CN1315127A

CN1315127A - 电路结构

Info

Publication number: CN1315127A
Application number: CN99801444A
Authority: CN
Inventors: H·J·杨森; P·R·维尔德曼
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2001-09-26
Also published as: WO1999067977A3; US6134132A; JP2002519824A; WO1999067977A2; EP1040729A2

Abstract

在一种自振荡桥式电路中,通过把低开关的控制电路(SC2)通过二极管(D1)耦合到高开关的控制电路(19,20,21,25,26,27,28,29,30)中的端子P,低开关(6)的控制是从高开关(7)的控制得到的。根据本发明,低开关的控制是通过包含用于在高开关以及变为不导通后的短时间内使低开关导通的控制电路(SC3)而改进的。

Description

电路结构

本发明涉及一种用于对电灯供电的电路结构，包括用于从输入电压产生频率为F的高频灯电流的直流/交流转换器，并且具有

-用于连接到提供输入电压的电源的端子的输入端，

-互连该输入端并且包括第一开关元件与第二开关元件的串联结构的第一支路，

-耦合到第一开关元件的控制电极用于使第一开关元件导通和不导通的第一控制电路，

-第二控制电路，其耦合到第二开关元件的控制电极，并且还耦合到第一控制电路的点P，用于使第二开关元件根据在点P处的电压使第二开关元件导通，

-并联其中一个开关元件并且具有用于连接灯的端子的负载电路。

这种类型的电路结构可从欧洲专利EP 0294878获得。在该现有的电路结构中，第一控制电路包括电感元件L1与电容元件C1的串联结构，该串联结构并联与该灯串联的镇流线圈的一部分。点P由电感元件L1和电容元件C1的公共点所构成，并且第二控制电路通过二极管连接到点P。电容元件C1的远离点P的一端连接到第一支路的第一和第二开关元件的公共点A。由于镇流线圈在工作过程中传输灯电流，频率为f的交流电压存在于电感元件L1和电容元件C1两端。在电容元件C1两端的交流电压被用作为使第一开关元件导通和不导通的控制信号。第二开关元件的控制从第一开关元件的控制得出：当在点P的电压达到一个相对较低的数值时，使第二开关元件导通。在该电流结构的正常工作的过程中，当已经使得第一开关元件不导通时，达到该数值。在点P处的电压值由电容元件C1两端的电压和在点A处的电压所确定。如果第二控制电路工作正常，需要使在点A处的电压在第一开关元件变为不导通之后降低到等于在电源的负端的电压，或者小于该电压。但是，实践表明，例如，在输入电压相对较低的幅度的情况下，或者在该灯具有整流特性的情况下，在点A处的电压没有充分降低，使得第二开关元件没有导通，并且直流/交流转换器停止工作。

本发明的一个目的是提供一种消除上述缺点的电路结构。

根据本发明，在开篇中所描述的那种电路结构的特征在于直流/交流转换器还具有第三控制电路，用于在第一开关元件已经变为不导通之后，在小于1/2f的时间间隔t1过程中使第二开关元件导通。

由于第三控制电路使第二开关元件导通，电流可以从点A流到电源的负端，使得在点A处的电压降低到在该负端处的电压。由于在点A处的电压已经降低到足够的程度，因此第二控制电路能够在点A处的电压的下半周期中使第二开关元件导通，使得直流/交流转换器继续工作，而且例如与输入电压的幅度或者由该电路结构所馈送的灯的特性无关。当在点P处的电压达到比电源电压的负端更高的数值时，第二控制电路使第二开关元件不导通。应当避免这两个开关元件同时导通。为此原因，需要第三控制电路在第二控制电路使第二开关元件不导通时不再使第二开关元件导通。换句话说，在第三控制电路使第二开关元件导通过程的时间间隔t1必须小于1/2f。

根据本发明的电路结构的实施例可以得到满意的结果，其中第二开关元件通过单向元件耦合在点P，该单向元件最好为二极管。在第一和第二控制电路之间的耦合是用相对简单和有效的方式实现的。更具体来说，如果该电路结构包括比较器则获得满意的结果，该比较器的各个输入端耦合到第一开关元件的控制电极和主电极，并且比较器的输出端耦合到单向元件。

第三控制电路最好包括用于检测该第一支路的两个开关元件之间的点A处的电压降的电路部分Ⅰ。由于在点A处的电压降是因为第一开关元件变为不导通的事实而造成的，该电路部分Ⅰ直接检测到该第一开关元件已经变为不导通，使得当在点A处的电压降被检测时，第三控制电路可以使第二开关元件导通。我们发现包括这种电路部分Ⅰ的第三控制电路以一种非常可靠的方式工作。

包括单稳态多频振荡器的第三控制电路的实施例具有令人满意的结果。该单稳态多频振荡器在第一开关元件已经变为不导通的任何时候产生具有相对较长周期的控制脉冲。通过该控制脉冲，第三控制电路使第二开关元件仅仅在每个高频周期中的有限时间段内导通。该有限时间可以被选择第二开关元件导通足够长的时间，以使在点A处的电压降低到所需的电平，并且当第二控制电路使第二开关元件不导通时，避免第三控制电路仍然使第二开关元件导通。

第三控制电路的实施例具有令人满意的结果，其中该电路结构包括耦合到第二控制电路、第三控制电路和第二开关元件的控制电极的电路部分DR，用于通过第三控制电路使第二开关元件以延迟的方式导通，并且用于通过第二控制电路使第二开关元件以不延迟的方式导通。我们发现由于通过第三控制电路使第二开关元件延迟开关，使得例如由于灯的特殊性能而造成两个开关元件同时导通的危险大大降低。

第一控制电路最好包括电感元件和电容元件。

在参照下文描述的实施例中，本发明的这些和其它方面将变得清楚。

在附图中：

图1示出根据本发明的电路结构的一个实施例，其上连接有灯1；

图2示出可以用于在图1中示出的根据本发明的电路结构中的第三控制电路和第二控制电路的第一实施例；

图3示出可以用于在图1中示出的根据本发明的电路结构中的第三控制电路和第二控制电路的第二实施例；

图4和5更加具体地示出图2和3的实施例的一部分；

图6示出可以用于根据本发明的电路结构中的第三控制电路、第二控制电路和电路部分DR的一个实施例，以及

图7更加具体地示出图6的实施例的电路部分DR。

在图1中，参考标号12和13表示用于连接到交流电压源的端子的端头。输入端12和13由熔丝电阻14和电容器16的串联结构所连接。电容器16的各个端子连接到二极管电桥15的各个输入端。二极管电桥15的第一输出端通过电容器17连接到第二输出端。电容器17与线圈18、电容器4和电容器11的串联结构相并联。线圈18与电容器4的公共点C构成在本实施例中的第一输入端。第二输入端D由电容器17和电容器11的公共点所构成。交流电压电源与端子12和13、熔丝电阻14、电容器16和17、线圈18和二极管电桥15一同构成提供输入电压的电源。线圈18和电容器16作为一个滤波器。输入端C和D通过第一支路互联，该第一支路由第一开关元件7和第二开关元件6的串联结构所构成。电容器4和11的公共点B通过端子K1、灯1的第一电极2、电容器37、灯1的第二电极3、端子K2和镇流线圈5的串联结构连接到第一和第二开关元件的公共点A。该串联结构与电容器11一同构成一个负载电路。端子K1和K2是用于连接灯的端子。镇流线圈5的部分21由线圈19和电容器20的串联结构所并联。线圈19由欧姆电阻28与齐纳二极管29和30的串联结构所并联。P是线圈19和电容器20的公共点P。电容器20由欧姆电阻25与齐纳二极管26和27的串联结构所并联。欧姆电阻25与齐纳二极管26的公共点连接到第一开关元件7的控制电极。镇流线圈5的部分21、线圈19、电容器20、欧姆电阻25和28、以及齐纳二极管26、27、29和30结合构成第一控制电路，用于使第一开关元件导通和不导通。齐纳二极管29和30的串联结构限制在该电路结构工作过程中加在线圈19上的电压。欧姆电阻28用于优化在负载电路中的电流与由第一控制电路所产生的控制信号之间的相位差。齐纳二极管26和27的串联结构限制在该电路结构工作过程中在第一开关元件的控制电极和主电极之间的电压。

电路部分SC2构成用于使第二开关元件导通和不导通的第二控制电路。电路部分SC2的一个输入端通过二极管D1连接到点P。电路部分SC2的一个输出端连接到开关元件6的控制电极。电路部分SC3构成第三控制电路，用于在第一开关元件已经变为不导通之后，使第二开关元件在小于1/2f的时间间隔t1过程中导通。第三控制电路SC3包括一个电路部分Ⅰ，用于检测在点P处的电压降。SC3的输出端连接到第二开关元件的控制电极。SC3的输入端连接到点A。

图1中所示的电路结构工作如下。

如果端子12和13连接到交流电压源的端子，则由交流电压源所提供的交流电压被整流，并且在输入端C和D之间出现构成由该电源所提供的输入电压的直流电压。第一和第二控制电路分别使第一和第二开关元件高频地导通和不导通。结果，馈送给灯1的高频交流电流流过该负载电路。高频电流使得高频交流电压加在镇流线圈5的部分21上。结果，高频交流电压还加在线图19和电容器20上。如果在点P处的电压高于在点A处的电压，则加在电容器20上的高频交流电压使得第一开关元件导通。如果在点P处的电压低于点A处的电压，则加在电容器20上的高频电压使得第一开关元件不导通。如果第一开关元件导通，则在点A处的电压基本上等于在输入端C的电压。在点P处的电压高于在点A处的电压，因此还高于在输入端D的电压。在这种情况下，二极管D1不导通，并且第二开关元件的不导通状态被第二控制电路SC2所保持。当加在电容器20上的高频交流电压的极性随后改变并且在点P处的电压变得低于在点A处的电压时，使得第一开关元件不导通。由于镇流线圈5的动作，紧接着在第一开关元件变为不导通之后，通过该镇流线圈的电流通常继续从A流到B。形成第二开关元件的一部分的二极管结在这个工作阶段中把电流从输入端D传送到点A。在许多实际情况中，在第一开关元件已经变为不导通之后，镇流线圈与第二开关元件的二极管结的动作足以使得在A点处的电压基本上等于在输入端D的电压。但是，在一些情况下，例如，当输入电压的幅度相对较低，或者当该灯具有整流特性时，该镇流线圈和二极管结不能够使在点A处的电压降低到足够的程度。但是，在图1中所示的电路结构中，形成第三控制电路的一部分的电路部分Ⅰ检测由于第一开关元件变为不导通的事实而造成在点A处的电压降。第三控制电路SC3随后使得第二开关元件导通，以使在点A处的电压变得基本上等于在输入端D的电压(并且如果在第二开关元件中的镇流线圈和二极管结不能够实现这一点的情况下)。在该电子结构的工作阶段中，由于在点P处的电压变得低于在点A处的电压，该电压还变得低于在输入端D的电压。结果，二极管D1传输电流，并且第二控制电路SC2使第二开关元件导通。在加在电容器20上的高频电压的偏压随后改变时，在点P处的电压相对于在点A处的电压升高，二极管D1不再传输电流，使得第二开关元件不导通，在此之后，在P点处的电压进一步增加时，该第一开关元件再次导通。

在图2中，第三控制电路SC3由电路部分Ⅰ’、电容器C1、放大器I2、单稳态多频振荡器MMV、“或非”门NOR和放大器I3所构成。电路部分Ⅰ’和电容器C1结合构成用于检测在点A处的电压降的电路部分Ⅰ。电路部分Ⅱ’、放大器I1、“与”门AND、“或非”门NOR和放大器I3结合构成通过二极管D1耦合到点P的第二控制电路SC2。放大器I1-I3是反相放大器。

电路部分Ⅰ’的输出端通过电容器C1连接到点A。电路部分Ⅰ’的输出端连接到放大器I2的输入端和放大器I1的输入端。放大器I1的输出端连接到“与”门AND的第一输入端。放大器I2的输出端连接到单稳态多频振荡器MMV的输入端。单稳态多频振荡器MMV的输出端连接到“或非”门NOR的第一输入端。“或非”门的一个输出端通过放大器I3连接到第二开关元件的控制电极。电路部分Ⅱ’的输入端通过二极管D1连接到点P。电路部分Ⅱ’的输出端连接到“与”门AND的第二输入端。“与”门AND的输出端连接到“或非”门NOR的第二输入端。

在图2中所示的电路部分工作如下。

在点A处的电压下降过程中，电路部分Ⅰ’的输出为高。在其它时间段中，电路部分Ⅰ’的输出为低。由于I1是反相放大器，在这种情况下，“与”门AND的第一输入为低。由于电路部分Ⅰ’的输出仅仅在点A处的电压下降过程中为高，由于在点A处的电压下降，在电压部分Ⅰ’的输出端产生脉冲信号。该脉冲信号通过放大器I2提供到单稳态多频振荡器MMV，其把该信号转换为具有预定时间段的控制脉冲，因为单稳态多频振荡器MMV的输出在该预定时间段中为高。该控制脉冲为被通过“或非”门NOR和放大器I3提供给第二开关元件的控制电极。因此，在点A处的电压下降之后，该第三控制电路使得开关元件在预定的时间段中导通。

当在点P处的电压为低时，电路部分Ⅱ’的输出为高。仅仅当在点P处的电压为低，并且在点A处的电压不再降低时，换句话说，当已经使第一开关元件不导通时，“与”门AND的输出以及“或非”门NOR的第二输入为高。在这种情况下，第二控制电路使第二开关元件导通。放大器I1以不延迟的方式防止第二控制电路使第二开关元件导通，例如由于在点A处的电压下降过程中与其它电路部分之间所不希望的相互作用。

在图3中，电路部分和对应于该电路部分的部件以及图2的部件由相同的标号所表示。图3中所示的结构与图2中所示的结构不同之处仅仅在于该电路部分Ⅱ还包括比较器COMP。二极管D1的阴极不连接到点P而是连接到比较器COMP的输出端，其各个输出端连接到点P和点A。仅仅当在P点的电压大于阈值电压并且低于A点处的电压时，二极管D1传输电流。由于在图3中所示的结构中，在A点处的电压被与P点处的电压相比较，因此第二控制电路具有非常可靠的操作。图3中所示结构操作还类似于图2中所示的结构，并且将不对其分别描述。

图4示出电路部分Ⅱ’的一个实施例。Vs是提供基本上稳定的电源电压的电压源。Vs的第一端通过电流源IS、晶体管S1和二极管D3的串联结构连接到第二端。第一端还通过二极管D2、欧姆电阻R1和齐纳二极管Z1的串联结构连接到二极管D3的阳极。欧姆电阻R1与齐纳二极管Z1的公共点连接到晶体管S1的控制电极，并且连接到二极管D1的阳极。电流源IS与晶体管S1的公共点作为一个输出端。图4还示出在点P处的电压和在该输出端的相应电压的波形。如果在P点处的电压相对较高，则晶体管S1导通，并且在该输出端的电压为低。如果在P点处的电压降低到低于由图4中的水平虚线所表示的电平，则该晶体管截止，使得该输出为高。

图5示出电路部分Ⅰ’的一个实施例。Vs是提供基本稳定的电源的电压源。Vs的第一端通过电流源IS1与晶体管S2的第一串联结构以及通过电流源IS2和晶体管S3的第二串联结构连接到第二端。电流源IS1提供两倍于由电流源IS2所提供电流的电流。晶体管S2和S3的各个控制电极相互连接并且连接到电流源IS1和晶体管S2的公共点。从而，两个晶体管构成一个电流镜像。两个控制电极还通过电容器C3连接到点A。电流源IS2和晶体管S3的公共点构成一个输出端。图5还示出在点A处的电压和在该输出端的相关电压的波形。如果由于在点A处的电压没有改变使得晶体管C3不传输电流，则在图5中所示的电路部分的输出out为低。这是由于晶体管S2尝试传输与晶体管S2相同的电流，但是从电流源IS2接收仅仅一半电流这个事实所造成的。如果在点A处的电压增加，则经过晶体管S2的电流也通过电容器C3而增加。由于晶体管S2与晶体管S3一同构成一个电流镜，还使得晶体管S3更加导通，使得该输出out保持为低。但是，如果在点A处的电压降低，则在晶体管S2中的电流将通过电容器C3降低。从而，晶体管S3变得更加不导通。如果由晶体管S3所传输的电流变得低于由电流源IS2所提供的电流，则在该输出端out处的电压变高。结果，图5中所示的电路部分的输出仅仅在点A处的电压过程中为高。

在图6中，电路部分和对应于该电路部分的部件以及图2或图3的部件由相关的标号所表示。图6中所示的结构与图3中不同之处仅仅在于单稳态多频振荡器MMV、“或非”门NOR和放大器I3由耦合到第二控制电路的电路部分DR、第三控制电路和第二开关元件的控制电极所替换，用于通过第三控制电路使第二开关元件以延迟方式导通，以及用于通过第二控制电路使第二开关元件以不延迟方式导通。电路部分DR的第一输入端连接到“与”门AND的输出端。电路部分DR的第二输入端连接到放大器I2的输出端。电路部分DR的输出端连接到第二开关元件的控制电极。在图6中所示的部分电路结构中，第二控制电路由电路部分Ⅱ’、放大器I1和“与”门AND所构成。第三控制电路SC3由电路部分Ⅰ’、电容器C1和放大器I3所构成。如果“与”门AND的输出为高，则电路部分DR使第二开关元件以不延迟的方式导通。如果放大器I2的输出为高，则电路部分DR使第二开关元件以延迟方式导通。由于第二开关元件通过第三控制电路延迟开关，则相当大地降低例如由于特殊灯的特性而造成两个开关元件被同时导通的危险。

图7示出存在于图6中所示的根据本发明的部分电路结构中的电路部分DR。K3和K4是端子，在电路部分DR工作过程中，K3和K4之间出现电源电压。端子K3通过电流源J0和电容器C2的串联结构连接到端子K4。电容器C2由晶体管MN2和MN3的串联结构所并联。晶体管MN2的主电极连接到晶体管MN2的控制电极。端子K3和K4还通过晶体管MN4、二极管D5和晶体管MN6的串联结构连接。晶体管MN4和二极管D5由晶体管MP7并联。电路部分DR的输出端由二极管D5和晶体管MN6的公共点所构成。电流源J0和电容器C2的公共点连接到晶体管MN4的控制电极。电路部分DR的第一输入端由端子IN1所构成。端子IN1连接到反向放大器IN1的输入端和“或非”门NORG的第一输入端。反向放大器IN1的输出端连接到晶体管MP7的控制电极。电路部分DR的第二输入端由端子IN2所构成，并且连接到“或非”门NORG的第二输入端。“或非”门NORG的输出端连接到晶体管MN3的控制电极和晶体管MN6的控制电极。

图7中所示的电路部分工作如下。

如果电流部分DR的两个输入端为低，则“或非”门NORG的输出为高，并且晶体管MN3和MN6导通。在这种情况下，晶体管MN4的控制电极由电流源J0和晶体管MN2保持在阈值电压。二极管D5避免晶体管MN2和MN4形成电流镜像。如果电路部分DR的两个输入端中的一个变为高，则“或非”门NORG的输出端变为低，使得晶体管MN3和MN6截止。

如果第二输入端变为高，则晶体管MP7保持为截止。在晶体管MN4的控制电极处的电压开始以由电容器C2的电容量和由J0所提供的电流大小所决定的速率线性增加。晶体管MN4现在作为源极跟随器而工作，并且在电路部分DR输出端处的电压将以与晶体管MN4的控制电极处的电压相同的速率增加。由在电路部分DR的输出端处的电压使第二开关元件以延迟方式导通。如果在第二输入端处的电压再次变为低，则“或非”门NORG的输出端变为高，使得晶体管MN6导通，并且电路部分DR的输出几乎立即变低。从而，第二开关元件几乎被立即变为不导通。

如果电路部分DR的第一输入端变为高，则晶体管MP7几乎立即导通，使得电路部分DR的输出几乎立即变为高，并且第二开关元件以不延迟方式变为导通。如果第二输入端再次变为低，则晶体管MP7几乎立即截止，由于晶体管MN6变为导通的事实，使得电路部分DR的输出几乎立即变低，并且第二开关元件几乎立即变为不导通。

Claims

1．一种用于对灯(1)供电的电路结构，其中包括直流/交流转换器，用于从输入电压产生频率为f的高频灯电流，并且具有：

-用于连接到提供输入电压的电压源的端子的输入端(C,D)，

-互连该输入端并且包括第一开关元件(7)和第二开关元件(6)的串联结构的第一支路，

-耦合到第一开关元件的控制电极用于使该第一开关元件导通和不导通的第一控制电路(19,20,21,25,26,27,28,29,30)，

-第二控制电路(SC2)，其耦合到第二开关元件的控制电极，并且还耦合到第一控制电路的点P，用于根据在点P处的电压使第二开关元件导通，

-并联其中一个开关元件并且具有用于连接灯的端子(K1,K2)的负载电路(1,5,37,11,K1,K2)，

其特征在于，该直流/交流转换器还具有第三控制电路(SC3)，用于在第一开关元件已经变为不导通之后，使第二开关元件在时间间隔t1中导通的，该时间间隔小于1/2f。

2．根据权利要求1所述的电路结构，其特征在于，该第二控制电路通过单向元件(10)耦合到点P。

3．根据权利要求2所述的电路结构，其特征在于，该单向元件是二极管(D1)。

4．根据权利要求1、2或3所述的电路结构，其特征在于，该第三控制电路包括用于检测在第一支路的两个开关元件之间的点A处的电压的下降的电路部分Ⅰ。

5．根据上述任何一项权利要求所述的电路结构，其特征在于，该第三控制电路包括单稳态多频振荡器(MMV)。

6．根据上述任何一项权利要求所述的电路结构，其特征在于，该电路结构包括耦合到该第二控制电路、第三控制电路和第二开关元件的控制电极的电路部分DR，用于通过第三控制电路使第二开关元件以延迟方式导通，并且用于通过第二控制电路使该第二开关元件以不延迟方式导通。

7．根据权利要求2所述的电路结构，其特征在于，该电路结构包括具有耦合到第一开关元件的控制电极和主电极的各个输入端，并且具有耦合到该单向元件的输出端的比较器。

8．根据上述任何一项权利要求所述的电路结构，其特征在于，该第一控制电路包括电感元件(19)和电容元件(20)。