專利名稱：過流和中點電壓檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有半橋電路的逆變器、具有這種逆變器的氣體放電燈所用的電子鎮(zhèn)流器(EVG)、監(jiān)控具有半橋電路的逆變器的狀態(tài)的方法、以及借助計算機運行時支持這種方法的計算機軟件程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
舉例來說，本發(fā)明的背景是電子鎮(zhèn)流器應(yīng)用領(lǐng)域?？筛鶕?jù)技術(shù)現(xiàn)狀熟知這種電子鎮(zhèn)流器，其常規(guī)上具有一個由電源電壓供電并具有功率因子校正(PFC)的整流器。該裝置產(chǎn)生的直流電壓隨后傳輸?shù)揭粋€高頻定時的半橋，產(chǎn)生一個高頻交流電壓，該高頻交流電壓隨后傳輸?shù)街辽僖槐K相連的氣體放電燈。半橋電路通常具有兩個串聯(lián)連接的開關(guān)，例如利用一個諸如ASIC之類的控制單元來定時的功率晶體管。
在半橋的功率晶體管的切換過程中，應(yīng)注意避免一種稱之為“硬切換”的現(xiàn)象?！坝睬袚Q”是指，在電流通過半橋、通過空轉(zhuǎn)二極管(與一個開關(guān)并聯(lián)并可集成在該開關(guān)中)的空轉(zhuǎn)階段，接通反向的開關(guān)。這樣會損壞開關(guān)。
從技術(shù)現(xiàn)狀看，已知建議在出現(xiàn)這種硬切換過程之后，使半橋退出工作。
另一方面，從例如WO 00/35252(見圖14)可知監(jiān)控半橋電路的狀態(tài)，更準(zhǔn)確地說是監(jiān)控兩個開關(guān)之間的中點處的電壓，以使相關(guān)的晶體管僅在空轉(zhuǎn)階段已結(jié)束時才導(dǎo)通。這種電路的缺陷是，為了在控制單元監(jiān)控中點電壓，例如在同時控制開關(guān)的控制單元監(jiān)控中點電壓，還需額外占用集成電路的管腳。

發(fā)明內(nèi)容
從技術(shù)現(xiàn)狀出發(fā)，本發(fā)明的目的是為半橋提出一種更有效配置的監(jiān)控和控制電路。
根據(jù)本發(fā)明，這一目由獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求以特別優(yōu)選的方式進(jìn)一步發(fā)展了本發(fā)明的核心思想。
根據(jù)本發(fā)明，有可能實現(xiàn)集成電路上用于監(jiān)控半橋中點電壓的所需管腳，也可同時用于監(jiān)控半橋電流。因此，根據(jù)本發(fā)明，監(jiān)控電路設(shè)置為，一方面，在開關(guān)定時的階段中，使用在集成電路的管腳的測量信號作為中點電壓。另一方面，在暫時分離的開關(guān)(功率晶體管)的定時階段中，同一管腳能夠用于確定半橋電流。因而，通過半橋的電流舉例來說可用于檢測過流狀態(tài)或調(diào)節(jié)燈的功率。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種具有半橋電路的逆變器，該逆變器具有兩個串聯(lián)連接并供之以直流電壓的開關(guān)，利用該電路的適當(dāng)反向定時可在這兩個開關(guān)的中點(4)處產(chǎn)生交流電壓。進(jìn)一步地，提供一種控制單元，其用于為所述開關(guān)定時并評估于所述開關(guān)的定時的不同時間段內(nèi)在所述中點處引出的測量信號，以便檢測通過所述半橋(5)的電流和所述中點(4)處的電壓。
因此，該控制單元可在當(dāng)僅有位于較低電勢的開關(guān)(1)閉合時，將中點信號評估為通過半橋(5)的電流。
另一方面，該控制單元可在至少位于較低電勢的開關(guān)(2)打開的定時的時間段中，將中點信號評估為中點(4)電壓值。特別地，該控制單元可在兩個開關(guān)都打開的死時間內(nèi)，將中點信號評估為中點電壓值。
因此，所述死時間可利用該控制單元根據(jù)檢測到的中點電壓而變化，特別可括展為始于一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。
所述電勢較低的開關(guān)可通過一個歐姆測量電阻器接地，該歐姆測量電阻器的電阻值遠(yuǎn)小于所述電勢較低的開關(guān)在閉合狀態(tài)下的電阻值。
所述電勢較低的開關(guān)上可并聯(lián)連接有另一歐姆電阻器，并且從所述測量電阻器和所述電勢較低的開關(guān)之間引出所述中點信號。
可提供用于比較所述測量信號和基準(zhǔn)電壓的比較器，并且比較的結(jié)果可傳送到該控制單元以便進(jìn)一步評估。
該控制單元可為ASIC。
只有在所述對中點電壓的檢測已表明所述半橋電流的空轉(zhuǎn)階段已經(jīng)結(jié)束時，開關(guān)才閉合，以確保低電勢切換過程。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供用于具有所述逆變器的氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器。
最后，本發(fā)明涉及監(jiān)控具有半橋電路的逆變器的狀態(tài)的方法。


在此參照附圖并利用對本發(fā)明不同示例性實施例的詳細(xì)描述，更詳盡說明本發(fā)明的更多的特征、優(yōu)點和特點。
圖1a顯示了本發(fā)明第一示例性實施例，其中在所謂的死時間內(nèi)測量中點電壓；圖1b顯示了第一示例性實施例在測量通過半橋的電流期間的情況；圖2a顯示了本發(fā)明第二示例性實施例，其中在死時間內(nèi)測量中點電壓；和圖2b再次顯示了第二示例性實施例在測量通過半橋的電流期間的情況。
具體實施例方式
圖1a顯示了本發(fā)明第一示例性實施例，其中直流干線電壓3傳輸?shù)骄哂邪霕螂娐?的逆變器10。半橋電路5具有兩個功率開關(guān)1和2，在各種情況下這兩個功率開關(guān)并聯(lián)連接了空轉(zhuǎn)二極管11和12。這些空轉(zhuǎn)二極管11和12也可集成到開關(guān)(晶體管)中。通過利用控制單元6對開關(guān)1和2進(jìn)行適當(dāng)?shù)?高頻)定時，可在半橋電路5的中點4產(chǎn)生一個(高頻)交流電壓，該交流電壓舉例來說可傳輸?shù)胶罄m(xù)負(fù)載電路中的扼流圈13，所述負(fù)載電路通常包括燈。
與半橋電路5相連的監(jiān)控電路的作用，一方面是為了避免所謂的硬切換，即非低電勢切換晶體管1和2。在開關(guān)接通之前，當(dāng)空轉(zhuǎn)二極管11和12能夠在半橋電路的感性工作范圍內(nèi)導(dǎo)通時，開關(guān)以低電勢方式進(jìn)行切換。
這是當(dāng)負(fù)載電路的諧振曲線顯示出感性行為時的情況。相反，如果負(fù)載電路顯示出容性行為，則不會出現(xiàn)這種情況。
根據(jù)本發(fā)明，在對開關(guān)1和2定時的時間階段測量中點電壓，此時間階段中起碼電勢較低的開關(guān)2是打開的。特別地，也可在兩個開關(guān)1和2都打開的死時間內(nèi)測量中點電壓。
監(jiān)控電路具有與電勢較低的開關(guān)2并聯(lián)連接的第一歐姆電阻器8。第一歐姆電阻器8與連接在電勢較低的開關(guān)2和地之間的歐姆測量電阻器7，形成一個分壓器。分壓器信號隨后傳送給比較器9，比較器9比較分壓器信號和預(yù)定基準(zhǔn)電壓Vref，并將比較信號傳送給控制單元6。
由于控制單元6確定開關(guān)1和2的時間定時，所以從管腳14進(jìn)入的測量信號毫無疑問與死時間階段相關(guān)。
要指出的是，歐姆電阻器7的電阻值比處于閉合狀態(tài)(接通狀態(tài))的電勢較低的開關(guān)2的開關(guān)電阻要小得多，例如，可為幾毫歐姆。
這樣，在中點電壓的測量中，優(yōu)選在死時間的持續(xù)期內(nèi)，即如圖1b所示，當(dāng)電勢較低的開關(guān)2按照控制單元6的預(yù)設(shè)閉合時，測量半橋電流。在這種情況下，中點電壓約為0.7伏特，利用測量電阻器7上的電壓來測量半橋電流，并將該電壓傳送到比較器9。
要指出的是，圖1a和圖1b中使用了同一電路6以及電路6中的同一管腳14，一方面可在開關(guān)1和2的定時的第一時間段測量中點電壓，另一方面可測量通過半導(dǎo)體橋的電流。
圖2a和圖2b顯示了本發(fā)明第二示例性實施例，其中監(jiān)控電路簡化為從中點4直接引出測量信號。再如圖2a所示，在兩個開關(guān)1和2都打開的死時間內(nèi)測量中點電壓，而在開關(guān)1和2的定時的持續(xù)期內(nèi)同時電勢較低的開關(guān)2閉合的時候測量通過半橋的電流。
根據(jù)圖2a和圖2b的簡化電路與根據(jù)圖1a和圖1b的電路相比，表現(xiàn)了這樣一種不安全因素，即由于只是粗略知曉開關(guān)S2的開關(guān)電阻(Resiston)，所以在圖2b情況下的電流測量值相對來說不精確。此時，在控制電路6中適當(dāng)設(shè)置一個門限值，其精度就足以在半橋中識別出過流時，實現(xiàn)安全關(guān)斷。
可替代地，開關(guān)S2也可形成為集成開關(guān)，這樣，就可相對精確地限定閉合狀態(tài)下的開關(guān)電阻(Resiston)，相應(yīng)地，在圖2b的示例中也可精確測量電流。
同時，半橋電流的檢測值不僅可在檢測到過流情況時用于安全關(guān)斷，還可作為調(diào)節(jié)燈的功率的至少一個參數(shù)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，由于這里提出了的測量概念是將中點電壓檢測與半橋中的過流檢測結(jié)合在一起的電路技術(shù)，所以控制集成電路6的管腳數(shù)量能夠保持在很少。
由于中點電壓總是在相應(yīng)的晶體管接通之前確定，而且另一方面總是會出現(xiàn)死時間，所以在較小電流情況下測量，將使同時檢測半橋電流和中點電壓成為可能。
權(quán)利要求
1.具有半橋電路的逆變器，具有兩個串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開關(guān)(1，2)，利用所述開關(guān)(1，2)的反向定時可在它們的中點(4)處產(chǎn)生交流電壓；和控制單元(6)，用于為所述開關(guān)(1，2)定時并評估于所述開關(guān)(1，2)的定時的不同時間段內(nèi)在所述中點(4)處引出的測量信號，以便檢測通過所述半橋(5)的電流和所述中點(4)處的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述控制單元(6)在僅有位于較低電勢的開關(guān)(1)閉合時，將所述中點信號評估為通過半橋(5)的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1～2中任一項所述的逆變器，其特征在于，所述控制單元(6)在至少位于較低電勢的開關(guān)(2)打開的階段中，將所述中點信號評估為中點(4)電壓值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的逆變器，其特征在于，所述控制單元(6)在兩個開關(guān)(1，2)都打開的死時間內(nèi)，將所述中點信號評估為中點電壓值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆變器，其特征在于，所述死時間根據(jù)所檢測到的中點電壓而變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項所述的逆變器，其特征在于，所述電勢較低的開關(guān)(2)通過一個歐姆測量電阻器(7)接地，該歐姆測量電阻器(7)的電阻值遠(yuǎn)小于所述電勢較低的開關(guān)(2)在閉合狀態(tài)下的電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的逆變器，其特征在于，所述電勢較低的開關(guān)(2)上并聯(lián)連接有另一歐姆電阻器(8)，并且從所述測量電阻器和所述電勢較低的開關(guān)(2)之間引出所述中點信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的逆變器，其特征在于，用于比較所述測量信號和一基準(zhǔn)電壓的比較器(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項所述的逆變器，其特征在于，所述控制單元是ASIC。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項所述的逆變器，其特征在于，只有在所述對中點電壓的檢測表明所述半橋電流的空轉(zhuǎn)階段已經(jīng)結(jié)束時，所述控制單元才接通開關(guān)以確保低電勢切換過程。
11.用于氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器，具有根據(jù)上述權(quán)利要求1～10中任一項所述的逆變器(10)。
12.用于監(jiān)控具有半橋電路的逆變器的狀態(tài)的方法，該逆變器具有兩個串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開關(guān)(1，2)，利用所述開關(guān)(1，2)的適當(dāng)反向定時可在它們的中點(4)處產(chǎn)生交流電壓，其特征在于，評估于所述開關(guān)(1，2)的定時的不同時間段內(nèi)在所述中點(4)處引出的測量信號，以便檢測通過所述半橋(5)的電流和所述中點(4)處的電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，當(dāng)僅有位于較低電勢的開關(guān)(1)閉合時，將所述中點信號評估為通過半橋(5)的電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13中任一項所述的方法，其特征在于，在至少位于較低電勢的開關(guān)(2)閉合的階段中，將所述中點信號評估為中點(4)電壓值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12～14中任一項所述的方法，其特征在于，在兩個開關(guān)(1，2)都打開的死時間內(nèi)，將所述中點信號評估為中點電壓值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述死時間根據(jù)所檢測到的中點電壓而變化。
17.根據(jù)權(quán)利要求12～16中任一項所述的方法，其中所述電勢較低的開關(guān)(2)通過一個歐姆測量電阻器(7)接地，該歐姆測量電阻器(7)的電阻值遠(yuǎn)小于閉合狀態(tài)下的開關(guān)電阻，并且所述電勢較低的開關(guān)(2)上并聯(lián)連接有另一歐姆電阻器(8)，其特征在于，從位于所述測量電阻器和所述電勢較低的開關(guān)(2)之間的點上引出所述中點信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，比較所述測量信號和一基準(zhǔn)電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求12～18中任一項所述的方法，其特征在于，評估所述中點處的電壓以確保所述開關(guān)(1，2)的低電勢切換過程。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，只有在所述對中點電壓的檢測已表明所述半橋電流的空轉(zhuǎn)階段已經(jīng)結(jié)束時，開關(guān)(1，2)才閉合。
21.用于控制具有半橋電路的逆變器的方法，該逆變器具有兩個串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開關(guān)(1，2)，利用所述開關(guān)(1，2)的適當(dāng)反向定時可在它們的中點(4)處產(chǎn)生交流電壓，其特征在于，將于兩個開關(guān)(1，2)都打開的死時間內(nèi)在所述中點(4)處引出的測量信號評估為中點電壓值，并且所述死時間根據(jù)所檢測到的中點電壓而變化。
22.計算機軟件程序產(chǎn)品，其特征在于，當(dāng)該產(chǎn)品借助微型計算機運行時，其支持根據(jù)權(quán)利要求12～20中任一項的方法。
23.具有半橋電路的逆變器，具有兩個串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開關(guān)(1，2)，利用所述開關(guān)(1，2)的反向定時可在它們的中點(4)處產(chǎn)生交流電壓；和控制單元(6)，用于為所述開關(guān)(1，2)定時，并將于所述開關(guān)(1，2)都打開的死時間內(nèi)在所述中點(4)處引出的測量信號評估為中點處的電壓值，并根據(jù)所檢測到的中點電壓設(shè)置所述死時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有半橋電路的逆變器，包括兩個串聯(lián)連接并供之以直流電壓(3)的開關(guān)(1，2)，利用所述開關(guān)(1，2)的反向定時可在它們的中點(4)處產(chǎn)生交流電壓，以及控制單元(6)，其用于為所述開關(guān)(1，2)定時并評估于所述開關(guān)(1，2)的定時的不同時間段內(nèi)在所述中點(4)處引出的測量信號，以便檢測通過所述半橋(5)的電流和所述中點(4)處的電壓。因此，控制單元(6)在僅有位于較低電勢的開關(guān)(1)閉合時，將中點信號評估為通過半橋(5)的電流。另一方面，控制單元(6)在至少位于較低電勢的開關(guān)(2)打開的階段中，將中點信號評估為中點(4)電壓值。
文檔編號H05B41/285GK1926754SQ200580006573
公開日2007年3月7日 申請日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月1日
發(fā)明者戴爾特·克萊恩 申請人:三多尼克愛特克兩合股份有限公司