[发明专利]用于提供控制信号的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及提供控制信号的领域，所述控制信号特别是用于控制例如灯泡的负载的控制信号。特别地，本发明涉及一种用于提供控制信号的系统。进一步地，本发明涉及一种用于提供控制信号的方法。此外，本发明涉及一种程序单元。而且，本发明涉及一种计算机可读介质。

进一步地，本发明特别地公开一种用于通过半导体开关来驱动灯泡、特别是白炽灯泡的方法。由此，驱动策略允许对提供给灯泡以及开关的能量进行控制，以便在过载条件的情况下使半导体开关内部的应力最小化。

背景技术

集成智能电源开关使用不同的保护策略来防止开关在过载条件期间的损坏。

最普通的策略是应用过温关闭，该过温关闭尤其是在高环境温度下在高功耗的情况下保护开关。这种解决方案的缺点是可能的高持久结温，所述高持久结温使得半导体开关变差并且最后毁坏半导体开关。

一种改善的保护策略是使用线性电流限制，该线性电流限制将开关电流限制到对于开关不危险的值。主要缺点是这种策略在电容负载或白炽灯泡的导通阶段期间引入高功耗量。因此，在过载——诸如输出短路——的情况下，必须通过监控智能来停用开关，以防止开关损坏。

其他部件使用依赖于负载类型的多级过流关闭策略。由此，在过载条件的情况下立即停用开关，以防止开关损坏。这种策略受到由于下述原因导致的加热时间的不确定的影响：

- 例如在功率控制或剧院式渐暗期间的脉冲宽度调制操作（PWM），或

- 引起直到负载接通之前的延迟时间的智能负载镇流器的初始化阶段。

在该情况下，或者必须扩大电流的时间窗口——这在过载情况下对于开关有风险，或者触发开关的过流关闭阈限，因为负载还没有达到操作温度。

这与下面的图1、2、6、7和8一起更详细地描述。

图1示意地示出公共电路1，以便在智能电源开关内产生多级过流关闭策略。电路1包括输出驱动器10、脉冲宽度调制控制器（PWM控制器）11、过流控制12、灯泡或高强度放电（HID）镇流器13、时钟14和控制器15。控制器15确定在哪个工作周期PWM-控制器11应用到信号。过流控制12被控制器命令15和时钟14触发。使用通/断命令，在过流控制12内启动定时器。该过流控制12对浪涌阶段进行计数，并且使得过流关闭的正确阈限能够接通白炽灯泡。

图2示意地示出相对于经过的时间t的使用两步过流关闭策略的示例来驱动的白炽灯泡的浪涌电流20的图，所述浪涌电流在纵轴上绘出。控制器15连续地触发对于过流控制12的接通命令21。

根据最大负载条件来调整过流阈限和时间窗口，以便在诸如电压、环境温度和容差的所有操作条件下安全地启动该装置。

在高过流阈限阶段期间，在不能与灯泡接通条件相区分的诸如短路的过载条件的情况下，开关可能被施加应力。

对于新的应用，必须以PWM模式来操作开关，以便限制操作电压并且提供渐暗或例如用于剧院式渐暗的软启动。但是，PWM限制在灯泡处的均方根电压，并且由此延长在灯泡电流降低到DC过流阈限之前的时间。

为了克服这个问题，存在两种常见的策略以便处理PWM操作：

1．使用大芯片面积，以便使得开关能够处理在长时间窗口期间的大量能量。缺点是大芯片面积的高成本。

2．通常使用持续接通的脉冲来启动灯泡，直到灯泡热得足以落在DC过流阈限之下。这种持续接通脉冲的缺点是，必须通过监控智能来控制脉冲时间，该监控智能要求计算时间并且也可能当尤其在低工作周期未正确地进行设置时引起灯闪烁。

图6示出工作周期小于1的的浪涌电流22的示意图。在该情况下，使用公共电路将导致过流关闭，因为当使用小于1的工作周期时浪涌电流可能大于过流控制周期。当窗口时间过短时，浪涌电流将达到过流控制阈限，并且将发生过流关闭。因此，有可能需要对过流控制的窗口时间进行适配。

图7示出在纵轴上绘出的氙气灯负载的浪涌电流20相对于经过的时间t的示意图。电流中的第一峰值示出向部件的输入电容充入电流。在接通后的特定时间段，负载被保持在所谓的“通电复位”状态。为了获得稳定的接通行为，在内部防止表示例如点亮的正常模式的同时，在这个时间期间向负载提供电力。在这个时间段期满后，存在由向正常模式的改变引起的、由在图6中的第二峰值图示的另一电流脉冲。在脉冲或峰值之间的时间取决于负载的容差并且取决于相应的发生器。