高強度放電燈的鎮流器電路的製作方法
2024-03-08 13:09:15
專利名稱：高強度放電燈的鎮流器電路的製作方法
相關申請本發明基於在2003年3月18日提交的、題為「高強度放電燈的鎮流電路」的、第60/455,652號美國臨時申請，以及在2003年7月14日提交的、題目為「高強度放電(HID)的鎮流控制電路」的、第60/487,491號的美國臨時申請，並要求它們的優先權。
本發明的背景1.發明領域本發明通常涉及電子燈的鎮流器，尤其涉及一種用於高強度放電燈的電子式燈鎮流器和控制。
2.相關技術描述高強度放電燈HID已經在各種照明應用中使用了很多年。在實踐中，典型地使用四種類型的HID燈，包括汞汽燈、低壓鈉燈、高壓鈉燈和金屬滷化物燈。HID燈具有很多優於白熾燈照明和螢光照明的優點，但是也具有一些相對的限制。例如，HID燈典型地不會迅速啟動，而是需要一些預熱時間來實現充分的照明。此外，HID燈典型地發射幾種不同顏色的光，例如，汞汽燈趨於具有淺藍色的(bluish)顏色，而鈉燈趨於具有黃色的輸出。金屬滷化物燈典型地具有亮白色的輸出，優選用於重點考慮光質的大量應用中。
螢光燈要比HID燈大許多，並具有幾乎瞬時的啟動和重啟動時間。此外，螢光燈的性能對溫度非常敏感，而HID燈能夠在各種環境中運行而不會顯著降低性能。
在過去，HID燈在照明設備市場佔有統治地位，這是因為金屬滷化物HID燈具有高強度的光輸出、高效率和優良的光質。典型的金屬滷化物HID燈以前通過磁鎮流器驅動，磁鎮流器在所有特殊應用中通常不是最優的。目前，人們研發出了在金屬滷化物HID照明應用中使用的、提高HID燈的性能和效率的電子鎮流器，其具有減少維護費用和能耗的有益效果。使用電子鎮流器還可允許HID燈以降低亮度的模式運行。還可以使上述電子鎮流器在HID燈的使用期限中適應於HID燈的狀況改變，並因此補償了在HID燈的使用期限中HID燈輸出光的減少。通過補償光輸出的減少，電子鎮流器能夠在HID燈的使用期限持續時間內保持較高的、一致的照度。因此，電子鎮流器減少了頻繁更換燈的需要，同時提高了效率，並以此減少了需要來實現特殊應用的照明器材的總數。
在典型的HID燈中，使用點火器來啟動HID燈，這提高了HID燈的使用壽命，並簡化了HID燈的操作。在現有技術的HID燈中，需要大的開路電壓來點亮HID燈，這導致了高的燈電流波峰因數，並由此縮減了HID燈的使用壽命。通過提供點火器，用於HID燈的電子鎮流器能夠以潛在較低的電壓運行，這種潛在較低的電壓具有很多益處。例如，典型優選的是，使用於HID燈的電子鎮流器以給定的頻率運行，從而避免與其它電子設備的相互幹擾，並提高照明應用的效率。電子鎮流器還能夠在燈的全部使用期限中，將該燈的功率保持在其特殊的額定點。在燈的全部使用期限中保持燈的功率是重要的，這是因為燈弧管的固有電壓隨燈的使用年限而改變，並且電子鎮流器應該適合於保持恆定的功率輸出。
通常HID燈具有比螢光燈高的點火電壓，在測量正負峰間電壓時典型的電壓範圍為3Kv。HID燈通常也沒有燈絲，這就避免了預熱燈絲的需要，而螢光燈典型地需要對燈絲進行預熱。雖然用於螢光燈的電子鎮流器典型地以30到50kHz的頻率運行，但是HID燈以與上述頻率不同的頻率範圍運行，從而避免了能夠對上述燈造成損壞和災難性故障的共鳴問題。因此，HID燈通常在較低的頻率(典型地為幾百赫茲)範圍中運行。在上述較低的頻率範圍中，使用全橋開關電路利用方波來驅動HID燈，而不用諧振輸出電路。實現優質的HID電子鎮流器的設計還包括需要在試圖對熱的HID燈進行點火時，處理高的點火電壓這一設計挑戰。在這種情況下，點火電壓能夠升高到相當於大約25kV數量級的電壓，電子鎮流器是難以處理這種電壓的。
電子鎮流器優選運用的其它設計標準是功率因數校正(PFC)。連接於線路輸入的典型功率轉換器應該理想地引出同相的電流和電壓，從而使得該功率轉換器負載對於上述功率線路輸入呈現為純電阻負載。高功率因數(例如，接近於整數)表示上述功率線路輸入中的負載逼近電阻性負載的特徵。理想的情況是功率因數為1，可以避免破壞功率線路輸入(施加到連接於該功率線路的其它設備)的品質的電容性或電感性阻抗。因此，HID鎮流器應該提供功率因數校正，以避免線路輸入中過量的阻抗。
通常的情況是，被設計出來滿足上述設計要求的電子鎮流器使用大量的組件和集成電路，來控制該電子鎮流器以提供正確的操作。例如，用來操作HID燈的全橋的每一側典型地具有其自己的驅動集成電路IC，並使用其它的IC來控制功率因數校正。還經常需要其它的IC來實現用於電子鎮流器的全部操作(包括驅動開關和獲得反饋)的系統控制。因此期望得到一種具有簡單結構和減少的組件數量，以提高鎮流器效率以及降低成本的用於HID燈的電子鎮流器。
發明內容
根據本發明優選實施方案，提供了單個集成電路以提供用於HID燈的電子鎮流器中的所有控制信號。該控制IC提供了門控信號用於對輸入級開關進行開關操作，以通過引出與輸入電壓同相的輸入電流獲得高功率因數。所述門控信號還可獲得經過調節的DC總線，用於對所述電子鎮流器提供功率。此外，所述控制IC還可提供用於對驅動標準HID燈的全橋進行操作的門控信號。所述全橋可由所述控制IC以約為200Hz的頻率驅動，以避免共鳴。所述控制IC包含有系統控制裝置，用於驅動所述全橋以調節燈的功率，以及用於檢測電子鎮流器或燈中的故障。
根據本發明的幾個有益的特徵，根據本發明的所述控制IC提供了600V的全橋驅動器、800V的升壓降壓驅動器和控制、以及保護裝置，用於完全運行HID燈。根據由本發明的控制IC提供的特定的特徵，提供了一種定時電路，允許產生多個點火脈衝用於以五分鐘的點火間隔對燈進行點火。所述點火脈衝用來驅動所述點火器，以在例如故障狀態(例如，低輸入電壓)的情況下，啟動或重新啟動所述燈。所述五分鐘的等候周期允許所述HID燈冷卻到特定的溫度，以避免出現由於高電壓的熱再觸發而點火的情況。所述控制IC還提供了可直接用來驅動外部點火器的點火器信號。
單級降壓-升壓變換器將線路輸入功率轉換為具有高功率因數的經過調節的DC總線功率。用於所述PFC電路的所述降壓-升壓驅動控制使用三個管腳控制來操作。一個管腳檢測過零點的電流，第二個管腳提供用於所述降壓-升壓變換器的補償，第三個管腳檢測總線電壓以獲得規定的DC總線電壓。
所述控制IC還可提供用於檢測反饋值以調節所述燈上的電流和電壓、以及調節具體操作範圍之間的總線電壓的特徵。還可利用輸入設置使用戶選擇輸送到所述HID燈的功率。
下面將結合相應的附圖對上述和其它特徵進行詳細描述。
附圖簡要說明下面參照相應的附圖對本發明進行更為詳細的描述，其中
圖1是示出根據本發明的電路的完整結構的方框圖；圖2是示出根據本發明的電子鎮流器的、AC線路輸入電壓的半周期期間內的電感電流的圖；圖3是根據本發明的電子鎮流器的電路圖；圖4是用於使用根據本發明的控制IC的HID燈的電子鎮流器的電路圖；以及圖5是示出傳統電子鎮流器的完整結構的方框圖。
優選實施方案的詳細描述現在參照圖1，框圖15圖示了本發明，其中電子鎮流器包括兩級，即降壓-升壓輸入級10以及全橋輸出級12。全橋輸出級12包括四個開關M1-M4，它們以大約200Hz的頻率切換以避免上述的共鳴。不同的級10和12中的參數由控制IC 14檢測和控制。控制IC 14提供門控信號，用於控制對HID燈進行驅動的全橋輸出級12中的開關M1-M4。控制IC14提供單片控制方案，用於驅動全橋輸出級12中的HID燈，同時還用於控制降壓-升壓輸入級10以獲得高功率因數以及規定的DC總線。
降壓-升壓輸入級10包括開關S1，用於將輸出級12作為降壓-升壓變換器操作。控制IC 14提供用於控制開關S1和降壓-升壓輸入級10的選通信號，以得到與輸入電壓同相的正弦輸入電流，從而獲得高功率因素。降壓-升壓輸入級10運行在臨界導電模式，以在調節DC總線電壓的同時得到適當的輸入電流，從而可維持燈的功率穩定。
控制IC 14從降壓-升壓輸入級10和全橋輸出級12接收多個反饋信號，以控制這些級並檢測電子鎮流器或燈中的故障。例如，控制IC 14檢測全橋輸出級12中的電流，以確定是否存在可能由燈的移除或故障而導致的過電流情況。控制IC 14還在例如欠電壓運行的情況下、或者可能由於欠電壓情況而使得燈意外熄滅之後必須重新點燃時，為電子式燈鎮流器和HID燈提供保護。例如，控制IC 14提供定時電路，其例如在燈意外熄滅時將其重新點燃的點火脈衝之間優選地產生五分鐘等待時間。五分鐘的等待時間使燈能夠冷卻，從而避免了在高溫情況下重新使燈發光所需的高電壓。
控制IC 14還檢測降壓-升壓輸入級10的狀態，以確定例如電感器中的電流和總線電壓的過零點，使得總線電壓可以調節。控制IC 14根據降壓-升壓輸入級10中的電感器中的電流的過零點來切換開關S1，以提供PFC，使得電子鎮流器接近用於線路輸入的純電阻負荷的形態。控制IC 14還包括燈功率輸入，使得可以維持設計的燈功率。燈電流和電壓由控制IC 14檢測，使得總線電壓能以額定總線電壓值來調節，從而獲得期望的燈功率。
控制IC 14與降壓-升壓功率變換器結合用於實現電子鎮流器，這種方式具有許多優點。例如，控制IC 14中加入600V全橋驅動器的功能，以在大約200赫茲運行。控制IC 14還提供800V降壓-升壓驅動器，用於降壓-升壓輸入級10的降壓-升壓變換器中的開關。控制IC 14具有反饋控制迴路以提供PFC，同時調節總線電壓以控制燈功率。控制IC 14中的定時電路使得在未點火的情況下或燈熄滅時的點火重試時序具有間隔，以使燈冷卻。在由控制IC 14確定的設定的多次點火失敗之後，電子鎮流器與定時電路一起關閉。控制IC 14還提供可編程特徵，用於啟動電子鎮流器，使得用戶能夠為電子鎮流器設定啟動順序。控制IC 14還提供多個故障檢測和保護特徵，包括未能將燈點燃、燈遺失保護、燈壽命終止保護以及燈故障保護。IC 14還可利用內部發熱限制電路來防止過熱。控制IC 14還提供微功率啟動，以在大功率切換之前啟動電路操作。微功率特徵也可用於故障情況，在這種情況下希望使得電路處於工作模式而不切換全橋中的開關。另外，控制IC 14具有防止閉鎖的閉鎖抗擾特徵，以及防止被靜電放電損壞的ESD保護。
現在參照如圖5的框圖50所示的傳統的HID電子鎮流器，其為三級方案。該傳統的方案提供了升壓輸入級52、降壓中間級54和全橋輸出級56。如框圖50中所示的傳統電路包括升壓輸入級52中的電感器LPFC和開關SPFC、降壓中間級54中的電感器LCC和開關SCC以及全橋輸出級56中的四個開關M1-M4。另外，框圖50中所示的電路包括另外的多個支撐組件，它們在級52、54和56的每一個中用於反饋和控制功能。升壓輸入級52提供線路輸入處的PFC以及規定的DC總線電壓。降壓中間級54向全橋輸出級56提供用於燈功率的電流控制。全橋輸出級56為HID燈提供燈的預發光、發光和運行操作的控制。在框圖50的傳統方案中，獨立的控制電路53、55和57分別控制各個級52、54和56。控制電路53檢測升壓輸入級52中的狀態，並按照維持高功率因數和規定的DC總線電壓的方式來操作開關SPEC。控制電路55檢測降壓中間級54和全橋輸出級56中的參數，並向開關SCC提供控制，用於降壓中間級54中的電流控制。控制電路57檢測全橋輸出級56中的狀態並操作開關M1-M4，以根據特定的設計目標(例如處於恆定的功率模式)來驅動HID燈。
再次參照圖1，框圖15中的電路包括降壓-升壓輸入級10和全橋輸出級12，其中降壓-升壓輸入級10提供傳統的電子鎮流器中分立的升壓和降壓級的全部功能。另外，降壓-升壓輸入級10和全橋輸出級12可由實現為單個控制IC 14的單個控制電路控制。控制IC 14提供所有的檢測和控制操作，用於對級10和12中的開關S1和開關M1-M4進行開關操作。在本發明的這種實現中，降壓-升壓輸入級10包括單個電感器L1和單個開關S1以實現降壓-升壓輸入級10的所有期望的功能。通過將傳統的輸入級合併到降壓-升壓輸入級10中，本發明可更有效地實現電子鎮流器，其具有較少的組件並相應地減少了用於檢測和控制電子鎮流器的附加組件。
現在參照圖2，曲線圖20表示輸入電流的波形。電流峰值通常形成與輸入電壓波形有關的包絡(envelope)，以獲得高功率因數和低的總諧波失真。這個波形通過降壓-升壓輸入級10的操作得到，下面將更詳細地描述。
現在參照圖3，實現按照本發明的HID電子鎮流器中的降壓-升壓變換器的結構和控制電路被一般性地表示為電路30。為了示例的目的，電路30的粗線表示攜帶大功率，電阻RLOAD代替開關全橋和HID燈。檢測和控制信號以細實線表示。電子鎮流器電路為燈提供控制，用於燈的預發光、發光、運行、故障保護和壽命終止保護。按照本發明的降壓-升壓變換器為線路輸入提供PFC，並向燈輸出級提供規定的電壓，在框圖30中為了討論的目的表示為電阻RLOAD。降壓-升壓級32包括連接在AC整流的線路輸入的正節點和電感器L1之間的開關S1。電感器L1連接在開關S1和AC整流的線路輸入的負節點之間。二極體D1安排在降壓-升壓級32中，其陰極連接到電感器，而陽極連接到DC總線電容器C1的負節點。DC總線電容器C1設置在降壓-升壓變換器級32中，其負節點連接到二極體D1的陽極，而正節點連接到AC整流的線路輸出的負節點。
降壓-升壓變換器級32由開關S1操作，以在適當的時間為電感器L1充電，並且允許電感器L1A放電以向電阻RLOAD和電容器C1提供電能。當開關S1閉合或處於導通狀態時，電感器L1A跨接於AC整流輸入的正負節點之間，使得流過電感器L1A的電流開始線性增加。當開關S1閉合時，二極體D1阻止電流流到DC總線電容器C1中。當來自電感器L1A的電流到達給定值(由開關S1的接通時間確定)時，開關S1斷開或者處於非導通狀態，並且電感器L1A變為跨接於DC總線電容器C1兩端。存儲在電感器L1A中的電流呈線性地流出並流入DC總線電容器C1的正節點中，使得DC總線電容器C1上的電壓增加。二極體D1允許在開關S1的斷開期間在DC總線電容器C1和電感器L1A之間流過電流，使得DC總線電容器C1的正節點上的電壓相對於DC總線電容器C1的負節點增加。開關S1的斷開時間被通過電感器L1A放電到零的電流控制，這時開關S1閉合併且開關S1的新的循環開始。這個切換和能量轉移周期通過開關S1上的操作而不斷重複，以實現降壓-升壓變換器的設計目標。例如，DC總線電壓水平確定了開關S1的接通時間，以獲得規定的DC總線電壓。如果DC總線電壓降低為低於期望的水平，則開關S1的接通時間增加，以通過電感器L1A上的充電電流向DC總線電容器C1提供附加電流。提供給DC總線電容器C1的電流越多，則電荷量越大，DC總線電壓水平也就越高。如果DC總線電壓增加到超過期望的水平，則開關S1的接通時間縮短，以通過電感器L1A向DC總線電容器C1提供較少的電流，從而降低DC總線電壓。
降壓-升壓變換器級32的操作的另一個重要方面是控制輸出功率。輸出功率控制對於處理HID燈在其不同操作模式下的操作很重要。例如，在預發光和發光過程中，DC總線被調節為確定的電壓水平，使得點火電路可提供加載到燈上的足量電壓，例如5kV，以使燈發光和形成燈弧。一旦燈發光，在燈的最初加熱階段，DC總線電壓下降到大約20V(由燈電壓確定)。另外，在開始發光的階段燈的耗電大約為兩安培。在幾分鐘後，隨著燈被加熱，DC總線電壓到達大約100V的穩定值，並且燈消耗大約400安培電流。因為HID燈具有這些不同的操作模式，所以非常希望穩定的輸出功率調節。
通過電阻RSENSE獲得負載電流檢測值，並通過由RB1和RB2組成的電阻分壓網絡獲得的DC總線電壓值，從而在降壓-升壓變換器級32中將輸出功率調節到恆定水平。總線電壓和負載電流由乘法器電路晶片34相乘，以獲得功率值。所得到的反饋功率值通過運算放大器增益電路35中的10K和1K的電阻比率而放大(例如)10倍。運算放大器增益電路35的輸出提供給包括運算放大器、電位計和電容器C2的標準配置的反饋運算放大器電路36。標準反饋運算放大器電路36參照固定的4V閾值37調節輸出功率，以提供用於調節DC總線電壓的補償信號。因此，標準反饋運算放大器電路36的輸出提供給控制IC 38的COMP引腳。當輸出功率增加或減小到高於或低於4V閾值37時，運算放大器電路36適當修改COMP引腳上的信號，使得控制IC 38上的PFC輸出引腳的接通時間增加或減小，以維持恆定的功率。例如，如果功率減小，則由PFC輸出引腳上的信號提供的接通時間增加，使得通過電感器L1A提供給電阻RLOAD的電流增加。如果提供的功率想要減小，則開關S1的接通時間在供應給COMP引腳的值的基礎上減小，使得提供給負載(以及因此到電容器C1)的電流減小。
對於降壓-升壓變換器的反饋和控制的簡單配置使得能夠以少量的組件和信號實現健壯地控制。降壓-升壓變換器級32實現高PFC，同時維持良好的DC總線電壓調節。用於檢測總線電壓和調節開關接通時間的反饋迴路優選地具有縮短的響應時間，使得電感器的充電和放電電流形成具有與AC輸入線路電壓基本相同形狀的包跡。通過提供適當的反饋迴路速度，可以維持高功率因數，同時獲得低的總諧波失真(THD)。
通過次級繞組電感器L1B檢測電感器電流以用於反饋。來自電感器L1B的電流耦合至ZX引腳，用於當在每個充電/放電周期中電感器電流放電到零時發出信號(signaling)。位於控制IC 38內部的PFC控制電路提供包括引腳ZX、COMP、VBUS和PFC上的信號的所有功能，以提供用於降壓-升壓變換器級32的PFC控制。因為降壓-升壓變換器級的簡化操作，與用於升壓型變換器基本相似的控制方法可應用於降壓-升壓變換器級32。
用於開關S1的信號提供到控制IC 38的引腳PFC上，以實現降壓-升壓變換器級32中的PFC和總線電壓調節。但是開關S1優選地不參照控制IC 38的COM，從而利用信號電平的變化，基於引腳PFC上的信號而提供用於開關S1的選通信號。因此，電平變化IC 39用於將柵源控制電壓的源(source)移動到開關S1的源。也就是說，電平變化IC 39以由控制IC 38的引腳PFC上的信號提供的開關控制將用於開關S1的門控信號升壓到適當電平。
在框圖30中，以電阻RLOAD模擬HID燈和全橋。電阻RLOAD在仿真中設置為低值以對點亮後處於初始加熱階段的HID燈進行模擬。RLOAD的值被調節為用於穩定狀態情況的較高值，以模擬全橋電路中的HID燈的正常運行操作。框圖30的電路在電阻RLOAD模擬HID燈的不同操作模式而變化時向其提供恆定功率。
再次參照圖2，示出了曲線圖20，其表示AC線路輸入電壓的1/2周期的電感器電流波形。當整流的AC線路輸入電壓在主輸入電壓的周期期間增加和減小時，開關S1被切換以使得電流對電感器L1A(圖3)充電和放電。開關S1的每個周期形成電流波形，其基本為三角形並且其峰值根據AC輸入電壓水平而增加和減小。也就是說，AC輸入電壓水平形成了電感器電流波形中三角形的峰值的包跡。開關S1的接通時間在周期內保持相對穩定，而開關S1的斷開時間由電感器L1A中的電流從峰值電流值降低到零所用時間來確定。因為峰值電流值隨著輸入電壓水平而增加和減小，所以開關S1的斷開時間在輸入電壓周期的過程中變化。根據這一配置，電感器電流的頻率是可變的和自激的(free running)，且具有在輸入電壓半周期的峰值處獲得的最低頻率以及在輸入電壓的過零點附近出現的最高頻率。電感器電流在每個電感器充電/放電周期被放電至零，使得降壓-升壓變換器級32在形成介於連續導電模式和間斷導電模式之間的臨界導電模式中運行。
現在參照圖4，電路框圖40表示用於控制具有輸入降壓-升壓變換器44和全橋輸出級46的電子鎮流器的簡化方案。根據框圖40中的電路提供的方案，單個控制IC 42通過接收電子鎮流器中的所有檢測信號和傳送所有控制信號來提供用於電子鎮流器的控制。因此，降壓-升壓變換器44由在引腳ZX上提供的零交叉信號、在引腳COMP上提供的調節信號、在引腳VBUS上提供的總線電壓值以及由引腳HOBB提供的門控信號來進行控制。這四個信號為降壓-升壓變換器44提供完整的控制配置，以向包括開關M1-M4和HID燈的全橋電路46提供規定的DC功率，並獲得高功率因數和用於燈功率調節的電流控制。控制IC 42通過引腳VBBB和VSBB提供電平變化的門控信號，以驅動降壓-升壓變換器44中的開關S1，從而利用引腳HOBB上提供的門控信號操作開關S1而不需要附加電路。
控制IC 42包括引腳PLAMP上的燈功率輸入，用於設計期望的燈功率。通過適當設置連接到引腳PLAMP的電阻，供應給HID燈的功率可調節至一恆定值。
用於操作HID燈的點火器的點火信號提供到引腳LOIGN上，以提供具有外部點火器的HID燈的功能。另外，控制IC 42基於電阻RCS上的電壓值而獲得引腳CS上的電流檢測信號。例如，如果引腳CS上所接收的電阻RCS上的電壓比預定的電壓大，那麼表示燈發生過電流故障(例如燈未能點亮(strike))。控制IC42還提供INT引腳，例如以在諸如放大信號調節的情況下允許整體地編程。控制IC 42提供所有的驅動信號，用於分別操作分別由開關M1和M2以及由開關M3和M4組成的兩個半橋，以形成用於驅動HID燈的全橋。例如，控制IC42分別在引腳HO1和LO1上提供用於開關M1和M2的信號，以及分別在引腳HO2和LO4上提供用於開關M3和M4的信號。這些門控信號用於切換控制HID燈的開關M1-M4。相應地，控制IC 42的內部電路提供適當的電平變化、停滯時間、控制和驅動器電路，以操作開關M1-M4。兩個單獨的基準信號例如從引腳VS1和VS2連接到兩個半橋的中點。
供給控制IC 42的功率通過電感器的次級繞組L1B、二極體D2和電容器CVCC而在引腳VCC上提供。因此，控制IC 42自身包含了實現框圖40的電子鎮流器中的PFC、總線電壓調節、電流控制和燈功率控制所需的所有功能。降壓-升壓變換器44提供一種簡化和新穎的方法用以獲得供電電源、電壓和電流控制，同時以簡化結構和較少數量組件維持高功率因數。另外，電子鎮流器包括故障保護，以處理各種故障，包括總線欠電壓、燈的過電流、燈的壽命終止、燈未點亮以及短路保護。
雖然本發明已經參照具體的實施方案進行描述，但是許多其它變化和修改以及其它使用對本領域技術人員來說是顯而易見的。因此本發明不應受本文的具體公開限制，而應僅由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種用於對負載輸送功率的功率變換器，包括單級降壓-升壓變換器，用於轉換經過整流的輸入信號；開關輸出級，用於將所述DC信號轉換為輸送到所述負載的開關信號；以及控制器，與所述降壓-升壓變換器和所述輸出級耦合，用於控制所述降壓-升壓變換器和所述輸出級。
2.如權利要求1所述的功率變換器，其中，所述降壓-升壓變換器包括由所述控制器驅動的開關。
3.如權利要求2所述的功率變換器，還包括從所述控制器提供到所述開關的驅動信號，所述驅動信號可操作以對所述開關進行開關操作，以引出基本與輸入電壓同相的輸入電流。
4.如權利要求2所述的功率變換器，還包括電感，與所述開關耦合，用於存儲由所述開關供應的電流；以及驅動信號，從所述控制器提供到所述開關，以在通過所述電感的電流基本為零時，將所述開關切換到導電狀態。
5.如權利要求2所述的功率變換器，還包括電感，與所述開關耦合，用於存儲由所述開關供應的電流；以及驅動信號，從所述控制器提供到所述開關，以在選擇的時間周期內將所述開關切換到導通狀態，從而使得存儲在所述電感中的電流根據所述開關處於導通狀態下的所述選擇的時間周期改變。
6.如權利要求4所述的功率變換器，還包括二極體，與所述開關和所述電感耦合，用於將電流從所述開關導向所述電感。
7.如權利要求5所述的功率變換器，還包括二極體，與所述開關和所述電感耦合，用於將電流從所述開關導向所述電感。
8.如權利要求1所述的功率變換器，還包括在所述輸出級中的開關全橋，用於對所述負載提供功率，所述開關全橋中的所述開關可由所述控制器控制。
9.如權利要求6所述的功率變換器，還包括電容，與所述二極體和所述電感耦合，用於存儲在所述二極體導通時由所述電感提供的能量。
10.如權利要求7所述的功率變換器，還包括電容，與所述二極體和所述電感耦合，用於存儲在所述二極體導通時由所述電感提供的能量。
11.如權利要求3所述的功率變換器，還包括從所述降壓-升壓變換器反饋到所述控制器的信號，用於確定所述開關在何時切換。
12.如權利要求4所述的功率變換器，還包括從所述電感反饋到所述控制器的信號，用於確定所述電感電流在何時基本為零。
13.如權利要求1所述的功率變換器，還包括從所述輸出級到所述控制器的反饋信號，用於為所述控制器提供對電流通過所述輸出級的指示。
14.一種用於驅動HID燈的電子鎮流器，包括如權利要求1所述的功率變換器。
15.一種降壓-升壓變換器，用於從經過整流的AC輸入提供規定的功率，包括開關，與所述經過整流的AC輸入耦合，用於對其進行開關操作；電感，與所述開關耦合，用於存儲在所述開關處於導通狀態時通過所述開關供應的電流；二極體，與所述開關和所述電感耦合，在所述二極體不導通時，使電流從所述開關流向所述電感；以及電容，與所述二極體和所述電感耦合，用於存儲在所述二極體導通時由所述電感提供的能量，所述電容提供所述降壓-升壓變換器的輸出。
16.如權利要求15所述的降壓-升壓變換器，還包括控制器，用於控制所述降壓-升壓變換器；以及所述控制器的輸出信號，與所述開關耦合，用於對所述開關進行開關操作。
17.如權利要求16所述的降壓-升壓變換器，其中，所述控制器可操作以對所述開關提供開關信號，以引出基本與輸入電壓同相的輸入電流。
18.如權利要求16所述的降壓-升壓變換器，還包括從所述電感反饋到所述控制器的信號，用以提供關於所述電感的電壓或電流的指示。
19.如權利要求1所述的功率變換器，其中，所述控制器包括集成電路。
20.一種用於控制功率變換器的集成電路，包括功率因數校正電路，基於提供給所述集成電路的降壓-升壓變換器參數信號驅動降壓-升壓變換器中的開關；以及驅動電路，用於驅動開關全橋電路，以控制輸送至與所述開關全橋電路連接的負載的功率。
21.如權利要求20所述的集成電路，還包括電流檢測電路，所述電流檢測電路具有與開關全橋電路耦合的輸入端，以獲得關於電流流過所述開關全橋電路的指示。
22.如權利要求20所述的集成電路，還包括用於驅動HID燈的電子鎮流器。
23.一種用於控制如權利要求1所述的功率變換器的方法，包括操作所述降壓-升壓變換器以引出與輸入電壓同相的輸入電流；操作所述降壓-升壓變換器以獲得從所述降壓-升壓變換器提供到所述輸出級的經過調節的DC總線電壓；以及操作所述輸出級以對所述負載提供恆定的功率。
24.一種用於操作功率變換器的方法，所述功率變換器包括單級輸入降壓-升壓變換器和開關輸出級，所述方法包括操作所述單級輸入降壓-升壓變換器，以引出與輸入電壓同相的正弦電流，並提供經過調節的DC總線輸出；操作所述開關輸出級，以對負載提供恆定的功率。
全文摘要
一種控制功率變換器的集成電路，包括單級降壓－升壓變換器和可用於驅動HID燈的開關全橋。單級降壓－升壓變換器降低功率變換器或者電子鎮流器的複雜度和部件數量，同時使得能夠在集成電路的控制下進行PFC和DC總線電壓調節。該集成電路還提供所有操作開關全橋電路的驅動信號，以維持HID燈上的恆定電壓。等待定時器為HID燈提供重啟動作之間的間隔時間，以允許HID燈冷卻，以避免出現高熱重啟電壓。該集成電路結合單極降壓－升壓變換器，尤其簡化了功率變換器和電子鎮流器的設計，同時能夠降低部件數量、複雜度和成本。
文檔編號H05B37/02GK1802783SQ200480007382
公開日2006年7月12日 申請日期2004年3月16日 優先權日2003年3月18日
發明者託馬斯·J·裡巴裡希, 塞西莉亞·孔滕蒂, 關根理志 申請人:國際整流器公司