[發明專利]具有開路電壓控制裝置的鎮流器

無效

• 申請號: 201110151773.6
• 申請日: 2011-06-07
• 公開（公告）號: CN102196652A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 張琪;張偉強;應建平
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業管理（上海）有限公司
• 主分類號: H05B41/36
• 分類號: H05B41/36
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 施浩

技術領域

本案關于一種用于氣體放電燈管的鎮流器，尤指一種用于氣體放電燈管的鎮流器以及用來限制鎮流器的開路電壓控制裝置。

背景技術

一般而言，開路電壓(open?circuit?voltage，OCV)是指一個電子裝置的兩個端點之間在沒有外部負載連接的情形下的電壓差。在氣體放電燈管的應用中，電子鎮流器(electrical?ballast)是用來限制流經氣體放電燈管的電流量。因此，電子鎮流器需要提供適當的開路電壓，使得氣體放電燈管能夠有充足的能量來維持輝光放電(glow?discharge)并且由輝光放電轉變至弧光放電(arc?discharge)。

圖1顯示傳統用于氣體放電燈管的鎮流器的方塊圖。如圖1所示，一電子鎮流器是由一功率因子校正轉換器(power?factor?corrector，PFC)102、一直流/直流轉換器104、一輸入濾波電容C1以及一逆變器106所組成，用以接受一交流輸入電壓Vin并且提供點亮氣體放電燈管Lp1所需的能量。氣體放電燈管Lp1可為一高強度放電燈管(high?intensity?discharge?lamp，HID?lamp)。功率因子校正轉換器102是用來將交流輸入電壓Vin整流成一功率因子校正后的直流電壓，以消除輸入電流中的諧波雜訊。輸入濾波電容C1連接至功率因子校正轉換器102的輸出端，以將功率因子校正轉換器102所輸出的直流電壓中的雜訊與干擾濾除。直流/直流轉換器104連接至輸入濾波電容C1且為一降壓式轉換器(buck?converter)，以將功率因子校正轉換器102所輸出的直流電壓轉換成一個較低的直流電壓。逆變器106連接至直流/直流轉換器104的輸出端，以將直流/直流轉換器104的輸出直流電壓轉換成一交流電壓，藉此驅動氣體放電燈管Lp1。需注意的是若氣體放電燈管Lp1為一直流燈管，則不需要逆變器106。直流/直流轉換器104用來控制氣體放電燈管Lp1的工作狀態，使得氣體放電燈管Lp1于穩定狀態下以恒定電流模式或恒定功率模式來運作。

圖2顯示傳統用于氣體放電燈管的鎮流器的方塊圖，其中顯示出圖1的直流/直流轉換器104的詳細電路。需注意的是在本篇說明書中，相似的元件以相同的元件編號來表示。在圖2中，直流/直流轉換器104為一降壓式轉換器且包含一開關Q1、一整流二極管D1、一電感L1，以及一電容C2。整流二極管D1與輸入濾波電容C1并聯，而電容C2與整流二極管D1并聯。電感L1連接于整流二極管D1的陽極與電容C2的一端之間。開關Q1受一驅動器(未顯示)所驅動進行開關切換。開關Q1具有一第一端(即正端)；一第二端(即負端)；以及一第三端(即控制端)。至于開關Q1的設置有兩個方式。開關Q1可以設置在電容C1與整流二極管D1的陰極之間，亦即開關Q1設置在直流/直流轉換器104的高壓側。然而，這種設置方式需要額外設置一個隔離元件如光耦合器來驅動開關Q1，因而會成本較高且使得開關Q1不容易驅動。另外，開關Q1可以設置在電容C1與整流二極管D1的陽極之間，亦即開關Q1設置在直流/直流轉換器104的低壓側，如圖2所示。這種設置方式使得開關Q1的第二端與輸入濾波電容C1共用接地點而不需要設置隔離元件，并且開關Q1變得容易驅動，因而為廣泛采用。直流/直流轉換器104的運作說明如下。輸入濾波電容C1上的電壓的能量經由開關Q1的開關切換而傳送至電感L1與電容C2。整流二極管D1在開關Q1截止后給電感L1提供電流回路。電感L1以及電容C2組成一輸出濾波器，用以濾除經由開關Q1切換所輸出的電壓的雜訊。直流/直流轉換器104的輸出電壓產生于電容C2上。

請參見圖1與圖8，其中圖8顯示氣體放電燈管的鎮流器中的燈管電壓與燈管電流的波形圖。在氣體放電燈管Lp1點亮前，氣體放電燈管Lp1鎮流器需要提供一個適當的開路電壓，例如300V，以便在氣體放電燈管Lp1點亮后，提供足夠的能量給氣體放電燈管Lp1由輝光放電轉變至弧光放電。因此，在氣體放電燈管Lp1點亮前，燈管電壓Vlamp為鎮流器的開路電壓。此外，在氣體放電燈管Lp1點亮前，流經氣體放電燈管Lp1的燈管電流Ilamp為零。在氣體放電燈管Lp1點亮后，燈管電流Ilamp中的電流會上升且氣體放電燈管Lp1的阻抗急速下降，使得氣體放電燈管Lp1的燈管電壓Vlamp下降。當氣體放電燈管Lp1進入穩定狀態后，氣體放電燈管Lp1的阻抗為一穩態值(即燈管進入穩態工作時的阻抗)，使得燈管電壓Vlamp的波形會與燈管電流Ilamp的波形在正負半周內周期變化。