CN1097420C - 开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用高频电流控制灯的开关装置，该开关装置包括一个DC-AC转换器，其振荡频率决定于定时电路，该定时电路包括一个电阻(R1)和一个电容(C1)。根据本发明，定时电路还包括回路C，该回路具有开关元件(S3)、并且在灯的开启过程中用于增加定时电路的RC周期，从而提高灯管两端的电压幅值。

Description

开关装置

发明领域

本发明涉及一种利用高频电流控制灯的开关装置，该开关装置包括一个DC-AC转换器，进一步包括

-支路A，它包括开关元件S1和连接到直流电源电极的节点，

-并联于开关元件的负载支路B，该支路包括变压器T的初级线圈L1，电容性装置C，电感性装置L和用于放置灯管的支座，

-接到开关元件控制电极的控制电路，该电路包括变压器T的次级线圈L2和定时电路，该定时电路连接到次级线圈L2上，并且具有串联的电阻R1和电容C1以及附加开关元件S2，开关元件S2连接到阻抗R1和电容性元件C1的接点以及开关元件S1的控制电极。

背景技术

这种开关装置与美国专利说明USP 4,525,648不同。在已知的开关装置记载中DC-AC转换器是半电桥，并且支路A包括两个开关元件，通过相应的变压器T的次级线圈，这两个开关元件交替处于导通和关断状态。每个开关元件都接有控制电路，该控制电路包括定时电路和变压器T的次级线圈。两个定时电路都包括串联的电阻和电容，并且和变压器T相应的次级线圈抽头相连。每个定时电路的电容和电阻的接点都通过一个附加电阻接到附加三极管的控制电极，该三极管的集电极接到支路A中的一个开关元件的控制电极。如果支路A中的开关元件处于导通状态，出现在与导通开关元件相连的次级线圈两端的电压将通过定时电路的电阻向定时电路的电容充电。如果电容两端的电压足够高，则附加三极管导通，于是，支路A中导通的开关元件关断。因此，支路A中两个开关元件的导通周期和高频电流的频率都决定于定时电路的RC周期。在开关装置的控制下，灯管未开启时，负载支路中的电流不会衰减，因此次级线圈两端的电压就会具有较高的幅值。较高的电压幅值使定时电路中的电容迅速充电，因此支路A中的开关元件的开关频率增加。这种较高的频率可以通过在定时电路的电阻两端跨接的击穿器件而进一步增加，该击穿器件仅仅在由于灯管未开启而在次级线圈两端产生相对高压的条件下导通。在已知的开关装置中，这些击穿元件是齐纳二极管。通常，开关电路具有这样的结构，即频率的增加使灯管两端的电压和通过灯管的电流降低。这意味着灯管的电极将被电流预热，该电流足够低，不会损坏电极，而灯管两端的电压足够低以避免在其电极没有预热就被开启。通常，电极预热后，在与预热电压相同的电压下灯管即可开启。依赖于开关装置和灯管的结构，预热电极时加在灯管两端的电压有时也不能使灯管开启；或者，如果电极没有被预热，在开关电路启动后，加在灯管两端的电压也不能使灯管开启。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种开关装置，该电路可以开启灯管且基本上与开关装置的结构和受开关电路控制的灯管的结构无关。

为了实现这个目的，根据本发明，上述开关装置的特征在于，其定时电路包括额外回路C，该回路用于设置定时电路的RC周期，该回路还具有一个额外附加开关元件S3，额外附加开关元件S3的控制极接到以下述方式控制额外附加开关元件S3的导通状态的装置M，即，在灯管的开启过程中，定时电路的RC周期将长于灯管平稳工作时的周期。

利用回路C和装置M，在灯管开启阶段，即在电极预热后，或者，若电极没有预热，启动开关装置后，定时电路的RC周期将增加。定时电路的RC周期的增加将降低负载支路中高频电流的频率。频率的下降导致灯管两端的电压幅值增加，从而使灯管开启。

回路C包括串联的额外附加开关元件S3和额外阻抗R2，并且和阻抗R1并联。在灯管开启时增加定时电路的RC周期可以通过采用回路C的实施方案而实现，其中装置M，在灯管开启过程中，关断额外附加开关元件S3。在灯管的其它工作过程中，额外附加开关元件S3一直处于开启状态。另外，上述回路C可以由串联的额外附加开关元件S3和附加电容C2构造，后者并联于回路C。此时，在灯管开启过程中，由于装置M使额外附加开关元件S3导通，定时电路的RC周期将要增加。在灯管的其它工作过程中，额外附加开关元件S3一直处于关断状态。无论在何种状态，回路C都是按简单而可靠的方式构造的。

已证明按包含回路D的方式制作装置M是有好处的，回路D将额外附加开关元件S3的控制电极接到负载支路B的一点。装置M可以在上述简单形式下可靠工作。

通常，在灯管开启之前应该预热灯管的电极。在预热过程中，灯管两端的电压应该稳定在足够低的电压下，以避免灯管开启。电极可以通过提供给开关装置的预热电路而被预热。该预热电路包括在特定的时间间隔中用来限制灯管两端电压幅值的附加定时电路。

根据本发明的开关装置可以得到满意的结果，本发明中DC-AC转换器是桥接电路。在半电桥电路中，DC-AC转换器包括两个开关元件，每个开关元件的控制电极都接到各自的控制电路。每个控制电路都包括一个定时电路。现已证实，回路C中只需提供一个定时电路，以基本上提高灯管的开启电压，该回路与装置M相连。

根据本发明，开关装置的结构可以通过将变压器T和电感性装置L集成为一个物理元件而相对地简化。

附图说明

参照下述的实施方案，本发明的这些和其它方面将变得明显和清楚。

图中：

图1简略地示出了根据本发明的开关装置的典型实施例，该电路连到一个灯管上，和

图2简略地示出了根据本发明的开关装置的另一个典型实施例，该电路连到一个灯管上。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的开关装置的典型实施例，其中参考号15代表一个低压汞放电灯，该灯包含可预热电极。从节点1和2开始，二极管桥路3和电容10，以及开关装置的所有元件一起构成了DC-AC转换器。支路A由开关元件S1和S1′，二极管50和50′以及节点K1和K2构成。负载支路B由变压器T，线圈L，电容17和14，以及用于放置灯管的支座K3和K4构成。第一个控制电路由次级线圈L2，电阻36′、37′、41′、61、62、69、70、R1和R2，电容63、38′和C1，二极管34′和71，齐纳二极管35′，开关元件S2、S3和S4以及击穿元件64构成。回路C由电阻69和R2以及开关元件S3构成。在本实施例中，开关元件S2是附加开关元件，开关元件S3是额外附加开关元件。电阻R1，电容C1和回路C一起构成了第一个定时电路。装置M由开关元件S4，电阻66和70以及二极管67构成。电阻61和62，电容38′和63，击穿元件64以及二极管71一起构成了预热电路，该电路包含一个附加定时电路，该电路在特定的时间间隔内用来限制灯管两端的电压。第二个定时电路由次级线圈L3，电阻36、37、41和R1′，电容38和C1′，开关元件S2′，二极管34以及齐纳二极管35构成。第二个定时电路由电阻R1′和电容C1构成。开关元件S2′构成一个附加开关元件。

参考号1和2代表连到交流电源两极的节点。参考号3代表二极管桥路，该桥路由二极管4，5，6和7组成。二极管桥3的输入端分别接到节点1和2。二极管桥路3的输出端分别接到节点K1和K2。电容10连接在节点K1和K2之间。电容10并联于串联的开关元件S1和S1′。开关元件S1′并联着二极管50，二极管50的正极接到开关元件S1和S1′的接点，二极管50的负极接到节点K1。开关元件S1并联着二极管50′，二极管50′的正极接到节点K2，二极管50′的负极接到开关元件S1和S1′的接点。开关元件S1并联于串联的初级线圈L1、线圈L、支座K3、灯管15、支座K4和电容14。灯管15的背对着支座K3和K4的电极端通过电容17连接。节点K2通过串联的次级线圈L2、二极管34′、电阻36′和37′接到开关元件S1的控制电极。电阻36′和37′的接点通过附加开关元件S2接到节点K2。附加开关元件S2的控制电极接到电阻41′的第一端。电阻41′的另一端接到齐纳二极管35′的正极和电阻R1的第一端以及电容C1的第一边。齐纳二极管35′的负极接到电阻36′和二极管34′的接点。电阻R1的另一端接到二极管34′的正极。电容C1的另一边接到节点K2。电阻R1并联于串联的额外附加开关元件S3和电阻R2。上述额外附加开关元件S3的控制电极通过电阻69接到二极管34′的正极。额外附加开关元件S3的控制电极还通过串联的开关元件S4和电阻70接到节点K2。开关元件S4的控制电极通过串联的电阻66和二极管67接到线圈L和支座K3的接点。电阻37′并联于电容38′。电阻36′并联于串联的击穿元件64、电阻61和二极管71。开关元件S1的控制电极通过串联的电阻62和电容63接到电阻36′和二极管34′的接点。电阻62和电容63的接点接到击穿元件64的控制电极。开关元件S1和S1′的接点通过串联的次级线圈L3、二极管34、电阻36和电阻37接到开关元件S1′的控制电极。电阻37并联于电容38。附加的开关元件S2′把电阻36和电阻37的接点和开关元件S1和S1′的接点相连。附加开关元件S2′的控制电极接到电阻41的一端。电阻41的另一端接到齐纳二极管35的正极、电极R1′的第一端和电容C1′的第一边。齐纳二极管35的负极接到电阻36和二极管34的接点。电阻R1′的另一端接到二极管34的正极。电容C1的另一端接到开关元件S1和S1′的接点。

如图1所示的开关装置工作过程如下。

当节点1和2接到交流电源上时，在电容10的两端将出现直流电压，同时一装置激发DC-AC转换器开始振荡，图1中没有画出该装置。开关元件S1和S1′交替处于导通和关断状态，所以在负载支路B中有频率为第一频率f1的高频电流。在电路开始工作后，灯管并没有立刻开启，因此高频电流的幅值较高。因此加在次级线圈L2和L3两端的电压幅值较高，因此电容C1和C1′不仅分别通过电阻R1和R1′充电，而且分别通过齐纳二极管35′和35充电。如果开关元件S1导通，电容C1还通过额外附加开关元件S3和电阻R2充电。使附加开关元件S2导通的电容C1两端的电压增加通过电阻37′和电容38′使得开关元件S1关断。因此，开关元件S1′导通，在电容C1′的电压被充至足以使附加的开关元件S2′导通的电压之后，电容38通过电阻37关断。因此，开关元件S1和S1′的导通周期以及负载支路高频电流的频率由构成部分控制电路的定时电路决定。开关电路具有这样的结构，使得灯管的电极在频率f1下能够被预热。然而，在频率f1下，灯管两端的电压幅值低得即使在电极预热后，灯管也不会开启。在开关元件S1导通时，电容63充电。当电容63两端的电压足够高时，击穿元件64导通，因此电阻61并联于电阻36′。并联电阻61和36′的等效电阻远远小于电阻36′的阻值。因此，电容C1充电电流减小，流过开关元件S1的控制电极的电流增加。结果，负载支路中的高频电路的频率自动调节到低于频率f1的频率。由于频率的降低，负载支路中的电流幅值增大，并且附加开关元件S4导通，结果附加开关元件S3关断。附加开关元件S3的关断导致了定时电路中RC周期的增加，这导致了工作频率的进一步下降。工作频率的进一步下降导致了负载支路中的高频电流幅值的增加以及灯管两端的电压幅度增加，因此灯管开启。灯管开启后，负载支路中的高频电流幅度降低。因此，次级线圈中的高频电压幅度降低。因此，电容C1和C1′不再分别通过齐纳二极管35′和35充电，附加开关元件S3将一直导通。于是，开关装置的工作频率变为灯管稳定工作时的频率。在灯管稳定工作时，开关装置的工作频率决定于开关装置和灯管的结构，其频率可能低于也可能高于灯管开启时的频率。

除了回路C和装置M，图2所示的典型实施例与图1中的典型实施例基本相似。在图2所示的典型实施例中，回路C由二极管65、附加开关元件S3和电容C2构成。装置M由电阻66和二极管67构成。串联的额外附加开关元件和电容C2并联于电容C1。额外附加开关元件和电容C2的接点接到二极管65的正极。二极管D5的负极接到电阻R1和电容C1的接点。额外附加开关元件S3的控制电极通过串联的电阻66和二极管67接到线圈L和支座K3的接点。

图2所示的开关装置的工作过程与图1中的开关装置基本相似。与上述图1中所示的开关装置相似，击穿元件64在灯管的电极预热后导通，因此负载支路中的高频电流的频率降低。最终高频电流幅度的增加使得附加开关元件导通，因此电容C1和C2并联，使定时电路的RC周期增加。RC周期的增加使负载支路中的高频电流的频率进一步降低，结果使灯管两端的电压幅值进一步增加，使灯管开启。在灯管开启后，负载支路中的高频电流幅值下降，使得额外附加开关元件S3关断。

Claims (7)

1.利用高频电流控制灯管的开关装置，包括DC-AC转换器的该装置包括：

-含有开关元件S1和接到直流电源两极的节点的支路A，

-并联于开关元件的负载支路B，该支路包括变压器T的初级线圈L1，电容性装置C，电感性装置L和灯管的支座，

-接到开关元件控制电极的控制电路，该电路包括变压器T的次级线圈L2和定时电路，该定时电路接到次级线圈L2，并且具有串联的电阻R1和电容C1以及附加开关元件S2，附加开关元件S2接到电阻R1与电容C1的接点和开关元件S1的控制电极，其特征在于，定时电路还包括一个回路C，该回路用于设置定时电路的RC周期，该回路还具有一个额外附加开关元件S3，额外附加开关元件S3的控制电极接到装置M以下述方式控制额外附加开关元件S3的导通状态，即，在灯管的开启过程中定时电路的RC周期长于灯管的正常工作时的RC周期。

2.根据权利要求1的开关装置，其特征在于，回路C并联于电阻R1并且包含串联的额外附加开关元件S3和额外阻抗R2。

3.根据权利要求1的开关装置，其特征在于，回路C并联于电容性装置C1并且包含串联的额外附加开关元件S3和额外电容C2。

4.根据权利要求1、2或3所述的开关装置，其特征在于装置M包含回路D，该回路将额外附加开关元件S3的控制电极接到负载支路B的一点。

5.根据权利要求1的开关装置，其特征在于包含一个预热电路，该预热电路包括一个额外定时电路，在特定的时间间隔中，该定时电路用于限制灯管两端的电压幅值。

6.根据权利要求1的开关装置，其特征在于，AC-DC转换器是桥路。

7.根据权利要求1的开关装置，其特征在于，变压器T和电感性装置L集成为一个物理元件。

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