CN101060743B - 谐振逆变器 - Google Patents

谐振逆变器 Download PDF

Info

Publication number
CN101060743B
CN101060743B CN2007101118195A CN200710111819A CN101060743B CN 101060743 B CN101060743 B CN 101060743B CN 2007101118195 A CN2007101118195 A CN 2007101118195A CN 200710111819 A CN200710111819 A CN 200710111819A CN 101060743 B CN101060743 B CN 101060743B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
threshold value
circuit
control signal
coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007101118195A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101060743A (zh
Inventor
杨大勇
林甲森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fairchild Taiwan Corp
Original Assignee
System General Corp Taiwan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by System General Corp Taiwan filed Critical System General Corp Taiwan
Publication of CN101060743A publication Critical patent/CN101060743A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101060743B publication Critical patent/CN101060743B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/2825—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage
    • H05B41/2828—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage using control circuits for the switching elements

Abstract

本发明提供一种用于镇流器的低成本谐振逆变器电路。谐振电路包含变压器，所述变压器与灯串联连接以对灯进行操作。第一晶体管和第二晶体管经耦合以切换谐振逆变器电路。变压器的第二绕组和第三绕组用于响应于谐振逆变器电路的切换电流而产生控制信号。一旦控制信号高于高阈值，便接通晶体管。接下来，一旦控制信号低于低阈值，便断开晶体管。因此，实现了第一晶体管和第二晶体管的软切换操作。

Description

谐振逆变器
技术领域
本发明一般来说涉及谐振逆变器电路(resonant inverter circuit)，且更明确地说，涉及谐振逆变器或镇流器。
背景技术
荧光灯是我们日常生活中最普遍的光源。改进荧光灯的效率会大大节约能量。因此，在最近开发中，如何改进荧光灯的镇流器的效率并节约其功率是主要关心的问题。
图1示出了用于电子镇流器(electronic ballast)的具有串联连接的谐振逆变器电路的常规逆变器电路。两个开关10和15形成半桥式逆变器(half-bridge inverter)。所述两个开关10和15在所需切换频率下以50％的工作周期互补地接通和断开。电感器75和电容器70形成谐振电路以操作荧光灯50。荧光灯50与电容器55并联连接。电容器55作为启动电路而操作。一旦灯已经被启动，便控制切换频率以产生所需的灯电压。利用控制器5来产生切换信号S1和S2，以分别驱动开关10和15。开关10耦合到高电压源V+。因此，要求控制器5包含高压侧开关驱动器(high-side switchdriver)以接通/断开开关10，这增加了电路的成本。此电路的另一缺点是开关10和20上的高切换损耗。荧光灯的寄生装置(例如等效电容等)响应于温度变化和灯的使用寿命而变化。此外，电感器75的电感和电容器70的电容在批量生产中会产生差异性。本发明的目的在于提供一种低成本逆变器电路，其可自动实现软切换，以便减少切换损耗并改进镇流器的效率。
发明内容
本发明提供一种用于镇流器的逆变器电路。谐振电路包括变压器，所述变压器与灯串联连接以对灯进行操作。第一晶体管和第二晶体管耦合到所述谐振电路，以便切换所述谐振电路。第一控制电路和第二控制电路经耦合以分别控制第一晶体管和第二晶体管。变压器的第二绕组和第三绕组用于提供电源(power source)并响应于谐振逆变器电路的切换电流而产生控制信号至第一控制电路和第二控制电路。一旦控制信号高于高阈值，便接通晶体管。一旦控制信号低于低阈值，便断开晶体管。因此，第一晶体管和第二晶体管实现软切换操作。
附图说明
本发明包含附图来提供对本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例并连同描述内容一起用于阐述本发明的原理。
图1示出了常规电子镇流器。
图2是根据本发明实施例的谐振逆变器电路。
图3到图6示出了根据本发明实施例的逆变器的第一操作相位到第四操作相位。
图7示出了根据本发明实施例的逆变器电路的波形。
图8示出了根据本发明实施例的第一控制电路和第二控制电路的示意性电路。
图9示出了根据本发明实施例的检测电路。
图10示出了根据本发明实施例的单触发电路。
具体实施方式
图2示出了根据本发明实施例的谐振逆变器电路。灯50是谐振逆变器电路的负载。谐振电路包括变压器80和电容器70，其与灯50串联连接以对灯50进行操作。谐振电路产生正弦波电流以对灯50进行操作。晶体管20经耦合以切换谐振电路。电阻器25与晶体管20串联连接以检测切换电流，以便产生耦合到控制电路100的端子VS的电流信号VA。晶体管20由切换信号S1控制。晶体管30同样经耦合以切换谐振逆变器电路。电阻器35与晶体管30串联连接以检测切换电流，以便产生耦合到控制电路200的端子VS的电流信号VB。晶体管30由切换信号S2控制。变压器80的第一绕组N1与灯50串联连接以形成谐振逆变器电路。变压器80的第二绕组N2和第三绕组N3用于响应于谐振逆变器电路的切换电流而产生控制信号V1和V2。控制信号V1和V2分别耦合到控制电路100和控制电路200的输入端子IN。二极管21与晶体管20并联连接。二极管31与晶体管30并联连接。控制电路100产生切换信号S1，以便响应于控制信号V1的波形而控制晶体管20的接通/断开。控制电路200产生切换信号S2，以便响应于控制信号V2的波形而控制晶体管30。电阻器45从输入电压VIN耦合到电容器65，以便一旦将电力施加到谐振逆变器电路，便对电容器65进行充电。电容器65进一步经连接以向控制电路200提供电源电压VCC。当电容器65的电压高于启动阈值时，控制电路200将开始操作。二极管60从变压器80的第三绕组N3耦合到电容器65，以便一旦谐振逆变器电路的切换开始，便向控制电路200供电。变压器80的第二绕组N2经由二极管90向控制电路100和电容器95提供另一电源电压。电容器75连接到控制电路100的软启动端子SS。另一电容器85连接到控制电路200的软启动端子SS。电容器75和电容器85两者均提供软启动周期以在电力接通时实现谐振逆变器电路的软启动操作。
图3到图6示出了切换电路的操作阶段。当晶体管30接通(第一操作阶段T1)时，切换电流IM将流经变压器80以产生控制电压V2。同时，经由二极管60对电容器65进行充电。一旦切换电流IM减小且控制电压V2低于低阈值VL，晶体管30便将断开。在那以后，谐振逆变器电路的环电流将接通二极管21。所述环电流由存储在变压器80中的能量产生。谐振逆变器电路的能量将被循环(第二操作阶段T2)。流经变压器80的切换电流IM将产生控制信号V1。如果控制信号V1高于高阈值VH，那么控制电路100将启用切换信号S1以接通晶体管20。由于二极管21在此时导电(因为晶体管20接通)，因而实现了软切换操作(第三操作阶段T3)。当切换电流IM减小且控制电压V1低于低阈值VL时，晶体管20将断开。同时，谐振逆变器电路的环电流将接通二极管31(第四操作阶段T4)。因此，由于晶体管30接通，而实现了晶体管30的软切换操作。
图7示出了各操作阶段的波形，其中，VX表示V1和V2。一旦控制信号V1高于高阈值VH，便启用切换信号S1。在谐振逆变器电路的四分之一谐振周期后，一旦控制信号V1低于阈值VL，便禁用切换信号S1。谐振逆变器电路的谐振频率fR由以下等式给出，
f R = 1 2 π LC - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ( 1 )
其中，L表示变压器80的第一绕组N1的电感；C表示灯50和电容器70的等效电容。
一旦控制信号V2高于高阈值VH，便启用切换信号S2。此外，在谐振逆变器电路的四分之一谐振周期后，一旦控制信号V2低于低阈值VL，便禁用切换信号S2。
图8示出了根据本发明实施例的控制电路100和控制电路200的示意性电路。检测电路300耦合到输入端子IN以检测控制信号，以便产生启用信号ENB。一旦控制信号高于高阈值VH，便启用所述启用信号ENB。比较器230耦合到端子VS以便产生复位信号。一旦切换电流高于过电流阈值VR，便产生复位信号。启用信号ENB连接到与门213的输入和触发器(flip-flop)215的设置输入。比较器230的输出连接到与门213的另一输入。与门213的输出连接到触发器215的复位输入。触发器215的输出连接到与门217的输入。与门217的另一输入接收启用信号ENB。与门217的输出进一步连接到或门219的输入。或门219的另一输入耦合到单触发电路400的输出以接收单触发信号。或门219的输出产生切换信号。单触发电路400的输入经由逆变器280而连接到启动信号。两个齐纳二极管(zener diode)251和252、两个晶体管255和256以及两个电阻器253和254形成启动电路250，以响应于电源电压VCC而产生启动信号。齐纳二极管251和252确定启动阈值。当电源电压VCC高于启动阈值时，启动电路250将(以逻辑低电平)启用启动信号。同时，启动信号将接通晶体管255以短路齐纳二极管251，并提供断开阈值。所述断开阈值由齐纳二极管252确定。因此，一旦电源电压VCC低于断开阈值，便(以逻辑高电平)禁用启动信号。因此，响应于单触发信号、启用信号ENB和复位信号而产生切换信号。
图9示出了根据本发明实施例的检测电路300的示意性电路。将电流源305供应到软启动端子SS。软启动端子SS耦合到比较器310以与阈值电压VT进行比较。晶体管315连接到软启动端子SS。晶体管315由通电复位信号RST接通，以对连接到软启动端子SS的外部电容器(例如电容器75或85)进行放电。电流源305与外部电容器一同提供软启动周期以在施加电力时实现谐振逆变器电路的软启动操作。比较器320耦合到输入端子IN以接收控制信号，以便产生启用信号ENB。启用信号ENB进一步连接到与门353的输入、与门354的输入和逆变器352的输入。与门353的另一输入经由逆变器351而耦合到比较器310的输出。与门354的另一输入也耦合到比较器310的输出。逆变器352用于控制开关380。与门354用于控制开关370。与门353用于控制开关360。开关380耦合到比较器320和高阈值VH。当启用信号ENB被禁用时，比较器320将控制信号与高阈值VH进行比较。开关370耦合到比较器320和低阈值VL。当启用信号ENB被启用时，比较器320将把控制信号与低阈值VL进行比较。此外，开关360耦合到比较器320和中间阈值VM。一旦启用信号ENB被启用且在软启动周期期间，比较器320便将把控制信号与中间阈值VM进行比较。高阈值VH的电平高于中间阈值VM的电平。中间阈值VM的电平高于低阈值VL的电平。因此，切换信号的脉冲宽度在软启动周期期间减小。图10是单触发电路400，其中，电流源410和电容器430确定单触发信号的启用周期。
虽然已参考本发明的优选实施例而具体示出了并描述了本发明，但所属领域的技术人员将了解，在不脱离由所附权利要求书界定的本发明精神和范围的情况下，可在形式和细节上做出各种改变。

Claims (8)

1.一种谐振逆变器电路，包括：
谐振电路，包括电容器和变压器，以便对灯进行操作，其中，所述变压器包括第一绕组、第二绕组以及第三绕组，所述第一绕组与所述灯串联连接、所述第二绕组以及所述第三绕组响应于所述谐振逆变器电路的切换电流而产生控制信号；
第一控制电路和第二控制电路，经耦合以响应于所述控制信号而产生切换信号；以及
第一晶体管和第二晶体管，经耦合以响应于所述切换信号而切换所述谐振逆变器电路，其中，所述变压器的所述第二绕组和所述第三绕组经耦合以经由二极管和电容器而产生电源电压，以向所述第一控制电路和所述第二控制电路供电，
其中，一旦所述控制信号高于一高阈值，便启用所述切换信号，且一旦所述控制信号低于低阈值，便禁用所述切换信号；且其中，所述高阈值的电平高于所述低阈值的电平。
2.根据权利要求1所述的谐振逆变器电路，其中，所述第一控制电路和所述第二控制电路分别包含经耦合以产生软启动周期的软启动端子，且在所述软启动周期期间，所述切换信号的脉冲宽度被减小。
3.根据权利要求1所述的谐振逆变器电路，其中，所述第一控制电路和所述第二控制电路分别进一步包括：
检测电路，耦合到所述变压器以响应于所述控制信号而产生启用信号，其中，一旦所述控制信号高于一高阈值，便启用所述启用信号；
复位比较器，经耦合以检测所述切换电流，以便产生复位信号，以一旦所述切换电流高于一过电流阈值，便使所述切换信号复位；
启动电路，经耦合以检测所述电源电压，以在所述电源电压高于启动阈值时，产生一启动信号；以及
单触发电路，耦合到所述启动电路以响应于所述启动信号而产生单触发信号，其中，响应于所述单触发信号和所述启用信号而产生所述切换信号。
4.根据权利要求3所述的谐振逆变器电路，其中，所述检测电路包括：
比较器，耦合到所述控制信号以产生所述启用信号；
第一开关，耦合到所述比较器和所述高阈值，其中，当所述启用信号被禁用时，所述比较器将所述控制信号与所述高阈值进行比较；
第二开关，耦合到所述比较器和一低阈值，其中，当启用信号被启用时，所述比较器将所述控制信号与所述低阈值进行比较；以及
第三开关，耦合到所述比较器和中间阈值，其中，一旦所述启用信号被启用且在一软启动周期期间，所述比较器便将所述控制信号与所述中间阈值进行比较，且其中，所述高阈值的电平高于所述中间阈值的电平，且所述中间阈值的电平高于所述低阈值的电平。
5.一种谐振逆变器，包括：
谐振电路，由负载和变压器组成，所述变压器包括与所述负载串联连接的绕组，以及响应于所述谐振电路的切换电流而产生控制信号的第二绕组以及第三绕组；
第一控制电路和第二控制电路，经耦合以响应于所述控制信号而产生切换信号；以及
第一晶体管和第二晶体管，经耦合以响应于所述切换信号而切换所述谐振电路，其中，所述变压器经耦合以提供电源，以便产生切换信号，
其中，一旦所述控制信号高于高阈值，便启用所述切换信号，且一旦所述控制信号低于低阈值，便禁用所述切换信号，其中，所述高阈值的电平高于所述低阈值的电平。
6.根据权利要求5所述的谐振逆变器，其中，所述第一控制电路和所述第二控制电路经耦合以产生软启动周期，且其中，在所述软启动周期期间，所述切换信号的脉冲宽度被减小。
7.根据权利要求5所述的谐振逆变器，其中，所述第一控制电路和所述第二控制电路分别包括：
检测电路，耦合到所述变压器以响应于所述控制信号而产生启用信号，其中，一旦所述控制信号高于一高阈值，便启用所述启用信号；以及
启动电路，经耦合以检测电源电压，以在所述电源电压高于启动阈值时产生启动信号，其中，响应于所述启动信号和所述启用信号而产生所述切换信号。
8.根据权利要求7所述的谐振逆变器，其中，所述检测电路包括：
比较器，用于产生所述启用信号；
第一开关，耦合到所述比较器和所述高阈值，其中，当所述启用信号被禁用时，所述比较器将所述控制信号与所述高阈值进行比较；
第二开关，耦合到所述比较器和一低阈值，其中，当所述启用信号被启用时，所述比较器将所述控制信号与所述低阈值进行比较；以及
第三开关，耦合到所述比较器和中间阈值，其中，一旦所述启用信号被启用且在一软启动周期期间，所述比较器便将所述控制信号与所述中间阈值进行比较，且其中，所述高阈值的电平高于所述中间阈值的电平，所述中间阈值的电平高于所述低阈值的电平。
CN2007101118195A 2007-03-19 2007-06-15 谐振逆变器 Expired - Fee Related CN101060743B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/688,237 2007-03-19
US11/688,237 US7755296B2 (en) 2007-03-19 2007-03-19 Resonant inverter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101060743A CN101060743A (zh) 2007-10-24
CN101060743B true CN101060743B (zh) 2010-11-24

Family

ID=38866569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007101118195A Expired - Fee Related CN101060743B (zh) 2007-03-19 2007-06-15 谐振逆变器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7755296B2 (zh)
CN (1) CN101060743B (zh)
TW (1) TWI369920B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7616457B2 (en) * 2007-11-20 2009-11-10 System General Corp. Synchronous regulation circuit
DE102008016754A1 (de) * 2008-03-31 2009-10-01 Tridonicatco Gmbh & Co. Kg Niedervoltversorgung in Betriebsgeräten für Leuchtmittel
US8441203B1 (en) * 2010-06-17 2013-05-14 Universal Lighting Technologies, Inc. Dimming electronic ballast for true parallel lamp operation
CN103875314B (zh) * 2011-07-15 2016-03-16 Nxp股份有限公司 谐振变换器的控制方法及控制器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4259614A (en) * 1979-07-20 1981-03-31 Kohler Thomas P Electronic ballast-inverter for multiple fluorescent lamps
CN1117782A (zh) * 1993-12-09 1996-02-28 摩托罗拉照明公司 具有两个晶体管和两个变压器的电子镇流器
CN2502485Y (zh) * 2001-09-28 2002-07-24 北京硅谷浪潮科技发展有限公司 控制高压气体放电灯的高功率因数电子镇流器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4538095A (en) * 1983-06-03 1985-08-27 Nilssen Ole K Series-resonant electronic ballast circuit
US4791338A (en) * 1986-06-26 1988-12-13 Thomas Industries, Inc. Fluorescent lamp circuit with regulation responsive to voltage, current, and phase of load
JPH0389493A (ja) * 1989-08-31 1991-04-15 Toshiba Lighting & Technol Corp 放電灯点灯装置
DE19613149A1 (de) * 1996-04-03 1997-10-09 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Schaltungsanordnung zum Betrieb elektrischer Lampen
US6188553B1 (en) * 1997-10-10 2001-02-13 Electro-Mag International Ground fault protection circuit
US6300722B1 (en) * 1997-11-05 2001-10-09 Jorge M. Parra Non-thermionic ballast-free energy-efficient light-producing gas discharge system and method
US6169375B1 (en) * 1998-10-16 2001-01-02 Electro-Mag International, Inc. Lamp adaptable ballast circuit
US6222326B1 (en) * 1998-10-16 2001-04-24 Electro-Mag International, Inc. Ballast circuit with independent lamp control
US6194840B1 (en) * 1998-12-28 2001-02-27 Philips Electronics North America Corporation Self-oscillating resonant converter with passive filter regulator
CN100472909C (zh) * 2002-08-13 2009-03-25 三垦电气株式会社 过热保护装置
US7436126B2 (en) * 2006-12-07 2008-10-14 System General Corp. Resonant ballast circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4259614A (en) * 1979-07-20 1981-03-31 Kohler Thomas P Electronic ballast-inverter for multiple fluorescent lamps
CN1117782A (zh) * 1993-12-09 1996-02-28 摩托罗拉照明公司 具有两个晶体管和两个变压器的电子镇流器
CN2502485Y (zh) * 2001-09-28 2002-07-24 北京硅谷浪潮科技发展有限公司 控制高压气体放电灯的高功率因数电子镇流器

Also Published As

Publication number Publication date
TW200840416A (en) 2008-10-01
TWI369920B (en) 2012-08-01
US7755296B2 (en) 2010-07-13
CN101060743A (zh) 2007-10-24
US20080232147A1 (en) 2008-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7046526B2 (en) DC-AC converter, and method for supplying AC power
CN100481693C (zh) 用于上电复位和欠压锁定方案的系统与方法
KR0166432B1 (ko) 전계발광 소자용 전계발광 소자 점등 장치 및 방법
CN100477468C (zh) 直流-交流变换装置及其控制器ic
CN102377358B (zh) 用于降低开关模式电源变换器的待机功耗的系统和方法
WO2006051854A1 (ja) コントローラｉｃ、直流－交流変換装置、及び直流－交流変換装置の並行運転システム
CN108448886B (zh) 一种Buck变换器自举驱动电路
CN101789700A (zh) 谐振式功率转换器的控制电路及控制方法
CN103959915B (zh) 用于降压转换器的起动电路
CN101060743B (zh) 谐振逆变器
CN100544538C (zh) 运行放电灯的电路系统
US20090168465A1 (en) Power supply circuit with protecting circuit
CN101075791B (zh) 电流模式谐振逆变器
CN102208303A (zh) 继电器驱动电路
CN107124104B (zh) Dc/dc转换装置
JP2008289319A (ja) 放電管電力供給装置及び半導体集積回路
US10797600B2 (en) Power supply apparatus, microbial fuel cell voltage boosting circuit and microbial fuel cell voltage boosting system
CN101060747B (zh) 高效率谐振镇流器
Wei et al. A novel approach for achieving ZVS operation in class-D ZVS inverter
US7911809B2 (en) Switching power supply circuit
Nerone A novel MOSFET gate driver for the complementary Class D converter
CN219938332U (zh) 控制信号产生电路与电子设备
CN214412606U (zh) 半桥驱动电源、igbt驱动装置及汽车
KR20110012057A (ko) 스위칭 손실을 저감하고 전류원을 갖는 플라즈마용 펄스 전원 장치
CN1972548B (zh) 电流模式谐振镇流器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101124

Termination date: 20130615