[发明专利]数字电灯镇流器

说明书

本发明涉及荧光灯镇流器且特别是可以实时获取有效电灯功率计算结果的数字控制电路。

模拟镇流器可以实现低成本和低功率损耗。然而，模拟镇流器的性能由于寄生成份和噪声灵敏度对精确度的影响而受到限制。更进一步，模拟镇流器的功能性、灵活性以及可编程性也都受到限制，因为模拟镇流器使用了多个电阻和电容，这使得难以实现使用标准的集成电路(IC)处理技术。另外，模拟镇流器复杂且笨重。

大多数可调光高频(HF)电子镇流器使用模拟IC来控制荧光灯的各种操作。这些控制操作可包括预热、点亮、燃烧支持、功率调节以及减低亮度。一些电子镇流器可使用标准的CPU或者微控制器来对荧光灯的操作进行控制。对这些镇流器来说，功能性、灵活性以及可编程性被大为提高。然而，由于受到速度的限制，一个标准的CPU无法实时处理交流(AC)电灯信号来获取所需要的信息，例如电压或电流的相位，峰值电压或电流，有功功率等等。这些信息对可调光镇流控制来说是非常重要的。因此，这些类型的数字镇流器必须对更多的信号进行取样，并且需要很难集成的复杂的信号状态电路。

更进一步，市场上的具有片内模一数(A/D)转换器的标准微控制器使用很慢的片内A/D转换器，并且实在太慢而无法处理高速A/D转换器的输出。具有了慢速片内A/D转换器，模拟输出信号是在外部被滤波的，这需要附加的外部元件。另外，滤波从输出的模拟信号中移除了有用的信息，由此限制了可以被调整的成分，例如有效电灯功率不能被调整。

需要有一种能够使用快速A/D转换器的电灯信号处理器，它可以实时获取有效电灯功率的计算结果。

为了获得实时的电灯信号处理，本发明提出了一种特殊的数字镇流控制IC，它被设计并与模拟数字镇流器联合起来使用。

发明的数字电灯信号处理器实时检测电灯电压和电灯电流。这两个信号对获取信息，例如有效电灯功率的计算结果来说是足够的，并且对控制镇流操作和故障监测来说是必要的。本发明测量电灯电流和电压的相位，并计算平均电灯电流和电压。

发明的数字电灯信号处理器消除了电力布线中寄生电容的影响并免除了信号状态电路。它可以检测和控制硬切换，并提供过流和过压保护。本发明直接处理AC信号以进行简单和容易的集成单片设计。

对本领域技术人员来说，本发明的前述目的和优点将通过接下来结合附图对优选实施例的详细描述而被更为容易的理解，附图中相似的元件通过贯穿几幅视图的识别参考数字而被标明，其中：

图1是使用发明的数字电灯信号处理器的电子镇流器的系统结构图。

图2是发明的数字电灯信号处理器的结构图。

发明的数字镇流电路1使用数字电灯信号处理(DLSP)技术以实时处理AC电灯电流2和电灯电压3。尽管除了电灯电流之外的电流，例如电感器电流，或者同时电流的组合，例如，电灯和电容器电流，是通过DLSP来处理的，但为了简化，术语电灯电流将被用于描述所有的情况。镇流电路1仅仅需要检测电灯电流i₁2和电灯电压v₁3信号以获取对镇流操作进行控制和故障检测所需要的信息。

当发明的DLSP被与对i₁2和v₁3的取样结合起来使用时，可以实现对峰值电灯电流和电压、有效电灯功率以及已整流的平均电灯电压和电流的控制。DLSP也可以对点火故障，电容模式和电灯存在，以及电灯寿命中止时的正、负电灯电流进行检测。

更进一步，由于镇流器可以直接对AC信号进行处理，因此信号状态电路可以非常简单，并且很容易被集成到一块单独芯片上。因此，发明的镇流器的成本、尺寸以及元件计数可以显著被减少。

图1显示了被用于镇流电路1的发明的低压数字电灯信号处理器电路20，该电路中包括一个快速A/D转换器23，用于重复取样，例如32X重复取样。模拟输出信号，例如电灯电压3、电灯电流2以及半桥电源开关电流4，可以从一个功率级5中获取。A/D转换器23的数字输出信号被发送到DLSP电路20，该电路在一个预周期的基础上，通过将两路输出模拟信号2，3相乘并将其平均来计算功率；并计算每个输入信号的平均值。DLSP电路20更进一步整流从A/D转换器23接收到的输入信号，之后对整流过的输入信号的平均值及其峰值进行计算，并检测两个输入信号的相位。

脉宽调制(PWM)电路31产生输出信号6。PWM信号的频率和工作周期取决于DLSP电路20中所进行操作的输出。通过改变PWM信号的频率/工作周期，电灯功率或电灯电流可以被调整到一个被选的电平。