用于确定流过气体放电灯的电流的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于操作气体放电灯的设备，包括用于向放电灯供给电源的开关型电源电路，所述开关型电源电路包括具有至少一条用于提供干线电压的干线的半桥或全桥换向正向变换器，第一开关元件，第二开关元件和所述开关元件之间的输出节点，以便向所述灯提供电流，并且包括电流确定电路，用于提供表示变换器电流的信号，其中所述电流确定电路包括第一电流感测电路，用于感测干线和所述输出节点之间的第一位置中的电流，并且包括第二电流感测电路，用于感测输出节点和地之间的第二位置的电流。本发明专利技术还涉及用于操作气体放电灯的方法和电子镇流器。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。本专利技术还涉及一种用于操作气体放电灯的电子镇流器。
技术介绍
现今，功率控制设备或者镇流器广泛用于控制提供给诸如荧光灯之类的放电灯的功率。例如可以采用镇流器来使放电灯的预热和点火最佳化，为了保持所选定的光线强度或者为了将昏暗度保持为一个固定但是可调的放电灯的功率水平而保持放电灯的恒定功率。现代电子镇流器包括开关型电源(switch-mode power supply，SMPS)，所述SMPS连接在电源电压(通常是市电电源)和所述放电灯之间。在三级镇流器电路中，第一级开关型电源包括预调节器，例如结合了上变换器的用于校正所述市电电源(230V，50Hz，1相)的双整流器。第二级可以包括下变换器(直流-直流变换器)，也称为正向或者降压变换器，用于稳定输出电流。第三级镇流器电路包括换向器桥和点火器，用于实现所述灯的方波电流操作。在两极镇流器布局中，下变换器和换向器桥由半桥换向正向(HBCF)或者全桥换向正向(FBCF)布局代替。半桥换向正向(HBCF)电路对应于其中桥路的一部分由两个串联的(电解)电容器代替的全桥换向正向(FBCF)电路。所述布局中的镇流器包括与作为双下变换器的半桥电路相结合的上变换器。这种用于操作HID灯的两极镇流器布局相对简单并且相对便宜。对提供给所述灯的功率的控制可以取决于各种灯参数的测量结果，诸如流过换向正向线圈元件(FBCF-线圈的HBCF-线圈)的实际电流。此变换器电流可以用作流过所述灯的实际电流的测量结果。HBCF/FBCF线圈电流或者变换器电流的测量结果可以以多种方式实现，但是每种方式都具有多种缺陷。确定所述变换器电流的方法之一在于提供一种电流旁路，例如通过将感测电阻器与HBCF线圈串联连接。在感测电阻器两端的差动电压借助于差动放大器来测量。流过感测电阻器的电流以及由此产生的实际变换器电流、即，流过HBCF线圈的电流，可以根据感测电阻器的已知阻抗值来确定。然而，这个方法的缺点之一在于需要高规格的运算放大器，也就是具有大的共模抑制比的运算放大器，由此造成镇流器的成本增加。此外，利用放大器测量的信号具有相对小的值，这是因为感测电阻器的阻抗值应该尽可能的小以便使插入感测电阻器导致的损失最小化。这些较小的值导致信噪比很差。确定所述变换器电流的另一个方法在于使用电流变压器，例如通过将电流变压器的初级绕组与所述HBCF线圈串联连接。然后变压器的次级绕组提供与所述变换器电流成比例的信号。然而，这个方法的缺点之一在于不仅将要转送电流信号的高频分量而且将要转送电流信号的低频分量。为了保证电流信号的低频分量、即所述低频换向信号的转送，需要相对庞大的变压器。此外，无法检测放电灯的不均衡电流操作。在放电灯的起始阶段和/或在寿命结束(EOL)期间，所述灯的性能可能不正常，由此会产生上述换向正向电路的不均衡的电灯负载。例如，所述灯可以在开关型电源的工作期的半周期中是导电的，而在另一半周期中可能是不导电的。在上述的全桥换向正向电路中，无法确定由此产生的直流分量。在上述半桥换向正向电路中，半桥的不均衡的负载导致桥电容器串联电路中的中点电压的偏移，即，位于第一以及第二桥电容器之间的接合点的电压将增加或减少。由于此电压漂移，可能超出所述桥电容器之一的最大额定电压，由此造成镇流器损坏。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种用于确定变换器电流的设备以及方法，并且提供一种消除上述缺点的电子镇流器。依照本专利技术的第一方面，此目的依照这样一种设备来实现，其中所述设备通过换向正向变换器来确定提供给放电灯的电流，其中可以将变换器与干线相连以便提供干线电压，并且包括第一开关元件、第二开关元件以及所述开关元件之间的输出节点，以便向所述放电灯提供所述电流，所述设备包括第一电流感测电路，用于感测干线和输出节点之间的第一位置中的电流，并且包括第二电路感测电路，用于感测输出节点和地之间的第二位置中的电流。通过感测两个位置中的电流，在桥的上半部的某一位置和在该桥下半部的某一位置中，只需要确定电流信号的高频分量(通常在30kHz-250kHz的范围内)。可以无需感测诸如换向频率之类的低频分量(通常在50-400赫兹的范围内)。这样允许使用相对小的电流变压器，其总容量将小于上述单电流变压器方法的总容量。此外，可以检测半桥应用不均衡操作。这样允许电源的控制回路适应开关元件的工作周期，从而校正所述中点电压，由此使得桥电容器两端的电压成为安全值。对于全桥应用，还可以检测直流分量。此外，与上述电流旁路方法中损耗上升相比，采用此测量方法的功率损耗将减少。此外，不需要进一步放大输出信号，由此避免了噪声或者干扰问题。在优选的实施例中，第一感测电路包括第一电流变压器，所述第一电流变压器具有与所述第一位置相连的初级绕组；并且第二感测电路包括第二电流变压器，所述第二电流变压器具有与所述第二位置相连的初级绕组，第一以及第二电流变压器的次级绕组串联连接，以便提供表示所述变换器电流的组合的信号。依照本专利技术的另一方面，提供了用于操作气体放电灯的电子镇流器，包括-开关型电源(SMPS)电路，用于向放电灯供给电源，所述开关型电源电路包括具有至少一条用于提供干线电压的干线的半桥或全桥换向正向变换器，第一开关元件，第二开关元件，以及在所述开关元件之间的输出节点，以便向灯提供电流；以及-电流确定电路，用于提供表示变换器电流的信号；其中所述电流确定电路包括第一电流感测电路，用于感测干线和输出节点之间的第一位置中的电流，并且包括第二电流感测电路，用于感测输出节点和地之间的第二位置中的电流。在优选的实施例中，所述镇流器包括，该栅级驱动电路与第一开关元件和第二开关元件的栅极相连，并且与电流确定电路相连，用于根据表示变换器电流的所述信号来控制开关元件的切换。将表示变换器电流的信号反馈到所述控制回路，所述控制回路用于控制开关型电源的开关元件的工作周期。所述开关元件的工作周期可以根据此信号、通过所述控制回路来修改。依照本专利技术的又一方面，提供了一种用于确定由换向正向变换器提供给气体放电灯的电流的方法，所述变换器包括至少一条用于提供干线电压的干线，第一开关元件，第二开关元件以及所述开关元件之间的输出节点，用于向灯提供电流，所述方法包括以下步骤感测所述变换器中所述干线和输出节点之间的第一位置中的电流，并且提供第一输出信号；感测所述变换器中所述输出节点和地之间的第二位置中的电流，并且提供第二输出信号；添加第一和第二输出信号，从而提供表示变换器电流的第三输出信号。如果第一信号是在第一位置测量的电流，第二信号是在第二位置测量的电流，并且所述第三信号是在第一位置测量的电流以及同时在第二位置中测量的电流的和，那么可以获得流过HBCF线圈的电流的测量结果。此电流是流过所述灯的电流的测量值。附图说明此外有益的是，将参照附图来阐明本专利技术的特征以及细节，其中图1示出了依照本专利技术第一优选实施例的电子镇流器的示意性电路图；图2示出了上部开关元件的电流信号、下部开关元件的电流信号以及变换器电流的图；图3示出了上部和下部开关元件和变换器电流的组合的电流信号的图；并且图4是依照本专利技术第二优选实施例的电子镇流器的示意性电路图。具体实施例方式图1示出了用于高强度放电灯(LA)的两级镇流器。第一级(I)本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于操作气体放电灯的电子镇流器，包括：－开关型电源（ＳＭＰＳ）电路，用于向放电灯供给电源，所述开关型电源电路包括具有至少一条用于提供干线电压的干线的半桥或全桥换向正向变换器，第一开关元件（Ｑ１），第二开关元件（Ｑ２），以及所述开关元 件之间的输出节点，以便向灯提供电流；－电流确定电路，用于提供表示变换器电流的信号；其中所述电流确定电路包括第一电流感测电路，用于感测干线和输出节点之间的第一位置中的电流，并且包括第二电流感测电路，用于感测输出节点和地之间的第 二位置中的电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DHJ范卡斯特伦，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]