CN1153507C - 电路设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于点燃高压放电灯的电路设备，并设有：用于连接到电源的输入端；脉冲产生电路，包括开关、脉冲变压器的初级绕组和电容装置，该电容装置和由该开关和该初级绕组构成的串联电路并联；以及在该脉冲变压器的次级绕组与灯连接端之间的电连接。根据本发明，该电容装置具有非线性特征，从而导致了产生的点火电压脉冲的更多的可再生幅度。

Description

电路设备

技术领域

本发明涉及用于点燃高压放电灯的电路设备，包括：

输入端，用于连接到电压源；

脉冲产生电路，设有电压相关型击穿元件、脉冲变压器的初级绕组和电容装置，该电容装置和由该电压相关型击穿元件和该初级绕组组成的串联电路并联；以及

在该脉冲变压器的次级绕组和灯连接端之间的电连接。

背景技术

从WO-A-95/28068可知在开头一段所述的这种电路设备。将该已知的电路设备用于点燃具有很高点火电压的高压放电灯。由该已知的电路设备可实现足够宽度的具有高达25KV的点火脉冲。然而，对于该已知电路设备的最佳有效性，需要手动调谐两个谐振电路。该脉冲产生电路作为第一谐振电路。第二谐振电路是由脉冲变压器的次级绕组和连接到灯连接端的灯构成的。以这种方式的确可形成高的点火电压脉冲，但其缺点是，这些谐振电路的轻微的相互失谐已大大地减少了所产生的电压脉冲的最大值。另一缺点是，在每个谐振电路中产生的电压之间的相角将不一定是180°的整数倍，这在最佳手动调谐的情况中也是如此。这也导致了对可产生的电压脉冲的电平的限制。

通过该已知的电路设备，尽管在熄灭之后一些时间，还未冷却的情况下还可点燃该灯，但基本上不能进行可靠的即时的热重新点火。

本发明的目的是提供一种在开头的一段中所述的那种电路设备，其中在很大程度上减少了上述的缺点。

发明内容

根据本发明，以在开头一段中所述的电路设备达到了这个目的，其中的电容装置具有非线性特征。

本发明提供了主要由第二谐振电路确定的所产生点火电压的电平的优点。由于该电容装置的非线性，由该脉冲产生电路构成的第一谐振电路的谐振频率将随着该电容装置两端之间电压的减少而减小。这将产生一结果，即在开关变成导通之后，脉冲变压器的初级绕组两端的电压将随着相应的频率减小而下降。这个优越的结果是，在本发明的情况，所产生的具有固定脉冲幅度的脉冲将具有更大的脉冲宽度，从而具有更高的能量。这将有利于对连接灯的可靠点火，具体地说，对于可靠性来说，这有利于基本上即时的热重新点火。

在根据本发明的电路设备中，该电压相关型击穿元件最好具有一个击穿电压，并且具有非线性特征的该电容装置在所述击穿电压时具有的电容值最多为0V时的电容值的50％。该电路设备特别适用于点燃构成点火系统一部分的高压放电灯，如在PTV和汽车的前灯系统中，在接通之后此点火系统必须能提供基本瞬时的光。具有非线性特征的电容装置的使用一般还具有一优点，与已知的电路设备相比，初始的较小电容可足够。这通常伴有对应较小尺寸的电容装置，与已知的电路设备相比，在保持脉冲宽度和脉冲高度的同时，具有可以对该电路设备小型化的优点。

如果具有非线性特征的该电容装置并未电气并联到该电压相关型击穿元件上，而是如在本发明中一样与之串联，则这将在该电压相关型击穿元件导通时导致第一谐振电路的谐振频率的增加。此结果是，所产生的电压脉冲的幅度受到至少与现有电路设备中同等强度的第一谐振电路的谐振频率的影响。

最好，在根据本发明的电路设备中将一调谐自感与该电压相关型击穿元件串联并与初级绕组串联。通过该调谐自感值的选择可以简单的方式实现由该电路设备产生的脉冲的高度和宽度之间的有效协调。尽管，在理论上通过脉冲变压器的初级和次级绕组之间的绕组比的适当选择能够实现这种调谐，但实际上这种实现通常将产生一些实际问题。可以用印刷电路的平面导体的形式、以非常方便的方式来实现该调谐自感，这对于甚至进一步的小型化是非常有利的。

附图说明

现在将参考实施例的附图更详细地说明本发明的电路设备的上述和其它方面。在图中：

图1是根据本发明的电路设备的用于点燃和操作灯的电路的简图，

图2是图1的电路设备的电路图，

图3是表示图2的电路设备中的电压梯度的曲线，

图4是与一现有的电路设备相关的可与图3的曲线相比较的图形，以及

图5是与另一现有的电路设备相关的可与图4的曲线相比较的图形。

具体实施方式

图1概略地表示汽车的前灯系统，其中A和B是用于连接电源(比如汽车电池)的连接端。I表示一开关方式的电源，用于给换向器电路II提供电源。该换向器电路充当提供方波供电电压的整流电源。将该换向器电路II经输入端C和D连接到灯电路V，该灯电路V包括脉冲产生电路IV和其间连接灯L的灯连接端E与F。该开关型电源I具有连接点G和H，用于为脉冲产生电路IV供电。作为图1电路的构成部分，在图2中示出了该灯电路V。

在图2中，输入端C连接到脉冲变压器1。将变压器1的次级绕组12在其一边直接连接到输入端C。次级绕组12的另一边经自感51连接到灯连接端E，于是在脉冲变压器的次级绕组与灯连接端之间构成了电连接。输入端D经自感52连接到灯连接端F。还利用电容器53将输入端C和D互连。在连接端G和H之间将构成脉冲产生电路IV的部件的脉冲变压器1的初级绕组11与电压相关型击穿元件3相串联。由电容器2和电阻器4构成的并联电路与由初级绕组11和电压相关型击穿元件3构成的串联电路并联。电容器2具有非线性特征，从而形成了具有非线性特征的电容装置。调谐自感5也与该击穿元件串联，从而限定了所产生的脉冲的宽度。在所述的实施例中，脉冲产生电路IV与次级绕组12和自感51及52一起构成了根据本发明的电路设备。

在根据上述实施例的汽车前灯系统的实际实施中，将该电路设备用于点燃和操作高压放电灯，DS2和D2R型两者都是菲利普制造的，额定功率为35W，标称灯电压为85V。该灯具有最多23KV的热重点火电压。该灯具有一灯罩，可承受最多34KV的电压。该电路设备是为27KV的标称点火电压脉冲而设计的。

该开关型电源I是回扫型的，在连接端G和H从12V的汽车电池电压形成800VDC。该具有非线性特征的电容2是陶瓷电容器，X7R型，AVX制造，在0V时具有144nF电容值，而在800V时具有0V值的47％，即68nF。该电容与1.5MΩ的电阻4并联，电阻4用于使电容器2的剩余电荷流走。该击穿元件3是火花隙形的，由西门子制造，具有800V的击穿电压。该脉冲变压器1由一铁氧体构成，该铁氧体带有，具有320nH自感值的三匝的初级绕组和具有550μH自感值的120匝的次级绕组。在初级与次级绕组之间获得了具有0.85耦合因子的磁耦合。该调谐自感5是108nH。1.5nF的电容器53为该换向器开关抵抗在该电路设备中产生的电压脉冲形成了保护。自感51和52具有22μH的值。

在图3中示出了作为该电路设备的实际实施的时间函数的电压梯度的图形，时间以nS标在横轴上，电压以KV标在纵轴上。在该图中的曲线100表示的时间为函数的初级绕组上的电压。曲线101表示的同样形式的次级绕组上的电压。为了灯的可靠点燃要求次级绕组上的第一电压脉冲具有所要求的高值并有足够的能量。在图中的第一脉冲，参看102，具有25KV。将该脉冲的宽度作为能量的量度。最好将这个表示为该脉冲幅度的10％和90％之间的电压脉冲的上升时间。在脉冲102这个值是100ns。从曲线100的梯度很清楚，在第一脉冲102达到它的最大值时，在初级绕组上的电压从800V下降到540V。在热状态熄灭之后，通过这样形成的脉冲可将该连接灯基本上瞬时地点燃。

作为比较，图4表示在现有的电路设备中的电压梯度的图形，与本发明的电路设备的不同只是该电容装置具有固定的68nF的电容值。从该图中可看出，曲线201的次级绕组上的第一电压脉冲202，对于100ns的同样上升时间具有23V的最大电平。在这个期间发现初级绕组上的电压从800V下降到460V，从曲线200可看出。用这个产生的脉冲可发生灯的不可靠瞬时热重点燃。研究发现，为了在23KV的脉冲幅度上达到比较可靠的基本瞬时的重新点燃必需105ns的上升时间。为了在本电路设备中实现25KV的脉冲幅度，同时保持100ns的上升时间，该电容装置必须至少具有120nF。

可与图4的图形比较的图5中的图形涉及现有技术的另一电路设备，其中在该电路设备中的调谐自感具有值0nH，所述电容装置具有固定的值68nF。从该图可看出，在曲线301的次级绕组上的电压具有26KV的第一电压脉冲302。这伴有不多于86ns的上升时间。在曲线300的初级绕组上的电压在这个期间从800V下降到450V。尽管与图3的曲线对应的第一电压脉冲的脉冲幅度，其上升时间显著较短，但却导致了所产生脉冲的明显较小的能量。实际上，这时未发现可靠的、基本上瞬时的热重新点燃。如果要使在这种已知电路设备中的基本瞬时热重新点燃成为可能，必须给予该电容装置至少为136nF的值。

从上述很清楚，在给定脉冲幅度时，通过非线性电容器可实现具有较大宽度的脉冲。这就强有力地促进了灯的快速重新点燃，并具有可使电容器的尺寸较小的优点，为该电路设备的小型化打开了进一步的前景。

Claims (4)

1.一种电路设备，适用于点燃高压放电灯，并设有：

输入端，用于连接到电压源；

脉冲产生电路，设有：电压相关型击穿元件、脉冲变压器的初级绕组和电容装置，该电容装置和由该电压相关型击穿元件与该初级绕组组成的串联电路并联；

在该脉冲变压器的次级绕组与灯连接端之间的一个电连接，

其特征在于，

该电容装置具有非线性特征。

2.根据权利要求1的电路设备，其特征在于，该电压相关型击穿元件具有一击穿电压，并且具有非线性特征的该电容装置在所述击穿电压上具有的电容值最多为在0V上的电容值的50％。

3.根据权利要求1或2的电路设备，其特征在于，将一调谐自感与该电压相关型击穿元件串联并与该初级绕组串联，并且该调谐自感与该电容装置并联。

4.根据权利要求3的电路设备，其特征在于，将该调谐自感构成为印刷电路的平面导体。

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