CN1039467C

CN1039467C - 电路装置

Info

Publication number: CN1039467C
Application number: CN94118653A
Authority: CN
Inventors: B·J·M·奥弗古尔
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1998-08-05
Anticipated expiration: 2014-10-11
Also published as: JPH07183086A; EP0648003A1; CN1108013A; BE1007612A3

Abstract

本发明涉及根据电源电压运行负载(La)的电路装置，该电路装置具有

…接至电源电压源的电极的输入端(K1，K2)，

…限制在运行期间由于电源电压而流过输入端的输入电流的电路部分V，该电路部分V包括一第一场效应晶体管S1，该场效应晶体管S1具有两个主电极和一栅板电极，它这样与一输入端连接，使得在运行期间输入电流流过场效应晶体管S1的两个主电极(K3、K4)。

根据本发明，第一场效应晶体管S1为耗尽型FET类型并且只通过主电极与电路装置的输入端连接。

由此以比较简单的方式实现了对输入电流的限制。

Description

电路装置

本发明涉及根据电源电压运行负载的电路装置，该电路装置具有

---接至电压源的电极的输入端，

---限制在运行期间由于电源电压而流过输入端的输入电流的电路部分V，该电路部分V包括一第一场效应晶体管S1，该场效应晶体管S1具有两个主电极和一栅极电极，它这样与一输入端连接，使得在运行期间输入电流流过场效应晶体管S1的两个主电极。

欧州专利中请EP 375020公开了这样的电路装置。在该已知的电路装置中，场效应晶体管的栅极电极与一控制电路连接，该控制电路在栅极电极上产生是电源电压的瞬时值的度量的一信号。当电源电压达到一比较高的值时，控制电路在栅极电极上产生使在两个主电极之间的场效应晶体管的阻抗减小的信号。由于输入电流流过场效应晶体管的两个主电极，所以在主电极之间的场效应晶体管的增大的阻抗就限制了输入电流。已知的电路装置因此有效地防止了比较高的输入电流，如果没有保护，在电源电压瞬变的场合或者作为接通效应这一比较高的输入电流就会出现。这样比较高的输入电流会缩短电路装置元件的工作寿命，或者甚至使其损坏。已知电路装置的不足是控制电路的存在使得该电路装置较昂贵和复杂。

本发明的目的是提供在其中以不那么昂贵和简单的方式实现了用于限制输入电流的电路部分V的电路装置。

为此，在开始段中提及的那种电路装置其特征在于：第一场效应晶体管S1为耗尽FET类型并且只通过主电极与该电路装置的输入端连接。

本发明的电路装置没有产生影响在主电极之间的场效应晶体管的阻抗的信号的控制电路。由于没有控制电路，电路装置的结构较简单，因此比较便宜。当电源电压比较低时，在本发明的电路装置中的场效应晶体管大体上表现为一欧姆电阻。但是，在比较高的电源电压时，场效应晶体管就基本上表现为一电流源。这意味着输入电流在这一电源电压的一定范围内与该电源电压无关。由此在电源电压比较高的情况下，该场效应晶体管就限制了输入电流。

在本发明的电路装置的一优选实施例中，用于限制输入电流的电路部分V包括具有两个另外的主电极和另外的栅极电极的另一场效应晶体管S2该另一场效应晶体管为耗尽型FET类型并且只通过另外的主电极与电路装置的输入端连接，第一场效应晶体管S1这样与该另一场效应晶体管S2串联连接，使得场效应晶体管S1的一主电极与场效应晶体管S2的相应的主电极连接。

如果电源电压为AC电压，以这一方式构成的电路部分V就能够在两个方向上限制输入电流。在本发明的其输入端与整流器装置连接以便对电源电压进行整流的电路装置中，以这一方式构成的电路部分V可以位于整流器装置的输入侧。这样做的一重要的优点就是不需要对于可能出现的比较高的电源电压计算该整流器装置。

可被使用的场效应晶体管是例如结型FETs或耗尽型MOSFETs。已知这两种半导体元件以有效的方式限制了本发明的电路装置的输入电流。

当在电路部分V中的场效应晶体管是结型FETs时，栅极电极不与电路装置的任何其它元件连接就可以获得令人满意的电流限制作用。还已知，对于电路部分V包括一个以上的结型FET的情形，在电路部分V中的结型FETs的栅极电极通过导电通路相互连接就能获得令人满意的电流限制作用。还已知，当在电路部分V中使用结型FETs和耗尽型MOSFETs时，每一场效应晶体管的栅极电极与同一场效应晶体管的主电极(漏极)连接就能够获得令人满意的电流限制作用。

将电路部分V作成集成电路是有利的，特别是当电路部分V包括几个场效应晶体管时。

在电路装置中可以以非常有利的方式应用本发明来启动放电灯，特别是低压水银放电灯。启动放电灯的电路装置通常具有比较复杂和昂贵的元件，例如DC-DC转换器和/或DC-AC转换器，用来产生高频电流。通过应用本发明就可以以比较廉价和简单的方式实现用于限制输入电流的电路部分，因此对所述元件的计算提出的要求不太高。这就意味着通过比较廉价的元件就可以实现。

参看附图详细描述本发明的电路装置的实施例。

在附图中，图1表示本发明电路装置的实施例；

图2a和2b也表示本发明电路装置的实施例；

图3表示构成图1和图2所示电路装置的一部分的电路部分V的一些实施例；

图4表示图3所示电路部分V的实施例的电流一电压特性。

图1所示的电路装置适合于被馈予DC电压。在图1中，K1和K2是适合于与电压源连接的端子。V是用于限制在操作期间由于电压源提供的电源电压而流过输入端的输入电流的电路部分。电路部分B是该电路装置的其余部分，La是与电路部分B连接的负载。电路部分B例如可以通过DC-AC转换器来构成，负载La可以是放电灯。电路部分V通过端子K3与输入端K1连接、通过端子K4与电路部分B的输入连接。输入端K2与电路部分B的另一输入连接。

图1所示电路装置的运行如下。当输入端K1和K2与提供DC电压的电压源连接时，输入电流将流过电路部分V和B，负载La将被启动。当端子K3和K4之间的电位差比较高时，例如，由于电压源提供的DC电压幅值的高瞬时值，或由于接通效应，则电路部分V就将限制流过电路装置的输入电流。

图2a和2b所示电路装置适合于被提供极性变化的电源电压。在图2a和2b中，相应于图1所示实施例的元件和电路部分的元件和电路部分具有相同的标号。DB是用于对电源电压进行全波整流的二极管桥路，C是缓冲电容。二极管桥路DB的输入端与在图2a所示的实施例中的输入端K1和K2连接。二极管桥路DB的输出端与电路部分V的端子K3连接。电路部分V的端子K4与缓冲二极管C的第一侧和电路部分B的第一输入连接。缓冲电容C的另一侧与二极管桥路DB的另一输出端和电路部分B的另一输入连接。负载La与电路部分B连接。图2b所示的实施例与图2a所示的实施例的不同只在于电路部分V被设置在电路装置的不同位置：在图2b所示的实施例中，电路部分V通过端子K3与输入端K1连接，并通过端子K4与二极管桥路DB的第一输入连接。

图2a和2b所示电路装置的运行如下。当输入端K1和K2与提供极性变化的电源电压的电源电压源连接时，输入电流将流过电路部分V。由于缓冲电容C尚没被充电，所以端子K3和K4之间的电位差可以达到比较高的值，特别是就在接通电路装置之后。在后面级中，在负载La稳定的运行期间，由于电源电压瞬变的存在，端子K3和K4之间的电位差可以达到比较高的值。电路部分V在端子K3和K4之间的电位差比较高时将限制输入电流。在图2a所示的实施例中，输入电流只从端子K3流到端子K4。这意味着在这一实施例中，电路部分V只需要能够在一个方向上限制输入电流。但是，在图2b所示的实施例中，输入电流根据电源电压的瞬时极性交替地从端子K3流到端子K4和从端子K4流到端子K3。在图2b所示的实施例中，电路部分V必须能够在两个方向上限制输入电流。这就对电路部分V提出了更严格的要求，但这由于以下的事实而得到部分补偿，即为了适应在二极管两端比较高的反向电压降不需要计算在图2b的实施例中的二极管桥路DB。这样的计算在图2a所示的实施例中确定是必不可少的。

在图3所示的电路部分V的实施例中，端子K3和K4由构成电路V的一部分的场效应晶体管的主电极来构成。图3(a)1到图3(a)3表示只能够在一个方向上限制流过电路部分V的输入电流的电路部分V的实施例。电路部分V的这些实施例可用于图1和图2a所示的本发明的电路装置的实施例，但不能用于图2b所示的实施例。图3(b)1到图3(b)3表示适合于在图2b所示的本发明的电路装置的实施例中使用的电路部分V的实施例。

图3(a)1表示结型FET类型的场效应晶体管。端子K3和K4分别由这一结型FET的漏极和源极来构成。这一实施例具有浮置栅极(g)。

图3(a)2也表示结型FET类型的场效应晶体管。在这一实施例中，端子K3和K4也分别由漏极和源极来构成。在这一实施例中的栅极(g)通过导电通路CH与源极连接。

图3(a)3表示耗尽型MOSFET类型的场效应晶体管。端子K3和K4分别由漏极和源极来构成。栅极(g)通过导电通路CH与源极连接。

图3(b)1表示两个串接的结型FET类型的场效应晶体管。端子K3由第一结型FET的漏极来构成。第一结型FET的源极与第二结型FET的源极电连接。第二结型FET的漏极在这一实施例中构成端子K4。第一结型FET的栅极(g1)通过导电通路CH与第二结型FET的栅极(g2)连接。

图3(b)2也表示两个串接的结型FET类型的场效应晶体管。端子K3由第一结型FET的漏极来构成。第一结型FET的源极通过导电通路CH1与第一结型FET的栅极(g1)和第二结型FET的源极连接。第二结型FET的漏极在这一实施例中构成端子K4。第二结型FET的源极通过导电通路CH2与第二结型FET的栅极(g2)连接。

图3(b)3展示两个串联连接的耗尽型MOSFET。端子K3由第一耗尽型MOSFET的源极形成。第一耗尽型MOSFET的源极经导电沟道CH1连接到第一耗尽型MOSFET的栅极(g₁)。第一耗尽型MOSFET的漏极连接到第二耗尽型MOSFET的漏极。第二耗尽型MOSFET的源极在本实施例中形成端子K4并经导电沟道CH2连接到第二耗尽型端子K4并经导电沟道CH2连接到第二耗尽型MOSFET的栅极(g₂)。尽型MOSFET的漏极在这一实施例中构成端子K4并通过导电通路CH2与第二耗尽型MOSFET的栅极(g2)连接。

在图4a和4b中，电压画在水平轴上而电流以成比例的单位画在垂直轴上。图4a表示在图3a中所示的电路部分V的实施例的电流-电压特性。图4a的曲线表示作为在电路部分V的端子K3和K4之间的电位差VK3K4的函数流过电路部分V的电流。显然，对于VK3K4比较低的正值，电流基本上与VK3K4成比例地上升。因此电路部分V在电位差VK3K4的这一范围基本上表现为一欧姆电阻。但是，当电位差VK3K4上升到大于在图4a中标出的值V1的值时，电流仍然基本上等于当电位差VK3K4等于V1时获得的值。只要电位差VK3K4仍然小于也在图4a中标出的值V2，这一状态就基本上保持不变。对于大于V2的电位差VK3K4的值，电流作为电位差的函数非常剧烈地上升。对于电位差VK3K4的负值，电路部分V基本上表现为一二极管，没有电流限制发生。因此，图3a所示的电路部分V的实施例只在电位差VK3K4大于V1和小于V2时才具有电流限制作用。值V1和V2显然由所使用场效应晶体管的尺寸和类型来确定。图4b表示图3b所示电路部分V的实施例的电流-电位特性。显然，这一电流一电压特性是对于原点(VK3K4＝0，I＝0)对称的。对于电位差VK3K4的正值，电流-电压特性相应于以上对于图3a所示的电路部分V的实施例所描述的图4a所示的电流-电压特性。这就意味着对于图3b所示电路部分V的实施例，不仅对于在V1和V2之间的VK3K4的值实现了电流限制，而且对于在-V1和-V2之间的VK3K4的值也实现了电流限制。这样就得到了在两个方向上限制电流的电路部分V的实施例。对于大于V2或小于-V2的VK3K4的值，电流作为电压的函数非常剧烈地上升。对于小于V1和大于-V1的VK3K4的值，在电流和VK3K4的值之间存在基本线性的关系，因此电路部分V在这一范围基本上表现为一欧姆电阻。

Claims

1.根据电源电压运行负载的电路装置，该电路装置具有

---接至电压源的电极的输入端，

---限制在运行期间由于电源电压而流过输入端的输入电流的电路部分(V)，该电路部分(V)包括一第一场效应晶体管(S1)，该场效应晶体管(S1)具有两个主电极和一栅极电极，它这样与一输入端连接，使得在运行期间输入电流流过场效应晶体管(S1)的两个主电极，

其特征在于第一场效应晶体管(S1)为耗尽型FET类型并且只通过主电极与该电路装置的输入端连接。

2.权利要求1所述的电路装置，其特征在于，用于限制输入电流的电路部分(V)包括具有两个另外的主电极和另外的栅极电极的另一场效应晶体管(S2)，该另一场效应晶体管为耗尽型FET类型并且只通过另外的主电极与电路装置的输入端连接，第一场效应晶体管(S1)这样与该另一场效应晶体管(S2)串联连接，使得场效应晶体管(S1)的一主电极与另一场效应晶体管(S2)的相应的主电极连接。

3.权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于出现在电路部分(V)中的一个或几个场效应晶体管为结型FET类型。

4.权利要求1、2或3所述的电路装置，其特征在于出现在电路部分(V)中的一个或几个场效应晶体管为耗尽型MOSFET类型。

5.前述任一权利要求所述的电路装置，其特征在于出现在电路部分(V)中的每一场效应晶体管的栅极通过导电通路与同一场效应晶体管的主电极连接。

6.权利要求2、3或4所述的电路装置，其特征在于出现在电路部分(V)中的场效应晶体管的栅极通过导电通路相互连接。

7.前述任一或几个权利要求所述的电路装置，其特征在于电路部分(V)被设计为集成电路。

8.前述任一或几个权利要求所述的电路装置，其特征在于负载是放电灯。