專利名稱：啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈的電路裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈的電路裝置，尤其涉及一種用以降低市電諧波的、所謂電荷泵的、運(yùn)行放電燈的電路裝置。
背景技術(shù)：
啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈的電路裝置用在放電燈的電子運(yùn)行裝置中。啟動(dòng)放電燈在下文中理解為至少在起輝時(shí)段中的起輝。但是在這以前還可能有起輝時(shí)段的預(yù)熱時(shí)段中的電極螺旋絲預(yù)熱。如果運(yùn)行裝置以市電運(yùn)轉(zhuǎn)，它們必須遵從有關(guān)市電諧波的相關(guān)規(guī)定，例如IECV1000-3-2。為了保證遵從這些規(guī)定，電路技術(shù)上需要有降低市電諧波的措施。這樣的措施之一是裝入所謂的電荷泵。電荷泵的優(yōu)點(diǎn)在于為之實(shí)現(xiàn)需要較少的電路技術(shù)費(fèi)用。
用市電運(yùn)行的用于使放電燈工作的電路裝置一般包含以下元件*整流器，用于整流市電電壓*主儲能器*逆變器，所述逆變器從主儲能器提取電能并且在逆變器輸出端上提供逆變器電壓，所述的逆變器電壓具有比市電頻率高很多的逆變器頻率*匹配網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過它可以把放電燈與逆變器輸出端耦連。
如果主儲能器直接從整流器充電，就會出現(xiàn)引起違犯所述的規(guī)定的負(fù)荷電流高峰。
電荷泵的拓?fù)浒髌鹘?jīng)電子泵開關(guān)與主儲能器耦連。由此在整流器和電子泵開關(guān)之間出現(xiàn)一個(gè)泵節(jié)點(diǎn)。該泵節(jié)點(diǎn)經(jīng)泵網(wǎng)絡(luò)與逆變器輸出端耦連。所述泵網(wǎng)絡(luò)可以含有可同時(shí)分配給匹配網(wǎng)絡(luò)的部件。電荷泵的原理在于，在逆變器頻率的半周期中通過泵節(jié)點(diǎn)從市電電壓提取電能并且緩沖寄存在泵網(wǎng)絡(luò)中。在隨后的逆變器頻率的半周期中把緩沖寄存的電能經(jīng)電子泵開關(guān)饋送到主儲能器上。
因此與逆變器頻率合拍地從市電電壓提取電能。一般地電子運(yùn)行裝置含有濾波電路，所述濾波電路抑制市電電流的在逆變器頻率或者逆變器頻率以上的頻譜組分?？梢园央姾杀迷O(shè)計(jì)得使市電電流的諧波小到符合所述的規(guī)定。下列文獻(xiàn)詳細(xì)地說明放電燈的電子運(yùn)行裝置的電荷泵Qian J.，Lee F.C.，Yamauchi T.”Analysis，Design andExperiments of a High-Power-Factor Electronic Ballast”，IEEETransactions on Industry Applications，Vol.34，No.3，May/June1998Qian J.，Lee F.C.，Yamauchi T.”New Continuous Current ChargePump Power-Factor-Corretion Electronic Ballast”，IEEETransactins on Industry Applications，Vol.35，No.2，March/April1999在文獻(xiàn)EP 0621743(Mattas)中說明了一種運(yùn)行放電燈的電路裝置，所述的電路裝置含有電荷泵。該電路裝置附加地有調(diào)節(jié)器，所述的調(diào)節(jié)器引起有市電頻率的兩倍的逆變器頻率調(diào)制。從而解決改善施加于放電燈上的燈電流的波峰因數(shù)的任務(wù)。以此提高了燈的壽命。
上述的匹配網(wǎng)絡(luò)含有一種諧振回路，所述的諧振回路主要含有諧振電容器和燈的扼流圈。所述的諧振回路有諧振頻率，該諧振頻率在無諧振回路阻尼的情況下為本征頻率。
為了起輝放電燈逆變器首先在高于本征頻率的逆變器頻率運(yùn)行。在起輝時(shí)段中逆變器頻率下降，直到接近本征頻率時(shí)諧振回路在放電燈上產(chǎn)生高壓并且起輝放電燈。
在此出現(xiàn)以下的問題一方面放電燈的起輝前在電路裝置中沒有主要的能耗部件。另一方面電荷泵在工作并且不斷地把電能儲存在主儲能器中。由此出現(xiàn)電路裝置吸取的電能與給輸出的電能之間的不平衡。如果沒有適時(shí)地起輝放電燈，則導(dǎo)致或者主儲能器毀壞或者在設(shè)有關(guān)閉裝置時(shí)導(dǎo)致電路裝置關(guān)閉。
在現(xiàn)有技術(shù)中這導(dǎo)致在起輝時(shí)段中選取逆變器頻率的優(yōu)化問題在一方面所述的能量不平衡主導(dǎo)的時(shí)間應(yīng)當(dāng)盡可能地短。這達(dá)到高的起輝電壓，高起輝電壓要求逆變器頻率接近本征頻率。另一方面能量不平衡應(yīng)當(dāng)盡可能地小，從而到主儲能器過載之前的時(shí)間可以盡可能地長，并且從而起輝時(shí)段盡可能地長。這對于可靠地起輝放電燈是值得追求的，但是這卻要求盡可能遠(yuǎn)在本征頻率之上的逆變器頻率。由于外部的條件譬如放電燈的起輝特性、環(huán)境溫度和部件公差等對此有影響，使得優(yōu)化任務(wù)困難。
在現(xiàn)有技術(shù)中對此問題有兩個(gè)解決方案要么妥協(xié)接受不可靠的起輝，要么過度地要求部件如主儲能器和燈的扼流圈并且從而昂貴且體積加大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提出如權(quán)利要求1的前序部分所述啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈的電路裝置，它實(shí)現(xiàn)可靠而且低成本的放電燈起輝。
該任務(wù)用如下所述的具有權(quán)利要求1的前序部分特點(diǎn)的通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征部分的特點(diǎn)的啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈的電路裝置解決。特別有利的擴(kuò)展說明于從屬權(quán)利要求中給出。
在現(xiàn)有技術(shù)EP 0 621 743(Mattas)中說明了一種具有第一調(diào)節(jié)輸入端的調(diào)節(jié)器。向該第一調(diào)節(jié)輸入端引入相應(yīng)于在燈腳上運(yùn)行的放電燈的第一運(yùn)行量的電學(xué)量。
根據(jù)本發(fā)明調(diào)節(jié)器具有第二調(diào)節(jié)輸入端。給第二調(diào)節(jié)輸入端引入相應(yīng)于第二運(yùn)行量的第二電學(xué)量，所述的第二運(yùn)行量是諧振回路中振蕩的無功能量的尺度。根據(jù)本發(fā)明將第二電學(xué)量經(jīng)閾值開關(guān)向第二調(diào)節(jié)輸入端輸送。如果第二電學(xué)量的值超過閾值開關(guān)的閾值，就提高逆變器頻率。
通過選擇閾值和頻率增量可以調(diào)定放電燈中的能量不平衡最高能有多大。從而根據(jù)本發(fā)明在優(yōu)化器件的利用時(shí)可以達(dá)到最大的起輝電壓。從而還可以用成本低廉的器，件達(dá)到可靠的放電燈起輝。


下面參照附圖借助于實(shí)施例說明本發(fā)明圖1啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈的根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的方框圖，圖2用于啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈的根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的實(shí)施例。
下文中電阻用字母R、晶體管用字母T、線圈用字母L、放大器用字母A、二極管用字母D，節(jié)點(diǎn)電位用字母N而電容器用字母C，各后接一個(gè)數(shù)字標(biāo)出。還有在下文中不同的實(shí)施例中相同和相同作用的元件全都采用相同的參考符號。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的用于啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈的電路裝置的方框圖。在接線柱J上可以從電網(wǎng)電壓源向所述電路裝置輸入市電電壓。市電電壓首先饋入方框RF。一方面該方框包含公知的濾除干擾的裝置。在另一方面該方框含有整流市電交流電壓的整流器。通常為此采用橋式電路的全波整流。對于在該電路裝置中實(shí)現(xiàn)的電荷泵的功能重要的是整流器的特性，不允許有任何讓能量從該電路裝置流向市電電壓源的電流。
經(jīng)整流的市電電壓饋送到電子的泵開關(guān)UN1，在此在整流器FR與電子泵開關(guān)UN1之間的連接處出現(xiàn)泵節(jié)點(diǎn)N1。在最簡單的情況下所述的電子泵開關(guān)UN1由一個(gè)泵二極管組成，所述的泵二極管只允許從泵節(jié)點(diǎn)N1流向泵二極管的電流。然而還有可能把任意的電子開關(guān)，例如MOSFET，用作完成泵二極管的功能的電子泵開關(guān)UN1。
電子泵開關(guān)UNI允許通過的電流饋給主儲能器STO。主儲能器STO多數(shù)實(shí)施成電解電容器。然而也可以是其它類型的電容器。原則上在電容器方面還可以是雙重形式的能量儲存。在雙重的情況下把主儲能器STO實(shí)施為線圈。由于較低的成本和較好的功效優(yōu)選地用電容器作主儲能器STO。
還有帶有多個(gè)所謂泵支路的電荷泵的實(shí)施形式。在此把多個(gè)電子的泵開關(guān)UNI并聯(lián)地連接。由此出現(xiàn)多個(gè)泵節(jié)點(diǎn)N1。為了泵節(jié)點(diǎn)的相互退耦，相應(yīng)地在整流器和泵節(jié)點(diǎn)之間各接入一個(gè)二極管。帶有兩個(gè)泵支路的實(shí)施例示于圖2中。
主儲能器STO為逆變器INV提供電能。逆變器INV產(chǎn)生大多為交流電壓的交變量，所述的交變量饋送到用MN和PN標(biāo)示出的方框。MN表示該方框的功能是匹配網(wǎng)絡(luò)。在該功能方面方框MN/PN可與放電燈L連接。PN表示方框的功能是泵網(wǎng)絡(luò)。在該功能方面MN/PN與泵節(jié)點(diǎn)N1連接。在泵節(jié)點(diǎn)N1與方框MN/PN之間的連接線在圖1中在兩個(gè)端點(diǎn)處都設(shè)有箭頭。借此要指出能量交替地從泵節(jié)點(diǎn)N1流向方框MN/PN并反向流動(dòng)。匹配網(wǎng)絡(luò)和泵網(wǎng)絡(luò)的功能在方框MN/PN中結(jié)合在一起，因?yàn)楸景l(fā)明的實(shí)施形式使之可能在其中單個(gè)的部件既可以分配給一個(gè)功能也可以分配給另一個(gè)功能。
為了調(diào)節(jié)所希望的第一運(yùn)行量設(shè)有調(diào)節(jié)器CONT，所述的調(diào)節(jié)器CONT通過設(shè)定量對逆變器IVN起作用。從而把從逆變器給出的交變量的參數(shù)，例如工作頻率或者脈寬，這樣地改變使之反作用于第一運(yùn)行量的改變。所述的第一運(yùn)行量經(jīng)過連接線B1饋送到調(diào)節(jié)器的第一輸入端。第一運(yùn)行量涉及確定燈的運(yùn)行的量。因此圖1中連接線B1引自放電燈L的方框。例如第一運(yùn)行量涉及燈電流或者燈功率。這些量不必直接地在放電燈L上測取，而是還可以從方框MN/PN提取。
根據(jù)本發(fā)明調(diào)節(jié)器具CONT有第二輸入端。通過閾值開關(guān)TH向第二輸入端饋送第二運(yùn)行量。根據(jù)本發(fā)明，第二運(yùn)行量是包含在方框MN/PN中的諧振回路中振蕩的無功能量的尺度。因此在方框MN/PN借助于連接線B2量取第二運(yùn)行量。還可能從燈運(yùn)行量，例如燈電壓，得出所述的無功能量的尺度。
為了起輝放電燈L在諧振回路中建立無功能量。所述的無功能量提供有關(guān)放電燈能量不平衡和部件負(fù)荷的信息。如果第二運(yùn)行量超過閾值開關(guān)的閾值，就根據(jù)本發(fā)明經(jīng)調(diào)節(jié)器CONT這樣地影響逆變器使得無功能量不再上升。這可以通過提高逆變器INV的運(yùn)行頻率進(jìn)行。調(diào)節(jié)器CONT可以含有加法器，所述的加法器對調(diào)節(jié)器輸入端上的信號進(jìn)行加法運(yùn)算。必須要確保第一調(diào)節(jié)器輸入端上的信號不鉗制第二調(diào)節(jié)器輸入端上的信號。如果第二調(diào)節(jié)器輸入端上的信號超過第一調(diào)節(jié)器輸入上的信號，第二調(diào)節(jié)器輸入端上的信號必定是起決定作用的調(diào)節(jié)器信號。
圖2示出用于啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈的根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的實(shí)施例。
在連接端J1和J2上可以連接市電。經(jīng)過由兩個(gè)電容器C1、C2和兩個(gè)線圈L1、L2組成的濾波器把市電電壓引到由二極管D1、D2、D3、D4組成的全橋整流器。所述的全橋整流器在其正輸出端，節(jié)點(diǎn)N21上提供相對于參照節(jié)點(diǎn)N0的經(jīng)整流的市電電壓。
經(jīng)二極管D5和D6向兩個(gè)泵節(jié)點(diǎn)N22和N23饋送經(jīng)整流的市電電壓。因此圖2中所示的實(shí)施例具有兩個(gè)泵支路。為了把泵支路相互退耦需要二極管D5和D6。在僅有一個(gè)泵支路的情況下可以把一個(gè)泵節(jié)點(diǎn)直接與整流器輸出端，節(jié)點(diǎn)21連接。在此要注意使整流器中采用的二極管能足夠快速地開關(guān)以跟隨逆變器頻率。如果不是這種情況，在僅一個(gè)泵支路的情況下也要在整流器輸出端與泵節(jié)點(diǎn)之間接入快速二極管。在圖2的實(shí)施例中泵節(jié)點(diǎn)與整流器的正輸出端耦連。從文獻(xiàn)中也已知其中泵節(jié)點(diǎn)與整流器的負(fù)輸出端耦連的電荷泵拓?fù)洹?br> 從泵節(jié)點(diǎn)N22和N23各有一個(gè)實(shí)施為二極管D7和D8的電子泵開關(guān)通向節(jié)點(diǎn)N24。在N24與N0之間接入實(shí)施為電解電容器C3的主儲能器。
C3饋給實(shí)施為半橋的逆變器。然而還可以使用其它的換能器拓?fù)?，譬如反向變流器或者全橋。有利地對燈功率?W至300W之間時(shí)使用半橋，因?yàn)檫@樣產(chǎn)生成本合算的拓?fù)洹?br> 半橋主要包含兩個(gè)半橋晶體管T1和T2的串連電路和兩個(gè)耦合電容器C4和C5的串連電路。兩個(gè)串連電路都與C3并聯(lián)。半橋晶體管的連接節(jié)點(diǎn)N25和耦連電容器的連接節(jié)點(diǎn)N26構(gòu)成逆變器的輸出端，在其上存在有具有逆變器頻率的三角波形的逆變器電壓。
在N25與燈電壓節(jié)點(diǎn)N27之間接入燈扼流圈L3。在N27上連接連接端J3，本實(shí)施例中在此連接端上接有兩個(gè)放電燈Lp1和Lp2的串聯(lián)電路。然而本發(fā)明也可以用一個(gè)或多個(gè)燈實(shí)施。電流通過放電燈Lp1和Lp2流經(jīng)連接端J8，通過測量變壓器的繞組W1流到節(jié)點(diǎn)N26。因此逆變器電壓基本上施加在兩個(gè)放電燈Lp1和Lp2和燈扼流圈L3的串連電路上。
在J3中饋入的電流不僅流經(jīng)放電燈Lp1和Lp2的氣體放電，而且還經(jīng)第一放電燈Lp1的外燈絲流到連接端J4。從該處繼續(xù)地經(jīng)過加熱變壓器的繞組W4、繼續(xù)地經(jīng)過可變電阻R1、繼續(xù)地經(jīng)過測量變壓器的繞組W3流向連接端J7。在連接端J7上連接第二放電燈Lp2的外燈絲，其另一端通向連接端J8。放電燈Lp1和Lp2的兩個(gè)內(nèi)燈絲分別經(jīng)連接端J5和J6與加熱變壓器的繞組W5連接。通過此段文字說明的裝置，逆變器電壓不僅引起流經(jīng)放電燈Lp1和Lp2的氣體放電的電流而且還引起流經(jīng)外燈絲的加熱電流，并且經(jīng)過加熱變壓器還引進(jìn)流經(jīng)放電燈Lp1和Lp2的內(nèi)燈絲的加熱電流。如果要只運(yùn)行一個(gè)放電燈就可以取消加熱變壓器。
加熱電流基本上在放電燈Lp1和Lp2的起輝前預(yù)熱時(shí)段期間需要作為燈絲預(yù)熱的預(yù)熱電流。加熱電流的值基本上由可變電阻R1確定。在預(yù)熱時(shí)段中R1的值小到足以達(dá)到由燈的數(shù)據(jù)所規(guī)定的預(yù)熱電流。在預(yù)熱時(shí)段后R1的值上升，從而與通過放電燈Lp1和Lp2的氣體放電的電流相比流過可忽略的加熱電流。在本實(shí)施例中R1通過所謂的PCT或者說冷導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)。在此涉及冷狀態(tài)下有很小的電阻的電阻器。通過加熱電流把該冷導(dǎo)體加熱，由此其電阻值上升。R1還可以通過電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)，所述的電子開關(guān)在預(yù)熱時(shí)段閉路然后開路。與此開關(guān)串連地可以接入有恒定阻值的電阻。由此可以有從預(yù)熱時(shí)段到起輝時(shí)段的快速過渡。
通過所述的燈絲預(yù)熱裝置，在預(yù)熱時(shí)段通過阻尼在下節(jié)中要說明的諧振回路的諧振頻率小于其本征頻率。有利地在預(yù)熱時(shí)段中選擇低于本征頻率的逆變器頻率，從而得到較高的加熱電流并且從而得到短的預(yù)熱時(shí)段。
燈電壓節(jié)點(diǎn)N27經(jīng)第一諧振電容器C6與泵節(jié)點(diǎn)N23連接。在N23與N0之間接入第二諧振電容器C7。C6和C7與燈扼流圈L3構(gòu)成諧振回路。為了確定諧振回路的本征頻率，把C6和C7看成串連的。C6和C7對本征頻率的有效電容值從而是電容值C6和C7的乘積除以其和的商。如果接近其本征頻率地激勵(lì)諧振回路，就經(jīng)燈出現(xiàn)導(dǎo)致放電燈起輝的起輝電壓。在起輝后L3與C6和C7協(xié)同起匹配網(wǎng)絡(luò)的作用，它把逆變器的輸出阻抗轉(zhuǎn)換成運(yùn)行放電燈所需要的阻抗。
通過把C6和C7與泵節(jié)點(diǎn)N23連接，L3、C6和C7的結(jié)合不僅起諧振回路和匹配網(wǎng)絡(luò)的作用而且同時(shí)還起泵網(wǎng)絡(luò)的作用。如果在N23上的電位低于瞬時(shí)的市電電壓，泵網(wǎng)絡(luò)L3、C6、C7從市電電壓提取電能。如果N23上的電位超過主儲能器C3上的電壓，就把從市電電壓取得的電能輸出到C3。通過選擇C6和C7的電容值的比例，可以把網(wǎng)絡(luò)L3、C6、C7的作用調(diào)準(zhǔn)為泵網(wǎng)絡(luò)。C7的電容值選得越大，網(wǎng)絡(luò)L3、C6、C7作為泵網(wǎng)絡(luò)的作用越小。
另一個(gè)泵作用由接在N23與半橋晶體管T1、T2的連接節(jié)點(diǎn)N25之間的電容器C8得出。C8也不僅起泵網(wǎng)絡(luò)的作用，而是在同時(shí)完成緩沖電容器的作用。緩沖電容器一般地公知為在逆變器中減少開關(guān)負(fù)載的措施。
第二泵支路的泵網(wǎng)絡(luò)包含泵扼流圈L4和泵電容器C9的串連電路。這種泵網(wǎng)絡(luò)連接在半橋晶體管T1、T2的連接節(jié)點(diǎn)N25與泵節(jié)點(diǎn)N22之間。在本實(shí)施例中采用兩個(gè)泵支路，從而把所泵的電能劃分到多個(gè)部件上。從而可以達(dá)到較低成本地形成部件的規(guī)格。由此在設(shè)計(jì)的泵的電能對放電燈運(yùn)行參數(shù)的依從性方面還得到一定的自由度。然而本發(fā)明還可以僅用一個(gè)泵支路實(shí)現(xiàn)。
半橋晶體管T1、T2設(shè)計(jì)為MOSFET。還可以為此使用其它的電子開關(guān)。為了控制T1和T2的柵極在該實(shí)施例中設(shè)有集成電路IC1。在本例中IC1是國際整流器公司的開關(guān)電路，型號是IR2153。在市場上可以得到這種類型電路的取代開關(guān)電路；例如STM公司的L6571。開關(guān)電路IR2153含有所謂的高-側(cè)驅(qū)動(dòng)器，用之也可以控制半橋晶體管T1，盡管它在基準(zhǔn)電位N0上沒有連接端。為此需要一個(gè)二極管D10和一個(gè)電容器C10。
IC1的運(yùn)行電壓供電經(jīng)IC1的連接端1進(jìn)行。為此在圖2中在IC1的連接端1與N0之間設(shè)有電壓源VCC?？梢栽鯓訉?shí)現(xiàn)該電壓源VCC一般地公知有多個(gè)可能性。在最簡單的情況下IC可以經(jīng)過一個(gè)電阻從所整流的市電供電。
除了半橋晶體管的運(yùn)行電路之外，IC1只包括一個(gè)振蕩器，其振蕩頻率可以經(jīng)連接端2和3設(shè)定。所述振蕩器的振蕩頻率與逆變器頻率相當(dāng)。在連接端2和3之間接有調(diào)準(zhǔn)頻率的電阻R3。在連接端3與N0之間接入調(diào)準(zhǔn)頻率的電容器C11和雙極型晶體管T3的發(fā)射-集電極電路的串連電路。與T3的發(fā)射-集電極電路相并聯(lián)地接入二極管D9，從而可以使C11充電和放電。通過T3的基極端與N0之間的電壓可以設(shè)定逆變器頻率，并且從而為調(diào)節(jié)電路構(gòu)成設(shè)定量。T3的基極端與設(shè)定量節(jié)點(diǎn)N28連接。從而可以把T3、IC1以及其布線理解為調(diào)節(jié)器。
IC1及其布線的功能也可以通過任意的電壓控制或電流控制振蕩器實(shí)現(xiàn)，所述振蕩器通過驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對半橋晶體管的控制。
在此實(shí)施例的調(diào)節(jié)電路中采用流經(jīng)放電燈Lp1和Lp2的氣體放電的電流作為調(diào)節(jié)量。為此測量變壓器具有繞組W2。測量變壓器的繞線方向設(shè)計(jì)得從繞組W1的總電流中提取繞組W3中的加熱電流，從而在繞組W2中流過與流經(jīng)放電燈Lp1和Lp2的氣體放電電流成比例的電流。由二極管D11、D12、D13和D14構(gòu)成的全橋整流器對流經(jīng)繞組W2的電流整流并且使該電流通過低阻值的測量電阻R4饋送到N0。從而R4上的電壓降是流經(jīng)放電燈Lp1和Lp2的氣體放電電流的尺度。通過一個(gè)取均值的由電阻R5和電容器C13構(gòu)成的低通濾波器，R4上的電壓降抵達(dá)不反向的測量放大器的輸入端。
所述的測量放大器以公知的方式由運(yùn)算放大器AMP和電阻R6、R7及R8實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中測量放大器的放大倍數(shù)設(shè)定為約10。對于在R4上的電壓降有可以直接用作設(shè)定量的值的情況下，可以取消測量放大器或者用阻抗變換器，譬如射極跟隨器代替。
測量放大器的輸出端經(jīng)二極管D15與設(shè)定量節(jié)點(diǎn)N28連接。從而閉合用于調(diào)節(jié)流經(jīng)放電燈Lp1和Lp2的放電的電流的調(diào)節(jié)電路。需要有二極管D15以用之把N28的電位可以提高到超過由測量放大器規(guī)定的值的值。D15的陽極成為第一調(diào)節(jié)器的輸入端。
本發(fā)明的閾值開關(guān)在圖2中通過可變電阻器MOV實(shí)現(xiàn)。它位于與電容器C12、電阻R2和二極管D17串連的電路中，所述的串聯(lián)電路把燈電壓節(jié)點(diǎn)N27與設(shè)定量節(jié)點(diǎn)N28相連接。D17的陽極作為第二調(diào)節(jié)器的輸入端。N28經(jīng)電阻器R9與電容器C14組成的并聯(lián)電路與N0連接。
在N27上相對N0加有一電壓，該電壓是由L3、C6和C7形成的諧振回路中振蕩的無功電能的一種尺度。如果該電壓超過變阻器MOV的閾值電壓，電流就流過R9并且C14充電。從而把設(shè)定值節(jié)點(diǎn)N28上的電壓提高。這引起逆變器頻率上升并且降低諧振回路中振蕩的無功電能，因?yàn)槟孀兤黝l率進(jìn)一步偏離諧振回路的本征頻率。
在N0與R2和D17的連接點(diǎn)之間接入二極管D16。從而與C2協(xié)同工作在N28上施加由變阻器MOV允許通過的電壓的正和負(fù)的幅度的和。取代變阻器MOV，可以采用任何其它的閾值開關(guān)，例如此開關(guān)可通過齊納二極管或者抑制二極管構(gòu)成。變阻器MOV的閾值在該應(yīng)用例中選擇250Veff。通過較高的值可以在諧振回路中有更多的無功能量，這導(dǎo)致在放電燈Lp1和Lp2上較高的起輝電壓，但是也導(dǎo)致部件的較高的負(fù)載。通過變阻器MOV的閾值可以調(diào)節(jié)出所希望的優(yōu)化值。
電阻R2的阻值影響根據(jù)本發(fā)明的對調(diào)節(jié)電路在設(shè)定量節(jié)點(diǎn)N28上的介入作用的強(qiáng)度。設(shè)定量節(jié)點(diǎn)N28上的電壓與逆變器頻率之間非線性關(guān)系也是有利的。這種非線性關(guān)系在該應(yīng)用例中通過T3的非線性特性曲線實(shí)現(xiàn)。此外它還受IC1中振蕩器頻率對IC1的連接端3上的電壓的依從性的影響。在N27上的電壓的強(qiáng)烈上升由于非線性導(dǎo)致超比例的逆變器頻率上升，由此防止部件的過載，譬如C3的電壓負(fù)載或者T1和T2的電流負(fù)載。
除了電壓以外，還可以用諧振回路中的電流作為諧振回路中振蕩的無功能量的尺度。例如可以用L3上的附加繞組起此作用。
權(quán)利要求
1.用于啟動(dòng)和運(yùn)行放電燈(L、Lp1和Lp2)的電路裝置，具有以下的特征*第一和第二市電連接端(J1、J2)用于連接市電電壓，*整流器(D1、D2、D3、D4)，其整流輸入端與市電連接端連接，并且其整流器輸出端(N21)上有整流后的市電電壓，*整流器輸出端(N21)與電子泵開關(guān)(UN1、D7、D8)耦連，由此在電子泵開關(guān)(UN1、D7、D8)上構(gòu)成第一泵節(jié)點(diǎn)(N1、N23)，*在電子泵開關(guān)的背離整流器輸出端(N21)的一側(cè)與主儲能器(C3)耦連，*主儲能器(C3)向逆變器(INV)輸送能量，它在逆變器輸出端(N25、N26)上輸出具有逆變器頻率的逆變器電壓，所述的逆變器頻率比市電電壓的頻率高很多，*逆變器輸出端(N25)經(jīng)泵網(wǎng)絡(luò)(PN、L3、C6、C7)與第一泵節(jié)點(diǎn)(N1、N23)耦連，*在逆變器的輸出端(N25)上可以經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)(Mn、L3、C6、C7)，經(jīng)燈卡頭(J3-J6)與放電燈(L、Lp1、Lp2)連接，所述的匹配網(wǎng)絡(luò)(Mn、L3、C6、C7)具有帶有本征頻率的諧振回路(L3、C6、C7)，*調(diào)節(jié)器(CONT)，其調(diào)節(jié)輸出端輸出設(shè)定信號，其中調(diào)節(jié)器輸出端這樣地與逆變器(INV)耦連，使其設(shè)定信號影響逆變器頻率，*第一調(diào)節(jié)器輸出端(B1)，其中饋入與第一運(yùn)行量對應(yīng)的第一電學(xué)量，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)器具有第二調(diào)節(jié)輸入端，其中通過閾值開關(guān)(TH、MOV)饋入第二電學(xué)量，所述的第二電學(xué)量與第二運(yùn)行量(B2)相應(yīng)，所述的第二運(yùn)行量是諧振回路(L3、C6、C7)中振蕩的無功能量的尺度，其中第二電學(xué)量的值在超過閾值開關(guān)(TH、MOV)的閾值時(shí)引起逆變器頻率的較大的值。
2.如權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)器具有加法器，所述的加法器把第一和第二調(diào)節(jié)器輸入端的電學(xué)量相加。
3.如權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，電子泵開關(guān)(UNI)通過第一泵二極管(D7)實(shí)現(xiàn)，該泵二極管的極性如此設(shè)置使得可以經(jīng)第一泵二極管(D7)向主儲能器(C3)饋送能量。
4.如權(quán)利要求3所述的電路裝置，其特征在于，整流器輸出端(N21)經(jīng)過第二泵二極管(D5)與第一泵節(jié)點(diǎn)(N23)連接，其中把第二泵二極管(D5)的極性如此設(shè)置使得可以經(jīng)第二泵二極管從整流器提取能量。
5.如權(quán)利要求4所述的電路裝置，其特征在于，整流器輸出端(21)經(jīng)第三(D6)和第四(D8)泵二極管的串聯(lián)電路與主儲能器(C3)耦連，由此在第三(D6)和第四(D8)泵二極管的連接點(diǎn)處構(gòu)成第二泵節(jié)點(diǎn)(N22)，向其中饋入逆變器輸出端(N25)輸出的能量的一部分。
6.如權(quán)利要求1或5所述的電路裝置，其特征在于，第一(N23)或第二(N22)泵節(jié)點(diǎn)經(jīng)泵扼流圈(L4)與泵電容器(C9)的串聯(lián)電路與逆變器輸出端(N25)連接。
7.如權(quán)利要求1或5所述的電路裝置，其特征在于，逆變器輸出端(N25)經(jīng)燈扼流圈(L3)與放電燈(Lp1)的連接端(J3)連接，由此在該連接端上構(gòu)成燈電壓節(jié)點(diǎn)(N27)，所述的燈電壓節(jié)點(diǎn)(N27)經(jīng)諧振電容器(C6)與第一(N23)或第二(N22)泵節(jié)點(diǎn)連接。
8.如權(quán)利要求1或5所述的電路裝置，其特征在于，流經(jīng)放電燈的電流饋入第一或者第二泵節(jié)點(diǎn)中。
9.如權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，逆變器輸出端(N25)經(jīng)燈扼流圈(L3)與放電燈的連接端(J3)連接，由此在該連接端上構(gòu)成燈電壓節(jié)點(diǎn)(N27)，在此節(jié)點(diǎn)上測取第二電學(xué)運(yùn)行量(B2)。
10.如權(quán)利要求9所述的電路裝置，其特征在于，閾值開關(guān)(TH)通過變阻器(MOV)實(shí)現(xiàn)，并且與電容器(C12)和電阻(R2)串聯(lián)。
11.如權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，第一電學(xué)運(yùn)行量(B1)是流經(jīng)運(yùn)行的放電燈(Lp1、Lp2)的電流。
12.如權(quán)利要求11所述的電路裝置，其特征在于，可變電阻(R1)閉合加熱電流回路，這產(chǎn)生由逆變器電壓驅(qū)動(dòng)的經(jīng)過連接著的放電燈(Lp1、Lp2)的電極螺旋絲的加熱電流。
13.如權(quán)利要求12所述的電路裝置，其特征在于，可變電阻(R1)是冷導(dǎo)體。
14.如權(quán)利要求12所述的電路裝置，其特征在于，可變電阻(R1)是電子開關(guān)。
15.如權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)器具有非線性的特性曲線。
16.啟動(dòng)和運(yùn)行具有如權(quán)利要求1所述電路裝置的放電燈的方法，其特征在于具有以下的步驟*經(jīng)連接的放電燈的電極螺旋絲阻尼諧振回路(L3、C6、C7)，*設(shè)定低于本征頻率的逆變器頻率，*撤消諧振回路的阻尼，*測取第二運(yùn)行量(B2)，*把第二運(yùn)行量(B2)與規(guī)定的閾值比較，*在第二運(yùn)行量(B2)超過閾值的情況下提高逆變器頻率。
全文摘要
在含有用于降低市電諧波的電荷泵的用于運(yùn)行放電燈(Lp1、Lp2)的電路裝置中，在燈啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)能量不平衡。為了不引起部件損壞，同時(shí)還在燈(Lp1、Lp2)上產(chǎn)生足夠的起輝電壓，閾值開關(guān)(MOV、TH)控制包含在所述電路裝置中的逆變器的頻率。
文檔編號H05B41/295GK1558705SQ200410003518
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者B·魯多爾夫, B 魯多爾夫 申請人:電燈專利信托有限公司