CN1235448C - 泵激支持用的扼流圈 - Google Patents

Abstract

一个泵激支持用的扼流圈(L1)被补充到一个用于低压放电灯的、具有一个电容性泵激支路的半桥式振荡器电路中，该泵激支持用的扼流圈改善泵激支路的泵激效果和泵激支路的频率特性。此外，在泵激支路和与泵激支路相连的电力供应支路之间设有一个附加的电容器(C1)，该电容器(C1)在与泵激支路相连的情况下起梯形电容器的作用并进一步改善泵激支路的频率特性。

Description

泵激支持用的扼流圈

技术领域

本发明涉及一种用于驱动一个负载的，特别是一个低压放电灯的电路。本发明主要涉及一种驱动电路，其中，已整流的供电交流电压被用于驱动一个使灯动作的、作为频率发生器的半桥式振荡器。该发明既不限于作业负载的灯，又不限于半桥式振荡器。

背景技术

对这种电路的实用的主要判据是在进入电源的杂散噪声拾波及供电电流消耗的谐波含量方面的电磁兼容。这种电路的以往很有效的进展在于在负荷电路侧和频率发生器结构的电力供应侧之间采用至少一个泵激支路。泵激支路一般包括电容器作为阻抗，但这不是强制性的或非只包括电容器作为阻抗不可。作为现有技术，参见欧洲专利0 244644B1、0 253 224B1及0 372 303B1。这种泵激支路用于在电路内部进行电荷迁移，其目的在于改善供电电流消耗的谐波结构。涉及电磁兼容，在本发明的范畴内考虑的特别是IEC标准61000/3/2、C级和D级。

发明内容

为了清晰起见，本说明书从一个比较简单的、相当于EP 0 244644B1中的图1的泵激支路结构出发。此外，提及的现有技术还叙及到不同的、并且复杂的泵激支路结构。这些泵激支路结构和其它的、可设想的变型结构包括在主权利要求的主题之中。

据此，本发明的出发点是一个用于驱动一个负载的，特别是一个低压放电灯的电路，该电路具有一个用于向负载供交流电的频率发生器结构和一个用于改善电路的电磁兼容的泵激支路，该泵激支路使负载电路与频率发生器结构的电力供应侧相连。

从CN 1 136 881 A公知一个这样的具有电路的直流范围的泵激扼流圈的泵激支路，其中泵激扼流圈以交变电流周期进行充电和放电。该泵激支路的连接点位于泵激扼流圈与沿灯电力供应通流方向极化的二极管之间。

发明的任务在于以简单方式改善同类型的电路的工作性能。

解决以上任务的技术方案在于，所述二极管并联一个跨接电容器。

优选的实施形式在后文中予以描述。

从WO 9 719 578 Al公知一种二极管的跨接电容器，但是在其电路装置中，灯电极直接被连接到具有跨接二极管的泵激支路而不是像本发明的电路装置那样经由分离的泵激电容器。

本发明的用于驱动一个低压放电灯的电路，具有一个用于向负载供应高频交流电的频率发生器结构和一个用于改善电路的电磁兼容的泵激支路，该泵激支路使负载电路与频率发生器结构的电力供应侧连接，

—在直流的范围内，在频率发生器结构的电力供应侧上，直接在泵激支路的接点之前与泵激支路并与电力供应支路串联地设置一个泵激支持用的扼流圈，该泵激支持用的扼流圈的设计准则在于，在负载的每个高频交流周期中被充电并且完全被放电，

—泵激支路的接点位于泵激支持用的扼流圈和一个沿电力供应的通流方向极化的二极管之间，

其特征在于，

—二极管(D2)与一个旁路电容器(C1)并联。

其中，对本申请的文字描述可理解为：与线圈电流最大值相比，泵激支持用的扼流圈在供应电压周期或供应电流周期的每个范围内，就是说，也在最大值的范围内被放电到极小的线圈电流值。这就是说，电流的变化曲线是一条一再(以负载电路频率)反振荡到零或一极小值的曲线，其中，幅度是借助经整流的(脉动的)电力供应电压随时间的变化受到调制的。泵激支持用的扼流圈的这些电流注入过程或者充电过程的作用在于最佳地泵激支持支路的泵激作用，以利于改善电磁兼容。其优点还特别在于，对泵激支路而言，可选用较小的阻抗并可据此节约成本。

在电网电流的或者交流电流的电力供应中，泵激支持用的扼流圈位于“直流范围内”意味着位于整流器结构的经整流的一侧(脉动的直流)上，而与位于交流侧上的纯滤波扼流圈不同。

对电路的工作性能的另一主要优点是基于，通过在提高工作频率时增加的泵激周期数，泵级支路的泵激作用与频率有关。根据常规，泵激作用据此被增强，这对电路的动作造成困难。在一般情况下，通过过高的泵激作用特别会造成一个与泵激支路协作的储能元件上的和也在下列说明中的一个储能-电解电容器Elko上的电压过量升高。

出现频率如此升高的条件譬如在于，负载电路经由频率发生器的频率被调节，或是其它外部影响的结果。但届时一般不造成负载电路中的对所述的电压增高会起相反作用的消耗增加。相反，首先是在调频的放电灯负载电路的频率有所升高的预热运作中或在减光运作、电源过电压等等情况下的其它的有效功率降低时，在泵激作用增强时，功率消耗甚至有所减少。

泵激支持用的扼流圈的随频率增大而减小的并随频率减小而增大的泵激作用起到与上述效应相反的作用并且此外还在频率下降时支持泵激支路的泵激作用，在频率下降时，譬如在近似负载电路(调频的放电灯)的谐振时，功率消耗可增加。

以上关系更适用于至少在总阻抗中电容性的泵激支路，因为其阻抗与频率有关。此外，由于通过泵激支持用的扼流圈的泵激作用的支持，从一开始就可设定小的电容。这又附加地加强了对激泵支路的频率特性的所述影响。

一个优选的应用场合是一个具有两个开关元件，譬如可让中间抽头的电位在经整流的电力供应装置的两个支路之间往复摆动的场效应晶体管或双极性晶体管的半桥式振荡器。有关这种半桥式振荡器的起动装置的和频率调节装置的细节是现有技术并且是为专业人员所公知的。在下面对此不加以描述。如前面所述，负载电路调频的半桥式振荡器是应用电路，本发明可特别有效地用在这些应用电路中。

在前面所引用的现有技术中可看出，泵激支路可在电力供应侧接在一个电力供应支路中的两个二极管之间。其中，这两个二极管是沿电力供应装置的电流的通流方向极化的并据此可谓为泵激支路实现整流管的功能。这就是说，这两个二极管为了让泵激支路被充电使泵激支路与电力供应装置相连并且为了让泵激支路被放电使泵激支路与频率发生器或与频率发生器的一个储能元件相连。

该整流管功能可至少部分地，也可以与所述二极管不同的方式被实现。譬如位于电力供应侧上的二极管可通过一个整流器的，譬如一个桥式整流器的作用被取代。然而，所述的两个二极管在很多情况下仍是一个优选的实施形式。基于如下事实，即一个二极管位于泵激支持用的扼流圈和频率发生器之间并且泵激支路接在泵激支持用的扼流圈和该二极管之间，本发明可通过如下措施得到进一步改善，即泵激支路经由一个旁路电容器与该二极管的另一侧上的一个接头连接，就是说，该二极管与旁路电容器跨接。

由此得出涉及到储能元件的，即电解电容器的前面提及的“过量泵激”的第一优点。通过补充的旁路电容器的阻抗与频率的关系，随频率的升高，导致所述二极管的加速短路。据此，在旁路电容器的较低频率和较高的交流电阻时取自电源的、用于泵激支路的泵激的电荷量就在泵激支路，譬如其泵激电容器和储能元件，譬如电解电容器之间被往复泵激。据此，使取自电源的电荷量的增加并从而使电解电容器的过量泵激受到限制。

从中得到的另一优点在于，该附加的、设于泵激支路和供电支路之间的旁路电容器连同泵激支路的电容元件可为频率发生器，特别是可为半桥式或桥式振荡器的一个开关元件起到开关卸载电容器的或者所谓的梯形电容器工作用。在现有技术中，这种梯形电容器被用于使被频率发生器产生的电位的、即譬如半桥式振荡器的中间抽头电位的电位跳跃得到衰减。形象地说，产生该结果的来由在于，所述的摆动电位在一个开关点之后不可基本上“不受到抑制地”升高或降低，而是通过梯形电容器的必要的电荷交换过程受到抑制。据此，近似的矩形势阱的边缘徒度被降低并获得电位的梯形变化，这有利于整个电路的电磁兼容。

这种梯形电容器的缺点譬如可在EP 0 244 644B1中找到说明。如果在该文件(图1)中，假若一个梯形电容器与两个开关之一相关联(在中间抽头和供电支路之间)，则该梯形电容器会与泵激支路的接在中间抽头上的泵激电容并联地起作用。这就是说，梯形电容器会根据平行于泵激支路侧的开关的或平行于另一开关的具体位置或者是一并被充电或被放电，或者是相反地在对泵激电容器充电时被放电并在使泵激电容器进行放电时被充电。获得的有效电容导致关联到动力回路中的有限的无功功率存储的技术困难。这主要适用于电源供电电压的最大值的范围，在该最大值的范围内，频率发生器侧的整流二极管通过早期对泵激电容充电已经早期变为导通。

在比储能元件电压(电解电容器的电压)少地对泵激电容充电时也导致频率发生器的输出电位的相应的、更陡的电位跳跃(半桥式振荡器的中间抽头电位)，直至所述的二极管变为导通。

通过附加的旁路电容器与泵激支路的电容，特别是与接在中间抽头上的电容的串联效应并在与所述二极管的通断状态无关的情况下，得出一个可避免以上困难的并可省去另一梯形电容器的总效应。

在一个简单而又很有效的派生实施形式中，泵激支路仅经由一个电容器与负载电路相连。

首先在灯的驱动电路中，在负载电路中一般设有一个灯线圈(谐振扼流圈)。相对于该线圈，泵激支路是可以不同的方式联接的。此外，也就发明的总的关系而言，可规定，当然也可存在两个或更多的泵激支路，这些泵激支路可分别不同地在负载电路上起作用。

如果用灯线圈的一个中间抽头取代一个关系到灯线圈的负载侧的接头，使灯线圈的一部分起到对高频的电流分量进行阻尼的阻尼扼流圈作用，则可产生对来泵激支路的电流尖峰的阻尼效果。这当然也适用于负载电路中的一个或多个支路具有两个或两个以上的接点的情况。泵激支路特别是可经由两个并联的电容器与负载电路相连，这两个电容器中的一个电容器位于所述的中间抽头上并且另一个电容器在频率发生器侧位于线圈上。在负载电路中的交变电流为了进行信号技术处理而譬如经由一个电阻被检测的情况下，所述的对电流尖峰的阻尼是特别有意义的。

而如在所引用的现有技术中那样，在泵激支路具有两个并联的电容器的情况下，涉及线圈与负载电路连接地分别选择一个负荷侧的和一个频率发生器侧的接点也是有利的。

在发明的另一优选的实施形式中，已提及的旁路电容器可譬如接有两个二极管和另一电容器，使上述另一电容器被旁路电容器的充电电流或放电电流充电。频率发生器的一个控制装置，譬如半桥式振荡器的集成控制电路则可由上述另一电容器供电。

附图说明

下面借助图1至5描述发明的具体的实施例。其中所描述的特征和细节当然也可独立地或以联合的形式成为发明的主要部分。

图1至5分别示出了各自的、就泵激支路的配装和结构而言相互区别的实施例。图中所绘的虚线用于说明发明的优点，但不是实施例的构成部分。

具体实施方式

在图1中，一个经整流的电源电压(脉动的直流电压)加于图中左方的接点U_N(t)上，关于其中的其它细节参见所引用的现有技术。两个供电支路从这些接点通往一个设在其间的、用作储能元件的电解电容器和通往一个与电解电容器并联地设在供电支路之间的、具有两个开关S1和S2的半桥式振荡器。从中间抽头M1出发，各有一个自振荡二极管D3和D4与这两个开关中的每一个并联。

此外，中间抽头M1先经由一个灯线圈L2并随后经由一个由一个低压放电灯E和一个谐振电容器C4构成的并联电路以及一个隔直流电容器C5和一个用于负载电路电流的测量用电阻R1与位于下方的、负位电支路相连。

在电路图的上部范围内，绘出了一个经由两个半联的电容器C2和C3在紧靠中间抽头侧的灯线圈L2之前和之后与一个接点相连的泵激支路，该泵激支路在电力供应侧上，即在电解电容器的左方与正的供电支路相连。该后来提及的接点位于两个沿电力供应装置的电流的通流方向极化的二极管D1和D2之间，二极管D1和D2也设在电解电容器之前的电力供应侧上。因此，该泵激支路由两个具有通往负载电路和通往供电支路的接线的泵激电容器C2和C3构成。

在泵激支路的所述的接点和位于电力供应侧上的二极管D1之间设有一个发明的、泵激支持用的扼流圈L1，并且在电解电容器与正的供电支路的接点和泵激支路之间设有一个发明的、用于跨接二极管D2的旁路电容器C1。

半桥式振荡器的基本功能在于，通过对开关S1和S2的交替开关操作，中间抽头M1的电位在正供电支路的电位和负供电支路的电位之间被往复移动。据此产生一种可谓是“斩波型振荡”，该“斩波型振荡用于使具有低压放电灯E的负载电路交流运作并用于经由半桥式振荡器的工作频率对低压放电灯E的工作状态进行调节。该原理图是一般公知的，因此，其它细节参见所引用的现有技术及在这些现有技术中提供的参考文献。

泵激支路根据供电装置的输入电压Un(t)和电解电容器上的电压之间的差使经由电容器C2和C3提供的、出自负载电路的高频交流电压半波交变化(涉及负载电路的频率)与半桥式振荡器的电力供应侧上的两个所述电压中的一个电压或另一电压连接。通过泵激支路的电荷转移特别是可降低通过电解电容器接收电荷的锐度，否则，该电荷的接收在电解电容器上的电压与瞬时的供电电压相同时会突然开始或者中止。由此首先是还会产生工频的强的、譬如用位于交流侧上的滤波扼流圈不能被滤除的低次谐波。为了防止出现上述情况，人们致力于借助泵激支路在负载电路的频率的调制下对电解电容器进行不断地再充电。如在现有技术中公开的那样，该在负载电路上频繁出现的扰动是可充分地滤除的，据此，在总体上可显著地改善电源电流消耗的谐波含量。对于与此相关的其它细节和对也在发明的范畴内可想象的、复杂的泵激支路结构参见所引用的现有技术。

如在前言中所述，发明的、泵激支持用的扼流圈L1一方面用于泵激作用，据此可选用较小规格的电容器C2和C3。另一方面，发明的、泵激支持作用的扼流圈L1影响所述的泵激作用与频率的关系并据此防止在电解电容器上出现过电压。如在前言中所述，电解电容器的过电压可在功率通过负载电路中的加剧的相位移同时有所减少的情况下通过电容性的泵激支路的泵激功率随频率的升高而升高形成。

按照发明，二极管D2还与旁路电容器C1跨接，据此，在频率升高的情况下通过电容器C1的交流电阻的降低，在电解电容器和负载电路之间一再地把电荷从电力供应装置往复泵激到附加的电荷消耗处。

此外，旁路电容器C1在与电容器C2串联的情况下还直屋用于开关S 1的梯形电容器的作用，因为该串联电路与开关S1是并联的。因此，节省了一个本身的梯形电容器CT，该梯形电容器与以虚线所绘的、用于开关S2的梯形电容器CT一样，也本可与开关S1并联。从图1中可以看出，用虚线所绘的电容器CT在电位移时在中间抽头上须借助电容器C2被充电并反向地须向电空器C2充电，这就是说，梯形电容器CT在对C2充电时须被放电并在使C2放电时须被充电。据此，电容器CT和C2有效串联地起作用。如果梯形电容器CT与开关S1并联，在同向充电和放电时产生相应的效果。

由于省略了梯形电容器CT，所以在关断开关S2后使电容器C2放电和对梯形电容器充电的困难得以避免，主要是在电源电压最大值的时间环境下，相应早地对泵激电容器C2充电至电解电容器上的电压并使二极管相应地转入导通状态时会出现这些困难。此外，电容器C1和C2的串联适于抑制中间抽头M1的“未受到抑制的”、会使电磁兼容变坏的电位跃开。如果二极管变为导通，则电容器C2根据其作为泵激电容器的功能可不受电容器C1干扰地把电荷直接放入电解电容器。相应的情况适用于另一开关S1的关断。

从中得出的结论是：总体上泵的设计准则必须在于，取自电解电容器的电荷通过在接通开关S2时对电容器C1的充电变得不太大并且泵激支持用的扼流圈L1可如此地被充电(电流注入)，使足够高的电解电容器电压得以产生。

在图2和3所示的电路实施例中也要找到所述的功能。在图2中，泵激支路只设在电力供应装置的负侧上，并据此在低压放电灯E的中间抽头侧使负的供电支路的相应的接点与负载电路连接。在图2中用虚线绘出的梯形电容器CT相当于梯形电容器CT与开关1相并联的关联到图1所述的局势。

图3也示出了一个电路实施例，除泵激支路经由泵激电容器C3与负载电路连接之外，图3所示的电路实施例与图1所示的电路实施例相同。泵激电容器C3接在灯线圈L2的中间抽头上，使灯线圈的乘留在中间抽头和低压放电灯E之间的部分成为对出自泵激支路的电流尖峰进行阻尼的阻尼扼流圈。在图1所示的实施例中，这些电流尖峰未经滤除地进入通过低压放电灯E和谐振电容器C4的电流并据此在经由电阻R1测量时被一并受到检测。据此，在信号技术处理中，可导致严重的干扰。电阻R1当然也可设在隔直流电容器C5和低压放电灯E之间或设在低压放电灯E和灯线圈L2之间。在图2所示的电路实施例中，泵激电容器C3与灯线圈L2的中间抽头连接当然也是可设想的。

图4示出了一个电路实施例，该电路实施例与图3所示的电路实施例的区别仅在于省去了泵激电容器C2。其中，泵激支路的泵激功率通过灯线圈上的中间抽头的精确位置得到调整。而所示的简化以如下缺点为代价，即由电容器C1和C3构成的串联电路不再与开关S2直接并联或者不再与半桥的中间抽头M1直接相连。为了消除该缺点，必须补充一个附加的梯形电容器CT(用虚线绘出)，用以取代省去的电容器。其缺点在前面已有所说明。

图5示出了赋予发明的旁路电容器C1另一有利的功能的可能性。旁路电容器C1经由两个二极管D5和D6与电容器C6相连。其中，由这两个二极管和电容器C6构成的电路取代旁路电容器C1的在电力供应支路上的接点(参见图2)。

二极管D5和D6与电容器C1和C6相接，使出自电容器C1的电流通过二极管D6对电容器C6进行充电，而反向的电流经由二极管D5并不从电容器C6中被抽取。据此，电容器C6可被用作其它装置的，譬如半桥的开关S1和S2的集成控制电路的能源。因此，没必要为上述集成控制电路设置独立的电力供应装置。

通过选择一个齐纳二极管D5，电容器C6上的电压可被调节，据此，譬如控制芯片上的过电压可得以避免。

Claims (8)

1.用于驱动一个低压放电灯(E)的电路，具有一个用于向负载供应高频交流电的频率发生器结构和一个用于改善电路的电磁兼容的泵激支路(C2，C3)，该泵激支路(C2，C3)使负载电路与频率发生器结构的电力供应侧连接，

—在直流的范围内，在频率发生器结构的电力供应侧上，直接在泵激支路(C2，C3)的接点之前与泵激支路并与电力供应支路串联地设置一个泵激支持用的扼流圈(L1)，该泵激支持用的扼流圈的设计准则在于，在负载的每个高频交流周期中被充电并且完全被放电，

—泵激支路的接点位于泵激支持用的扼流圈(L1)和一个沿电力供应的通流方向极化的二极管(D2)之间，

其特征在于，

—二极管(D2)与一个旁路电容器(C1)并联。

2.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，频率发生器结构是一个具有两个开关元件(S1、S2)的半桥式振荡器。

3.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，负载的工作状态经由负载电路的交流频率被调节。

4.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，在电力供应侧上，一个沿电力供应的通流方向极化的二极管(D1)串联地位于泵激支持用的扼流圈(L1)之前。

5.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，泵激支路只经由一个电容器(C3)与负载电路相连。

6.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，在负载电路中的交流电流为了进行信号技术处理经由一个电阻(R1)被检测的情况下，泵激支路与灯线圈(L2)的中间抽头相连。

7.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，泵激支路经由两个并联的电容器(C2、C3)与负载电路相连，其中的一个接点位于灯线圈(L2)的频率发生器侧上，并且其中的另一接点位于灯线圈(L2)的负载侧上或灯线圈(L2)的中间抽头上。

8.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，旁路电容器(C1)的充电电流和/或放电电流被用于对一个储能器，如一个电容(C6)进行充电，被用于向频率发生器的一个控制装置进行供电。

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