CN1098615C - 电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压放电灯(L)的点火装置，具有用于连接电源的输入端(C，D)；具有一个固有频率并且产生一个与电压有关的击穿部件(3)的脉冲产生装置(IV)；脉冲变压器(I)；和脉冲变压器的次级绕组(11，12)和灯连接点(E，F)间的电连接。根据本发明脉冲变压器的次级绕组部分地和容性装置(41，42)并联。这在灯击穿后有利于电流的接通。

Description

电路装置
本发明涉及高压放电灯的点火装置，具有
-用于连接电源的输入端；
-具有一个固有频率并且被提供一个与电压有关的击穿部件的脉冲产生电路；
-脉冲变压器；和
-脉冲变压器的次级绕组和灯连接点间的电连接。
在开头段所述的电路装置是由EP-A-0 398 432(PHN 12.932＝US-A-5,087,859)公开的。
所述的电路装置形成在投影电视系统中操作和起动高压放电灯的电路部分。这样一种应用所适于的灯对其尺寸和发光效率有特定的要求。其结果是要求大于10KV(经常大于20KV)的点火脉冲用于灯的可靠点火。对灯的点火电路还有进一步的要求是还没有冷却或几乎还没有冷却的熄灭的灯必须被迅速再点火。这样的热再点火要求幅值和点火脉冲相对应的再点火脉冲。
在已知的电路装置中，在脉冲变压器的电压脉冲从次级绕组直接加到灯连接点。
在已知的电路装置中点火脉冲的产生源于调谐LC电路出现的谐振升压，从而，升压网络的电容装置两端的电压增加直到达到击穿部件的击穿电压。为了有效的操作，在点火脉冲产生过程中，电源由几十KHz较高的频率进行变换。脉冲产生电路的固有频率是由脉冲变压器的初级绕组和升压网络的电容装置产生的调谐电路的频率。在连接的灯点火和有关稳定的电弧放电已产生后，电源的转换频率切换到较低的值。灯从击穿到稳定放电产生的时刻的变化过程称为点火阶段。在点火阶段高转换频率的选择有可能使用较小的成分，同时足够高的电压的产生将继续很短的时间。然而，电源电路的先决条件是必须设置有根据灯的状态改变转换频率的装置。
已知的电路装置的问题在于灯击穿后由电源提供给灯的电流立刻接通。这种所谓的接通现象在已知电路装置中在许多情况下表现为不希望的变化率，即，供电电流发生太慢，从而灯的电离失败并且需要新的点火脉冲。
本发明的目的是提供有关解决上述问题的解决方案。根据本发明，其目的是这样获得的：在开头段所述的电路装置，其特征是脉冲变压器的次级绕组的一部分和一个容性装置并联。
本发明人还发现在击穿后一个非常短的高电流峰值可以立刻产生。并且出人意料地发现使用本发明的方案使所述的电流峰值剧烈衰减，从而在一个较长的时间内电流流过灯，并且相应的放电腔内的电离产生。这将大大地促进了一个良好的接通特性。
根据本发明的电路装置还具有这样的优点：由脉冲变压器的次级绕组、电容装置和灯的连接端组成的电路形成一个调谐电路，用这个电路在脉冲产生电路中产生的脉冲转换为所连接的灯的两端的点火脉冲，只有轻微的损耗，而其他频率的信号在调谐电路中剧烈地衰减。调谐可以选择在脉冲产生电路的固有频率下。这种调谐不仅有利于有效地接入点火脉冲，而且还能抵抗由于高频信号造成的半导体开关的损坏。在一个最佳实施例中，调谐被选择在或接近偶次谐波的频率，特别是固有频率的二次谐波。还出人意料地发现可以获得产生脉冲的增加从而不需要更大的脉冲分量。另一个方面，使用一个谐波频率可以进一步减小脉冲产生电路，特别是使变压器更小。
使用在稳定工作状态下的灯，次级绕组形成一个可忽略的阻抗，并且不会引起相应的消耗。这和电阻装置相反，电阻装置原则上适合于用作滤波器部件。
更可取的是，次级绕组由一对相同尺寸的第一和第二次级绕组所产生并且相对于灯的连接点对称地施加，每个次级绕组部分地和电容装置并联。作为一种解决方案对于抵抗由于脉冲产生的干扰磁场的出现特别有利。为了这个目的，在灯连接点上不必要使用同轴导体。
本发明的上述和其他方面将通过附图更详细地描述，其中
图1是在电视系统的灯的点火和操作电路；
图2表示用于灯的点火的图1的一部分，和
图3表示图1和图2的电路所产生的电压。
在图1中，A，B是用于连接电压源的连接端，例如200-400V的直流电源。通过输入滤波器在I处进行滤波。在另一个实施例中，A和B形成连接端用于连接220V、50Hz的公共电网。然后，在I处对电压源进行整流。I包括用于防止由于电路的操作引起的主电压的畸变的装置。
部件II形成给转换器电路III供电的开关式电源。转换器电路作为提供方波电压的电源。转换器电路III通过输入端C，D连接到灯电路V，灯电路包括一个脉冲发生电路IV和之间连接有灯L的灯连接点E，F。形成图1的一部分的灯电路V在图2中描述。
在图2中，输入端C连接到脉冲变压器1。在输入端C和D之间通过升压网络2，变压器1的初级绕组10和随电压变化的击穿部件3串联。变压器1的第一次级绕组11一方面通过一个去耦电容7和自感8的串联电路和输入端C连接。另一方面，变压器1的第一次级绕组11通过导线4和灯连接点E连接，因此，在脉冲变压器的次级绕组和灯连接点间形成电连接。第一次级绕组部分地和电容41并联，形成容性装置。变压器1的第二次级绕组12一方面以类似方式通过自感5和输入端D连接，另一方面和灯连接点F相连。第二次级绕组部分地和电容相连形成容性装置。自感5作为一种保护防止太大的电流快速通过变换器装置。
电容、电感和整流装置的升压网络2包括具有欧姆阻抗21和二极管23的第一支路，该支路一方面和自感8的抽头80相连，另一方面和随电压变化的部件3相连。网络还包括具有一个电阻阻抗22和二极管24的第二支路，该第二支路一方面和自感8的抽头80相连，另一方面和脉冲变压器1的初级绕组10相连。两个欧姆阻抗21和22通过两个串联电容25、26相连，两个电容的公共连接点20O通过自感5和输入端D相连。变压器1、升压网络2和随电压变化的部件3与漏电阻3a并联，一起形成一个脉冲发生电流IV。次级绕组11、12的部分51和52及容性装置41和42在点火阶段形成一个滤波器，灯连接点E和F也形成滤波器的一部分。滤波器的调谐相对于脉冲发生电路的固有频率这样选择，使其组合形成对脉冲发生电路的固有频率的二次谐波的带通滤波器，脉冲发生电路即电容25、26和脉冲变压器1的初级绕组10组成的电路。
另外，自感5和8由电容6连接，自感8和电容6在脉冲产生期间形成一个调谐LC电路。在脉冲产生期间，电压升压网络2的电容25、26两端的电压增加，直到通过在调谐LC电路6、8产生谐振升压达到击穿部件3的击穿电压。
去耦电容7和自感8与控制开关9并联。在脉冲产生期间开关断开。在转换频率切换到灯稳定工作的较低值时，开关9也闭合。
在实现上述的实施例中，电路装置适合于100W的Philips UHP-100型高压水银灯的点火和操作。灯的额定电压是85V和灯的额定电流频率是180Hz。
在实现上述的实施例中，电路装置被设计为在连接端A、B连接直流200-400的电源电压。部件I和II分别是一个输入滤波器和下转换器。下转换器具有一个功率控制从而在点火阶段下转换器输出获得一个160V的电压和在灯稳定工作阶段获得一个85V的电压。
转换器电路III构成作为一个全波桥式电路。转换器在点火阶段提供一个约160V的方波电压和在灯稳定工作状态提供一个85V的方波电压。
灯的点火如下进行。由于转换器电路在60KHz频率下转换，在LC电路6、8中发生谐振升压。这导致在灯连接点处800V的峰值电压。升压网络的两个二极管23和24及电容25、26保证了在抽头80的区域约550V的峰值电压增加到电容25、26之间的最大值1100V。随电压变化的击穿部件是火花隙，由西门子制造，击穿电压为800V，该火花隙与10MΩ的漏电阻3a并联，以获得升压网络的满意的操作。事实上这使得网络的电容两端的电压很好地限定。该并联电阻为了安全操作也是所希望的。还是为了安全的原因，在升压网络的电容和自感电感5之间的连接处可以加一个PTC电阻(未示)。每个电容25、26的值为120nF，欧姆阻抗21、22为33KΩ。
脉冲变压器是一个具有铁氧体磁棒铁芯的高压变压器，初级绕组为3匝，第一和第二次级绕组每个包括7部分，每部分11匝。初级绕组和次级绕组由500μm直径的导线形成。初级和次级绕组间的耦合系数是0.7。两个次级绕组间的耦合系数是0.9。变压器具有一个初级绕组短路在次级绕组测量的364μH漏自感。次级绕组的每个由220pF的电容在3部分并联。因此产生的脉冲具有约20KV的值。产生的点火脉冲如图3所示。图3A表示在脉冲变压器1的初级绕组的电压脉冲，和图3B是在脉冲变压器1的次级绕组的电压脉冲。时间t以每个变化率500ns为单位绘制在水平轴上。电压V以KV绘制在垂直轴上。
从图3B可以证明：产生的脉冲在脉冲值为10KV处，宽度d为200ns。在图3A的脉冲的频率为1MHz。图3B的脉冲具有2MHz的频率。
产生的脉冲导致还没有点火的灯的击穿。在灯击穿后，在一段时间后，灯开始点火并达到稳定工作状态。发现这一切出现在约700ms后的所述灯中，之后，灯电压进一步上升到额定值。在灯两端击穿后的1秒后，转换器电路的转换频率减到180Hz，并且灯也达到正常工作状态。
在灯已熄灭，但还没有冷却下来的情况下，产生的脉冲在30秒内引起热再点火。
尽管在所述的实施例中，升压网络连接到自感80的抽头，同样可能连接于自感8和电容6之间。
并联电容41和42的选择值不是非常严格。经验发现在所述的电路中每个电容最好在150pF和400pF之间。在所述范围内的较高值通常将导致更快的热再点火。在所述的范围外的电容值将导致脉冲幅度的减小。
一般来说，容性装置的值将如此选择使其满足下列关系：
           2.2＜n2Cs/Cp＜8.8
其中：n是脉冲变压器的绕组比，
      Cs是和脉冲变压器的第二绕组并联的电容装置的值，
      Cp是脉冲发生电路的总电容值。

Claims (5)

1.一种高压放电灯的点火装置，具有
-用于连接电源的输入端；
-具有一个固有频率并且被提供一个与电压有关的击穿部件的脉冲产生电路；
-脉冲变压器；和
-脉冲变压器的次级绕组和灯连接点间的电连接；
其特征在于：脉冲变压器的次级绕组部分地和容性装置并联。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于：脉冲变压器的次级绕组和灯连接点形成调谐电路的部分，其调谐选择在脉冲发生电路的固有频率。
3.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于：脉冲变压器的次级绕组和灯连接点形成调谐电路的部分，其调谐选择在或接近脉冲发生电路的固有频率的偶次谐波的频率。
4.根据权利要求1、2或3所述的电路装置，其特征在于：次级绕组由第一和第二次级绕组形成。
5.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于：第一和第二次级绕组具有相同的大小，并且对称地提供给灯的连接点，每个次级绕组部分地和电容装置并联。
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