CN1366796A

CN1366796A - 切换式调暗镇流器

Info

Publication number: CN1366796A
Application number: CN01800885A
Authority: CN
Inventors: G·W·范德维恩; E·M·J·埃恩德凯克
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2002-08-28
Also published as: EP1186210A1; WO2001060130A1; US20010020831A1; US6392361B2; JP2003522397A

Abstract

在包含桥路及为控制桥路开关的控制电路的用于操纵灯泡的镇流电路中,控制电路含有微处理器。用于控制开关的控制信号由独立的电路产生,它包含信号发生器、定时器、两个比较器及两个参考信号发生器。微处理器仅被用于把参考信号设置到期望值从而使灯泡调暗。

Description

切换式调暗镇流器

本发明涉及用于使灯泡通电的开关装置，它包含：

—被连接到电压馈送源电极的输入端子，

—用于由电压馈送源所提供的电源电压产生频率f的高频灯泡电流的直流—交流(DC-AC)转换器，该DC-AC转换器含有：

—包括第一和第二个开关元件的串联电路分支，元件有关的末端被耦合到输入端子，

—包括用于使第一和第二个开关元件交替变得导电和不导电的微处理器的控制电路，该控制电路配置有调暗电路，它具有

—用于调节使第一个开关元件在其间导电的第一个时间间隔及用于调节使第二个开关元件在其间导电的第二个时间间隔的定时器。

本发明还涉及供这种开关装置用的控制电路。

在开头段落中所提到类型的开关装置可从WO 99/0 1013了解到。因为控制电路包含微处理器，开关装置的许多不同功能能在控制电路中被实现，尽管那样，它能被装置得比较小。例如，已知的开关装置能通过影响开关元件的导电时间使灯泡的光通量被调节到期望值。为了实现这点，通过微处理器利用软件可使数字被设置在定时器中，该数字的值是开关元件所期望的导电时间的量度或开关元件在其间都不导电的时间间隔的所期望长度的量度。接着，定时器的存数通过微处理器在与定时器中所设置的数字相等数目的步骤中被减低到零。当定时器中数字的值已被软件减低到零时，开关元件中的一个被致使导电或不导电。这种借助开关装置使所通电的灯泡调暗的方法的缺点在于通过定时器所调节时间间隔的分辨率由微处理器执行从软件中发出的命令所需要的时间决定。除非使用非常昂贵的微处理器，这实际上意味分辨率相当差。从而，能借助控制电路被调节的灯泡的光通量的级别数比较小。已知的开关装置的另外的缺点在于，在稳定运行期间，微处理器几乎持续地决定开关元件的导电时间和/或其间两个开关元件不导电的时间间隔。作为这个另外的缺点的结果，保留以执行其他功能，例如控制功能等，的容量是非常有限的。

本发明目的是提供开关装置，借助它使用该开关装置通电的灯泡的光通量能被调节在相当大数量的数值，但另一方面，除了控制开关元件的导电时间外，微处理器在稳定运行期间还能实现大量的其他功能。

为了实现这点，在开头段落中所提到类型的开关装置的特征按照本发明在于定时器的输入端被连接到用于产生频率高于微处理器时钟频率的信号的信号发生器，以及在于定时器被配置用于使定时器以2^*f频率复位的复位电路，并且在于调暗电路另外包含：

—第一个比较器，其第一个输入端被耦合到定时器的输出端，而第二个输入端被耦合到用于产生作为第一个时间间隔期望值量度信号的第一个参考电路的输出端，并且该比较器的输出端被耦合到第一个开关元件的控制电极，

—第二个比较器，其第一个输入端被耦合到定时器的输出端，而第二个输入端被耦合到用于产生作为第二个时间间隔期望值量度的信号的第二个参考电路的输出端，并且该比较器的输出端被耦合到第二个开关元件的控制电极。

在按照本发明的开关装置中，定时器的存数随信号发生器的频率被改变。这个频率不依赖于微处理器的时钟频率并且能被选定以致比该时钟频率高得多。来自信号发生器信号的这个比较高频率导致借助定时器确定的时间间隔的比较高的分辨率。作为这个高分辨率的结果，灯泡的光通量能被设置到相当大量的数值。

在按照本发明的开关装置的实例中，第一个参考电路的输入端和第二个参考电路的输入端被耦合到微处理器。在这个实例中，第一和第二个参考电路的输出信号，并从而第一和第二个开关元件的导电时间能通过微处理器被调节。

满意的结果还在按照本发明的开关装置的实例中被获得，在那里定时器的输入端被耦合到复位电路的输出端，而复位电路的输入端被耦合到微处理器。在这种实例中，复位电路使定时器以频率f复位，该频率能通过微处理器被设置。

为了阻止两个开关元件变得同时导电，按照本发明的开关装置的控制电路最好被配置有耦合电路部件，它被用于

—在具有持续时间1/(2^*f)的第三个时间间隔期间，维持在第一个比较器的输出端与第一个开关元件的控制电极之间的电连接，并用于中断在第二个比较器的输出端与第二个开关元件的控制电极之间的电连接，以及用于

—在具有持续时间1/(2^*f)的第四个时间间隔期间，维持在第二个比较器的输出端与第二个开关元件的控制电极之间的电连接，并用于中断在第一个比较器的输出端与第一个开关元件的控制电极之间的电连接。该第一个时间间隔构成第三个时间间隔的部分而该第二个时间间隔构成第四个时间间隔的部分。在第三个时间间隔中，第一个开关元件在等于第一个时间间隔的时间间隔期间是导电的。在第三个时间间隔的剩余部分期间，第一个开关元件是不导电的。第二个开关元件在整个第三个时间间隔期间是不导电的。从而，在第四个时间间隔中，第二个开关元件在等于第二个时间间隔的时间间隔期间是导电的。在第四个时间间隔的剩余部分期间，第二个开关元件是不导电的。第一个开关元件在整个第四个时间间隔期间是不导电的。在这种耦合电路部件的有益的实施例中，耦合电路部件含有：

—双稳态多谐振荡器，其输入端被耦合到定时器的输出端，

—第一个“与”门，其第一个输入端被耦合到双稳态多谐振荡器的第一个输出端，其第二个输入端被耦合到第一个比较器的输出端，而其输出端被耦合到第一个开关元件的控制电极，以及

—第二个“与”门，其第一个输入端被耦合到双稳态多谐振荡器的第二个输出端，其第二个输入端被耦合到第二个比较器的输出端，而其输出端被耦合到第二个开关元件的控制电极。

照这样，耦合电路部件按比较简单并且可靠的方式被构成。

最好，按照本发明的开关装置的微处理器、定时器、第一个参考电路、第二个参考电路及控制电路的耦合电路部件被综合在集成电路(IC)中。结果，控制电路，并因而按照本发明的开关装置能被配备得比较紧凑。

本发明的这些及其他方面将参照在下文中所描述的实施例变明白并被阐明。

在附图中：

图1示出按照本发明的开关装置的实例，灯泡La被与它相连接，以及

图2是被示出图1中实例的控制电路的更详细的视图。

在图1中，K5和K6是被连接到AC电压源，例如干线电压源的电极的端子。端子K5和K6各自被连接到用于使由AC电压源提供的AC电压整流器装置GM的输入端子。整流器装置GM的第一个输出端子通过线圈L2和开关元件S3的串联电路被连接到整流器装置GM的第二个输出端子。开关元件S3被二极管D1和电容器C1的串联电路分路。开关元件S3的控制电极被连接到电路部件SC2的输出端。电路部件SC2的输入端被连接到二极管D1和电容器C1的连接点。电路部件SC2是用于使开关元件S3导电和不导电的电路部件。线圈L2、二极管D1、开关元件S3、电路部件SC2及电容器C1共同构成直流—直流(DC-DC)转换器。这个DC-DC转换器在开关装置运行期间由被整流的AC电压产生基本上恒定的DC电压。这个基本恒定的DC电压出现于电容器C1两端。这种DC-DC转换器的运行和大小在照明电子学技术领域中是已知的。AC电压源、整流器装置GM和DC-DC转换器共同构成电压馈送源。电压馈送源提供由跨越电容器C1呈现基本恒定的DC电压形成的电源电压。电容器C1被开关元件S1和S2的串联电路分路。在这个实例中，这个串联电路的各个末端分别构成输入端子K1和K2，它们被连接到电压馈送源。开关元件S1和S2的控制电极被连接到电路部件SC1的相应的输出端，该部件在这个实例中构成用于使第一和第二个开关元件交替导电和不导电的控制电路。电路部件SC1和开关元件S1及S2共同形成用于由电源电压产生频率f的高频灯泡电流的DC-AC转换器。开关元件S2被线圈L1、灯泡端子K3、放电灯泡La、灯泡端子K4和电容器C2的串联电路分路。灯泡端子K3和K4是由开关装置调节灯泡通电的端子。灯泡端子K3和K4借助电容器C3互连。线圈L1、灯泡端子K3及K4、灯泡La和电容器C2及C3共同构成DC-AC转换器的负载分支。

在图1中所示实例的运行如下。

如果端子K5和K6被连接到AC电压源，整流器装置GM使由AC电压源提供的AC电压整流，而电路部件SC2使开关元件S3交替地变得导电和不导电。以此方式，DC-DC转换器由被整流的AC电压生成基本上恒定的DC电压，该DC电压存在于电容器C1两端。电路部件SC1使开关元件S1和S2以频率f交替地变得导电和不导电。从而，频率f的基本上方波的电压被施加在负载分支的两端。这个基本上方波的电压造成频率f的高频电流在负载分支中流动，以便频率f的高频电流也流过灯泡La。控制电路配置有用于调节灯泡La光通量的调暗电路。通过设置在其间第一个开关元件S1是导电的第一个时间间隔以及设置在其间第二个开关元件S2是导电的第二个时间间隔，光通量被调节。在其中第一个和第二个时间间隔被设置的方法将参考图2被阐明。

在图2中，μP是构成控制电路部件的微处理器。微处理器μP的第一个输出端被连接到电路部件Ref 1的输入端。微处理器μP的第二个输出端被连接到电路部件Ref 2的输入端。电路部件Ref 1构成用于生成作为第一个时间间隔期望值量度信号的第一个参考电路。电路部件Ref 2构成用于生成作为第二个时间间隔期望值量度信号的第二个参考电路。电路部件Ref 1的输出端被连接到比较器COMP 1的第一个输入端。比较器COMP 1的第二个输入端被连接到定时器T的第一个输出端。比较器COMP 1的输出端被连接到“与”门AND 1的第一个输入端。“与”门AND 1的输出端被连接到开关元件S1的控制电极。电路部件Ref 2的输出端被连接到比较器COMP 2的第一个输入端。比较器COMP 2的第二个输入端被连接到定时器T的第一个输出端。比较器COMP 2的输出端被连接到“与”门AND 2的第一个输入端。“与”门AND 2的输出端被连接到开关元件S2的控制电极。定时器T的第一个输入端被连接到用于生成具有比微处理器μP的时钟频率更高频率的信号的信号发生器OSC的输出端。双稳态多谐振荡器K的输入端被连接到定时器T的第二个输出端。定时器T的第二个输出端也被连接到用于使定时器T以频率2^*f复位的复位电路R的第一个输入端。复位电路R的第二个输入端被连接到微处理器μP的第三个输出端供用微处理器μP调节频率f用。为了这个目的，复位电路R的输出端被连接到定时器T的第二个输入端。双稳态多谐振荡器K的第一个输出端被连接到“与”门AND 1的第二个输入端。双稳态多谐振荡器K第二个输出端被连接到“与”门AND 2的第二个输入端。在这个实例中，双稳态多谐振荡器K和第一及第二个“与”门共同构成用于交替地维持和中断，在(？)频率f处，在比较器COMP 1与COMP2的输出端之间以及第一个开关元件S1与第二个开关元件S2之间分别电连接的耦合电路部件。

在图2中所示控制电路的运行如下。

在开关装置运行期间，信号发生器OSC生成具有比较高频率的周期性信号，在复位期间，复位电路R使定时器的存数等于对应于频率2^*f的预定值。从这个时刻起，定时器中数字的值在任何时刻都等于在1/(2^*f)的时间间隔期间预定值减去在最后定时器复位以后周期信号的周期数。参考电路Ref 1生成作为第一个时间间隔期望值量度的信号。只要定时器的存数高于由参考电路Ref 1生成的信号，比较器COMP 1的输出就是高的。定时器的存数一旦变成等于由参考电路Ref1生成的信号，比较器COMP 1的输出就从高变到低。定时器的存数进一步减小并且比较器COMP 1的输出保持低值直到时间间隔1/(2^*f)在最后定时器复位以后已耗尽。在定时器的存数为零并且时间间隔1/(2^*f)自最后的定时器复位已耗尽的时刻，复位电路R使定时器复位，这意味着定时器的存数被成为等于预定的数值。在使定时器复位之后，定时器的存数再次下降，而比较器COMP 1的输出再次是高的。同样地，比较器COMP 2的输出在每个1/(2^*f)时间间隔期间起初是高的，直到定时器的存数等于由参考电路Ref 2生成的信号。此后，比较器COMP 2的输出从高变到低。在定时器每次复位时，脉冲被产生在定时器的第二个输出端并因而产生在双稳态多谐振荡器K的输入上。如果双稳态多谐振荡器K的第一个输出是高的，然后第二个输出是低的。在脉冲加在双稳态多谐振荡器K的输入上以后，第一个输出由高变到低而第二个输出由低变到高。后继的脉冲致使第一个输出由低变到高，而第二个输出由高变到低。结果，在1/(2^*f)的相继时间间隔期间，第一个开关元件S1和第二个开关元件S2交替地分别在其中比较器COMP 1的输出是高的时间间隔和在其中比较器COMP 2的输出是高的时间间隔期间被变得导电。通过微处理器μP，由第一个参考电路生成的信号的数值和/或由第二个参考电路生成的信号的数值能被调节。这些数值可被选择是相等的或不同的。如果这些数值被选择是不同的，则有可能调节灯泡的光通量在许多不同的级别。频率2^*f的数值也能通过微处理器μP借助调节预定值到定时器的存数在每次复位时变得相等而被调节。除了调节参考信号和频率2^*f的数值以外，微处理器μP在生成控制信号方面未起作用。因而，微处理器基本上完全适用于实现开关装置的其他功能。当由信号发生器OSC生成的信号的频率比较高时，借助控制电路开关元件组的导电时间分辨率也比较高，以使灯泡的光通量能在许多不同的数值处被调节。

Claims

1.用于使灯泡通电的开关装置，它包含：

—被连接到电压馈送源电极的输入端子，

—用于由电压馈送源提供的电源电压产生频率f的高频灯泡电流的DC-AC转换器，该DC-AC转换器含有：

—包括第一和第二个开关元件的串联电路的分支，元件有关的末端被连接到输入端子，

—包括用于使第一和第二个开关元件交替变得导电和不导电的微处理器的控制电路，该控制电路配置有用于调节使第一个开关元件在其间导电的第一个时间间隔以及用于调节使第二个开关元件在其间导电的第二个时间间隔的定时器的调暗电路，

其特征在于定时器的输入端被连接到用于生成其频率高于微处理器时钟频率的信号的信号发生器，并在于定时器配置有用于以频率2^*f使定时器复位的复位电路，以及在于调暗电路另外包含：

—第一个比较器，其第一个输入端被连接到定时器的输出端，而第二个输入端被连接到用于生成作为第一个时间间隔期望值量度的信号的第一个参考电路的输出端，并且该比较器的输出端被连接到第一个开关元件的控制电极，

—第二个比较器，其第一个输入端被连接到定时器的输出端，而第二个输入端被连接到用于生成作为第二个时间间隔期望值量度的信号的第二个参考电路的输出端，并且该比较器的输出端被连接到第二个开关元件的控制电极。

2.根据权利要求1的开关装置，其中第一个参考电路的输入端和第二个参考电路的输入端都被耦合到微处理器。

3.根据权利要求1或2的开关装置，其中定时器的输入端被耦合到复位电路的输出端，而复位电路的输入端被耦合到微处理器。

4.根据权利要求1，2或3的开关装置，其中控制电路包含耦合电路部件，它被用于：

—在具有持续时间1/2^*f的第三个时间间隔期间维持在第一个比较器的输出端与第一个开关元件的控制电极之间的电连接，并用于中断在第二个比较器的输出端与第二个开关元件的控制电极之间的电连接，以及用于：

—在具有持续时间1/2^*f的第四个时间间隔期间维持在第二个比较器的输出端与第二个开关元件的控制电极之间的电连接，并用于中断在第一个比较器的输出端与第一个开关元件之间的电连接。

5.根据权利要求4的开关装置，其中耦合电路部件包含：

一双稳态多谐振荡器，其输入端被耦合到定时器的输出端，

—第一个“与”门，其第一个输入端被耦合到双稳态多谐振荡器的第一个输出端，其第二个输入端被耦合到第一个比较器的输出端，并且其输出端被耦合到第一个开关元件的控制电极，以及

—第二个“与”门，其第一个输入端被耦合到双稳态多谐振荡器的第二个输出端，其第二个输入端被耦合到第二个比较器的输出端，并且其输出端被耦合到第二个开关元件的控制电极。

6.供在根据前面的任何一个权利要求的开关装置中使用的控制电路。

7.根据权利要求6的控制电路，其中微处理器、定时器、第一个参考电路、第二个参考电路及耦合电路部件都被集成在IC中。