CN102422720A - 用于运行至少一个放电灯的电子镇流器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子镇流器(10)，用于运行至少一个放电灯，该电子镇流器具有：输入端，该输入端具有用于和供电直流电压耦合的第一和第二输入端接口，其中第二输入端接口和外部的基准电位(Mext)连接；具有输出端的负载电路(RL)，该输出端具有用于连接至少一个放电灯的第一和第二输出端接口；扼流圈变换器(12)，其包括变换器扼流圈(L1)、变换器二极管(D1)和变换器开关(S1)，其中变换器扼流圈(L1)串联耦合在第一输入端接口(E1)和负载电路(RL)之间；控制电路，其设计用于在运行时利用高频信号控制变换器开关(S1)；其中第一电容(Chi)通过电子镇流器(10)的这样一个区域限定，该区域在运行时和高频电压连接，由此限定了第一电压(Uchi)，该第一电压在运行时通过第一电容(Chi)相关于外部的基准电位(Mext)下降；和其中第二电容(Clo)通过电子镇流器(10)的这样一个区域限定，该区域在运行时以高频的方式相关于内部的基准电位(Mint)被供给直流电压；其中至少一个元件耦合在内部的基准电位(Mint)和外部的基准电位(Mext)之间，第二电压(Uclo)在运行时通过该至少一个元件下降，第二电压相对于第一电压(Uchi)是反相的。

Description

用于运行至少一个放电灯的电子镇流器
技术领域
本发明涉及一种电子镇流器，用于运行至少一个放电灯，该电子镇流器具有：输入端，该输入端具有用于和供电直流电压耦合的第一和第二输入端接口，其中第二输入端接口和外部的基准电位连接；具有输出端的负载电路，该输出端具有用于连接至少一个放电灯的第一和第二输出端接口；扼流圈变换器，其包括变换器扼流圈、变换器二极管和变换器开关，其中变换器扼流圈串联耦合在第一输入端接口和负载电路之间；控制电路，其设计用于在运行时利用高频信号控制变换器开关；其中第一电容通过电子镇流器的这样一个区域限定，该区域在运行时和高频电压连接，由此限定了第一电压，该第一电压在运行时通过第一电容相关于外部的基准电位下降；和其中第二电容通过电子镇流器的这样一个区域限定，该区域在运行时以高频的方式相关于内部的基准电位被供给直流电压。
背景技术
在这种电子镇流器中，借助于扼流圈变换器接通几百伏的电压并且频率为大约30kHz至1MHz。扼流圈变换器在此是这样的变换器，其中在每个工作行程期间从供电电压中提取电流或者说将电流反馈到那里。两个重要的代表是补偿变换器和升压变换器。这种变换器具有变换器扼流圈、变换器二极管和变换器开关，其中变换器扼流圈串联耦合在第一输入端接口和负载电路之间。在上述的高频高电压的连接的情况下，产生来自电源线的以及辐射的电磁干扰，其必然处于相关的EMV-规定的极限值之下。这区分为：一方面是共模干扰，即所谓的Y-干扰，其中电荷平衡通过电源线同相地实现；以及另一方面是推挽干扰，即所谓的X-干扰，其中电荷平衡通过电源线反相地实现。
为了减少来自电源线的共模干扰，通常在电源输入端中应用电流补偿的扼流圈。然而在困难的情况下这个措施通常是不足够的。由EP 0 763 276B1已知了一种用于进一步加以改进的、用于主动补偿共模干扰的方法。基于该文献的教导，例如可以产生相对于该高频的半电桥电压是反相的电压。由于这两个电压电容式地输入耦合于外界，因此由此引起的干扰基于其反相的相位被补偿。然而迄今为止特别在如在根据本发明的电子镇流器中使用的扼流圈变换器中，这种原理并不成功地得到应用，这是因为反相电压的产生必然伴随着高投入才可能实现。特别在超过1MHz的频率分量的情况下，补偿不再令人满意地起作用，这是因为参与的电流由于参与的电容而不是任意的锁相的。
问题特别在于已经描述过的、在保护等级为2的设备中的来自电源线的共模干扰，其在没有金属壳体以及没有保护接地端子的情况下必须遵循相关的EMV-规定的极限值。在具有金属壳体的设备中，与此相反地，直到一特定的程度能通过金属壳体实现内部的电荷平衡。
发明内容
因此本发明的目的在于，对一种适合的电子镇流器这样改进，该电子镇流器的特征在于尽可能少的共模干扰，特别也在没有金属壳体时实现。
该目的通过一种具有根据权利要求1所述的特征的电子镇流器来实现。
本发明基于这样的认识，即不同的电容是产生共模干扰的起因：第一电容通过电子镇流器的这样一个区域限定，该区域在运行时和高频电压连接。由此第一电压在运行时通过第一电容相关于外部的基准电位下降。此外，第二电容通过电子镇流器的这样一个区域限定，该区域在运行时以高频的方式相关于内部的基准电位被供给直流电压。如果现在和干扰源、也就是说通过第一电容下降的电压反相的装置的内部的基准电位发生变化，则可以由此使得共模干扰减少，在理想情况下被完全补偿。
根据本发明，因此至少一个元件耦合在内部的和外部的基准电位之间，第二电压通过该至少一个元件下降，第二电压相对于第一电压是反相的。换句话说，由于第一电容在没有这种附加的元件时因此产生通过第一电容流向外部的基准电位的高频电流。这引起所述的干扰。如果现在那个在没有附加的元件时相对于外部的基准电位不具有干扰的电路部分、即特征在于第二电容的那个电路部分，通过插入附加的元件而促使高频-电流流向外部的基准电位，且该电流相对于通过第一电容产生的高频-电流是反相的，则因此可以减少或者甚至消除所述的干扰。只有通过插入附加的元件才因此使得第二电容以高频方式发挥作用。利用附加的元件因此使得电压偏差在电路部分中被引入，其在没有附加的元件时可能处于恒定的电位上。当前，这种最后描述的作用通过适合的设计被充分利用，以便基于第一电容减少或甚至补偿干扰性的效果。
通过该措施，利用很少的投入特别也明显改进了保护等级2的装置的干扰抑制的质量。由于相对于相应的EMV标准的极限值的更大的间距，也能控制在干扰抑制技术方面危险的安装情况。对于迄今为止仅能应用在保护等级1的灯中的电子镇流器来说，可将使用范围扩展到保护等级2的装置上。
在一个有利的实施方式中，至少一个元件是补偿电感。由此能特别价廉地实现本发明。
在此优选的是，补偿电感选择为Lk＝0.9至1.1＊(L1＊Chi/Clo)，其中补偿电感特别选择为Lk＝L1＊Chi/Clo，其中Chi是第一电容，Clo是第二电容，Lk是补偿电感，和L1是变换器扼流圈的电感。
优选地，补偿电感是变换器扼流圈的电感的0.01至0.9倍。由此获得了对于由现有技术已知的电流补偿的、基于完全另一种原理的扼流圈的明确的界限。在电流补偿的扼流圈中，两个扼流圈也就必须具有相同的电感，以便通过电源交流电避免磁化。
特别优选地，缓冲器并联耦合于补偿电感。通过该缓冲器，补偿性能可以在非常高的频率的情况下、例如从5MHz起，得到改进。优选地，缓冲器包括电容器的和欧姆电阻的串联电路。
特别优选地，补偿电感和变换器扼流圈耦合。由此实现了磁性耦合，由此使得电性能、特别是频率性能和两个电感相适应。特别优选地，补偿电感和变换器扼流圈一样地缠绕在相同的芯上。
变换器扼流圈通常具有用于识别变换器扼流圈的去磁的附加绕组。由此获得了本发明的一个特别优选的实施方式的可能性：其中附加绕组是补偿电感。由此不必应用附加的电感，由此绕组结构明显简化。被研发用于使用在具有用于识别去磁的辅助绕组的扼流圈变换器中的电感可以不发生变化地用于实现本发明。可以单独地通过电路板的调整来实现本发明的变化。在特别优选的实施方式中，电子镇流器不具有金属壳体和/或不具有保护接地端子。
如已经描述地，扼流圈变换器可以是升压变换器，其中变换器二极管串联耦合在变换器扼流圈和负载电路之间，其中在变换器扼流圈和变换器二极管之间的连接点通过变换器开关和内部的基准电位耦合。
由从属权利要求中得出其它的优选的实施方式。
附图说明
以下根据附图详细说明了本发明的实施例。图中示出：
图1在示意图中示出电子镇流器的略图；
图2示出根据本发明的电子镇流器的第一个实施例；
图3示出根据本发明的电子镇流器的第二个实施例；
图4示出根据本发明的电子镇流器的第三个实施例。
具体实施方式
图1在示意图中示出根据本发明的具有扼流圈变换器的电子镇流器的实施例的略图。电子镇流器10在输入侧由供电直流电压E1馈电。在实践中供电直流电压E1可以是交流电源，在其后设有整流器。扼流圈变换器12包括变换器扼流圈L1、变换器二极管D1和变换器开关S1，变换器开关由未示出的控制电路来控制，如根据现有技术对于技术人员是已知的。在变换器扼流圈后面布置了并联于负载电路RL的存储电容器C1。
供电直流电压E1的负极和外部的基准电位Mext耦合，而扼流圈变换器12的开关S1、电容C1以及负载电路RL和内部的基准电位Mint耦合。
当前，补偿电感Lk串联于变换器扼流圈L1。施加在两个电感上的电压在假设为理想的元件的情况下彼此成精确比例。
在补偿变换器或升压变换器的标准配置中，L1和电源E1的正的输出端耦合。如果现在补偿电感Lk串联耦合于变换器扼流圈L1，那么因此首先不获得任何结果。相对于电子镇流器的内部的基准电位Mint，施加在变换器扼流圈L1和补偿电感Lk上的电压Ul和Uk处于相位中。其振幅的比例为U1/Uk。
已知的是，经过变换器扼流圈L1和补偿电感Lk的电流在任何时刻具有相同的振幅和相位。因此电流的时间导数在两种情况下也是相同的。
参照图2，现在在根据本发明的镇流器中，补偿电感Lk耦合在外部的基准电位Mext和内部的基准电位Mint之间。相关于外部的基准电位Mext，电压Uchi通过变换器扼流圈L1下降以及电压Uclo通过补偿电感Lk下降。在正齿面的情况下通过变换器扼流圈L1，例如当关闭变换器开关S1时，通过补偿电感Lk得出负齿面。从外部的基准电位Mext出发看去，电压的偏差也就通过变换器扼流圈L1而降低。
出于原则上的原因，在变换器扼流圈L1、变换器开关S1以及变换器二极管D1之间的连接始终保持尽可能短。相对于外界环境的耦合电容当前称为Chi并且因此相对较小。因此，电子镇流器的所有区域都有助于耦合电容Chi，这些区域在电子镇流器运行时被供给高频电压。
相反地，所有在电子镇流器运行时以高频方式相关于内部的基准电位Mint被供给直流电压的元件都有助于第二耦合电容Clo。
当d/dt Uchi(t)＊Chi＝d/dt Uclo(t)＊Clo时，通过耦合电容Chi和Clo实现电容电流的完全的补偿。
由此，当补偿电感Lk选择为Lk＝L1＊Chi/Clo时，实现了完全的补偿。
由于电容Clo比Chi大很多，因此对于补偿来说仅需要很小的电压偏差ΔUchi。其可以简单地利用小结构形式的电感的元件或者借助于在变换器扼流圈L1上的附加绕组产生。
在图3中所示的根据本发明的镇流器的实施方式中，在变换器扼流圈L1和补偿电感Lk之间的耦合通过在这两个电感L1，Lk之间的连接线段表明。
在图3中示出的实施方式还包括缓冲器Sn，其在它那方面包括电容器CS的和欧姆电阻Rs的串联电路并且并联耦合于电感Lk。该缓冲器Sn能实现在很高的频率范围的情况下、优选从5MHz起改进补偿。
在一个优选的实施例中，电容Cs为1.5nF，欧姆电阻Rs为6.8Ω。
在前面的描述中从理想的元件出发。但是实际上电感L1，Lk具有不同的寄生并联电容，其在频率较高时阻止完全补偿。根据期望的补偿程度，因此有可能需要附加的简单的措施，以便在整个必需的频率范围上实现良好的干扰抑制。常见的例如是电容器、电阻或者小型的铁氧体珠，其并联于或者串联于电感L1，Lk，以及开关S1和二极管D1。
在图4中示出的实施方式中，相关于图2和图3示出的参考标号在涉及相同的或类似的元件时就是适用的。仅仅探讨不同之处。在此通过通常用于识别变换器扼流圈L1的去磁的辅助绕组实现补偿电感Lk。为此目的，辅助绕组Lk一方面和内部的基准电位Mint连接，另一方面和外部的基准电位Mext连接。尽管根据本发明应用了补偿电感Lk，其还可以用于识别变换器扼流圈L1的去磁。为此，通过补偿电感Lk下降的电压UZCD耦合在相应的控制装置的输入端ZCD上。

Claims (11)

1.一种电子镇流器(10)，用于运行至少一个放电灯，所述电子镇流器具有：
-输入端，所述输入端具有用于和供电直流电压(E1)耦合的第一和第二输入端接口，其中所述第二输入端接口和外部的基准电位(Mext)连接；
-具有输出端的负载电路(RL)，所述输出端具有用于连接至少一个所述放电灯的第一和第二输出端接口；
-扼流圈变换器(12)，所述扼流圈变换器包括变换器扼流圈(L1)、变换器二极管(D1)和变换器开关(S1)，其中所述变换器扼流圈(L1)串联耦合在所述第一输入端接口(E1)和所述负载电路(RL)之间；
-控制电路，所述控制电路设计用于在运行时利用高频信号控制所述变换器开关(S1)；
其中第一电容(Chi)通过所述电子镇流器(10)的这样一个区域限定，该区域在运行时和高频电压连接，由此限定了第一电压(Uchi)，所述第一电压在运行时通过所述第一电容(Chi)相关于所述外部的基准电位(Mext)下降；和
其中第二电容(Clo)通过所述电子镇流器(10)的这样一个区域限定，该区域在运行时以高频的方式相关于内部的基准电位(Mint)被供给直流电压；
其特征在于，
至少一个元件耦合在所述内部的基准电位(Mint)和所述外部的基准电位(Mext)之间，第二电压(Uclo)在运行时通过所述至少一个元件下降，所述第二电压相对于所述第一电压(Uchi)是反相的。
2.根据权利要求1所述的电子镇流器(10)，其特征在于，所述至少一个元件是补偿电感(Lk)。
3.根据权利要求2所述的电子镇流器(10)，其特征在于，
所述补偿电感(Lk)选择为Lk＝0.9至1.1＊(L1＊Chi/Clo)，
其中所述补偿电感(Lk)特别选择为Lk＝L1＊Chi/Clo，
其中Chi是所述第一电容，
Clo是所述第二电容，
Lk是所述补偿电感，和
L1是所述变换器扼流圈的电感。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的电子镇流器(10)，其特征在于，所述补偿电感(Lk)是所述变换器扼流圈(L1)的电感的0.01至0.9倍。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电子镇流器(10)，其特征在于，缓冲器(Sn)并联耦合于所述补偿电感(Lk)。
6.根据权利要求5所述的电子镇流器(10)，其特征在于，所述缓冲器(Sn)包括电容器(Cs)的和欧姆电阻(Rs)的串联电路。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的电子镇流器(10)，其特征在于，所述补偿电感(Lk)和所述变换器扼流圈(L1)耦合。
8.根据权利要求7所述的电子镇流器(10)，其特征在于，所述补偿电感(Lk)和所述变换器扼流圈(L1)一样地缠绕在相同的芯上。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的电子镇流器(10)，其特征在于，所述变换器扼流圈(L1)具有用于识别所述变换器扼流圈(L1)的去磁的附加绕组，其中所述附加绕组是所述补偿电感(Lk)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电子镇流器(10)，其特征在于，所述电子镇流器(10)不具有金属壳体和/或不具有保护接地端子。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电子镇流器(10)，其特征在于，所述扼流圈变换器是升压变换器(12)，其中所述变换器二极管(D1)串联耦合在所述变换器扼流圈(L1)和所述负载电路(RL)之间，中在所述变换器扼流圈(L1)和所述变换器二极管(D1)之间的连接点通过所述变换器开关(S1)和所述内部的基准电位(Mint)耦合。
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