通過交流信號。Q3、Q4、Q5開關元件，可以是MOS管、三極管、及其它具有開關功能的器件。
[0019] 零電流檢測電路11包括兩個開關電路，其中一個為開關元件Q4，另外一個開關電路包括兩個開關元件Q3和Q5，低頻方波信號通過控制Q3的導通或截止來控制Q5的截止或導通。第一檢測電路由電阻Rl和R3構成，其中電阻Rl的和R3串接成串接電路，串接電路一端連接電感元件L的副繞組一端，異名端E，串接電路的另一端連接第一控制器13的零電流檢測信號輸入端，電阻Rl與R3之間通過開關電路Q4控制接地。零電流檢測電路的第二檢測電路包括電阻元件R2和R4，電阻R2和R4串聯成串聯電路，串聯電路的一端連接第一控制器的零電流檢測信號輸入端，串聯電路的另一端連接電感元件L副繞組的另一端，同名端F，電阻R2與R4之間連接由Q3和Q5組成的另一個開關電路，通過Q5導通控制第二檢測電路接地。低頻信號產生電路12與第一控制器13的低頻方波信號輸入端和零電流檢測電路11連接。第一控制器13利用低頻信號產生電路12生成的低頻方波信號控制上述第一降壓電路和第二降壓電路交替工作，第一個降壓電路工作，開關元件Q4、Q3導通，Q5截止，第一控制器向開關元件Ql輸高頻驅動信號，Ql導通，電流流向從HV — Ql — L — HID — C2 —地形成回路，電感元件L充電，R3的電壓為負電壓，輸入第一控制器13的零電流檢測信號輸入端。開關元件Ql截止時，電感元件L放電，儲存的電能從電感元件L的同名端A — HID — C2 —地一D2 —電感元件L的異名端B形成回路，電感元件L的副繞組產生的電壓由Rl、R3、R4、R2分壓，其中R3的電壓為正電壓方波，輸入第一控制器13的零電流檢測信號輸入端。當低頻方波信號是低電平，第二個降壓電路工作，開關元件Q4、Q3截止，Q5導通，第一控制器向Q2輸高頻驅動信號。當Q2導通時，電流從HV — Cl — HID — L — Q2 —地形成回路，電感元件L充電，電感L的副繞組產生的電壓由R2、R4、R1、R3分壓，其中R4的電壓為負電壓方波輸入零電流檢測端。當Q2截止時，電感元件L儲存的電能從L的異名端B — Dl — HV — Cl — HID — L的同名端B形成回路，電感放電，電感的副繞組產生的電壓由R2、R4、R1、R3分壓，其中R4的電壓為正電壓方波輸入零電流檢測端。這樣通過檢測零電流檢測信號輸入端的正電壓方波的下降沿或上升及下降沿就可以準確地檢測出雙降壓電路中的電感元件L的是否放電完成，從而檢測出電感元件L的電流是否過零。
[0020]圖3是第一個降壓電路工作時，高壓氣體放電燈的驅動電路工作的信號波形，參照圖3，波形I是零電流檢測電路輸出信號波形，波形2是第一控制器13輸出到開關元件Ql的高頻驅動信號波形，波形3是低頻方波信號，波形4是通過電感元件L的電流波形。參照圖3，電感元件L電流充放電，在副繞組產生的電壓是方波信號，當電感元件L開始放電時，零電流檢測電路輸出交流方波為從低電平升到高電平是上升沿，當電感元件L放電完成，零電流檢測電路輸出方波信號為從高電平降到低電平，是下降沿，因此第一控制器13可根據零電流檢測信號輸入端的信號為下降沿確定電感放完電；為了檢測更可靠，先檢測零電流檢測信號輸入端的上升沿，再檢測下降沿確定電感放完電。
[0021]圖4是第二個降壓電路工作時，高壓氣體放電燈的驅動電路的信號波形示意圖，波形I是零電流檢測電路輸出的信號波形，波形2是開關元件Q2的高頻驅動信號波形，波形3是低頻方波信號，波形4是流過電感元件L的電流信號波形。參照圖4，第一控制器13可根據零電流檢測信號輸入端的信號為下降沿確定電感放完電；為了檢測更可靠，先檢測零電流檢測信號輸入端的上升沿，再檢測下降沿確定電感放完電。
[0022]圖5是本發明高壓氣體放電燈一個實施例的電路示意圖，參照圖5，本實施例中用開關元件Q6、Q7代替了圖3實施例中降壓逆變器電路中的電容Cl和C2，并增加了一個第二控制器14。第二控制器14的低頻信號輸入端與低頻信號產生電路12連接，利用低頻信號產生電路12生成的低頻方波信號控制上述Q6和Q7交替導通，當低頻方波信號為高電平時，Q7導通，Q6截止，當低頻方波信號為低電平，Q6導通，Q7截止。本實施例中，當降壓逆變電路中兩個降壓電路中的第一個降壓電路工作，開關元件Q4、Q3、Q7導通，Q5、Q6截止，第一控制器13向開關元件Ql輸高頻驅動信號，開關元件Ql導通，電流流向從HV — Ql — L — HID — Q7 —地形成回路，電感元件L充電，R3的電壓為負電壓方波，輸入第一控制器13的零電流檢測信號輸入端。當開關元件Ql截止，電感元件L放電，儲存的電能從電感元件L的同名端A — HID — Q7 —地一D2 —電感元件L的異名端B形成回路，電感元件L的副繞組產生的電壓由R1、R3、R4、R2分壓，其中R3的電壓為正電壓方波，輸入第一控制器13。當低頻方波信號是低電平，第二個降壓電路工作，開關元件Q4、Q3、Q7截止，Q5和Q6導通，控制器向Q2輸高頻驅動信號。當Q2導通時，電流從HV — Q6 — HID — L — Q2 —地形成回路，電感元件L充電，電感L的副繞組產生的電壓由R2、R4、R1、R3分壓，其中R4的電壓為負電壓方波輸入零電流檢測信號輸入端。當Q2截止時，電感元件L儲存的電能從L的異名端B — Dl — HV — Q6 — HID — L的同名端A形成回路，電感放電，電感的副繞組產生的電壓由R2、R4、R1、R3分壓，其中R4的電壓為正電壓方波輸入零電流檢測信號輸入端。這樣通過檢測正電壓方波的上升及下降沿就可以準確地檢測出雙降壓電路中的電感元件L的是否放電完成，從而檢測出電感元件L的電流是否過零。另一方面通過開關元件替代電容元件，使其驅動電路加適合大功率高壓氣體放電燈。
[0023]上述實施例只是例示性的，并且不希望它們限制本發明的技術方法。雖然已參照優選實施例詳細描述了本發明，但所屬領域的技術人員將了解，可在不偏離本發明技術方法的精神和范疇的情況下修改或等同替換本發明的技術方法，這些修改和等同替換也屬于本發明權利要求書的保護范疇。
【權利要求】
1.一種高壓氣體放電燈的驅動電路，包括: 有源功率因數校正電路； 降壓逆變電路，轉換有源功率因數校正電路輸出的直流信號為交流信號，并為高壓氣體放電燈提供交流信號，其中，所述降壓逆變電路包括兩個降壓電路，每個降壓電路分別設有一個開關元件(Ql，Q2)，兩個降壓電路共用一個設有副繞組的電感元件(L)； 零電流檢測電路(11)，包括兩個開關電路及連接在電感元件副繞組兩端的第一檢測電路和第二檢測電路； 低頻信號產生電路(12)，用于生成低頻方波信號； 第一控制器(13)，連接所述的零電流檢測電路和所述降壓逆變電路，所述第一控制器利用所述低頻方波信號控制所述兩個降壓電路交替工作； 其特征在于，所述兩個開關電路分別與第一檢測電路和第二檢測電路連接，所述兩個開關電路在所述的低頻方波信號控制下交替導通接地，使第一檢測電路和第二檢測電路交替接地。
2.根據權利要求1所述的高壓氣體放電燈的驅動電路，其特征在于，所述第一檢測電路包括一個阻性元件(R15)，連接電感元件副繞組的一端，第二檢測電路包括另一個阻性元件(R16)，連接電感元件副繞組另一端，所述的兩個開關電路分別連接電感元件副繞組的兩端，兩個開關電路交替導通使第一檢測電路和第二檢測電路交替接地。
3.根據權利要求 1所述的高壓氣體放電燈的驅動電路，其特征在于，所述第一檢測電路包括兩個阻性元件(R1，R3)串聯與電感元件副繞組一端連接，所述第二檢測電路包括另外兩個阻性元件(R2，R4)串聯并與電感元件副繞組另一端連接，其中，所述兩個開關電路分別與第一檢測電路和第二檢測電路的兩個阻性元件之間連接。
4.根據權利要求1的高壓氣體放電燈的驅動電路，其特征在于，還包括一個第二控制器，降壓逆變電路還包括另外兩個串接的開關元件(Q6，Q7)，所述第二控制器利用所述低頻方波信號控制所述的另外兩個串接的開關元件交替導通。
5.根據權利要求1到4任一所述的高壓氣體放電燈的驅動電路，其特征在于，所述第一控制器根據零電流檢測電路輸出的正電壓方波的下降沿或上升及下降沿來確定電感元件放電完成的時間。
6.根據權利要求1任一所述的開關電路至少包括一個開關元件，開關元件為MOS管、三極管、或其它具有開關功能的器件。
【文檔編號】H05B41/36GK103906331SQ201210588651
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月29日 優先權日:2012年12月29日
【發明者】余世偉, 黎國權, 李志峰 申請人:歐普照明股份有限公司