零电压开关控制器及应用该控制器的电子镇流器制造技术

用于进行谐振模转换器的零压开关的控制器以及采用这种控制器的电子镇流器，包括功率控制器，关断检测电路和降压电路，并在开关元件的电压为零时进行开关操作，从而防止了额外的功耗，提高了效率并降低了噪声。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及谐振模电源，特别是涉及了采用零电压开关系统的控制器及应用这种控制器的电子镇流器。一般有两种电源。一种是用于连续供电的串连电源，另一种是应用了一个开关元件的高效小体积的开关模式电源(SMPS)。近来对SMPS型电源的需求有很大增长并且其开关频率也渐趋增加，这是由于电子设备的制造不断趋于重量轻、薄、简单和小型化。新近产生的谐振模电源(RMPS)作为SMPS之一种，特别是谐振模转换器以其高效、体积小及良好的电磁干扰(EMI)特性而著称。在应用这类开关系统的转换器中，为了减少元件的数目，增加电能效率并减少输出的脉动而增加了开关的频率。但遗憾的是这样作的结果是增加了开关电能的损失。即是说，在往常的设备的电源中开关元件是由功率半导体器件构成，并且一般是双极性晶体管或场效应晶体管(FET)。因而，高的开关频率会减少电能效率并在开关元件上引起较大的应力。附图说明图1A的略图表示了以往的转换器，该转换器有供给输入端的输入功率Vd，与输入的正端串连的开关SW1，反偏压连接在开关SW1的输出边与负的输入端的二极管DA1，与负载并连的电容器C1，以及连接在电容-负载组合与二极管DA1负极之间的电感器L1。于是，电功率根据开关SW1的操作(开和闭)而提供给负载。其中，Vds是通过开关SW1所加的电压，id是流经开关SW1的电流。图1B是在如图1A的装置操作时，分别表示加在开关SW1与流经它的电压Vds与电流id的波形图。图1B中，图1C的SW′表示开关SW1接通(高)和断开(低)时的定时，id′是流经图1A的开关SW1的电流id波形，Vds′是加在开关SW1上的电压Vds的波形，“a”是当开关SW1断开时的功率损失，“b”是开关SW1接通时的功率损失。参见图1A，1B和1C，当开关SW1接通时，电流开始流过该开关，并且即使在开关SW1断开时，电流id也不是立即降为零，而是相当于区域“a”的大小的一个电流值继续流动。类似地，电压Vds加在开关SW1上并在开关SW1断开时保持在一稳定状态当开关SW1接通时电压Vds并为立即降为零，并且保持相当于区域“b”的大小的一个电压。于是当开关SW1断开时，相当于区域“a”大小的电功率被浪费掉了，在开关SW1接通时，相当于区域“b”的电功率作为开关SW1中的热能损耗掉了。就这种由开关SW1的通断操作所引起电功率损失而言，在开关频率增加以减小输出电压的脉冲或减小转换器中的电感和电容时则相对于整个周期的电功率损失比率就会增加。于是整个系统的效率就会降低。即当开关频率增加时，往常的控制设备增加了开关的应力与电功率损耗。图2的简图表示了常规的电子镇流器，该镇流器包括第一和第二开关元件Q11与Q12，在其上加有输入的交流电(AC)Vin经整流的直流(DC)电压Vdd，变压器C.T.具有与电感器L10与电容器C12串接的初级线圈n11及两个次级线圈n12与n12，该两线圈的每一个的一个端子分别通过电阻RA、RB、RC与RD连接到第一与第二开关元件Q11与Q12的控制极，一个灯与电容器C12并连，电容器C11与C13连接在电容器C12的一端与第一及第二开关元件Q11与Q12及二极管D11与D12之间。于是当开关SW2接通时，第一开关元件Q11的控制极通过电阻Ri与Ci被触发。在开关SW2导通的瞬间，于是第一开关元件Q11也导通，灯驱动电流流经电容器C11与C12，电感器L10以及初级线圈n11。当电容器C11完成充电时，在第二线圈n12′两端产生一反向电功率。于是在第二开关元件Q12导通时，驱动电流流过初级线圈n11，电感器L10与电容器C12与C13。其中，当电容器C13完成充电时在第二线圈n12两端产生一个反向电功率。于是第一开关元件Q11再次导通。当反复接通和关断第一和第二开关元件Q11与Q12的开关频率与上电感器L10与电容器C12的串连谐振电路的谐振频率一致时，在电容器C12两端就会产生一个高电压，它使该灯点亮。常规的装置不仅没有增加灯的耐久性的功能，实际上它加速了灯的老化过程。而且往常的大部分的装置使用了会引起开关损耗增加和因过热而造成开关元件损坏的硬件。于是系统的稳定性不能保证并产生噪声。于是本专利技术的一个目的即是提供一种谐振模电源，它通过使用零电压开关(ZVS)系统可实现足够的电源。本专利技术的另一目的是提供一种电子镇流器，该镇流器可通过输入电压与负载的状态变化的传感使整个系统处于稳定，防止开关元件被过电流和过热而损坏，并探测周围环境的照度用于控制光输出以便节约能源。本专利技术的又一目的是提供一种应用ZVS系统的电子镇流控制电路。本专利技术的另一目的是提供一种应用ZVS系统的谐振模转换器。为实现本专利技术以上目的，提供了一种谐振模电源，该电源对(例如)市电AC电压整流的直流电压进行开关，以便向负载通过谐振器提供电能，该谐振模电源包括揩振模转换器，通过应用根据驱动信号的预定频率所进行的DC电压的零电压开关向负载提供电功率;以及零电压开关(ZVS)控制器，用于通过接收DC电压与谐振模转换器的输出以及根据市电AC电压和负载的状态输出驱动信号而控制该谐振模转换器。于是，通过减少由于开关而引起的功率损失，从而防止系统和负载处于非正常情况，而得到一种有效的电源。为了达到本专利技术的另一目的，提供了一种电子镇流器，用于通过例如市电的整流的DC电压的开关而向灯提供电能，该电子镇流器包括谐振模转换器，用于接收DC电压并根据驱动信号应用关于输入电压预定的频率而进行零电压开关，并根据控制信号向负载提供电功率;以及零电压开关控制器，用于接收DC电压和谐振模转换器的输出以便根据市电及负载状态输出驱动信号和控制信号。于是，通过减少由开关引起的功率损耗可有效地向负载提供电能，并可防止系统处于不正常状态。为了实现本专利技术的又一目的，提供了一种电子镇流器集成电路器件，该器件包括用于以下目的谐振模转换器根据控制信号通过所具有的第一和第二用于接收例如市电AC电压整流的直流电压的开关元件向负载提供电能，以及根据驱动信号应用预定的频率对输入电压进行零电压开关，该电子镇流器集成电路器件包括驱动信号发生器，用于产生锯齿波信号以便同参考电压比较，并输出驱动信号和零电压开关可行信号;功率控制器，用于接收来自谐振模转换器的电流和流经DC电压及负载的电流，并用于向驱动信号发生器输出控制电流以便维持供给负载的电功率稳定不变，以及用于控制振荡频率;零电压开关保证电路，用于接收来自谐振模转换器的电流以及零电压开关可行信号，并用于增加驱动信号静寂时间，以便谐振模转换器可进行零电压开关。断电保护电路，用于接收来自谐振模转换器的电流和流经DC电压及负载的电流，并用于在非正常情况下停止驱动信号;并且降压电路，用于接收DC电压，并且用于在探测到所使用的电压低于预定电压时停止功率控制器的控制电唷而输出预定的控制电流，并根据输入电压降低加到负载上的电功率以节省能源。为了实现本专利技术的另一目的，提供了用于以下目的的谐振模电源用于接收例如市电AC电压的整流的DC电压，以及用于根据驱动信号应用预定的频率对输入电压进行零电压开关从而向负载提供电功率，该谐振模电源包括反馈控制部分，用于从谐振模转换器引入反馈信号以便同参考电压进行比较，并用于放大这一差值以便转换成控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用了零电压开关系统的电子镇流器，该系统减少了由开关操作所引起的功耗，并在谐振波模电源（ＲＭＰＳ）中有效地提供了用于开关交流市电整流所提供的定向电压的功率，从而通过谐振器向负载供电，该电子镇流器包括： 谐振模转换器，为了根据驱动信号通过应用预定的频率对上述ＤＣ电压执行零电压开关以便可向负载供电，该转换器包含：连接于ＤＣ电源正极端子的第一开关器件以便根据上述的驱动信号执行零压开关操作，连接于ＤＣ电源负极端子的第二开关器件以便根据上述驱动信号执行零压开关操作，具有分别连接于上述第一开关器件，第二开关器件和上述负载的初级绕组和次级绕组的控制变压器，以及连接于该控制变压器并向负载供电的串连谐振电路；以及 为了根据上述负载的状态而输入上述ＤＣ电压和上述谐振模转换器的输出并输出上述交流市电及上述驱动信号以便使得上述谐振模转换器可被控制而执行零压开关，零压开关电路包含：驱动信号产生器，用于按照控制电流产生锯齿波信号并将该结果与参考电压比较以输出上述驱动信号和零电压开关可行信号；功率控制器，用于根据上述负载的状态输出来自上述谐振模转换器的电流，上述ＤＣ电压及上述控制电流；以及零电压开关保证电路，用于接收上述输入的电流和上述零电压开关于行信号以保证上述谐振模转换器执行零电压开关，其中上述零电压开关电路是连接于上述控制变压器第一绕组的， 从而按上述开关操作的功耗可降低并可有效供电。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李荣植，赵显敏，池京夏，崔洛春，
申请(专利权)人：快捷韩国半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]