CN1263687A - 电路结构 - Google Patents

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W·H·M·兰格斯拉格
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Abstract

本发明涉及一种用高频电流控制放电灯(LA)的电路结构,该电路结构包括功率反馈元件和电极预热单元,还包括一个抗升压切换元件,该元件在在灯引燃前使功率反馈单元失去作用、而在灯引燃后使该功率反馈单元起作用。按照本发明抗升压切换元件还用于在灯引燃前使电极预热单元起作用、而在灯引燃后使电极预热单元不起作用。

Description

电路结构
本发明涉及控制高频电流放电灯的电路结构，该电路包括：
用于连接到低频供给电压源上的输入端子；
用于对该低频供给电压进行整流并与所述输入端相连的整流单元；
一个包括由第一单向单元、第二单向单元和第一电容组件组成的串联结构的第一电路，所述的第一电路与所述整流单元的第一输出端N3和第二输出端N5相连；
用于产生高频电流与所述第一电容组件相连的变换器单元；
一个包括电感组件、第二电容组件和用于连接灯的端子的负载电路，所述的负载电路与所述变换器单元相连；
使所述负载电路的一个端子N6连接在第一单向单元和第二单向单元之间的端子N7上的功率反馈单元；
一个包括抗升压切换元件S组成的并旁路第一和第二单向单元中至少一个的第二电路，所述切换元件的一个控制电极与用于使切换元件导电和不导电的一个控制电路相耦合；
一个包括第一和第二副绕组的用于加热放电灯电极的第三电路，所述第一和第二副绕组在工作期间各是旁路一个灯电极的串联结构的一部分。
这样的电路结构为W097/19578所已知。该已知的电路结构非常适合于从一个产生例如具有有效值230V和频率50HZ的标准电源供电。因为该已知的电路装备有功率反馈单元，所以它具有由比较简单的组件实现的相当高的功率因数，该电路的结构尺寸能在灯的稳定的工作期间使由电源反馈单元反馈的功率值与灯消耗的功率值之间达到平衡。虽然在灯引燃之前该灯不消耗任何功率，但这个功率可以被引导到功率反馈单元并使第一电容器充电到一个高电压，这个电压能使电路的一个部件例如变换器单元可能损坏的程度。为了防止这个现象发生，需要在这个电路中配置第二电路。在该已知的电路结构中，包含在第二电路中的控制电路监测第一电容组件上的电压。如果这个电压变得比第一预定值高，则该控制电路使抗升压切换元件S导电，借此使功率反馈单元无效。在灯引燃后，开始消耗功率，使其在第一电容器上的电压降到第二预定值以下，这时控制电路就使抗升压切换元件S不导电，从而又使功率反馈单元有效。在该已知的电路中，包含在第三电路中的两个副绕组与包含在负耗电路中的电感组件是通过磁耦合的。这两个副绕组与一个电容器相串联，这个合成的两个串联结构分别使灯的两个电极旁路。在灯引燃前，变换器以一个频率操作，在这个频率下包含在第三电路中的若干个电容器的电抗相当小，结果使相当高幅度的电流流过灯的电极，从而使电极有效地加热。在灯引燃后，变换器以一个低得多的频率工作，从而使上述那些电容器的电抗相当高、流过灯电极的电流也相当小。这个已知电路结构的缺点是虽然在稳定工作期间流过灯电极的电流相当小，但因在电极上连续消耗，因而降低了电路的效率。
本发明的目的是提供一种控制放电灯的电路结构，该电路能在灯引燃之前有效地加热放电灯的电极，并且在稳定工作期间使电极不消耗电极加热功率。
因此，本发明的如开始那段所描述的电路结构的特征在于：所述的第二电路包括第三单向单元和抗升压切换元件S的串联结构，包括与第一和第二绕组磁耦合的主绕组的第四电路在切换元件和第三单向单元的一个公共端子与负载电路的一个端子之间相耦合。
在灯引燃之前，控制电路使抗升压切换元件S导电。通过按照本发明的电路结构，不仅能借助于使功率反馈单元无效而防止第一电容组件上过电压，而且还使电流流过包括在第四电路器中的主绕组。因为主绕组与包含在第三电路中的两个副绕组相磁耦合，所以这些副绕组使电极加热电流流过两个电极。灯引燃之后，当控制电路使抗升压切换元件S变成不导电时，不仅使功率反馈单元启动并可靠地使包含在第三电路中的主绕组不再流过电流，结果使灯引燃后在灯电极上没有电极加热功率消耗，所以在稳定工作期间按照本发明的电路结构具有相当高的效率。按照本发明的电路结构只利用相当少的附加元件就实现了相对高的效率，这是因为在本发明的电路结构中的抗升压切换元件S有两种截然不同的功能。
包含在第四电路中的串联结构最好包含第三电容组件，所述第三电容组件防止了在串联电路中流过直流电流。
按照本发明的电路结构已经获得了良好的效果，其中所述的变换器单元包括第一切换元件、一个端子N1和一个第二切换元件的串联结构，所述端子N1定位于第一和第二切换元件之间，还包括一个与用于产生使切换元件交替地导电和不导电的驱动信号并与切换元件耦合的驱动电路DC。所述的第一和第二单向组件的串联结构最好被第四和第五单向单元的串联结构旁路，并且使第四和第五单向单元的公共端子N2通过负载电路与端子N1相连。通过这种方式，该电路结构包括一个附加的功率反馈。因为这个附加的反馈，所以这个电路结构引起低频供给电流的谐波畸变相当小，这种电路结构还能控制具有相当高灯电压的放电灯，而没有包含在负载电路和变换器中的元件不得不在灯工作期间流过一个相当大电流的缺点。业已发现，如果该电路结构包括一个由第四电容组件组成的并与在第一电容组件和第五单向单元之间的端子N4相连的第五电路，则该电路结构的功能获得改进。所述的第五电路可以只包括第四电容组件，另一方面它也可以包括例如一个第一电容组件和第四电容组件的串联结构。
在本发明电路结构的优选实施例中，该电路结构包括一个由抗升压切换元件S和一个主绕组构成的串联结构，所述串联结构使端子N1与端子N4相连。
功率反馈单元最好包括电容组件，通过这种方式可以防止功率反馈单元载有直流电流。
如果控制电路包括用于根据所述第一电容组件上的电压使抗升压切换元件S导电和不导电的元件，则这个电路结构具有满意的功能。
下面参考附图比较详细地说明本发明的实施例。
图1是本发明的电路结构的一个实施例的简化电路中，图中一个放电灯LA与该电路相连接。
在图1中，K1和K2是用于与低频供给电压源相连的输入端子，L2和L2’是与电容器C3一起构成一个输入滤波器的电感器。二极管D1-D4是用于整流所述低频供给电压的整流单元。在本实施例中，二极管D7和D8分别构成第一和第二单向单元，电容器CA是第一电容组件，它与二极管D7和D8一起构成第一电路，切换元件Q1和Q2与驱动电路DC一起构成变换器单元，驱动电路DC是为使切换元件Q1和Q2导电和不导电而产生驱动信号的一个电路部分。电感器L1，电容器C2和用于与放电灯相连的端子K3和K4一起构成一个负载电路。在如图1所述的这个实施例中，电感器L1构成一个电感组件，电容器C2构成一个第二电容组件，端子K3和K4构成连接灯的端子。电容器C1构成第五电路和第四电容组件。二极管D5和D6分别构成第四和第五单向单元。电容器C5构成第五电容组件，也构成功率反馈单元。二极管D9和抗升压切换元件S与电阻器R1、R2和电路部件S7一起构成用于使抗升压切换元件导电和不导电的控制电路。二极管D9构成第三单向单元。主绕组Lprim与电容器Cprim一起构成第四电路。Cprim构成第三电容组件。第一副绕组L2、第二副绕组L3和电容器C6、C7一起构成用于加热放电灯电极的第三电路。
输入端子K1和K2分别通过一个电感器L2，电容器C3和电感器L2’相连。电容器C3的第一侧与整流器桥的第一输入端相连，电容器C3的第二侧与整流器桥的第二输入端相连。整流器桥的第一输出端N3通过二极管D5、二极管D6和电容器C4的串联结构与整流器桥的第二输出端N5相连。N2是二极管D5和D6的公共端，N4是二极管D6和电容器C4的公共端。端子N2通过电容器C1与端子N4相连。二极管D5和D6的串联结构被二极管D7和D7的串联结构旁路。二极管D8被二极管D9和抗升压切换元件S的串联结构旁路。N7是二极管D7和D8的公共端。电容器C4被切换元件Q1和Q2的串联结构旁路。切换元件Q1的控制极与驱动电路DC的第一输出端相连。切换元件Q2的控制极与驱动电路DC的第二输出端相连。N1是切换元件Q1和切换元件Q2的公共端。端子N1依次通过电感器L1、电容器C2、端子K3、放电灯LA和端子K4与端子N2相连。N6是电容器C2和端子K3的公共端。端子N6通过电容器C5与端子N7相连。灯LA的第一电极被第一副绕组L2和电容器C6的串联电路旁路，灯LA的第二电极被第二副绕组L3和电容器C7的串联电路旁路。二极管D9和抗升压切换元件S的公共端子通过Lprim和Cprim的串联电路与端子N1相连。电容器C4被电阻R1和R2的串联电路旁路。电阻R1和电阻R2的公共端子与电路部件ST的输入端相连。电路部件ST的输出端子与抗升压切换元件S的一个控制极相耦合。后者的耦合在图1中用虚线示出。
图1所示电路结构的操作如下：
当输入端子K1和K2与低频供给电压的两极相连时，整流器桥对这个电源提供的低频供给电压整流，以便使在作为缓冲器的电容器C4上存在一个直流电压。驱动电路DC使切换元件Q1和Q2交替地导电和不导电，结果使在端子N1上存在一个具有近似等于跨接电容器C4上的直流电压的幅度的大致为方波的电压。通过电容器C5和二极管D7、D8以及通过负载电路和二极管D5和D6这两者来实现功率反馈。灯LA在引燃之前，不消耗功率，以致使在这灯工作的这个阶段在功率反馈与被灯消耗的功率的消耗量之间存在一个不平衡。结果使在电容器C4上的电压增加到一个比第一预定电平高的值，以便控制电路使抗升压切换元件S导电。因此使通过电容器C5和二极管D7和D8引起的功率反馈无效，从而防止在电容器C4上的过电压。抗升压切换元件S导电这一事实还引起一个交流电流流过绕组Lprim和电容器Cprim的串联结构。因为主绕组Lprim与副绕组L2和L3磁耦合，所以这个交流使交流电压加在副绕组L2和L3上，接着该交流电压使电极加热电流流过灯LA的电极。在灯引燃后，开始消耗功率，使电容器C4上的电压降到第二预定值之下，然后控制电路使抗升压切换元件S变成不导电，这又使通过电容器C5和二极管D7和D8的功率反馈有效。在抗升压切换元件S变成不导电后，全绕组Lprim不再流过电流，从而使电极加热电流变为零。

Claims (9)

1一种控制高频电流放电灯的电路结构，包括：
用于与一个低频供给电压源相连的输入端子；
用于整流所述低频供给电压源并与所述输入端子相连的整流单元；
一个包括由第一单向单元、第三单向单元和第一电容组件组成的串联结构的第一电路，所述第一电路与所述整流单元的第一输出端子N3和所述整流单元的第二输出端子N5相耦接；
与所述第一电容组件相耦接并用于产生高频电流的变换器单元；
包括电感组件、第二电容组件和用于连接灯的端子的负载电路，所述负载电路与所述的变换器单元相耦接；
将所述负载电路的一个端子N6连接在第一单向单元和第二单元之间的端子N7上的功率反馈单元；
一个包括抗升压切换元件S并旁路第一和第二单向单元中至少一个的第二电路，所述切换元件的一个控制电极与用于使切换元件导电和不导电的一个控制电路相耦合；
一个包括第一和第二副绕组的用于加热放电灯电极的第三电路，所述第一和第二副绕组在工作期间各是旁路一个灯电极的串联结构的一部分，
其特征在于：第二电路包括第三单向单元和抗升压切换元件S的串联结构，包括与第一副绕组和第二副绕组磁耦合的主绕组的第四电路在切换元件和第三单向单元的公共端子与负载电路的一个端子之间相耦合。
2如权利要求1所述的电路结构，其特征在于：包含在第四电路中的所述串联结构包括第三电容组件。
3如权利要求1或2所述的电路结构，其特征在于：所述变换器单元包括第一切换元件、一个端子N1和第二切换元件的串联结构，所述端子N1定位于第一和第二切换元件之间，还包括一个与用于产生使切换元件交替导电和不导电的驱动信号并与切换元件耦合的驱动电路DC。
4如权利要求3所述的电路结构，其特征在于：第一和第二单向单元的串联结构被第四和第五单向单元的串联结构旁路，而第四和第五单向单元的公共端子N2通过负载电路与端子N1相连接。
5如权利要求4所述的电路结构，其特征在于：所述电路结构包括由第四电容组件组成的并使端子N2与在第一电容组件和第五单向单元之间的端子N4相连的第五电路。
6如权利要求5所述的电路结构，其特征在于：所述第五电路包括第四电容组件和第一电容组件的串联结构。
7如权利要求3、4、5或6所述的电路结构，其特征在于：所述的电路结构包括由抗升压切换元件S和主绕组构成的串联结构，所述串联结构使端子N1与端子N4相连。
8如一个或多个上述权利要求所述的电路结构，其特征在于：所述的电功率反馈单元包括第五电容组件。
9如一个或多个上述权利要求所述的电路结构，其特征在于：所述控制电路包括用于根据所述第一电容组件上的电压使抗升压切换元件S导电和不导电的元件。
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