CN1049553C - 镇流电路 - Google Patents

Abstract

放电灯20的高频电子镇流器，包括一个LC滤波器和一个倍压电路8。电灯的一端经由电容21和二极管11，12连到电路8的电容16，17，电灯另一端经由LC电路24，25和26连到半桥式电路的开关晶体管18，19之间的连接点22。与电灯并联的电容31构成LC谐振电路的一部分，使得半桥式电路会在高频振荡。能量经由耦合电容和LC电路反馈到倍压电容器以保持电容器电压高于交流供电电压蜂值，从而向电路提供高功率因数和低谐波线路电流。

Description

镇流电路

本发明涉及用于控制放电灯并装置有直流交流变换器的镇流电路。

在欧洲专利申请第92203651.2号中所述第一节中所定义的镇流电路，依照直流交流变换器的结构，该耦合电路可以由一些元件组成，但也可以是负载电路和其阻抗事实上等于零的交流输入端之间的连接件。现已发现，当用来控制低功率荧光灯时，这种镇流电路具有较高的功率因数。可是，在用该镇流电路控制消耗较高功率的荧光灯的情况下，功率因数往往是较低的或者就线路电流畸变而论甚至不符合政府标准。

本发明的目的是提供用于控制消耗较高功率并且有较高功率因数的荧光灯的镇流电路。

本发明的该目的是这样达到的：本发明的用于控制放电灯并装有直流交流变换器的镇流电路包括：

一用于与低频交流电压源连接的一对交流输入端；

一用于与所述直流交流变换器连接的第一和第二直流输入端；

一包括将所述交流输入端耦合到所述直流输入端的第一和第二二极管的整流电路，

一耦合到所述直流输入端的缓冲电容器装置；

一接在所述第一和第二直流输入端之间的一个串联电路中的第一和第二开关晶体管；

一包括电灯的连接端和电感装置的负载电路，

一将负载电路耦合到交流输入端的耦合电路；

一耦合到第一和第二开关晶体管的相应控制电极的装置，用于交替地使所述开关晶体管在某一高频下导通和截止，其特征在于：该电感装置包括在耦合到放电灯、耦合到所述第一和第二开关晶体管之间的第一接点以及耦合到其中一个所述直流输入端的LC电路之内。

LC电路有效地把反馈到缓冲电容器装置的能量分解，其一部分经由整流装置而来，一部分经由开关晶体管或与这些开关晶体管并联的二极管装置而来。通过适当选择元件，直流交流变换器像高频升压变换器一样工作，以便把缓冲电容器装置上的电压提高到高于低频交流供电电压峰值的数值。因此就消除了来自供电电源的高电容器充电电流，使功率因数提高和供电流的谐波成分降低。据发现，根据本发明的镇流电路即使当用镇流电路控制的荧光灯消耗较高功率时也提供较高的功率因数。

由于流向缓冲电容器装置的电流一部分是由直流交流变换器导出而不是全部由电源提供，所以可以使用较小的缓冲电容器装置。

在电灯使用期间，为了防止荧光灯带有直流电流，如果耦合电路包含一个第一电容器是有好处的。

在根据本发明的镇流电路的一个最佳实施例中，所述LC电路包括：接在放电灯的一端和所述第一接点之间的串联电路中的第一与第二电感线圈，及接在所述第一与第二电感线圈的接点和所述一个直流输入端之间的第二电容器。已发现对缓冲电容器装置的一个非常有效的高频电流反馈。

在根据本发明的镇流电路的一个优良实施例中，所述缓冲电容器装置包括：接在直流输入端之间的第一串联电路中的第三与第四电容器，所述第一与第二二极管连接在直流输入端之间的第二串联电路中，第一与第二二极管之间的第二连接点被接到第一交流输入端，以及第三与第四电容器之间的第三连接点被接到第二交流输入端。这优良实施例中的整流电路和缓冲电容器装置构成了倍压器。这特征使该优良的实施例非常适用于低频交流电压的幅度相对于电灯电压较低的时的场合。

在根据本发明的镇流电路的另一个优良实施例中，所述第一与第二二极管连接在直流输入端之间的第一串联电路中，第三和第四二极管连接在直流输入端之间的第二串联电路中，第一与第二二极管之间的第二连接点被接到第一交流输入端，而第三与第四二极管之间的第三连接点则被接到第二交流输入端。已发现这另一个优良实施例是一个能提供较高功率因数的比较简单的电路。

在最后两段中所描述的实施例中，包括串联排列的第三电感线圈和第五电容器以及连接在第二与第三连接点之间的电路提供了进一步的升压效果。这进一步的升压效果也保证经由整流电路的反馈使缓冲电容器装置充电至足够高的电位以防止当低频供电电压的幅度接近其最大值时出现主电流峰值。在耦合电路接到两个连接点当之一的情况下，据发现可以实现能量从直流交流变换器经由整流电路至缓冲电容器装置的非常有效的反馈。

除非用于使所述开关晶体管在一个高频下交替地导通和截止而耦合到第一与第二开关晶体管的相应控制电极的装置包含一个变压器，有必要把二极管装置与所述第一与第二开关晶体管中的每一个并联起来，以便提供用于部分反馈能量的通道。

借助耦合在所述交流输入端与所述整流电路之间的滤波电路，可以避免高频电流对低频交流电压源的干扰。

现通过实施例并参阅显示高频电子镇流装置的线路图，更详细地描述本发明的最佳实施例。

图1表示本发明的镇流电路的一个实施例。

图2表示本发明的镇流电路的另一个实施例。

现参阅附图中的图1，把低频交流供电电压(例如120伏，60Hz)加到一对交流输入端1，2，这两端被耦合到由第一电容器9与第一电感线圈6组成一个EMI滤波器5。EMI滤波器经由第二电感线圈7和第二电容器10又耦合到倍压电路8的输入端3，4。第一与第二电感线圈6和7被串联地连接在交流供电端2和倍压电路8的输入端4之间。第一电容器9跨接在输入端1，2之间，而第二电容器10连接在端1和电感线圈6和7间的连接点之间。

倍压电路包括一对串联地跨接在高频直流/交流半电桥式变换器15的直流输入端13，14上的二极管11，12。倍压电路还包括一对串联连接并与串联的二极管11，12并联连接的缓冲电容器16，17。

一对串联连接的开关晶体管18，19被接到直流供电端13，14。第三和第四二极管37和38以相反极性分别跨接在晶体管18和19上。放电灯20(例如荧光灯)的一端经由电容器21被接到二极管11，12的连接点3。把放电灯20的另一端经由电感线圈23接到开关晶体管18，19之间的连接点22是已知的。这种已知的连接法在附图中用虚线表示。可是，按照本发明，现接有一个由串联的第一和第二电感线圈24和25组成的LC电路，并在电感线圈24和25间有一个经由电容器26接到直流输入端14的公共接点来代替单个的电感线圈23。

放电灯的电极27和28经由正温度系数(PTC)电阻29和电容器30的串联电路互连。另一个电容器31与PTC电阻和电容器30的串联电路相并联。PTC电阻提供预热电流通道用于在电灯起弧之前加热电灯的电极。这是常规的预热电路。缓冲电容器32把接点22接到另一接点33用来减少在开关晶体管中的损耗。

常规控制电路34使开关晶体管18和19如此交替地导通和截止，即，当一个晶体管导通，则另一个就截止，反之亦然。控制电路可以是受激的集成电路(I.C)，但最好是连接在接点22和33间的一部分负载电路，而且能包括一个其初级绕组与电感线圈24和25串联的变压器，并适当调整分别接到开关晶体管18和19的基极和发射极的第一和第二绕组的相位。有关的电阻在晶体管的基极电路中可以与第二绕组串联连接。这样，就能得到自激高频直流/交流变换器。驱动开关晶体管的精确方法对本发明来说并非是关键性的问题，其他各种可利用来驱动晶体管的方法也会提供良好的电路操作。

电灯20、电容器31、电感线圈24，25以及电容器26实质上组成一谐振电路，使半电桥式变换器在高频自激。

为了使高频变换器15开始工作，可以提供启动电路35。这电路的详情也是很普通的而且在先有技术中是众所周知的，所以不再进一步加以说明。

从交流电源来的输入电流由于经由电容器21和隔离二极管11，12的升压作用而非常接近于正弦波形，该电容器21和二极管11，12为电灯电路中的谐振能量提供高频通道以便返回缓冲电解电容器16，17因此确保这些电容器当中的每个电容器上的电压总是高于在端1，2上来自交流电源的线电压。电容器10和电感线圈7是升压电路的一部分作为缓冲电容器用。经由电容器21从谐振电路返回的能量是用来产生电感线圈7上的电压。这电压被加到交流线电压上并极力跳变到比缓冲电容器电压更高的电压，但它将被相应的二极管11或12之一个箝制在缓冲电容器电压上。于是，能量通过二极管11，12返回到缓冲电容器。由电感线圈25和电容器26组成的LC电路为缓冲电容器16和17提供附加的升压作用。通过使用LC电路来代替单一的电感线圈(例如电感线圈23)，我们有效地分解了供给电容器16，17的反馈能量，一部分反馈能量经由电容器21从电灯导出，另一部分反馈能量从LC电路24，25和26导出。二极管37和38提供将能量返回缓冲电容器的通道。在使用变压器去驱动晶体管18和19的情况下，可以省去二极管37和38，因为次级绕组和晶体管的集电极一基极连接点提供使能量返回缓冲电容器用的低阻抗通道。晶体管的集电极一基极连接点则提供二极管的功能。

进一步的升压作用由电感线圈7提供，该线圈象一种驱动电流通过隔离二极管11和12进入电容器16，17的电压源一样地工作。

在进一步改进的电路中，电容器36可连接在连接点33和输入端14之间。通过适当选择电容器21和36，半电桥式变换器电路将像高频升压变换器一样工作以便把各个缓冲电容器16和17上的电压提高到高于线路电压峰值的数值。这就避免了来自线路电压源的任何大的电容充电电流，以而改进了电路功率因数并减少了线路电流谐波。由于改进了功率因数，该电路吸收少得多的输入电流。

如上所述，现在由于进入电容器16和17的输入波纹电流部分地从高频半电桥式电路导出而不是完全从低频(60Hz)交流电源导出，所以现在可以使用较小的电容器而仍保持低的波纹电压。

图2的线路图与图1的线路图不同点在于，倍压电路(11，12，16，17)已被二极管电桥(11，12，41，42)和连接直流端13和14的电容器16所代替。该线路的操作与图1线路图相应，所以不再详细描述。

Claims (10)

1.用于控制放电灯(20)并装备有直流一交流变换器的镇流电路，包括：

一对用于与低频交流电压源连接的交流输入端(1，2)；

用于与所述直流一交流变换器连接的第一和第二直流输入端(13，14)；

包括将所述交流输入端耦合到所述直流输入端的第一和第二二极管(11，12)的整流电路(11，12，16，17；11，12，41，42)，

耦合到所述直流输入端的缓冲电容器装置(16，17；16)，

接在所述第一和第二直流输入端上的一个串联电路中的第一和第二开关晶体管(18，19)；

包括电灯连接端(27，28，29，30)和电感装置(24，25)的负载电路，

将负载电路耦合到交流输入端(1)的耦合电路(21)；

耦合到第一和第二开关晶体管的相应控制电极，用于使所述开关晶体管在一个高频下交替导通和截止的装置(34)；

其特征在于：该电感装置包括在耦合到放电灯、耦合到所述第一和第二开关晶体管之间的第一连接点(22)以及耦合到其中一个所述直流输入端(14)的LC电路之内(24，25，26)。

2.如权利要求1的镇流电路，其特征在于：所述耦合电路包括一个第一电容器(21)。

3.如权利要求1的镇流电路，其特征在于所述LC电路包括：连接在放电灯的一端和所述第一连接点之间的串联电路中的第一和第二电感线圈(24，25)，及接在所述第一和第二电感线圈的连接点和所述一个直流输入端之间的第二电容器(26)。

4.如权利要求1的镇流电路，其特征在于所述缓冲电容器装置包括：连接在直流输入端之间的第一串联电路中的第三与第四电容器(16，17)，所述第一与第二二极管连接在所述直流输入端之间的第二串联电路中，其中第一与第二二极管之间的第二连接点被接到第一交流输入端，而第三与第四电容器之间的第三连接点(4)则被接到第二交流输入端。

5.如权利要求1的镇流电路，其特征在于：所述第一和第二二极管接在直流输入端之间的第一串联电路中，而第三和第四二极管(41，42)连接在直流输入端之间的第二串联电路中，其中第一和第二二极管之间的第二连接点(3)被接到第一交流输入端(1)，而第三和第四二极管之间的第三连接点(4)则被接到第二交流输入端(2)。

6.如权利要求4或5的镇流电路，其特征在于：还装备有一个连接在所述第二和第三连接点之间并包括串联的第三电感线圈和第五电容器(7，10)的装置。

7.如权利要求4或5的镇流电路，其特征在于：所述耦合电路(21)的一端被接到第二连接点(3)。

8.如权利要求4或5的镇流电路，其特征在于：耦合电路(21)的一端被接到第三连接点(4)。

9.如权利要求1的镇流电路，其特征在于：二极管装置(37，38)与所述的第一和第二开关晶体管(18，19)当中的每一个并联。

10.如权利要求1所述的镇流电路，其特征在于包括一个连接在所述交流输入端和所述整流器装置之间的滤波电路(6，9)。

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