一種螢光燈啟動過程控制電路及其控制方法

2023-09-19 16:40:50

專利名稱：一種螢光燈啟動過程控制電路及其控制方法
技術領域：
本發明涉及照明領域，尤其涉及一種用於照明電路中焚光燈的電子鎮 流器的控制驅動電路及其控制方法。
背景技術：
目前實現螢光燈啟動所需的三個狀態為高頻預熱、掃頻點火(高頻 4低頻)、低頻工作。為了實現高效節能的照明方式，電子鎮流器通常需 要將工頻信號轉換為高頻方波信號以驅動螢光燈負載電路，並且由於焚光 燈的啟動需要經過預熱—點火—正常工作三個階段，所以電子鎮流器需要 提供高頻—掃頻—低頻的方波信號。
請參閱圖1,為現有技術的壓控振蕩器的實現原理圖，其中Vc為控制 電壓，Rt為外接震蕩電阻，先通過運放和源極跟隨電晶體Mnl將控制電壓 轉換為控制電流Vc/Rt,再經電流鏡拷貝分別轉化為給外接電容Ct充、放 電的電流源Il、 12,其估算表達式分別見下式。
(『/Z)p2 (『/化3 21
式中
W/L——電晶體的寬長比
VC——壓控振蕩器控制電壓
Rt——外接震蕩電阻
圖中V1、 V2分別為比較器的上下門限電壓，當Ct上的電壓超過Vl,
3比較器翻轉，並控制後面的邏輯電路輸出高電平，打開Mn4管，關斷Mp4 管，電容放電；當Ct上的電壓小於V2，比較器翻轉，並控制後面的邏輯 電路輸出低電平，打開Mp4管，關斷Mn4管，電容充電。因此，在輸出節 點Vout處，我們可以得到一個標準方波信號，以下我們將推導這個方波 信號的頻率表達式。 已知
所以，每個時鐘周期電容的充、放電時間^、 ^分別為
「丁— 7i 則一個時鐘周期
選擇電流鏡電晶體的尺寸使得 & ，輸出信號頻率表達示如下
r11 <
r 2i ,C, ，1-F2)
從上式可以看出，信號輸出頻率與控制電壓成正比。 螢光燈啟動通常要經過高頻預熱、掃頻點火、低頻正常工作三個階段。 通常的實現方法是先通過對預熱電容(受預熱時間較長的影響，此電容較 大)的充、放電產生壓控振蕩器的控制電壓，因為振蕩器輸出頻率與控制 電壓大小成正比，所以最終控制電壓與信號頻率變化如圖二所示。圖中vc 表示壓控振蕩器的控制電壓，f表示振蕩器輸出頻率。
現有技術中，使用壓控振蕩器產生時鐘信號，實現掃頻點火的功能必 須要先產生一個由高到低的掃描電壓，這個電壓通常要通過很大的電容的 充、放點來產生，增加了晶片的管腳或增大晶片的面積。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，而提供一種焚光燈啟動過程 控制電路及其控制方法，它採用數位化的方法控制實現焚光燈啟動所需的 高頻預熱、掃頻點火及低頻工作過程。
實現上述目的的技術方案是
本發明之一的一種螢光燈啟動過程控制電路，包括一外接電容Ct, 其中，包括若干由兩個開關串聯而成的開關組，為組0至組N，組O包 括開關S。。和開關Si。，組1包括開關S^和開關Su,……，組N包括開關 S。n和S1N，每組的兩個開關分別控制兩個大小相同的電流源以使同時打 開能夠互相^U肖，每組的兩個開關之間的結點均與所述的外接電容Ct 相連以進行充電，還包括與外接電容Ct相連的開關S。和S,,其中
所述的組0的兩個開關So。和開關S:。控制的電流源均為1。，組1的 兩個開關S(u和開關Sn控制的電流源均為21。，……，組N的兩個開關 S。n和S^控制的電流源均為2NI。；
所述的開關S。控制的電流源為2N"I。；
所述的開關S^空制的電流源為2NI 。；
其中，N為大於等於0的整數。
本發明之二的一種基於上述螢光燈啟動過程控制電路的控制方 法，包括焚光燈啟動過程的高頻預熱、掃頻點火以及低頻正常工作，其 中，
高頻預熱時，開關S。導通，其餘開關全部關斷，此時給電容Ct充 電的電流為2N + 1I。；
掃頻點火時，在開關S。和S！關斷，組0至組N中的開關S。。， SQ1,……, S卯全部導通的條件下，首先，組0至組N中的開關Sm Su，……，S1N 全部關斷，然後依次打開開關Su，……，S^中的一個或某幾個， 其餘關斷；
低頻正常工作時，組0至組N中的開關全部導通，開關S。關斷， 開關Si導通，此時給電容Ct充電的電流為2NI。，其中N為大於等於O 的整數。上述的螢光燈啟動過程控制電路的控制方法，其中，在掃頻點火時，
每一次打開開關Su), Sn，……，S!N中的一個或某幾個，按照開關Sw,
Su，……，s^中所控制的總電流源的大小依次遞增的次序打開。
本發明的有益效果是本發明採用數位化的方法控制來實現焚光燈啟 動所需的工作過程，改變了原有的實現方式，給電容Ct提供一個逐次遞 減的充電電流源，而電容上震蕩信號的頻率與這個充電電流的大小是成 正比的，所以最終產生的輸出信號頻率也是逐次遞減的，即實現了對熒 光燈啟動過程的高頻預熱、掃頻點火、低頻正常工作的控制。


圖1是現有技術的壓控振蕩器的實現原理圖； 圖2是現有技術中的控制電壓與信號頻率變化的關係圖； 圖3是本發明之一的螢光燈啟動過程控制電路的實現結構圖； 圖4是本發明之二的頻率或充電電流大小與時間的關係圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明作進一步說明。
請參閱圖3,圖中示出了本發明之一的一種螢光燈啟動過程控制電 路，包括一外接電容Ct，還包括若干由兩個開關串聯而成的開關組， 為組0至組N,組0包括開關S。。和開關Si。，組1包括開關S。!和開關 S ，……，組N包括開關S。n和S1N，每組的兩個開關分別控制兩個大小 相同的電流源以使同時打開能夠互相抵消，每組的兩個開關之間的結點 均與所述的外接電容Ct相連以進行充電,還包括與外接電容Ct相連的 開關S。和S15其中
組0的兩個開關S。。和開關Sw控制的電流源均為1。，組1的兩個開 關S(u和開關Sn控制的電流源均為21 ，......，組N的兩個開關S。w和S1N
控制的電流源均為2NI。；
開關S。控制的電流源為2N+1I。；
開關Si控制的電流源為2N I 0;其中，N為大於等於0的整數。
本發明之二的一種基於權利要求1的螢光燈啟動過程控制電路的 控制方法，包括螢光燈啟動過程的高頻預熱、掃頻點火以及低頻正常工 作，其中，
高頻預熱時，開關S。導通，其餘開關全部關斷，此時給電容Ct充 電的電流為2N + 1I。；
掃頻點火時，在開關S。和S,關斷，組O至組N中的開關S。。，S(u，......，
Sow全部導通的條件下，首先，組0至組N中的開關S1Q， Su，……，S1N 全部關斷，然後按照一定的次序和組合依次打開開關S , Su，......，
Su^中的一個或某幾個，其餘關斷；
在掃頻點火時，每一次打開開關S1, Su,……，S^中的一個或某 幾個(按照開關S,。， Sn, ......, Sw中所控制的總電流源的大小依次遞
增的次序打開)，例如第一次S^ S ，……，S^全部關斷；第二次， 打開S,。，與上面抵消的電流源為IQ;第三次，打開Su ，與上面抵消的 電流源為2 1。；第四次，打開S!。和Su，與上面抵消的電流源為1。+2 1。=3 1。，第五次，打開S12,與上面抵消的電流源為4 1。；第六次，打開S10 和Su,與上面抵消的電流源為I。+4 1。=5 1。；第七次，打開Sn和Su,
與上面抵消的電流源為2 1。+4 1。=6 1。；......第2N-1次，打開S一. ..+
S1N-n與上面抵消的電流源為2 I。+4 10+. ,.+2"1。= (2N—2) 10。即，每一次打開的開關所控制的總電流源的大小依次遞增，I。， 2 I0, 3 I。， 4 I0， 5 I。，......，(2N-2) I0
具體實施方式
如下
第l次，開關S。、 S!關斷，開關S。。、 ....... S。w全部導通；開關
S1、 Su....... Sw關斷，此時給電容Ct充電的電流為
I。+2I。+......+2NI。= (2N+1—1) I0;
第2次，開關S。、 S!關斷，開關S。。、 S。i.......S。N及S!。導通，其餘
開關關斷，因為開關S。。和開關Si。對應控制的電流源的大小相同(均為 1。)，相互抵消，所以給電容Ct充電的電流變為 2 I +......+2N I 。= (2N+1—2) I 0;第3次，開關S。、 S!關斷，開關S。。、 S01.......S。N及Su導通，其餘
開關關斷，因為開關Sm和Sn對應控制的電流源的大小相同(均為21
0)，相互抵消，所以給電容C t充電的電流變為 I o+4 I 0……+2N I 。= (2N+1-3) I 。；
第4次，開關S。、 Si關斷，開關S。。、 SQl.......S。N及St。、 Su導通，
其餘開關關斷，因為開關S。。、 S(n和Sk、 Sn對應控制的電流源的大小相
同(均為1。+21。)，相互抵消，所以給電容C t充電的電流變為 4 I 0+8 I ……+2N I 。= (2N"-4) I 0;
第2N-1次,開關S0、 Si關斷,S00、 S。i、 ......S。N及Sii、 Si2、 ......Slfi-i
導通，其餘開關關斷，S 、 S12....... SiH和S(n、 S。2.......S。H對應控
制的電流源的大小相同(均為(2N-2) 1。)，相互抵消，所以給電容 C ,充電的電流變為
I 。+2N I = (2N+1) I 。；
低頻正常工作時，組0至組N中的開關全部導通，開關S。關斷， 開關S:導通，上下電流源抵消對電容Ct不產生影響，此時給電容Ct 充電的電流為2"I。，其中N為大於等於0的整數。
本發明中可以給電容C t提供一個逐次遞減的充電電流源，而電
容上震蕩信號的頻率與這個充電電流的大小是成正比的，所以最終產生
的輸出信號頻率也是逐次遞減的，請參考圖4，本發明的頻率或充電電
流大小與時間的關係圖，圖中f表示述處信號頻率，I表示震蕩電容C t
的充電電流源，由此可見本發明實現了對螢光燈啟動過程的高頻預熱、
掃頻點火、低頻正常工作的控制，採用了數位化的方式克服了目前的缺 佔
m、 o
需要說明的是以上僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡 管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應 當理解依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的 精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範 圍當中。
權利要求
1. 一種螢光燈啟動過程控制電路，包括一外接電容Ct，其特徵在於，包括若干由兩個開關串聯而成的開關組，為組0至組N，組0包括開關S00和開關S10，組1包括開關S01和開關S11，......，組N包括開關S0N和S1N，每組的兩個開關分別控制兩個大小相同的電流源以使同時打開能夠互相抵消，每組的兩個開關之間的結點均與所述的外接電容Ct相連以進行充電，還包括與外接電容Ct相連的開關S0和S1，其中所述的組0的兩個開關S00和開關S10控制的電流源均為I0，組1的兩個開關S01和開關S11控制的電流源均為2I0，......，組N的兩個開關S0N和S1N控制的電流源均為2NI0；所述的開關S0控制的電流源為2N+1I0；所述的開關S1控制的電流源為2NI0；其中，N為大於等於0的整數。
2. —種基於權利要求1的螢光燈啟動過程控制電路的控制方法，包括熒 光燈啟動過程的高頻預熱、掃頻點火以及低頻正常工作，其特徵在於，高頻預熱時，開關S。導通，其餘開關全部關斷，此時給電容Ct充電的電流 為2N+1I。；掃頻點火時，在開關S。和Si關斷，組0至組N中的開關S。。， Sm，……， S。n全部導通的條件下，首先，組0至組N中的開關S1， Su,……，S^全部關 斷，然後依次打開開關Si。， S ,……，S^中的一個或某幾個，其餘關斷；低頻正常工作時，組0至組N中的開關全部導通，開關S。關斷，開關Si 導通，此時給電容Ct充電的電流為2N I 。，其中N為大於等於0的整數。
3. 根據權利要求2所述的螢光燈啟動過程控制電路的控制方法，其特徵 在於，在掃頻點火時，每一次打開開關S^ Su，……，S^中的一個或某幾個，按照開關SmSU，……，SiK中所控制的總電流源的大小依次遞增的次序打開。
全文摘要
本發明公開了一種螢光燈啟動過程控制電路及其控制方法，電路包括外接電容、與外接電容相連的開關S0、S1、若干由兩開關串聯而成的開關組組0至組N，組0包括開關S00和S10，……，組N包括開關S0N和S1N，每組兩個開關分別控制兩個大小相同的電流源，它們之間的結點與外接電容相連；方法包括僅開關S0導通的高頻預熱、掃頻點火以及僅開關S0關斷的低頻正常工作，掃頻點火時，在開關S0和S1關斷，組0至組N中的開關S00，……，S0N導通，組0至組N中的開關S10，……，S1N全部關斷，然後依次打開關S10，……，S1N中的一個或某幾個，其餘關斷。本發明採用數位化的方法控制實現螢光燈啟動所需的高頻預熱、掃頻點火及低頻工作過程。
文檔編號H05B41/36GK101426324SQ200810204119
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月5日 優先權日2008年12月5日
發明者康明利, 王小明 申請人:上海貝嶺股份有限公司