CN101164389A - 具有相位调光器识别的电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有用于驱动放电灯、例如低压放电灯的转换器的电子镇流器，用于选择性地直接借助供电电网或借助相位控制调光器来驱动。通过连接在至少一个电网线路和镇流器的参考电位之间的微分器将供电电压的跳变耦合输出并且提供给镇流器的控制装置，使得转换器的控制装置能够区分借助相位控制调光器的驱动和借助电网电源的驱动。

Description

具有相位调光器识别的电子镇流器

技术领域

本发明涉及一种具有用于驱动放电灯、例如低压放电灯的转换器的电子镇流器，用于选择性地直接借助供电电网或借助相位控制调光器(Phasenanschnittdimmer)来驱动。

背景技术

以多种多样的实施方案公开了用于驱动放电灯的电子镇流器。它们通常包含整流器电路，用于对交流电源电压进行整流并且对经常被称作中间电路电容器的电容器进行充电。施加在该电容器上的直流电压用于对驱动放电灯的反用换流器或逆变器(以下称逆变器)供电。逆变器原则上由整流后的交流电源电压或直流电源电压生成要以高频电流驱动的放电灯的供电电压。对于另外的灯类型来说，例如以卤素灯的电子变压器的形式也公开了类似的装置。

在下文中，“转换器”被理解为适合于将输入电压转换成具有另一时间曲线的输出电压的设备。这尤其可以是降压转换器、逆转换器或升压转换器。

用于降低电网电流谐波的升压转换器电路本身是公知的。升压转换器具有存储扼流圈、开关元件、二极管和中间电路电容器。中间电路电容器经由逆变器电路给放电灯供电。

这种升压转换器如下工作：在整流器中，将电网交流电压转换成脉动直流电压。存储扼流圈和二极管被连接在该脉动直流电压的供电电位和中间电路电容器之间。开关元件在接通的状态下负责使存储扼流圈中的电流上升到可设定的值、即关断电流阈值为止。在关断开关元件之后，二极管将施加在存储扼流圈中的电流引导到中间电路电容器中。

在EP 1 465 330 A2中描述了在放电灯的镇流器中采用升压转换器。

同样公开了用于功率控制的相位控制调光器。相位控制调光器向负载提供周期性的电网电源。但是在每一个半周期中，在可设定的时间之后才向负载提供电网电源。

发明内容

本发明所基于的技术问题在于，说明一种在可采用性方面利用或不利用相位控制调光器改善的电子镇流器。

本发明涉及一种具有转换器的电子镇流器，用于选择性地直接借助电网电源或借助相位控制调光器来驱动放电灯，该电子镇流器被设计用于，通过至少一个被连接在电网线路和镇流器的参考电位之间的微分器将供电电压的跳变耦合输出并提供给镇流器的控制装置，使得该控制装置能够区分借助相位控制调光器的驱动和借助电网电源的驱动。

本发明的优选的扩展方案在从属权利要求中给出并且在下文中更详细地被阐述。本公开内容在此始终不仅涉及本发明的方法范畴而且涉及装置范畴。

本发明基于以下知识，即常常值得期望的是，选择性地直接借助电网电源或借助相位控制调光器来驱动转换器，其中包括升压转换器。在此，转换器有时必须使它的运行与具有或没有相位控制调光器的电源相匹配。例如当在两种情况之一下转换器的运行在电网电流谐波方面不符合标准时或当在两种情况之一下转换器不改变其运行就不能有效地工作时，情况可能如此。于是对于电子镇流器来说必须可以识别，它是直接借助电网电源还是借助相位控制调光器被驱动；于是可以调节相应的运行参数。

借助相位控制调光器的驱动以特有的方式改变施加在电子镇流器上的供电电压。本发明利用这一点。在每一个电网半波之内在可设定的时间之后相位控制调光器才向镇流器提供电网电源。在相位控制期间没有输入电压施加在镇流器上。在该时刻之后，大体上施加最初的供电电压。在相位控制之后，在电子镇流器的输入端上的电压具有陡峭的边沿；出现供电电压的跳变。

本发明具有连接在电网线路和镇流器的参考电位之间的微分器。该微分器将供电电压的电压跳变耦合输出。在电压跳变的情况下，在它的输出端上出现数值上相对大的峰值电压。在例如峰值识别形式的可能的进一步处理之后，可以将这些峰值电压输送给转换器的控制电路，该控制电路于是可以相应地调节转换器的运行参数。

该转换器上优选地是升压转换器。在选择性地借助相位控制调光器或直接借助电网电源驱动升压转换器时，产生特别的问题。如果例如升压转换器仅仅被设计为借助相位控制调光器来驱动，如在EP 1 465330 A2中那样，则在这里在缺少相位控制调光器时可能出现以下问题：从供电电网的电网半波之内的中间电路电容器被充分充电的时刻起，通常在该半波的余下的时间期间中断放电灯的电流输送。由于在直接借助供电电网驱动时缺少相位控制，因此可以在电网半波之内升压转换器已经相对较早地不吸收其它的电流。作为有功功率和视在功率之商的功率因素是低的。此外，按照标准IEC 61000-3-2尤其必须确保超出90°相位的电流吸收。

电子镇流器优选地借助微分器来检测相位控制调光器是否被前置。如果镇流器直接在电网电源上工作，则调节升压转换器的运行参数，使得该升压转换器可以符合标准地工作。这可以通过降低升压转换器的关断电流阈值来实现。升压转换器于是吸收较低幅度的电流。为了将中间电路电容器充电到其最大值，现在由升压转换器在电网半波之内的较长的时间间隔上吸收电流。为了符合标准，可以调节关断电流阈值，使得升压转换器的电流吸收延伸超过90°相位。

在电网半波之内电流吸收的时间间隔越长，镇流器的功率因素也就越大。优选地调节升压转换器的运行参数(尤其是关断电流阈值)，使得在不存在相位控制调光器的情况下至少在电网半波的一半持续时间期间进行电流吸收。

在本发明的一种优选的实施形式中，调节升压转换器的运行参数，使得所吸收的电流的幅度与瞬时施加的电网电压成比例。利用该选择产生特别少的电网谐波。不仅在利用相位控制调光器驱动时而且在不利用相位控制调光器驱动时，该调节都是有意义的。于是在相位控制期间，升压转换器自然不吸收电流。

在本发明的一种特别简单的并且因此优选的实施形式中，微分器具有由电容器和电阻所构成的串联电路。该串联电路可以与电子镇流器的参考电位串联地连接到电网线路之一上。另一个电容器可以从该电阻和该电容器之间的节点连接到另一个电网线路上。在适当地确定电容和电阻的大小的情况下，在该电阻上施加与微分的供电电压成比例的电压。该简单的实施方案的优点是小量的所需要的元件。

优选地将峰值检测电路与在上一个段落中所说明的微分器电路中的电阻串联。如果借助相位控制调光器来驱动升压转换器，则可以利用在电阻上所检测到的峰值例如借助连接到峰值检测电路上的开关元件来控制升压转换器的控制装置。

附图说明

以下将借助实施例来更详细地阐述本发明。在此所公开的单个特征也可以以另外的组合形式对于本发明来说是基本的。以上和以下说明涉及本发明的装置范畴和方法范畴，而不单独地明确地提及这一点。

图1示意地示出作为电子镇流器的一部分的升压转换器，

图2示出用于识别相位控制的电路装置。

具体实施方式

图1示意地示出作为紧凑荧光灯CFL的电子镇流器的一部分的升压转换器。

该升压转换器由中间电路电容器C2、二极管DH、存储扼流圈LH和这里为MOSFET的开关元件SH以及这里然而仅仅被勾画的用于控制开关元件SH的控制电路BCC构成。

电子镇流器包含整流器GL，通过该整流器GL经由存储扼流圈LH和二极管DH对中间电路电容器C2充电。中间电路电容器C2通过逆变器电路INV给紧凑荧光灯CFL供电。逆变器INV以高频电流驱动荧光灯CFL。升压转换器在其中间电路电容器C2上提供逆变器INV的运行电压。本发明在该实例中涉及升压转换器的运行。

该电路如下工作：在整流器GL中将电网交流电压AC转换成脉动直流电压。将存储扼流圈LH和二极管DH连接到正的馈电线中。开关元件SH在接通的状态下负责使存储扼流圈LH中的电流上升至可设定的值(关断电流阈值)为止。在关断开关元件SH之后，二极管DH将施加在存储扼流圈LH中的电流引导到中间电路电容器C2中。

图2示出一种根据本发明的电路装置，用于识别直接借助供电电网还是借助相位控制调光器来驱动电子镇流器。电容器CD作为微分元件被连接到电网馈电线之一N或L上。将电容器CD与参考电位GND相连接的电阻RD与该电容器CD串联。二极管DS的阳极被连接到电容器CD和电阻RD之间的节点上；该二极管DS的阴极与另一电容器CS串联地同样连接到参考电位GND上。该电路是在电阻RD上出现的电压的峰值检测电路。晶体管T的基极通过电阻RS连接在电容器CS和二极管DS之间的节点上。该晶体管T的发射极与参考电位GND相连接，而该晶体管T的集电极TC与升压转换器的控制电路BCC的输入端相连接。

当电子镇流器直接连接到电网电源上时，不出现供电电压的显著的跳变。图2中的电路装置的元件被设计成，通过二极管DS在电容器CS中存储电阻RD上的电压的峰值，并且在未被调光(ungedimmt)的电网电源的情况下电容器CS上的电压不能接通晶体管T。

但是当通过相位控制调光器将电子镇流器连接到供电电网上时，供电电压展示出明显的跳变。在此情况下，在电阻RD上出现较高的峰值，使得与在没有相位控制调光器的情况下的运行相比较，电容器CS被充电到明显更高的值上。电容器CS上的电压现在可以通过电阻RS将晶体管T置于导通状态下，由此将晶体管的集电极侧的输出端TC大约置于参考电位GND上。

通过晶体管T的输出端TC可以对升压转换器的控制电路BCC寻址，使得该升压转换器的关断电流阈值降低。为此可以使一个电阻通过开关T与电压限定升压转换器的关断电流的额定值的电阻并联。如果晶体管T导通，由此所产生的额定值则小于在晶体管T未导通时的额定值。如果降低升压转换器的关断电流阈值，则所吸收的电流的幅度是较小的。不过由于仍然应将中间电路电容器C2充电到相同的所希望的电压上，所以升压转换器在这种具有降低的关断电流阈值的情况下较长时间地从电网中吸收电流。因此，功率因素比在没有降低关断电流阈值的情况下大，并且升压转换器可以符合标准地工作。

在EP 1 465 330 A2中所描述的升压转换器中可以采用这里所描述的本发明。从EP 1 465 330 A2中所公开的升压转换器被设计成，在借助供电电网直接驱动时，为了避免电网电流谐波而通过控制电路BCC来关断该升压转换器。该升压转换器因此具有用于识别相位控制的电路装置。可以有利地将这里所介绍的用于识别相位控制的装置用于检测相位控制并且通过控制电路BCC关断升压转换器，如也在EP 1 465330 A2中建议的那样。

在此，这里所描述的用于识别相位控制的装置相对于EP 1 465 330A2中的解决方案是不太费事的并且改善了信噪比。

相位控制调光器通常在供电中至少引起最小的相位控制。按照EP1 465 330 A2的相位控制调光器的识别基于与相位控制成比例的信号。在那里，针对最小可能的相位控制规定明确的阈值。鉴于市场上的相位控制调光器的多样性，这是困难的。信噪比在小的相位控制的情况下是差的；与相位控制成比例的信号可能是很小的。本发明允许更显著分离地识别相位控制，因为即使在很小的相位控制时微分器也已经提供相对大的峰电压。此外，EP 1 465 330 A2中的电路还需要至少一个比较器。

Claims (9)

1.具有转换器(LH，DH，SH，C2)的电子镇流器，用于选择性地直接借助电网电源(AC)或借助相位控制调光器来驱动放电灯(CFL)，

其特征在于，

通过至少一个连接在电网线路(N，L)和所述镇流器的参考电位(GND)之间的微分器(CD，RD)将供电电压的跳变耦合输出并且提供给所述镇流器的控制装置(BCC)，使得所述控制装置(BCC)能够区分借助所述相位控制调光器的驱动和借助所述电网电源(AC)的驱动。

2.按照权利要求1所述的电子镇流器，其中，所述转换器是升压转换器(LH，DH，SH，C2)。

3.按照权利要求2所述的电子镇流器，其中，所述控制装置(BCC)控制所述升压转换器(LH，DH，SH，C2)，使得该升压转换器在借助所述电网电源(AC)驱动时响应于所述控制装置(BCC)识别出借助所述电网电源(AC)的驱动而具有较小的关断电流阈值，以致所述升压转换器(LH，DH，SH，C2)比在借助所述相位控制调光器驱动时从所述电网电源中吸收更低幅度的电流。

4.按照权利要求2或3所述的电子镇流器，其中，在借助所述电网电源(AC)驱动时，响应于所述控制装置(BCC)识别出借助所述电网电源(AC)的驱动，由所述升压转换器(LH，DH，SH，C2)从所述电网电源(AC)中所吸收的电流的幅度被调节，使得至少在电网半波的一半持续时间期间由所述升压转换器(LH，DH，SH，C2)进行电流吸收。

5.按照权利要求2至4之一所述的电子镇流器，其中，在借助所述电网电源(AC)驱动时，由所述升压转换器(LH，DH，SH，C2)从所述电网电源(AC)中所吸收的电流的幅度与供电电压成比例。

6.按照以上权利要求之一所述的电子镇流器，其中，所述微分器(CD，RD)具有由电容器(CD)和至少一个电阻(RD)所构成的串联电路。

7.按照以上权利要求之一所述的电子镇流器，具有与所述微分器(CD，RD)的电阻(RD)并联的峰值检测电路(DS，CS)。

8.具有集成的按照以上权利要求之一所述的电子镇流器的放电灯。

9.用于选择性地直接借助电网电源或借助相位控制调光器来驱动具有放电灯(CFL)的转换器(LH，DH，SH，C2)的电子镇流器的方法，其中，

通过连接在电网线路(N，L)和所述镇流器的参考电位(GND)之间的微分器(CD，RD)将供电电压(AC)的跳变耦合输出并且提供给所述镇流器的控制装置(BCC)，使得所述控制装置(BCC)能够区分借助所述相位控制调光器的驱动和借助所述电网电源(AC)的驱动。

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