CN1383703A - 电路装置 - Google Patents

Abstract

一个由直流一交流变频器操作的灯,其中变频器包括开关并且产生一个高频交流电流。在一个可调的时间间隔,灯电流的每半周期,灯两端的电压反相。通过调节时间间隔,可以稳定地对灯调光。

Description

电路装置

本发明涉及一种可以向灯提供f频率交流电的电路装置，具有直流—交流转换器的该电路装置包括：

输入端口，将电路装置连接到一个提供直流电压的电压源，

第一分支，包括串联的第一开关元件和第二开关元件，

控制电路，耦合到开关元件的各个控制电极，使开关元件导通或者不导通，

负载支路，并联开关元件之一，并且具有用于与接灯的端子串联的电感元件的电路装置。

上述电路装置已经在EP0323676中公开。在上述电路装置中，灯所消耗的功率可以调节，例如，通过调节控制信号的频率来进行调节。这种调节灯消耗功率的方法的缺点在于：在灯所消耗功率的整个范围内，控制信号的频率和灯所消耗的功率之间的关系不明显。尤其是灯消耗的功率比较低的时候，这可能会提高灯工作的不稳定性。另一个可行的调节灯所消耗的功率的方法是当控制信号的频率是一个固定常数的时候，调节开关元件在每一个控制信号的时间段内导通的周期。这可以对称的实现，即意味着每个开关元件在与控制信号周期相等的时间周期上导通。然而，这也可不对称的实现，也就是说在控制信号的每个周期上，第一开关元件导通的时间间隔与第二开关元件导通的时间间隔是不等的。此外，一个开关元件在控制信号的一个周期内的任意时刻导通的情况(除了很短的时间间隔内导通的开关元件表现为不导通，而不导通的开关元件表现为导通)，和开关元件均不导通的时间间隔下的情况之间会出现区别。实际上，已经发现对于某些由灯消耗的不可预知的功率值，非对称地驱动开关元件导致了灯的不稳定。如果开关元件被对称地激励，每个开关元件在控制信号的周期内导通的持续时间的减少即意味着在每个控制信号周期内，存在一个两个开关元件都不导通的时间间隔。已经发现对于这种激励开关元件的方法也会导致灯的不稳定性，然而，灯所消耗的功率数值是可以预见的。

本发明的一个目的是提供一种电路装置，通过该装置可以在一个很宽的范围内调节灯所消耗的功率，而不会导致灯工作不稳定。

为了实现上述目的，在开头段落中所提到的电路装置依本发明其特征在于在灯工作期间控制电路产生一个频率f的控制信号：

用于控制第一开关元件，在控制信号的每个第一半周期，尤其分别在第一，第二和第三时间间隔内，连续地导通、不导通和导通，第二开关元件在第一开关元件不导通的时候就导通，而在第一开关元件导通的时候第二开关元件就不导通，并且

可以控制第二开关，在控制信号的每个第二半周期，且分别在第四、第五和第六时间间隔内，连续地导通、不导通和导通，当第二开关元件不导通的时候第一开关元件总被导通，而在第二开关元件导通的时候第一开关元件就不导通，并且

上述控制电路进一步包括一个调光电路，用于设定第二和第五时间间隔的宽度。

在本发明的电路装置操作中，控制信号控制开关元件交替导通和不导通。控制信号的每个第一半周期，负载电路中的电流和流过灯的电流在第一极化方向上测量具有平均值。在控制信号的每个第二半周期，负载支路中的电流和流过灯管的电流在第二极化方向上测量具有平均值。结果，负载电路中流着f频率的交流电流。除了连续导电开关元件受到控制而不导通以及原本不导通的开关元件受控制而导通的很短的时间间隔，其中肯定有一个开关元件在任意控制信号期间是导通的。当第二时间间隔宽度和第五时间间隔宽度均为零的时候，灯所消耗的功率为最大，并且其中一个开关元件在控制信号的每半个周期中肯定连续导通。如果调光电路将第二时间间隙的宽度和第五时间间隙的宽度设定为一个不为零的值，经过负载支路的电压形状被改变，以至于该电压(f频率项)的基频谐波振幅减小。结果，负载支路所消耗的功率和灯所消耗的功率都降低了。经过负载支路的电压的基频谐波振幅在第二和第五时间间隔持续更长时间的时候将会进一步减小。导致灯消耗的功率也减小。灯消耗的最低的功率可以通过规定第二时间间隙和第五时间间隙等于1/6T来设定，其中T是控制信号一个周期的宽度。本发明电路装置可以使灯所消耗的功率在一个相当大的范围内进行调节，而不会导致灯不稳定。

根据本发明的电路装置的实施例达到了一种令人满意的效果，其中第二时间间隔的宽度等于第五时间间隙的宽度。第二和第五时间间隔可以在从零到1/6T的范围内可调，如上文所述，其中T表示控制信号的一个周期宽度。然而，也可以让第二和第五时间间隔在1/6T到1/2T之间调节。在后一种情况中，如果第二和第五时间间隔具有相等的宽度1/2T时，则灯所消耗的功率是最大的。

在本发明电路装置的第一实施例中，Δt1/Δt3＝1和Δt4/Δt6＝1适用于每个Δt2和Δt5的可调节范围，其中Δt1-Δt6是第一至第六时间间隔的宽度。由于第二和第五时间间隔位于控制信号的第一半周期和第二半周期中间，第二和第五时间间隔可以设置在一个比较宽的范围中。

本发明电路装置的第二个实施例中，调光电路还可以提供电路部件FT，用于在控制信号的每个第一半周期内设置第二时间间隔的起始点，以及用于在控制信号的每个第二半周期内设置第五时间间隔的起始点。在第二时间间隔和第五时间间隔的预定宽度上，灯所消耗的功率只在很小程度上取决于在连续的半周期上这些时间间隔开始的点。这样电路部件FT就可以精确地调节灯所消耗的功率。

本发明的上述以及其他方面将在下文所述的实施例中详细阐述。

在图中：

图1示意地示出本发明电路装置的实例；

图2表示构成如图1所示的电路装置部分的控制电路产生的控制信号的形式，以及

图3和图4表示通过一个如图1所示的电路装置来激励的灯所消耗的功率，作为第二和第五时间间隔宽度的函数。

图1中，K1，K2表示连接到可以提供低频交流电压的电压源的端口。端口K1和K2连接到各个整流装置GM的输入端，上述过程通过一个二极管电桥来完成。各个整流装置GM的输出端连接到输入端口K5和K6，这两个端口K5和K6被连接到提供直流电压的电压源上。输入端口K5和K6通过电容器C1相互连接，该电容器是一个缓冲电容器。在该例子中，提供直流电压的电压源由交流电压，终端K1和K2，整流装置GM和电容器C1所形成。电容器C1被串联的第一开关元件S1和第二开关元件S2旁路。在该实施例中，上述串联电路形成了第一分支电路。Sc是一个控制电路，用于在灯工作期间产生一个f频率的控制信号，该信号用于：

—控制第一开关元件，在控制信号的每个第一半周期，分别在第一、第二和第三时间间隔连续导通、不导通和导通，当第一开关元件不导通时第二开关元件总是导通的，当第一开关元件导通时第二开关元件就不导通，以及

—控制第二开关元件，在控制信号的每个第二半周期内，分别在第四，第五和第六时间间隔连续导通、不导通和导通，当第二开关元件不导通时第一开关元件就导通，当第二开关元件导通时第一开关元件就不导通。控制电路Sc还可具有一个设定第二和第五时间间隔宽度的调光电路，以及一个电路部件FT，用于在控制信号的每个第一半周期上设定第二时间间隔的起始点，以及在控制信号的每个第二半周期上设定第五时间间隔开始时间的起始点。控制电路Sc的各个输出端口连接到开关元件的各个控制电极。开关元件S2被负载电路分流，该负载电路由多个绕组L，端口K3，电容器C3，端口K4和电容器C2构成。端口K3和K4是用于接灯的端口。灯La接到这些端口。在该实施例中绕组L形成一个电感元件。

图1所示的实施例的工作如下文所述。

如果端口K1和K2连接到提供低频交流电压的电压源的电极上，该低频交流电压被整流装置GM整流，直流电压加在电容器C1上并且也因此加在输入端口K5和K6之间。控制电路Sc产生一个频率f的控制信号，用于使每个开关元件交替的导通和不导通。如果灯所消耗的功率最大，控制信号的形成如图2a的例子所示。该图表示控制信号的一个周期宽度为T，控制信号使开关元件S1和S2在一个约为1/2T的时段导通，并且，在任意时刻，都只有一个开关元件导通。如果灯所消耗的功率被设置的低于最大值，控制信号的形状如图2B所示。该图表示控制信号的周期T被分为6个连续的时间间隔，如图2B中的Δt1-Δt6所示。在每个时间间隔中，一个开关元件导通，而另一个开关元件不导通。第二和第五时间间隔的宽度可以通过该电路装置设置在0到1/6T之间。控制信号的第二半周期等于反相的第一半周期。在第二时间间隔Δt2，在绕组L和灯La串联电路上的电压与在第一时间间隔Δt1和第三时间间隔Δt3时刻在上述串联装置上的电压恰好相反。在第五时间间隔Δt5，在绕组L和灯La串联电路上的电压与在第四时间间隔Δt4和第六时间间隔Δt6期间在该串联装置上的电压恰好相反。结果，加在负载支路上的电压的基频谐波分量的振幅降低了。因此负载支路消耗的功率和灯所消耗的功率都降低了。通过将第二和第五时间间隔的宽度增加到1/6T，就可以减少灯消耗的功率。应当注意，如果Δt1/Δt3＝1，Δt4/Δt6＝1，Δt2＝1/6T以及Δt5＝1/6T，控制信号对称并且该信号的频率等于3*f。如果第二和第五时间间隔都等于1/6T，灯消耗的功率就最小。换言之，如果可在零至1/6T内调节第二和第五时间间隔，则可调节灯的每个功耗值。然而，也可以通过在1/6T和1/2T范围之间调节第二和第五时间间隔来调节灯所消耗的每个功率值。

为了调整灯所消耗的功率，还可以用由电路部件FT构成的电路装置。控制信号的每个第一半周期内设置第二时间间隔的起始点，以及在控制信号的每个第二半周期内设置第五时间间隔的起始点。电路部件FT可用来精确地设置灯所消耗的功率。

如图1所示的开关装置的具体实施例，被用于激励一个额定功率为58瓦的TLD类型(Philips)的低压水银蒸汽放电灯。控制信号的频率f以及灯的电流均是56kHz。在工作期间，输入端口K5和K6之间的电压大约是410V。电容器C2和C3的电容分别是220nF和6800nF。绕组L1的电感是1100mH。沿着图3和图4的水平轴线，每个单元表示的时间为0.001T，其中T等于控制信号一个周期的宽度。垂直轴线表示灯所消耗的功率瓦数。图3用第二和第五时间间隔的宽度的函数形式表示灯所消耗的功率。在整个范围内选择相等的间隔宽度。第二时间间隔绕t＝1/4T时间的点上对称，其中T等于控制信号一个周期的宽度。第五时间间隔绕t＝3/4T时间的点对称。

图4表示灯所消耗的功率，如果第二时间间隔绕t＝0.23T时刻的点对称，那么第五时间间隔绕t＝0.73T时刻的点对称。换句话说，第二和第五时间间隔的开始点不同于图3所示的情形。除此而外，该控制信号与产生图3所示结果的控制信号是相同的。在图3和图4中，若第二和第五时间间隔都为1/6T则灯功率达到最小值。然而，图4中的最小值比图3中的最小值要更高一些，图3和图4表示本发明电路装置可以在一个很大的范围内调节灯消耗的功率。通过设定第二时间间隔开始时刻的起始点和第五时间间隔开始的起始点，可以精确的设定灯所消耗的功率。

Claims (6)

1.一种可以向灯提供频率f的交流电的电路装置，该含有直流—交流转换器的电路装置，包括：

输入端口，将电路装置连接到一个提供直流电压的电压源，

第一分支，包括串联的第一开关元件和第二开关元件，

控制电路，耦合到开关元件的各个控制电极，使开关元件导通或者不导通，

负载支路，并联开关元件之一，并且具有用于与接灯的端子串联的电感元件的电路装置，

其特征在于控制电路在灯工作期间产生频率f的控制信号：

用于控制第一开关元件，在控制信号的每个第一半周期，分别在第一、第二和第三时间间隔内，连续地导通、不导通和导通，第二开关元件在第一开关元件不导通时就导通，而在第一开关元件导通时第二开关元件就不导通，并且

用于控制第二开关，在控制信号的每个第二半周期，分别在第四、第五和第六时间间隔内，连续地导通、不导通和导通，当第二开关元件不导通时第一开关元件总被导通，而在第二开关元件导通时第一开关元件就不导通，并且上述控制电路进一步包括一个调光电路，用于设定第二和第五时间间隔的宽度。

2.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于第二时间间隔的宽度等于第五时间间隔的宽度。

3.如权利要求2所述的电路装置，其特征在于第二和第五时间间隔可以在从零到1/6T的范围内调节，其中T表示控制信号周期的宽度。

4.如权利要求2所述的电路装置，其特征在于第二和第五时间间隔可以在从1/6T到1/2T范围内调节。

5.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于对于Δt2和Δt5的每个可调值有Δt1/Δt3＝1和Δt4/Δt6＝1，其中Δt1-Δt6分别为第一到第六时间间隔的宽度。

6.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于调光电路含有一个电路部件，该部件在控制信号的每个第一半周期设置第二时间间隔的起始点，并且在控制信号的每个第二半周期设置第五时间间隔的起始点。

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