CN102379162B - 用于驱动高压气体放电灯的电路装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动具有矫正的电弧的高压气体放电灯(5)的电路装置，具有：-在第一半桥(6)中的至少一个第一电子开关(Q1)和一个第二电子开关(Q2)；-用于为半桥电路供给直流电压信号(U0)的电源端口和参考接地端口；-具有灯具扼流圈(L1)和阻塞电容(7)的负载电路(9)，并且负载电路一方面耦合在半桥中点上并且另一方面耦合在至少一个用于连接该高压气体放电灯(5)的端口上；-用于为第一子电开关(Q1)和第二电子开关(Q2)提供至少一个第一触发信号(G1)和一个第二触发信号(G2)的触发电路(8)，其中第一和第二触发信号(G1，G2)是相同频率的脉宽调制信号，其中这两个触发信号的脉冲占空比和这两个触发信号相互之间的相位可以分别相互独立地调节，并且这两个触发信号分别逆转为低频脉冲。本发明同样涉及一种用于驱动具有上述电路装置的高压气体放电灯的方法，其中在驱动该气体放电灯期间进行以下步骤：-利用第一和第二触发信号触发第一和第二电开关，其中触发信号是相同频率的脉宽调制信号，-改变或者调节触发信号的脉冲占空比，-改变或者调节这两个触发信号之间的相位，-将这两个触发信号转换为低频脉冲。

Description

用于驱动高压气体放电灯的电路装置和方法
技术领域
本发明涉及一种电路装置和一种方法，它们用于驱动具有矫正的电弧的高压气体放电灯，该电路装置在第一半桥中具有：至少一个第一电子开关和一个第二电子开关；用于为半桥电路供给直流电压信号的电源端口和参考接地端口；具有灯扼流圈和阻塞电容的负载电路，并且该负载电路一方面耦合在半桥中点上并且另一方面耦合在至少一个用于连接该高压气体放电灯的端口上；以及用于为第一和第二电子开关提供至少一个第一触发信号和一个第二触发信号的触发电路。 
背景技术
本发明从用于驱动根据主权利要求所述的气体放电灯的一种电路装置和一种方法出发。本发明尤其涉及一种用于在电弧被矫正的情况下驱动气体放电灯的电路装置。 
为了驱动高压气体放电灯、尤其是标准HCI灯，但同时也为了驱动无汞的、分子辐射占优的(molekularstrahlungsdominierten)MF灯，大部分情况下会使用一种相对低频的、矩形波的、具有快速整流功能的灯具电源。对电流进行整流用于避免单侧的电极损坏，并且必须通过足够快地换极来完成，使得灯具在整流期间不会熄灭。以典型的方式，整流时间应该在小于100μs的范围内实现。通常这样选择整流频率，即：一方面在整流过程中，短暂的非连续性并不在光线方面表现为闪烁，这就是说，整流频率应该尽可能大于50Hz；并且另一方面尽可能不使电子驱动器和较热的气体放电灯发出的声音落在可听到的频率范围内，这就是说，整流频率 应该尽可能小于200Hz。如果100Hz的整流频率与供电网络同步，则可以达到最好的效果，并且因此阻止在电网供电时可能出现的纹波和在整流过渡期间发生的波动之间出现的可轻易看出的低频混合模式。但是，整流频率也不能高于可听到的频率范围，即不能高于20kHz，从而在驱动灯具时，不会任意地激发放电弧的在声学方面的固有谐振，在常用的灯具几何形状中该固有谐振甚至处于20kHz和150kHz之间。在大多数情况下，对电弧进行谐振触发会导致弧波动和电弧不稳定，这些最终会导致灯具熄灭或者甚至能导致灯具毁坏。 
利用上述简单的矩形波驱动模式，一般可以驱动大部分标准的高压气体放电灯，而不会在此期间导致值得注意的电弧不稳定性和电弧偏转。另外相反地，在灯的几何形状特殊时，会产生较高的纵横比，这就是说，灯容器长度和灯容器直径之间的比例较大，或者说弧长度与弧直径的比例较大，或者在灯具有特殊的填充气体时也是如此。 
在这些情况下，除了可能激发降低稳定性的声学固有谐振，还产生以下可能性，即由于较热的灯具自身具有浮力，电弧依据其取向、如垂直的或者水平的点火位置系统地从其轴向的中心出发向上偏移，并且因此在电极之间构成弧形。通常由于有效弧长改变，该弧形的偏移也会导致电学方面的等离子体驱动参数改变，例如点火电压或者声学固有谐振的位置，但是它们另一方面对于稳定地驱动具有电子驱动器(EVG)的电弧具有极其重要的意义。这种系统的弧偏移因此同样可以导致在电驱动灯具时出现问题，并且导致固有的电弧不稳定。 
此外，如果考虑到灯具在发光体中的实际应用和与之相关的在一个反射系统中用测角术测得的光输出效率，自身偏移的电弧的缺点不言而喻。 
为了避免在灯具中发生这种大多由浮力造成的弧偏转，并且为了在大体上稳定具有高纵横比的放电弧，现在可以采用电弧矫正或者说Arc-Straightening的驱动方法。 
在电弧矫正的情况下，通过电驱动器有针对性地激发灯具的放电弧中特别的声学固有谐振，该声学固有谐振由于其形式上的特性不会导致一般常见的波动或者电弧不稳定，而是会使电弧的稳定性提高，尤其是在其轴向方向上。为此可以考虑的固有谐振主要是具有方位角的模式结构的固有谐振。为了电弧矫正或者Arc-Straightening的目的，提及对第二方位角的声学模式进行激发。 
为了电弧矫正而激活的方位角的固有频率的位置一方面取决于灯的几何形状(长度、纵横比)，但是也取决于灯的一般驱动参数，如压力、温度、填充气体、功率等等。在所述灯具中，方位角的固有模式在20kHz到150kHz之间，典型地为60kHz。 
用于适合地对灯具中特殊的声学固有频率进行激发的最简单方法是，利用电子驱动器来驱动已经具有高频电源电压或者电源电流的电弧。 
相对于矩形波驱动，在这里谈及的是高频驱动或者直接驱动。如果想要利用电子驱动器在直接驱动模式中有针对性地在灯具中激发一个60KHz的方位角模式，那么该电子驱动器必须准确地利用30kHz的驱动交变半频正弦地驱动灯具。该电源电压或者说电源电流的振幅谱在30kHz时会具有一个单一的频率分量，而所属的功率谱，即电流和电压乘积的频谱，除了在零赫兹时的一般功率线以外、准确地在倍频时，即在60kHz时具有一个单一的频率线，利用这条频率线就会激发灯具中相应的声学模式。 
大多数情况下，为了有针对性地对激发进行定量，EVG中的激发频率被轻微地扫描或者进行振荡，典型情况下为+-5kHz，从而可以满足各种情况下的所希望的模式的实际频率位置。此外，扫描重复频率通常是大约100Hz，并且在有需要时也可以与电网供电同步。这种方法的优点是，可以利用简单的电路装置，例如半桥电路实现所谓的直接驱动，并且因此可以以较少的电子消耗构造EVG。直接驱动方法的缺点是，比较难以控制 所希望的声学固有模式的激发强度，这是因为在直接驱动时，贯通式调制因数总是100％，并且这两个自由度、即扫描范围的大小或者扫描的重复频率只能被有条件地充分利用。 
扫描范围的大小不能随意扩展，因为大部分情况下，其他的声学固有频率非常接近针对目标、激活电弧矫正的线，应该尽量不达到这些固有频率，这是因为在进行激发时，由于它们对弧稳定性的负面影响使得它们明显具有缺点。 
扫描重复率或扫描重复频率一般也不能被任意降低，这是因为在调节技术方面只能利用较高的消耗对于在扫描过程期间不可避免的功率波动进行补偿，并且功率波动正好在频率低于50Hz时会明显地表现为灯光的闪烁。 
相反地，利用矩形波驱动可以实现一种可替换的方法，其用于借助于驱动器有针对性地、并且定量良好地激活放电弧的特殊的声学固有频率。这里谈及的是矩形波-振幅调制方法。在低频的矩形波驱动方法中，为了电激发一个特殊的灯具固有频率，相应的频率分量必须作为振幅调制加载到矩形波的灯具电源上。 
在这个调制法中，已调制的频率分量的绝对值与灯具中实际的固有频率值重合，并且，已调制的频率分量直接表现在矩形波信号的功率频谱中。在此不存在像在直接驱动中出现的倍频。 
如果例如灯具中实际的固有频率为60kHz，那么已调制的频率分量同样必须为60kHz。为了让线符合所有情况，一般同样设置小扫描范围，从而满足所有的灯具几何形状和所有的填充物特性。 
参照所希望的激活强度，在此通过选择调制深度得到一个清楚的参量，利用这个参量可以任意地并且不依赖于其他的条件地改变激活强度， 从而使有针对性的激发能够引起电弧矫正的希望效果而没有其他负面的副作用。但是，一般来说，矩形波驱动中振幅调制的缺点是它在电子驱动器中实现时在技术上耗费成本，因此至今为止一般几乎并不用于电子驱动器中。 
对于这个替代的方法在现有技术中存在各种文献，但是其都具有较早形式的特点，其中为了电弧矫正的目的而对振幅调制的实际情况进行了描述，并且技术实现过程仅借助示意性原理电路示出，但是这些很难成为节约成本的并且在市场上可行的解决方案。 
例如，在US 6147461中作为技术解决方案描述了一种方法，其中，利用调制的直流电压源驱动一个全桥电路的电源，这个全桥电路通常作为输出级用于以矩形波形式驱动高压气体放电灯，其中，调制以叠加的形式在灯具电源的矩形波信号上出现。 
为了产生振幅已调制的直流电压源，使用一个标准降压转换器形式的单独的调制级，该标准降压转换器利用预定的调制频率来驱动。其中，这样使平滑特性与平滑电容协调一致，即，不完全滤除该降压转换器的驱动频率，并且因此作为希望深度中的剩余量保留在电源的直流电平上。 
图8示出根据现有技术的电路装置11的原理电路。这个电路装置11由一个直流电压转换器110、一个交流电压产生单元120和一个全桥装置130组成。在这个实施方案中，所示的电路首先具有至少2个扼流圈和5个开关。如果在这里考虑构造一个功率因数校正电路并且构造一个点火单元，那么具有这种拓扑结构的电子驱动器需要至少3个扼流圈和7到8个开关，这会让成本很高。调制深度在此会通过布线来预设，并且在工作期间不会再通过软件控制器无极地调节。 
常见的电子驱动器在没有振幅调制的情况下一般具有少于6个开关。这个根据现有技术为具有全桥的电路装置进行电源调制所提出的方法也 可以转用到其他的电路拓扑中，这些电路拓扑用于为高压气体放电灯产生矩形波电压。 
根据现有技术，除了用全桥法产生未调制的矩形波电压，还有其他的方法。其中一个方法就以一个具有足够大的阻塞电容器的半桥电路的技术为基础。在图9中所示的方法中，半桥的两个开关Q1，Q2根据所希望的低频矩形波电压的脉冲互补地工作，其中，在其电容方面这样大地选择相对设置的阻塞电容器CB，从而使其能够在较长的正向阶段中完全接收通过灯具的电流，并且能够在紧接着的反向阶段将电流通过该灯具再次完全释放。在此，该阻塞电容器CB的充电及放电时间为2*5ms，这相当于100Hz的频率。为了添加振幅调制的目的，具有一个半桥131和较大的阻塞电容器CB的电路装置同样配置一个交流电压产生单元120，其中，调制就有效地添加到通往灯具的矩形波电流上。所示电路首先由2个扼流圈和3个开关组成。如果在这里考虑构造一个功率因数校正电路并且构造一个点火单元，那么具有这种拓扑结构的电子驱动器具有至少3个扼流圈和5至6个开关。一般通过布线来预设调制深度，并且在工作期间也不会再通过软件控制器无极地调节。常见的驱动器在这个没有振幅调制的半桥拓扑结构中一般具有少于4个开关。 
发明内容
本发明的任务是，提供一种电路装置用于驱动具有矫正的电弧的高压气体放电灯，该电路装置具有：在半桥装置中的至少一个第一电子开关(Q1)和一个第二电子开关(Q2)；用于为该半桥电路供给直流电压信号(Uo)的电源端口和参考接地端口；包括灯具扼流圈(L1)和阻塞电容(7)的负载电路(9)，并且负载电路一方面耦合在半桥中点上且另一方面耦合在至少一个用于连接该高压气体放电灯(5)的端口上；和用于为第一电子开关(Q1)和第二电子开关(Q2)提供至少一个第一触发信号和一个第二触发信号的触发电路(8)，其中，在工作期间可以无级地调节调制深度，并且成本低廉地进行生产。 
同样也是本发明的任务的是，提供一种用于驱动高压气体放电灯的方法，该方法可以利用所述电路装置来执行，并且通过这个方法可以在工作期间无极地调节调制深度。 
根据本发明，该目的的解决方法在电路装置方面利用一种用于驱动具有矫正的电弧的高压气体放电灯的电路装置来实现，该电路装置具有：在第一半桥中的至少一个第一电子开关和一个第二电子开关；用于为该半桥电路供给直流电压信号的电源端口和一个接地端口；具有灯具扼流圈和阻塞电容的负载电路，并且负载电路一方面耦合在半桥中点上且另一方面耦合在至少一个用于连接该高压气体放电灯的端口上；和用于为第一和第二电子开关提供至少一个第一触发信号和一个第二触发信号的触发电路，其中，第一和第二触发信号是相同频率的脉宽调制信号，并且这两个触发信号的脉冲占空比和这两个触发信号相互之间的相位可以分别相互独立地调节，并且这两个触发信号分别逆转为低频脉冲。通过利用高频脉宽调制的、利用低频逆转的信号触发这两个开关，并且可以独立地在相互的相位中以及在脉宽调制中进行调节，由此可以产生用于高压气体放电灯的、所产生的驱动矩形波信号的可以自由调节的振幅调制。 
其中以有利的方式在根据本发明的电路装置的负载电路中，使用由与放电灯串联的阻塞电容器组成的阻塞电容。当在负载电路中使用由两个阻塞电容器组成的阻塞电容，并且这两个电容器关于放电灯对称地连接到电源端口上时，根据本发明的电路装置特别良好地起作用。由此对称特别好地给高压气体放电灯施加电压。 
如果电路装置具有配有第三和第四电子开关的第二半桥，该半桥激发用于点亮气体放电灯的谐振回路，那么可以将一种有利的谐振点火方法用于高压气体放电灯。此外，第二半桥有利地布置在第一半桥的中心和电路接地之间。第二半桥的第三和第四电子开关在此同样优选地由触发电路触发。 
根据本发明，本发明的解决方法在方法方面利用一种用于驱动具有上述电路装置的高压气体放电灯的方法来实现，其中，在驱动该气体放电灯期间进行以下步骤： 
-利用第一和第二触发信号触发第一和第二电子开关，其中，这 
些触发信号是相同频率的脉宽调制信号， 
-调节触发信号的脉冲占空比， 
-调节这两个触发信号相互之间的相位， 
-将这两个触发信号逆转为低频脉冲。 
利用这个方法将低频矩形波电压施加在高压气体放电灯上，其具有高频的振幅调制，借助所述方法可以简单地并且无极地对振幅调制进行调节。优选地，在此分别为第一电子开关和第二电子开关单独地并且相互独立地调节触发信号的脉冲占空比。在一个以此为基础的优选的构造方案中，脉冲占空比或者相位在驱动期间还会变化。这样做可能是必须的，例如为了应对改变的限制条件，而例如输入电压。 
为了点亮高压气体放电灯，优选地执行以下步骤。为了这个目的，电路装置必须具有第二半桥以及谐振回路，该第二半桥具有个第三和第四电子开关： 
-闭合第一电子开关，并且打开第二电子开关， 
-这样触发第二半桥，即，激发谐振回路并且产生电压，将该电压施加到高压气体放电灯上用于而点亮该气体放电灯(5)， 
-接通第三电子开关，并且断开第四电子开关，以及根据上述方法驱动所述第一半桥。 
利用这个方法，有利地执行对于高压气体放电灯的谐振点火。 
如果执行了以下步骤，那么高压气体放电灯不仅通过谐振点火启动，而是同时利用一个有利的上升曲线启动。为了这个目的，电路装置必须具有第二半桥和谐振回路，该第二半桥具有第三和第四电子开关： 
-闭合第一电子开关并且打开第二电子开关， 
-这样触发第二半桥，即，激发谐振回路，并且产生电压，将该电压施加在气体放电灯上，用于点亮该气体放电灯， 
-这样利用预定的频率触发第二半桥，即，将预定的功率输入气体放电灯， 
-接通第三电子开关并且断开第四电子开关，以及根据上述方法步骤驱动所述第一半桥。 
在真正地根据本发明驱动灯具之前执行刚才所述的两种点火方法启动高压气体放电灯。 
用于驱动高压气体放电灯的根据本发明的电路装置和根据本发明的方法的其他有利的改进方案和实施方式从其他的从属权利要求和以下说明内容中得出。 
附图说明
根据一些对实施例的说明以及根据附图给出了本发明的其他优点、特征和细节，在附图中相同的或者功能相同的元件标有相同的参考标记。其中示出： 
图1是一个根据本发明的电路装置，该电路装置用于产生振幅调制的交流电信号，其用于利用半桥装置驱动在第一实施方式的气体放电灯，该半桥装置具有一个阻塞电容器， 
图2a-e是在正向驱动期间(上晶体管导通)在低振幅调制时的一些触发信号， 
图3a-e是在正向驱动期间(上晶体管导通)在高振幅调制时的一些触发信号， 
图4a-e是在反向驱动期间(下晶体管导通)在低振幅调制时的几个触发信号， 
图5a-e是在反向驱动期间(下晶体管导通)在高振幅调制时的几个触发信号， 
图6是一个根据本发明的电路装置，该电路装置用于产生振幅调制的交流电信号，其用于利用半桥装置驱动在第二实施方式的气体放电灯，该半桥装置具有两个对称布置的阻塞电容器的 
图7是一个根据本发明的电路装置，该电路装置用于产生振幅调制的交流电信号，其用于利用半桥装置驱动一个在第三实施方式中的气体放电灯，该半桥装置具有两个对称布置的阻塞电容器和一个谐振点火装置， 
图8是一个根据现有技术的电路装置，该电路装置用于产生一个振幅调制的交流电信号，其用于驱动一个在全桥装置中的气体放电灯， 
图9是一个根据现有技术的电路装置，该电路装置用于产生一个振幅调制的交流电信号，其用于驱动一个在半桥装置中的气体放电灯。 
具体实施方式
图1示出了一个根据本发明的电路装置，该电路装置用于产生振幅调制的交流电信号，其用于利用半桥装置驱动在第一实施方式中的气体放电灯，该半桥装置具有一个阻塞电容器。所述电路装置包含一个理念，其中， 可以产生用于灯具的矩形波形式的电流供给，在该电流供给上可以添加一个振幅调制，并且其中可以用软件控制器无极地调节振幅调制深度。矩形波信号具有极低的频率(大约50-150Hz)，而已调制的信号具有可以在60kHz左右范围内调节的高频率。所述电路装置的基本理念是以两个MOS场效应晶体管(场效应晶体管)进行控制，这在考虑到用于具有功率因数校正电路和点火电路的电子驱动器的总理念时，可以增加至少于5个MOS场效应晶体管。根据本发明的电路装置具有一个配有两个MOS场效应晶体管的半桥装置6，其上连接了用于为气体放电灯5供电的负载电路7。所述负载电路7具有灯具扼流圈L1、电容器C1和阻塞电容器CB。电源电压供给半桥装置6，该电源电压通过电源端口和参考接地端口输送电源，用于为半桥装置6供给直流电压信号U0。微控制器8用于控制电路装置，并且为第一MOS场效应晶体管Q1和第二MOS场效应晶体管Q2产生第一和第二触发信号。电流测量电阻Rs与半桥6串联，其中微控制器8量取经过电流测量电阻Rs的电压。 
根据图1的电路装置在气体放电灯5上产生一个低频矩形波电压，其具有可以通过微控制器8编程进行调节的振幅调制深度。电路装置以具有较大的阻塞电容器CB的半桥逆变器的原理为基础。必须这样选择该阻塞电容器的大小以及电容，即，使在电容器上调节的直流电平在整个漫长的矩形波周期内(大约5ms)尽最大可能保持恒定，阻塞电容器上的直流电平在稳态时为大约 但在此并不通过一个单独的调制级如在开头提到的现有技术中那样完成振幅调制，而是通过分别在相应的半周期内这样触发两个MOS场效应晶体管Q1，Q2，即在灯具上调节所希望的电流或者电压大小，并且同时将灯具电流调制到所希望的深度，由此完成振幅调制。在此，同样可以通过触发这两个半桥MOS场效应晶体管来调节振幅调制深度。在微控制器中利用软件技术生成为此所必须的用于触发栅极的接通顺序，并且从那里通过惯用的栅极驱动器级输送给栅极。下面列出用于执行所述方法的各个步骤： 
首先，为半桥供给一个恒定的中间电路电压U0。该中间电路电压U0由功率因数校正电路(未示出)提供，并且典型地具有U0＝400VDC至500VDC。紧接着，这两个矩形波低频的电流周期通过这两个MOS-MOS场效应晶体管的相应的开关示意图得以实现。在此，如上面已经提到的那样，低频信号的正向阶段和反向阶段分别持续大约5msec。在正向周期时，上面的MOS场效应晶体管Q1根据降压转换开关的意义被触发，其中开关频率恒定地保持为fmod＝l/Tmod＝l/T。MOS场效应晶体管Q1的恒定驱动频率相当于预定的调制频率。所选择的驱动频率当然也可以无限制地根据被扫描的振幅调制频率的意义稍微变化或者被扫描，例如上下波动为+-5kHz。 
首先这样选择上面的MOS场效应晶体管Q1的接通时间t1、也就是第一触发信号的脉冲持续时间ton，即存在降压条件v＝Uout/U0＝ton/T、也就是ton＝(Uout/Uo)*T。对于调制频率fmod＝60kHz将得到持续周期为T＝16μs，并且在根据所希望的降压转换将输出电压Uout从U0＝450V降到Uout＝340V时，将得到脉冲持续时间为ton＝12.6μs。在这段接通时间中在扼流圈L1中调节的最大电流Imax从(U0-Uout)＝L1*Imax/ton或者Imax(l/L1)*(U0-Uout)*ton中得出，当U0＝450V且Uout＝340V且(U0-Uout)＝(450V-345V)＝110V并且同时L1＝0.5mH时得出Imax为2.77A。 
在这个短暂的接通阶段结束时，开始了降压扼流圈中的一般性电流空转阶段。空转的持续时间tfrei与当前输出电压Uout和电感值L1有关。在此适合的是UOut＝L1*Imax/tfrei或者tfrei＝L1*Imax/Uout。利用以上数值得出空转时间tfrei＝4.0μs。结果就可能让降压扼流圈在这些条件下空转至4.0μs，并且因此下一次断开时间开始时可能立即被重新导入。在这种状态下，半桥可以在驱动频率恒定时按照一个常用的降压器原理进行工作，其中连接到阻塞电容器CB的灯具作为负载。由于阻塞电容器CB的电容很大但是有限，所以在一段时间后，在这里即5ms后，要对电流方向进行转换，就是说逆转，并且出于灯具技术的原因当然也希望这样做。 
简单地通过以下方式完成转换，即，使当前用于正向周期的触发顺序镜像地在两个栅极上转换，并且半桥现在代替从U0出发的降压转换器作为从电路接地出发的升压转换器起作用。在正向周期中，例如从U0出发下降了110V降至340V，在反向周期中，现在从电路接地出发上升了110V升至110V。在此，在半桥的输出端上的振幅调制能够以以下方式变化：首先，这样选择输出端上的平滑电容器C1的大小，即在对开关时间值进行基础预定时，调节到振幅调制的一个平均目标值，以便可以围绕着这个值变化。如果现在将下面的MOS场效应晶体管Q2超过正常的空转时间(例如4.0μs+xμs)继续激活地保持在导通状态，那么平滑电容器C1通过扼流圈和下面的MOS场效应晶体管少量反向放电，这会导致一个更强烈的调制波动作用到平滑电容器C1上。 
下面的MOS场效应晶体管Q2的导电状态超过正常的空转时间的持续时间，因此确定了扼流圈L1的输出端上的平滑电容器C1上的振幅调制深度。上面的MOS场效应晶体管Q1的接通时间当然必须以相同的方式向后推移，从而能够继续在开关放电的条件下进行接通过程。这种再调整带来的功率下降必须利用一个布置在根据本发明的电路装置之前的功率因数校正电路通过再调节输入电压、在该情况下为中间电路电压U0进行补偿。如果现在想在5ms后利用转换装置导入反向的电流方向，那么，正如已经说过的那样，必须将刚刚展示的开关示意图准确地按镜像转用到两个MOS场效应晶体管Q1和Q2上，这就是说，必须逆转触发信号。所形成的信号产生与正向阶段镜像地一致。 
通过交替地驱动半桥既作为降压转换器又作为升压转换器，该半桥可以与较大的阻塞电容器CB组合用作矩形波发生器。通过镜像转换或者逆转MOS场效应晶体管Q1和Q2的栅极上的信号顺序，使得电流方向通过从降压转换器到升压转换器的交替驱动实现转换。通过均衡的开关顺序，可以利用一个恒定的驱动频率驱动半桥。通过选择合适的平滑电容器C1，可以在产生的矩形波供电信号上事先施加一个特定的振幅调制。这个振幅调制 频率可以通过为半桥选择的驱动频率来调节。振幅调制深度的变化可以通过软件关于ton/toff比例无极地调节。在灯具方面这些振幅调制变化引起的缓慢的功率变化可以通过对功率因数校正电路的输出电压U0功率调节得到调整。 
如果在气体放电灯5的驱动阶段或者启动阶段振幅调制是不期望的，并且要完全关闭，那么可以用微控制器8将半桥6的驱动频率选择设置在一个更高的值上、例如120kHz，其中，平滑电容器C1将振幅波动完全滤除。 
图2a至2d示出正向驱动中(上面的晶体管Q1导通)在低振幅调制时触发MOS场效应晶体管Q1，Q2的示图，并且示出它们对驱动造成的影响。栅极信号UQI，UQ2连同控制信号G1和G2的相应的变化过程以及模拟的供给信号U0，UC1的相应的变化过程一起被示出。 
总体示出的是，如何实现一次振幅调制并且如何在预设的持续期间T内通过改变两个MOS场效应晶体管Q1，Q2互补的接通和断开时间来调节矩形波信号上的振幅调制深度。 
图2a-d和图3a-d示出正向驱动时的情况，这时电流经过灯具流向阻塞电容器。持续期间为T＝16μs≡60kHz。 
图2在此示出低振幅调制时的正向驱动。上面的MOS场效应晶体管的接通时间长，并且下面的MOS场效应晶体管的接通时间短。下面的MOS场效应晶体管短暂的接通时间内，平滑电容器C1仅少量放电，由此电容器上的波动并且进而振幅调制程度仅仅很小。 
图3示出高振幅调制程度时的正向驱动。上面的MOS场效应晶体管的接通时间较短，并且下面的MOS场效应晶体管的接通时间较长。下面的 MOS场效应晶体管较长的接通时间内，平滑电容器C1的放电量较大，由此电容器上的波动并且进而振幅调制程度较大。 
图2a和图3a示出栅极信号G1，G2，它们例如直接在微控制器中产生。在预设的驱动频率或者调制频率中，接通/切断时间点可以用软件来改变。图2a中，上面的信号G1的断开时间较短，剩余的调制较小。在图3a中，断开时间较长，剩余的调制较大。 
图2b和图3b示出，恒定的中间电路电压U0＝450V如何供给半桥，并且进而半桥MOS场效应晶体管Q1和Q2的开关示意图、和平滑电容器C上降低的电压随剩余的波动如何发展变化。剩余的调制在图2b中较小，并且在图3b中较大。在下面的区域中示出了从栅极信号G1，G2中产生的触发信号UQ1和UQ2。信号UQ2对应信号G2，信号UQ1是由驱动器从信号G1中产生的信号。 
图2d和图3d示出该降低的电压的傅里叶频谱，由于振幅调制，该傅里叶频谱除了一般位于零的功率线以外还具有一条f＝60kHz的线。调制线在图2c中更低，并且在图3c中更高。 
图2c，e和图3c，e以较低的时间分辨率示出供给信号以及功率信号，从而可以观察到低频矩形波电压和高频调制电压之间的共同作用。首先，平滑电容器Uc1上的电压示出了特别清楚地由高频矩形波电压调制成的低频矩形波电压。在图2e中调制程度低，相反地在图3e中调制程度高。 
图4和图5示出反向驱动时的情况，这时电流从阻塞电容器CB出发流经灯具。图4和图5与图2和图3是镜像对称的。于是在图2和图3中示出了镜像地交换脉冲示意图，以及相应的模拟的供给信号是如何变化的。当图2和图3中的正向情况下，平滑电容器上的降低的电压从U0＝450V出发更多地下降了大约110V，那么在图4和图5中的反向情况中，平滑电容器上的电压从Gnd＝0V出发上升了大约110V。正向情况和反向情况的 输出电压的差值作为矩形波形式的驱动电压输入灯具端部，驱动电压在这种情况下附加地配有振幅调制。便于看出的是，触发信号G1，G2，UQ1，UQ2相对于正向驱动是逆反的。 
图6和7示出了根据本发明的电路装置的两个其他的实施方式：在图6中主要示出了图1的电路拓扑结构，区别在于，这里应用了带有两个基本上对称地连接在U0和Gnd上的阻塞电容器CB1，CB2的阻塞电容7。这种阻塞电容器耦合方式在到稳态状态的过渡中表现出更好的性能，这是因为在接通后，在两个阻塞电容器CB1，CB2之间更快地形成稳态的阻塞电压 此外，在这个具有两个阻塞电容器CB1，CB2的布置中，还可以同时对中间电路电压进行阻塞或者缓冲。 
图7示出了根据本发明的电路装置的第三实施方式。这里除了半桥6以外，为了驱动气体放电灯5还引入了另一个由Q3，Q4组成的半桥66，用于借助于谐振点火装置点亮气体放电灯5。在灯具启动之前，为了点亮灯具，根据标准可以通过利用谐振频率启动另一个半桥66来产生谐振点火电压。为此，半桥6在正向驱动时可以永久地设置为一个恒定的输出电压，然后将该输出电压供给给点火半桥66。附加引入的点火谐振回路67，由一个点火扼流圈L2和一个谐振电容器C2组成，也很适合用于在启动阶段或者说在灯具启动期间驱动灯具，其中可以轻松地通过为点火半桥66选择驱动频率来调节所需要的电流需求。当灯具在其开启中几乎在其标称范围内时，在声学自谐振仍是激活状态之前一点，才开始到矩形波驱动模式的切换。在切换到矩形波驱动后，该点火模式当然必须切换成无效，可以通过以下方式实现，即将点火电路中上面的MOS场效应晶体管Q3永远调节为接通，而点火电路中下面的MOS场效应晶体管Q4永远保持为断开。在标称的矩形波阶段，点火扼流圈L2则仅仅仍然作为灯具电路中的被动扼流圈存在。 

Claims (9)

1.一种用于驱动具有矫正的电弧的高压气体放电灯（5）的电路装置，所述电路装置具有：
-在第一半桥（6）中的至少一个第一电子开关（Q1）和至少一个第二电子开关（Q2）；
-用于为所述第一半桥电路供给直流电压信号（U0）的电源端口和参考接地端口；
-具有灯具扼流圈（L1）和阻塞电容（7）的负载电路（9），并且所述负载电路一方面耦合在半桥中点上并且另一方面耦合在至少一个用于连接所述高压气体放电灯（5）的端口上；
-用于为所述第一电子开关（Q1）和第二电子开关（Q2）提供至少一个第一触发信号（G1）和至少一个第二触发信号（G2）的触发电路（8），其特征在于，所述第一和第二触发信号（G1,G2）是相同频率的脉宽调制信号，其中所述第一触发信号（G1）和所述第二触发信号（G2）的脉冲占空比和所述第一触发信号（G1）和所第二触发信号（G2）相互之间的相位可以分别相互独立地调节，并且所述第一触发信号（G1）和所述第二触发信号（G2）可以分别逆转为低频脉冲。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述负载电路具有由阻塞电容器（CB）构成的阻塞电容（7），所述阻塞电容器与所述高压气体放电灯的所述至少一个端口串联。
3.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述负载电路具有由两个阻塞电容器（CB1,CB2）构成的阻塞电容（7），所述这些阻塞电容器对称地从所述高压气体放电灯的至少一个端口开始分别连接在所述电源端口上和所述参考接地端口上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电路装置，其特征在于，所述电路装置具有第二半桥（66），所述第二半桥具有第三电子开关（Q3）和第四电子开关（Q4），用于激发谐振回路（67）以便点亮布置在所述第一半桥（6）的中点和电路接地之间的所述气体放电灯（5）。
5.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于，所述第二半桥（66）的第三电子开关（Q3）和第四电子开关（Q4）同样可以被所述触发电路（8）触发。
6.一种用于驱动具有根据权利要求1-5中任一项所述的电路装置的高压气体放电灯（5）的方法，其特征在于以下在驱动所述气体放电灯（5）期间进行的步骤：
-利用第一和第二触发信号（Gl,G2）触发第一和第二电子开关（Ql,Q2），其中所述这些触发信号是相同频率的脉宽调制信号，
-改变或者调节所述触发信号（Gl,G2）的脉冲占空比，
-调节所述第一触发信号（G1）和所述第二触发信号（G2）相互之间的相位，
-将所述第一触发信号（G1）和所述第二触发信号（G2）逆转为低频脉冲，
-分别为所述第一电子开关（Ql）和第二电子开关（Q2）单独地并且相互独立地调节所述触发信号（Gl,G2）的所述脉冲占空比。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一触发信号（G1）和所述第二触发信号（G2）相互之间的相位在所述驱动期间进行变化。
8.根据权利要求6或7所述的用于驱动根据权利要求4的电路装置的高压气体放电灯的方法，其特征在于以下为了点亮所述高压气体放电灯（5）进行的步骤：
-闭合所述第一电子开关（Q1）并且打开所述第二电子开关（Q2），
-触发所述第二半桥（66），即，激发谐振回路（67）并且产生电压，将所述电压输送到所述高压气体放电灯（5）的端口上，用于点亮所述高压气体放电灯（5），
-接通第三电子开关（Q3）并且断开第四电子开关（Q4）。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于以下为了点亮所述高压气体放电灯（5）进行的步骤：
-闭合所述第一电子开关（Q1）并且打开所述第二电子开关（Q2），
-这样触发所述电路装置的第二半桥（66），即，激发所述电路装置的谐振回路（67）并且产生电压，将所述电压输送到所述高压气体放电灯（5）的端口上，用于点亮所述高压气体放电灯（5），
-这样利用预定的频率激发所述第二半桥（66），即，将预定的功率输入所述气体放电灯，
-接通所述电路装置的第三电子开关（Q3）并且断开所述电路装置的第四电子开关（Q4）。
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