具有改进的逆变器起动电路的电子镇流器.pdf

一种用于向至少一个气体充电灯(30)供电的电子镇流器(20)包括自振荡半桥逆变器(200’)，该逆变器具有无需电压击穿器件如双向触发二极管的逆变器起动电路(286，288，290)。逆变器起动电路(286，288，290)包括第一电阻器(286)、第二电阻器(288)和电容器(290)。

1.  一种用于向至少一个气体放电灯供电的电子镇流器，该镇流器包括：
半桥逆变器，包括：
第一和第二逆变器输入端子，适于接收基本上直流(DC)的电压源；
第一和第二逆变器输出端子，其中第一逆变器输出端子耦合到第一逆变器输入端子；
第一逆变器开关，耦合在第一逆变器输入端子与第二逆变器输出端子之间，第一逆变器开关具有基极端子；
第二逆变器开关，耦合在第二逆变器输出端子与电路接地之间，第二逆变器开关具有基极端子，其中电路接地耦合到第二逆变器输入端子；
第一基极驱动电路，包括第一基极驱动绕组和第一基极驱动电阻器的串联组合，该串联组合耦合在第一逆变器开关的基极端子与第二逆变器输出端子之间；
第二基极驱动电路，包括第二基极驱动绕组和第二基极驱动电阻器的串联组合，该串联组合耦合在第二逆变器开关的基极端子与电路接地之间；以及
逆变器起动电路，可操作地耦合到第一逆变器输出端子、第二基极驱动电路和第二逆变器开关的基极端子，并且可被操作用于提供用于初始地激活第二逆变器开关的起动电压，其中逆变器起动电路的特征在于无电压击穿器件。

2.  根据权利要求1所述的电子镇流器，其中该逆变器起动电路包括：
第一电阻器，耦合在第一与第二逆变器输出端子之间；
第二电阻器，耦合在第二逆变器输出端子与第二逆变器开关的基极端子之间；以及
电容器，耦合在第二基极驱动电路与电路接地之间。

3.  根据权利要求2所述的电子镇流器，其中电容器具有约一微法拉数量级的电容。

4.  根据权利要求2所述的电子镇流器，其中逆变器起动电路还包括二极管，该二极管具有耦合到电路接地的正极和耦合到第二逆变器晶体管的基极端子的负极。

5.  根据权利要求2所述的电子镇流器，其中所述第一和第二逆变器开关各自为NPN型双极结晶体管。

6.  根据权利要求2所述的电子镇流器，还包括谐振输出电路，该谐振输出电路包括：
第一、第二、第三和第四输出连接，适于耦合到所述至少一个气体放电灯；
谐振电感器和基极驱动变压器的初级绕组的串联组合，该串联组合耦合在第二逆变器输出端子与第四输出连接之间，其中基极驱动变压器的初级绕组磁耦合到逆变器的第一和第二基极驱动绕组；
谐振电容器，耦合在第二与第三输出连接之间；以及
隔直(DC)电容器，耦合在第一逆变器输出端子与第一输出连接之间。

7.  根据权利要求2所述的电子镇流器，还包括具有一对输入连接和一对输出连接的前端电路，其中输入连接适于接收交流(AC)电压源而输出连接耦合到逆变器的第一和第二输入端子，该前端电路可操作用以在输出连接之间提供基本上直流的电压源。

8.  一种用于向至少一个气体放电灯供电的电子镇流器，该镇流器包括：
半桥逆变器，包括：
第一和第二逆变器输入端子，适于接收基本上直流(DC)的电压源；
第一和第二逆变器输出端子，其中第一逆变器输出端子耦合到第一逆变器输入端子；
第一逆变器开关，耦合在第一逆变器输入端子与第二逆变器输出端子之间，第一逆变器开关具有基极端子；
第二逆变器开关，耦合在第二逆变器输出端子与电路接地之间，第二逆变器开关具有基极端子，其中电路接地耦合到第二逆变器输入端子；
第一基极驱动电路，包括第一基极驱动绕组和第一基极驱动电阻器的串联组合，该串联组合耦合在第一逆变器开关的基极端子与第二逆变器输出端子之间；
第二基极驱动电路，包括第二基极驱动绕组和第二基极驱动电阻器的串联组合，该串联组合耦合在第二逆变器开关的基极端子与电路接地之间；
逆变器起动电路，包括：
第一电阻器，耦合在第一与第二逆变器输出端子之间；
第二电阻器，耦合在第二逆变器输出端子与第二逆变器开关的基极端子之间；
电容器，耦合在第二基极驱动电路与电路接地之间；以及
二极管，具有耦合到电路接地的正极和耦合到第二逆变器晶体管的基极端子的负极；
输出电路，包括：
第一、第二、第三和第四输出连接，适于耦合到所述至少一个气体放电灯；
谐振电感器和基极驱动变压器的初级绕组的串联组合，该串联组合耦合在第二逆变器输出端子与第四输出连接之间，其中基极驱动变压器的初级绕组磁耦合到逆变器的第一和第二基极驱动绕组；
谐振电容器，耦合在第二与第三输出连接之间；以及
隔直(DC)电容器，耦合在第一逆变器输出端子与第一输出连接之间。

9.  根据权利要求8所述的电子镇流器，其中电容器具有约一微法拉数量级的电容。

10.  根据权利要求8所述的电子镇流器，其中第一和第二逆变器开关各自为NPN型双极结晶体管。

11.  根据权利要求10所述的电子镇流器，还包括具有一对输入连接和一对输出连接的前端电路，其中输入连接适于接收交流(AC)电压源而输出连接耦合到逆变器的第一和第二输入端子，该前端电路可操作用以在输出连接之间提供基本上直流的电压源。

具有改进的逆变器起动电路的电子镇流器
技术领域
本发明主要涉及用于向气体放电灯供电的电路的主题。更具体而言，本发明涉及一种具有改进的逆变器起动电路的电子镇流器。
背景技术
用于向气体放电灯供电的许多现有电子镇流器包括自振荡半桥型逆变器。自振荡半桥逆变器的实质部分是启动逆变器的自振荡运行的逆变器起动电路。
图1描述了常见现有技术的镇流器10，该镇流器包括前端电路100、自振荡半桥逆变器200和串联谐振输出电路300。前端电路通常包括全波整流器电路、继而是用于提供基本上直流(DC)的电压V_干线并且(可选地)用于提供功率因数校正的合适的电路(例如升压变换器、填谷式(valley-fill)电路等)。自振荡半桥逆变器200经由逆变器输入端子202、204接收基本上直流的电压V_干线并且经由逆变器输出端子206、208将高频输出电压提供给串联谐振输出电路300。串联谐振输出电路300提供用于点燃灯30的高电压和用于按所需电流操作灯30的、量值有限的电流。
如图1中所示，自振荡半桥逆变器200包括用于初始地激活逆变器晶体管240的基于双向触发二极管(diac)的逆变器起动电路270、274、276、280。基于双向触发二极管的逆变器起动电路由电阻器270、电容器274、双向触发二极管276和二极管280组成。基于双向触发二极管的起动电路的结构和运行对电源和电子镇流器相关的领域中的技术人员而言是众所周知的。
一旦逆变器起动电路270、274、276、280初始地接通逆变器晶体管240，由驱动信号使逆变器晶体管220、240互补地换向(即导通和关断，使得当晶体管220接通时晶体管240关断并且反之亦然)，所述驱动信号由包括初级绕组340和两个次级绕组342、344的基极驱动变压器提供。
已知的是，需要电压击穿器件如双向触发二极管的逆变器起动电路受困于与成本和可靠性有关的问题。因而，需要一种无需电压击穿器件如双向触发二极管的、改进的逆变器起动电路。还需要一种比基于双向触发二极管的逆变器起动电路成本更低并且更可靠的、改进的逆变器起动电路。因而，一种具有这种改进的逆变器起动电路的电子镇流器将代表较现有技术而言的明显进步。
附图说明
图1是根据现有技术的具有自振荡半桥逆变器的电子镇流器的电路图，该自振荡半桥逆变器包括基于双向触发二极管的逆变器起动电路。
图2是根据本发明一个优选实施例的具有自振荡半桥逆变器的电子镇流器的电路图，该自振荡半桥逆变器包括改进的逆变器起动电路。
具体实施方式
图2描述了用于向气体放电灯30供电的镇流器20。镇流器20包括半桥逆变器200’，该半桥逆变器包括第一和第二逆变器输入端子202、204，第一和第二逆变器输出端子206、208，第一逆变器开关220、第二逆变器开关240，第一基极驱动电路230、342，第二基极驱动电路250、344以及逆变器起动电路286、288、290。逆变器起动电路286、288、290为镇流器20提供较现有技术的镇流器10而言明显的运行和成本益处。
第一和第二逆变器输入端子202、204适于接收由前端电路100提供的基本上直流(DC)的电压(V_干线)源。该前端电路通常包括与某种形式的功率因数校正电路(例如升压转换器、填谷式电路等)组合的整流器电路。逆变器输出端子206、208用于连接到输出电路300，点燃电压和稳态运行功率经该输出电路被输送给灯30。第一逆变器输出端子206耦合到第一逆变器输入端子202。
第一和第二逆变器开关220、240由合适的功率切换器件如NPN型双极结晶体管(如图2中所示)实现。具有基极端子222、发射极端子224和集电极端子226的第一逆变器开关220耦合在第一逆变器输入端子202与第二逆变器输出端子208之间；更具体而言，集电极端子226耦合到第一逆变器输出端子206，而发射极端子224耦合到第二逆变器输出端子208。具有基极端子242、发射极端子244和集电极端子246的第二逆变器开关240耦合在第二逆变器输出端子208与电路接地60之间；更具体而言，集电极端子246耦合到第二逆变器输出端子208，而发射极端子244耦合到电路接地60。电路接地60耦合到第二逆变器输入端子204。
第一基极驱动电路230、342耦合到第一逆变器开关220并且包括第一基极驱动绕组342和第一基极驱动电阻器230的串联组合；第一基极驱动绕组342和第一基极驱动电阻器230的串联组合耦合在第一逆变器开关220的基极端子222与第二逆变器输出端子208之间。第二基极驱动电路250、344耦合到第二逆变器开关240并且包括第二基极驱动绕组344和第二基极驱动电阻器250的串联组合；第二基极驱动绕组344和第二基极驱动电阻器250的串联组合耦合在第二逆变器开关240的基极端子242与电路接地60之间。
逆变器起动电路286、288、290可操作地耦合到第一逆变器输出端子206、第二基极驱动电路250、344和第二逆变器开关240的基极端子242。在运行过程中，逆变器起动电路286、288、290提供用于初始地激活第二逆变器开关240的起动电压，由此启动逆变器200’的自振荡运行。重要的是，逆变器起动电路286、288、290提供逆变器200’的起动而无需电压击穿器件如双向触发二极管。因此，与图1中所示现有技术方式相比，逆变器起动电路286、288、290具有明显更低的材料成本并且提供可靠性潜在更高的镇流器20。
如图2中所示，逆变器起动电路286、288、290优选地包括第一电阻器286、第二电阻器288和电容器290。第一电阻器286耦合在第一逆变器输出端子206与第二逆变器输出端子208之间。第二电阻器288耦合在第二逆变器输出端子208与第二逆变器开关240的基极端子242之间。优选地由如下电解电容器实现的电容器290耦合在第二基极驱动绕组344与电路接地60之间，该电解电容器具有约一(1)微法拉数量级的电容和约25伏特的额定电压。
在镇流器20运行期间，在初始地向输入连接102、104施加交流电之后不久，前端电路100的输出电压V_干线取得与交流电压源40提供的电压的峰值(例如在60赫兹时为277伏特rms(均方根)，这对应于约390伏特的峰值)近似相等的值(例如390伏特)。在逆变器起动电路286、288、290内，基本上直流的电流流过包括电阻器286、288和电容器290的电路路径，由此对电容器290充电。当电容器290上的电压到达足够的电平时，第二逆变器晶体管240接通，由此允许逆变器200’开始自振荡过程。随后，由基极驱动绕组342、344提供的电压信号接通和断开逆变器晶体管220、240，所述基极驱动绕组磁耦合到输出电路300内的初级绕组340。
再次参照图2，逆变器起动电路优选地也包括二极管292，该二极管具有耦合到电路接地60的正极294和耦合到第二逆变器开关240的基极端子242的负极296。
如图2中所示，镇流器20优选地包括前端电路100和谐振输出电路300。
前端电路100包括一对输入连接102、104和一对输出连接106、108。输入连接102、104适于接收交流(AC)电压源40(例如在60赫兹为277伏特)。输出连接106、108耦合到逆变器200’的第一和第二输入端子202、204。在运行期间，前端电路100接收交流电压源40并且在输出连接106、108之间提供基本上直流的电压V_干线。
谐振输出电路300优选地包括第一、第二、第三和第四输出连接302、304、306、308，谐振电感器310和基极驱动变压器的初级绕组340的串联组合，谐振电容器320以及隔直(DC)电容器330。输出连接302、304、306、308用于耦合到气体放电灯30。谐振电感器310和基极驱动变压器的初级绕组340的串联组合(其中初级绕组340磁耦合到第一和第二基极驱动绕组342、344，它们构成基极驱动变压器的次级绕组)耦合在第二逆变器输出端子208与第四输出连接308之间。谐振电容器320耦合在第二与第三输出连接304、306之间。隔直电容器320耦合在第一逆变器输出端子206与第一输出连接302之间。
虽然已经参照某些优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的新颖精神和范围的情况下进行诸多修改和变化。