專利名稱：鎮(zhèn)流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制放電燈并裝置有直流交流變速器的鎮(zhèn)流電路，包括一用于與低頻交流電壓源連接的一對(duì)交流輸入端;
一用于與所述直流交流變換器連接的第一和第二直流輸入端;
一包括將所述交流輸入端耦合到所述直流輸入端的第一和第二二極管的整流電路，一耦合到所述直流輸入端的緩沖電容器裝置;
一接在所述第一和第二直流輸入端之間的一個(gè)串聯(lián)電路中的第一和第二開關(guān)晶體管;
一包括電燈的連接端和電感裝置的負(fù)載電路，一將負(fù)載電路耦合到交流輸入端的耦合電路;
一耦合到第一和第二開關(guān)晶體管的相應(yīng)控制電極的裝置，用于交替地使所述開關(guān)晶體管在某一高頻下導(dǎo)通和截止。
在歐洲專利申請(qǐng)第92203651.2號(hào)中所述第一節(jié)中所定義的鎮(zhèn)流電路，依照直流交流變換器的結(jié)構(gòu)，該耦合電路可以由一些元件組成，但也可以是負(fù)載電路和其阻抗事實(shí)上等于零的交流輸入端之間的連接件?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用來控制低功率熒光燈時(shí)，這種鎮(zhèn)流電路具有較高的功率因數(shù)?？墒?，在用該鎮(zhèn)流電路控制消耗較高功率的熒光燈的情況下，功率因數(shù)往往是較低的或者就線路電流畸變而論甚至不符合政府標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的目的是提供用于控制消耗較高功率并且有較高功率因數(shù)的熒光燈的鎮(zhèn)流電路。
本發(fā)明的該目的是在這樣的情況下達(dá)到的，即電感裝置包括在耦合到放電燈、耦合到所述第一和第二開關(guān)晶體管之間的第一接點(diǎn)以及耦合到其中一個(gè)所述直流輸入端的LC電路之內(nèi)。
LC電路有效地把反饋到緩沖電容器裝置的能量分解，其一部分經(jīng)由整流裝置而來，一部分經(jīng)由開關(guān)晶體管或與這些開關(guān)晶體管并聯(lián)的二極管裝置而來。通過適當(dāng)選擇元件，直流交流變換器像高頻升壓變換器一樣工作，以便把緩沖電容器裝置上的電壓提高到高于低頻交流供電電壓峰值的數(shù)值。因此就消除了來自供電電源的高電容器充電電流，使高功率因數(shù)和供電流的低頻諧波成分升高。據(jù)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的鎮(zhèn)流電路即使當(dāng)用鎮(zhèn)流電路控制的熒光燈消耗較高功率時(shí)也提供較高的功率因數(shù)。
由于流向緩沖電容器裝置的電流一部分是由直流交流變換器導(dǎo)出而不是全部由電源提供，所以可以使用較小的緩沖電容器裝置。
在電燈使用期間，為了防止熒光燈帶有直流電流，如果耦合電路包含一個(gè)第一電容器是有好處的。
在根據(jù)本發(fā)明的鎮(zhèn)流電路的一個(gè)最佳實(shí)施例中，所述LC電路包括接在放電燈的一端和所述第一接點(diǎn)之間的串聯(lián)電路中的第一與第二電感線圈，及接在所述第一與第二電感線圈的接點(diǎn)和所述一個(gè)直流輸入端之間的第二電容器。已發(fā)現(xiàn)對(duì)緩沖電容器裝置的一個(gè)非常有效的高頻電流反饋。
在根據(jù)本發(fā)明的鎮(zhèn)流電路的一個(gè)優(yōu)良實(shí)施例中，所述緩沖電容器裝置包括接在直流輸入端之間的第一串聯(lián)電路中的第三與第四電容器，所述第一與第二二極管連接在直流輸入端之間的第二串聯(lián)電路中，第一與第二二極管之間的第二連接點(diǎn)被接到第一交流輸入端，以及第三與第四電容器之間的第三連接點(diǎn)被接到第二交流輸入端。這優(yōu)良實(shí)施例中的整流電路和緩沖電容器裝置構(gòu)成了倍壓器。這特征使該優(yōu)良的實(shí)施例非常適用于低頻交流電壓的幅度相對(duì)于電燈電壓較低的時(shí)的場(chǎng)合。
在根據(jù)本發(fā)明的鎮(zhèn)流電路的另一個(gè)優(yōu)良實(shí)施例中，所述第一與第二二極管連接在直流輸入端之間的第一串聯(lián)電路中，第三和第四二極管連接在直流輸入端之間的第二串聯(lián)電路中，第一與第二二極管之間的第二連接點(diǎn)被接到第一交流輸入端，而第三與第四二極管之間的第三連接點(diǎn)則被接到第二交流輸入端。已發(fā)現(xiàn)這另一個(gè)優(yōu)良實(shí)施例是一個(gè)能提供較高功率因數(shù)的比較簡(jiǎn)單的電路。
在最后兩段中所描述的實(shí)施例中，包括串聯(lián)排列的第三電感線圈和第五電容器以及連接在第二與第三連接點(diǎn)之間的電路提供了進(jìn)一步的升壓效果。這進(jìn)一步的升壓效果也保證經(jīng)由整流電路的反饋使緩沖電容器裝置充電至足夠高的電位以防止當(dāng)?shù)皖l供電電壓的幅度接近其最大值時(shí)出現(xiàn)主電流峰值。在耦合電路接到兩個(gè)連接點(diǎn)之一的情況下，據(jù)發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)能量從直流交流變換器經(jīng)由整流電路至緩沖電容器裝置的非常有效的反饋。
除非用于使所述開關(guān)晶體管在一個(gè)高頻下交替地導(dǎo)通和截止而耦合到第一與第二開關(guān)晶體管的相應(yīng)控制電極的裝置包含一個(gè)變壓器，有必要把二極管裝置與所述第一與第二開關(guān)晶體管中的每一個(gè)并聯(lián)起來，以便提供用于部分反饋能量的通道。
借助耦合在所述交流輸入端與所述整流電路之間的瀘波電路，可以避免高頻電流對(duì)低頻交流電壓源的干擾。
現(xiàn)通過實(shí)施例并參閱顯示高頻電子鎮(zhèn)流裝置的線路圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
現(xiàn)參閱附圖中的

圖1，把低頻交流供電電壓(例如120伏，60Hz)加到一對(duì)交流輸入端1，2，這兩端被耦合到由第一電容器9與第一電感線圈6組成一個(gè)EMI瀘波器5。EMI濾波器經(jīng)由第二電感線圈7和第二電容器10又耦合到倍壓電路8的輸入端3，4。第一與第二電感線圈6和7被串聯(lián)地連接在交流供電端2和倍壓電路8的輸入端4之間。第一電容器9跨接在輸入端1，2之間，而第二電容器10連接在端1和電感線圈6和7間的連接點(diǎn)之間。
倍壓電路包括一對(duì)串聯(lián)地跨接在高頻直流/交流半電橋式變換器15的直流輸入端13，14上的二極管11，12。倍壓電路還包括一對(duì)串聯(lián)連接并與串聯(lián)的二極管11，12并聯(lián)連接的緩沖電容器16，17。
一對(duì)串聯(lián)連接的開關(guān)晶體管18，19被接到直流供電端13，14。第三和第四二極管37和38以相反極性分別跨接在晶體管18和19上。放電燈20(例如熒光燈)的一端經(jīng)由電容器21被接到二極管11，12的連接點(diǎn)3。把放電燈20的另一端經(jīng)由電感線圈23接到開關(guān)晶體管18，19之間的連接點(diǎn)22是已知的。這種已知的連接法在附圖中用虛線表示。可是，按照本發(fā)明，現(xiàn)接有一個(gè)由串聯(lián)的第一和第二電感線圈24和25組成的LC電路，并在電感線圈24和25間有一個(gè)經(jīng)由電容器26接到直流輸入端14的公共接點(diǎn)來代替單個(gè)的電感線圈23。
放電燈的電極27和28經(jīng)由正溫度系數(shù)(PTC)電阻29和電容器30的串聯(lián)電路互連。另一個(gè)電容器31與PTC電阻和電容器30的串聯(lián)電路相并聯(lián)。PTC電阻提供預(yù)熱電流通道用于在電燈起弧之前加熱電燈的電極。這是常規(guī)的預(yù)熱電路。緩沖電容器32把接點(diǎn)22接到另一接點(diǎn)33用來減少在開關(guān)晶體管中的損耗。
常規(guī)控制電路34使開關(guān)晶體管18和19如此交替地導(dǎo)通和截止，即，當(dāng)一個(gè)晶體管導(dǎo)通，則另一個(gè)就截止，反之亦然。控制電路可以是受激的集成電路(I.C)，但最好是連接在接點(diǎn)22和23間的一部分負(fù)載電路，而且能包括一個(gè)其初級(jí)繞組與電感線圈24和25串聯(lián)的變壓器，并適當(dāng)調(diào)整分別接到開關(guān)晶體管18和19的基極和發(fā)射極的第一和第二繞組的相位。有關(guān)的電阻在晶體管的基極電路中可以與第二繞組串聯(lián)連接。這樣，就能得到自激高頻直流/交流變換器。驅(qū)動(dòng)開關(guān)晶體管的精確方法對(duì)本發(fā)明來說并非是關(guān)鍵性的問題，其他各種可利用來驅(qū)動(dòng)晶體管的方法也會(huì)提供良好的電路操作。
電燈20、電容器31、電感線圈24，25以及電容器26實(shí)質(zhì)上組成一諧振電路，使半電橋式變換器在高頻自激。
為了使高頻變換器15開始工作，可以提供啟動(dòng)電路35。這電路的詳情也是很普通的而且在先有技術(shù)中是眾所周知的，所以不再進(jìn)一步加以說明。
從交流電源來的輸入電流由于經(jīng)由電容器21和隔離二極管11，12的升壓作用而非常接近于正弦波形，該電容器21和二極管11，12為電燈電路中的諧振能量提供高頻通道以便返回緩沖電解電容器16，17因此確保這些電容器當(dāng)中的每個(gè)電容器上的電壓總是高于在端1，2上來自交流電源的線電壓。電容器10和電感線圈7是升壓電路的一部分作為緩沖電容器用。經(jīng)由電容器21從諧振電路返回的能量是用來產(chǎn)生電感線圈7上的電壓。這電壓被加到交流線電壓上并極力跳變到比緩沖電容器電壓更高的電壓，但它將被相應(yīng)的二極管11或12之一個(gè)箝制在緩沖電容器電壓上。于是，能量通過二極管11，12返回到緩沖電容器。由電感線圈25和電容器26組成的LC電路為緩沖電容器16和17提供附加的升壓作用。通過使用LC電路來代替單一的電感線圈(例如電感線圈23)，我們有效地分解了供給電容器16，17的反饋能量，一部分反饋能量經(jīng)由電容器21從電燈導(dǎo)出，另一部分反饋能量從LC電路24，25和26導(dǎo)出。二極管37和38提供將能量返回緩沖電容器的通道。在使用變壓器去驅(qū)動(dòng)晶體管18和19的情況下，可以省去二極管37和38，因?yàn)榇渭?jí)繞組和晶體管的集電極一基極連接點(diǎn)提供使能量返回緩沖電容器用的低阻抗通道。晶體管的集電極一基極連接點(diǎn)則提供二極管的功能。
進(jìn)一步的升壓作用由電感線圈7提供，該線圈象一種驅(qū)動(dòng)電流通過隔離二極管11和12進(jìn)入電容器16，17的電壓源一樣地工作。
在進(jìn)一步改進(jìn)的電路中，電容器36可連接在連接點(diǎn)33和輸入端14之間。通過適當(dāng)選擇電容器21和36，半電橋式變換器電路將像高頻升壓變換器一樣工作以便把各個(gè)緩沖電容器16和17上的電壓提高到高于線路電壓峰值的數(shù)值。這就避免了來自線路電壓源的任何大的電容充電電流，以而改進(jìn)了電路功率因數(shù)并減少了線路電流諧波。由于改進(jìn)了功率因數(shù)，該電路吸收少得多的輸入電流。
如上所述，現(xiàn)在由于進(jìn)入電容器16和17的輸入波紋電流部分地從高頻半電橋式電路導(dǎo)出而不是完全從低頻(60Hz)交流電源導(dǎo)出，所以現(xiàn)在可以使用較小的電容器而仍保持低波紋電壓。
圖2的線路圖與圖1的線路圖不同點(diǎn)在于，倍壓電路(11，12，16，17)已被二極管電橋(11，12，41，42)和連接直流端13和14的電容器16所代替。該線路的操作與圖1線路圖相應(yīng)，所以不再詳細(xì)描述。
權(quán)利要求
1.用于控制放電燈并裝備有直流一交流變換器的鎮(zhèn)流電路，包括一用于與低頻交流電壓源連接的一對(duì)交流輸入端；一用于與所述直流一交流變換器連接的第一和第二直流輸入端；一包括將所述交流輸入端耦合到所述直流輸入端的第一和第二二極管的整流電路，一耦合到所述直流輸入端的緩沖電容器裝置，一接在所述第一和第二直流輸入端上的一個(gè)串聯(lián)電路中的第一和第二開關(guān)晶體管；一包括電燈連接端和電感裝置的負(fù)載電路，將負(fù)載電路耦合到交流輸入端的耦合電路；一耦合到第一和第二開關(guān)晶體管的相應(yīng)控制電極的裝置，用于使所述開關(guān)晶體管在一個(gè)高頻上交替導(dǎo)通和截止；其特征在于該電感裝置包括在耦合到放電燈、耦合到所述第一和第二開關(guān)晶體管之間的第一連接點(diǎn)以及耦合到其中一個(gè)所述直流輸入端的LC電路之內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1的鎮(zhèn)流電路，其特征在于所述耦合電路包括一個(gè)第一電容器。
3.如權(quán)利要求1或2的鎮(zhèn)流電路，其特征在于所述LC電路包括連接在放電燈的一端和所述第一連接點(diǎn)之間的串聯(lián)電路中的第一和第二電感線圈，及接在所述第一和第二電感線圈的連接點(diǎn)和所述一個(gè)直流輸入端之間的第二電容器。
4.如權(quán)利要求1，2或3的鎮(zhèn)流電路，其特征在于所述緩沖電容器裝置包括連接在直流輸入端之間的第一串聯(lián)電路中的第三與第四電容器，所述第一與第二二極管連接在所述直流輸入端之間的第二串聯(lián)電路中，其中第一與第二二極管之間的第二連接點(diǎn)被接到第一交流輸入端，而第三與第四電容器之間的第三連接點(diǎn)則被接到第二交流輸入端。
5.如權(quán)利要求1，2或3的鎮(zhèn)流電路，其特征在于所述第一和第二二極管接在直流輸入端之間的第一串聯(lián)電路中，而第三和第四二極管連接在直流輸入端之間的第二串聯(lián)電路中，其中第一和第二二極管之間的第二連接點(diǎn)被接到第一交流輸入端，而第三和第四二極管之間的第三連接點(diǎn)則被接到第二交流輸入端。
6.如權(quán)利要求4和5的鎮(zhèn)流電路，其特征在于還裝備有一個(gè)連接在所述第二和第三連接點(diǎn)之間并包括串聯(lián)的第三電感線圈和第五電容器的裝置。
7.如權(quán)利要求4，5或6的鎮(zhèn)流電路，其特征在于所述耦合電路的一端被接到第二連接點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求4，5或6的鎮(zhèn)流電路，其特征在于耦合電路的一端被接到第三連接點(diǎn)。
9.如上述任一權(quán)利要求的鎮(zhèn)流電路，其特征在于二極管裝置與所述的第一和第二開關(guān)晶體管當(dāng)中的每一個(gè)并聯(lián)。
10.上述任一權(quán)利要求所述的鎮(zhèn)流電路，其特征在于包括一個(gè)連接在所述交流輸入端和所述整流器裝置之間的濾波電路。
全文摘要
放電燈20的高頻電子鎮(zhèn)流器，包括一個(gè)LC濾波器和一個(gè)倍壓電路8。電燈的一端經(jīng)由電容21和二極管11，12聯(lián)到電路8的電容16，17，電燈另一端經(jīng)由LC電路24，25和26聯(lián)到半橋式電路的開關(guān)晶體管18，19之間的連接點(diǎn)22。與電燈并聯(lián)的電容31構(gòu)成LC諧振電路的一部分，使得半橋式電路會(huì)在高頻振蕩。能量經(jīng)由耦合電容和LC電路反饋到倍壓電容器以保持電容器電壓高于交流供電電壓峰值，從而向電路提供高功率因數(shù)和低諧波線路電流。
文檔編號(hào)H05B41/295GK1090459SQ9310144
公開日1994年8月3日 申請(qǐng)日期1993年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月30日
發(fā)明者R·庫爾卡 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司