CN1216174A

CN1216174A - 电路装置

Info

Publication number: CN1216174A
Application number: CN97193806A
Authority: CN
Inventors: B·J·特尔波格特; F·斯勒格尔斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-05-05
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: JP3874428B2; WO1998028836A1; DE69737056T2; EP0888667B1; DE69737056D1; JP2000506000A; CN1135683C; US5942953A; EP0888667A1

Abstract

该发明涉及被提供有受控开关的电路,该受控开关通过周期开关信号被控制来使振荡电路工作在频率f,该电路还被提供有一个控制电路用来产生周期开关信号,该控制电路包括用来产生一个周期方波信号的脉宽生成器,该周期信号的半波持续时间可以以步长T来调节,并且它具有最小值t。根据该发明,该电路装置的特征在于,当2＊(t+N1＊T)< 1/f< 2＊(t+(N1+1)＊T),其中N1为整数时,周期开关信号根据具有某个重复周期的方波信号的重复链来构造,其中的重复周期包括n1个间隔为t+N1＊T的半波和n2个间隔为t+N2＊T的半波,其中N2为大于N1的整数。

Description

电路装置

该发明涉及一种具有受控开关的电路装置，其中的受控开关通过周期性开关信号被控制来使得振荡电路工作在频率f上，该电路装置还被提供有用来产生周期开关信号的控制电路，该控制电路包括用来产生具有半波持续时间的周期方波信号的脉宽生成器，其中的半波持续时间可以按步长T来调整并且具有最小值t。

从EP-A-0 708 579中已知在开始段落中提到的那种类型的电路装置。已知的电路装置是为放电灯的点火和工作而设计的。在测试阶段中，周期开关信号横贯许多离散频率从而在振荡电路的输出处产生相应的交流电压频率。其中的振荡电路包括一个由电感L和电容C组成的共振电路。在放电灯在一个或几个离散频率上工作的过程中，周期开关信号是频率调制的。该已知电路装置包括一个SGS Thomson制造的ST6265型的微处理器，用来产生周期开关信号。微处理器被提供有脉宽产生器，脉宽产生器包括一个独立计时器和一个脉宽调制器(PWM)，由于规定了最小半波值t和步幅T，利用它们可以实现期望的离散频率。t和/或T值会被改变来获得其他的离散频率。这种措施的确使得在很宽的频率范围上实现大量离散频率并且使步幅宽度具有很大的变化成为可能，但是适于这种选择的微处理器是很昂贵的。已知电路装置的另一个缺点是，微处理器在其配置下仅有非常有限的RAM容量，而且它只能用机器语言来编程。能用C语言编程并具有很大RAM容量的可编程微处理器是可以得到的。但是，这种微处理器的相对不贵的实施方案通常不包括作为脉宽生成器的独立计数器和脉宽调制器(PWM)。

该发明的目的是给出一种措施用来以简单的方式产生周期性方波信号以实现离散频率。

根据该发明，在开始段落中提到的那种类型且出于这种目的的电路装置的特征在于，在2*(t+N1*T)＜1/f＜2*(t+(N1+1)*T)，其中N1为整数时，根据第一方波周期性信号和第二方波周期性信号的重复链，周期性开关信号被构造出来，其中第一方波周期性信号的半波持续时间为t+N1*T，第二方波周期性信号的半波持续时间为t+N2*T,N2为大于N1的整数。

令人惊讶的是，在受控的振荡电路，例如LC电路的输出处，通过改变重复链中很多具有持续时间t+N1*T和/或t+N2*T的半波数来产生离散频率是可能的。另外的优点在于，产生在振荡电路输出处的离散频率的步长小于属于半波的频率的步长，它们之间相差一个步长T。因此，t和T值固定的脉宽生成器是足以产生离散频率的。

在步长T被选取为等于最小半波持续时间t的情况下，可以实现进一步的简化。在一个很好的实施方案中，通过包括一个微处理器的控制电路可以实现周期性开关信号的产生，其中的控制电路包括具有时钟脉冲周期的时钟脉冲发生器，该时钟脉冲周期起最小半波持续时间和步长T的作用。因此，简单微处理器的使用足以控制受控开关，其中对于产生周期性开关信号来说，只有微处理器的时钟脉冲周期是必需的。

从进一步简化的角度来说，另一个很好的电路装置的实施方案的特征在于，遵从关系式N2=N1+1。这的确限制了原理上可以实现的离散频率数，但是，一般来说，这足以实现实际应用中所面对的目标。

受开关信号控制的开关在连续的半波中交替出现导通和不导通状态。为了实现在周期性开关信号的一个周期中开关的导通和不导通时间相等，最好是对于至少其中一个方波周期信号，每条重复链中包括偶数个半波。

方波信号的重复链以一个重复周期获得，该重复周期包括间隔为t+N1*T的n1个半波和间隔为t+N2*T的n2个半波。重复周期最好被选择的尽可能小以便使得电路尽可能有效地工作在期望频率f上。如果每条链中的数n1和n2被选择为尽可能小，这一点才得以实现。当重复周期的值增加时，电路逐渐工作在期望频率和第一，第二方波周期信号频率的组合上。在重复周期很长的情况下，这甚至导致了电路交替工作在属于第一周期性方波信号的频率和属于第二周期性方波信号的频率上。因而，最好的是，n1和n2最大为10。

如果要提供一个放电灯，一般需要有措施来使放电灯点燃。实现这一点的一个非常普通的方法是在放电灯上施加一个很高的电压峰值。通过LC共振电路，该电压峰值可以用简单的方式实现，其中的LC共振电路在其共振频率附近工作。由于考虑到放电灯寿命和安全性的原因，最好是使得产生的电压峰值不高于实现可靠的放电灯点火所需的电压峰值。然而，在给定类型的各个放电灯之中，存在很大范围的所需电压峰值。点燃某种类型的放电灯的适当的方式是使得点火单元的共振电路工作在连续的离散频率上，其中点火电路是能够满足通常适用于相关类型的放电灯的点火电路，而连续离散频率按此顺序接近共振电路的共振频率。因此，在每个接下来的频率处，共振电路输出处的电压峰值会一直增长直到连接在输出处的特定放电灯达到可以点火的值为止。当接近共振频率时，从电压峰值相对较大的增长角度看，在相邻频率之间使用较小的步长是非常可取的。根据该发明的电路装置因此非常适合用于这种点火电路中。最好的是离散频率被选取得大于共振频率以实现在点火过程中，点火电路具有感性特点。

在另一个可能的应用中，需要在振荡电路的输出终端上产生预定大小的峰值电压。使用根据该发明的电路装置允许对脉宽产生器的控制，这样就符合这种要求。

根据该发明的电路装置的以上和其他方面将参考附图在下面更详细的解释。其中

图1是根据该发明的电路装置图。

图2是具有图1的电路装置并用来使放电灯点燃和工作的电路图。

在图1中，电路装置中的连接终端以参考数1表示。包括由电感L和电容C组成的共振电路的振荡电路3包括一个输出终端2并被连接到受控开关S，通过周期开关信号，受控开关S被控制来使得振荡电路3工作在频率f上，其中的频率f在包括控制电路I的脉宽生成器中产生。

在电路装置的另一个实施方案中，后者形成了用来使高压放电灯工作并点燃的部分电路。该电路按下述的方式构造。连接终端A被提供来连接供给源，例如220V,50HZ。供给源提供的电压在开关型电压供给P处被转换成直流电压，该电压作为桥型电路B的电源，桥型电路B包括受控开关4。该桥型电路具有桥终端D，放电灯连接终端LA经过点火电路Sc被连接到桥终端D。放电灯LP被连接到放电灯连接终端LA。点火电路Sc包括由电感L和电容C形成的振荡电路3。输出终端2经过脉冲转换器Tr在电气上被直接地连接到其中一个放电灯连接终端LA。受控开关4通过在控制电路I中产生的周期开关信号被控制，这样使得开关存在成对出现的导通和不导通状态，并且具有交替极性的方波电压在振荡电路3上产生。连同振荡电路3一起，开关4和控制电路I形成了根据该发明的电路装置。振荡电路3也形成了部分点火电路Sc，在此电路中，形成在输出终端2的峰值电压被送往一个缓冲电路，该缓冲电路构成脉冲产生电路的一部分，该电路自身是已知的。通过脉冲转换器Tr，所产生的脉冲被进一步变换到期望的大小。控制电路具有一个微处理器，该微处理器起脉宽生成器的作用并用来产生周期性方波信号，该信号的半波持续时间可以用步长T来调整。微处理器包括具有时钟脉冲周期的时钟脉冲生成器，该时钟脉冲周期起最小半波持续时间和步长T的作用。这种电路适合于使菲利浦制造的UHP型的100W高压水银放电灯点火并工作。这种用在发射TV安装中的放电灯的一个重要方面是，需要非常高的近似20KV的点火脉冲，接着需要几百伏的高压以获得足够的电流来导通放电灯。这种电流源发生在一个电路中，该电路作为输出终端2处的结果被描述。在WO96/27278中对这种点火电路进行了更详细的描述。已经发现的是，在输出终端2处产生的电压峰值必须存在于很窄的范围内，这样能确保通过所描述的点火电路实现可靠的点火并保证电路长寿命。为了实现这一点，通过在放电灯点燃过程中，对振荡电路的工作频率f的选择，使电路装置被调整。而对于1/f不对应于微处理器时钟脉冲周期的总次数的情况，周期开关信号根据第一方波周期信号的n1个半波和第二方波周期信号的n2个半波的重复链而构造，其中的第一方波周期信号具有半波宽度N1*T，第二方波周期信号具有半波宽度N2*T，其中N1,N2都是整数，N2＞N1。

在图2电路的一个实际实现中，微处理器是菲利浦制造的83C749型，其时钟脉冲周期为1us。桥型电路的受控开关是InternationalRectifier制造的IRFI6406型的MOSFETS。振荡电路由860uH的电感和10nF的电容组成。为了在输出终端2上以近似10％的准确度来实现期望的800V电压峰值，电路装置相应于周期信号而调整。由于各个电路值和特性的分布性，发现一般要满足3个离散频率：对于第一频率f1有N1=7,N2=8,n1=1和n2=2；对于第二频率f2有N1=N2=8；对于第三频率f3有N1=8,N2=9,n1=2和n2=1。这里选择的n1和n2值存在n1+n2=3，并且要遵从n1和n2最大为10，同时，在开关信号的每条重复链上，至少一个方波信号中包括偶数个半波。这导致了频率f1为65.2kHZ,f2为62.5和f3=60kHZ，振荡电路就工作在这三个频率上。在调整期间，振荡电路工作在f1,f2,f3中的一个或多个离散频率上。由于微处理器被预先通过C语言编程，使得可以为所提到的3个频率进行对N1,N2和n1,n2的调整。为了调节其中的一个离散频率，阻抗网络被连接到微处理器的管脚17/p1.3ADC4/D4。这样形成在管脚23/po.3处的周期方波信号后来被转换成用于MOSFET开关4的周期开关信号，其方式是通过IC UBA 2030和电平偏移器，这样使得开关4被轮流导向导通状态和非导通状态。一旦在f1,f2,f3其中一个频率上在输出终端2处实现了期望的电压峰值，所述阻抗网络的调节就固定了，并且电路已经被正确地调整了。

Claims

1．一种配有受控开关的电路装置，其中的受控开关通过周期开关信号被控制来使振荡电路以频率f工作，并且该电路装置还配有用来产生周期开关信号的控制电路，该控制电路包括用来产生具有某一半波持续时间宽度的周期方波信号的脉宽生成器，其中的半波持续时间可以以步长T来调节，并且它具有最小值t，

该电路装置的特征在于，当2*(t+N1*T)＜1/f＜2*(t+(N1+1)*T)时，其中N1为整数，周期开关信号根据具有半波持续时间t+N1*T的第一方波周期信号和具有半波持续时间t+N2*T的第二方波周期信号的重复链来构造，其中N2为大于N1的整数。

2．如权利要求1中所述的电路装置，其特征在于，步长T被选择为等于最小半波持续时间。

3．如权利要求1或2中所述的电路装置，其特征在于，通过控制电路来产生周期开关信号，其中的控制电路包括一个微处理器，该微处理器包括具有时钟脉冲周期的时钟脉冲生成器，该时钟脉冲周期起最小半波持续时间和步长T的作用。

4．如权利要求1,2或3中所述的电路装置，其特征在于，N1和N2的选择遵从下述关系：N2=N1+1。

5．如权利要求1,2,3或4中所述的电路装置，其特征在于，对于至少一个方波周期信号，每条重复链包括偶数个半波。

6．如权利要求1,2,3,4或5中所述的电路装置，其特征在于，方波信号的重复链以一个重复周期获得，该周期包括间隔为t+N1*T的n1个半波和间隔为t+N2*T的n2个半波，并且n1和n2最大为10。