CN102100127B - 用于驱动至少一个照明装置的电路装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于驱动至少一个照明装置的电路装置,其具有:输入端,该输入端具有第一输入端和第二输入端,用于连接供电电压;输出端,其具有第一输出端和第二输出端,用于连接所述至少一个照明装置;整流器,其在输入侧与第一输入端和第二输入端耦合;带有第一桥中点和第二桥中点的桥电路;带有第一绕组和第二绕组的第一变压器;带有第一绕组、第二绕组和第三绕组的第二变压器;第一电容器;点燃装置;以及第三电子开关;其中第三电子开关的参考电极与第二电子开关的控制电极耦合;并且第三电子开关的控制电极与第二电子开关的参考电极耦合。此外,本发明涉及一种用于驱动至少一个照明装置的相应方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于驱动至少一个照明装置的电路装置,其具有:输入端,该输入端具有第一输入端子和第二输入端子,用于连接供电电压;输出端,其具有第一输出端子和第二输出端子,用于连接所述至少一个照明装置;整流器,其在输入侧与第一输入端子和第二输入端子耦合,其中整流器具有带有第一输出端子和第二输出端子的输出端;带有第一桥中点和第二桥中点的桥电路,其中所述桥电路包括至少一个第一电子开关和至少一个第二电子开关,其中每个电子开关具有控制电极、参考电极和工作电极,其中第一电子开关的参考电极与第二电子开关的工作电极耦合以构建第一桥中点;带有第一绕组和第二绕组的第一变压器,其中第一绕组耦合在第一桥中点和第二桥中点之间,其中第二绕组的第一端子与电路装置的第一输出端子耦合,并且第二绕组的第二端子与电路装置的第二输出端子耦合;带有第一绕组、第二绕组和第三绕组的第二变压器,其中第一绕组与第一变压器的第一绕组串联耦合,其中第二绕组耦合在第一电子开关的参考电极与控制电极之间,并且第三绕组耦合在第二电子开关的参考电极与控制电极之间;第一电容器,其第一端子与整流器的第一输出端子耦合,并且第二端子与整流器的第二输出端子耦合;点燃装置,其第一端子与第一电容器的第一端子耦合,并且其第二端子与第二电子开关的控制电极耦合;以及第三电子开关,其具有控制电极、参考电极和工作电极,其中第三电子开关的工作电极与整流器的第一输出端子耦合。此外,本发明还涉及一种用于驱动至少一个照明装置的相应方法。
背景技术
由现有技术中已知的这种电路装置在图1中示出。该电路包括第一输入端子K1-1和第二输入端子K1-2用于连接供电电压UN,该供电电压尤其可以是电网电压。在输入端子K1-1和整流器10(其包括四个二极管D1至D4)之间设置有保险装置Si以及网络,该网络包括电感器L1以及电容器C2和C8并且用于抗无线电干扰。整流器10具有第一输出端子GA1和第二输出端子GA2。在整流器10的输出端子GA1、GA2之间连接有电容器C1以及变阻器VAR1。变阻器用于通过短路来限制浪涌脉冲。随后是电容器C3,其与用于限制其充电电流的网络串联在整流器10的输出端子GA1、GA2之间,该网络包括欧姆电阻R1和电容器C10。
为了短路并且由此将电容器C3放电,设置有晶体管T3,其工作电极与电容器C3的第一端子耦合,并且其参考电极与电容器C3的第二端子耦合。与电容器C3并联连接有NTC电阻NTC1。
在整流器10的输出端子GA1、GA2之间此外耦合有半桥电路。该半桥电路包括位于上部的晶体管T1以及位于下部的晶体管T2。在此,晶体管T1、T2实施为双极性晶体管,其中与其分别并联连接有续流二极管DF1、DF2。在晶体管T1和T2之间实现半桥装置的第一中点BM1。在两个耦合电容器C6、C7之间有半桥装置的第二中点BM2。在所示的视图中,与电容器C6并联连接有二极管D41,并且与电容器C7并联连接有二极管D5以及欧姆电阻器R4、R5、R9、R10的串联电路。
在此,NTC电阻器NTC1在位置上设置在电阻器R4、R5、R9、R10之间。由此得到以下效应:在短路的情况下,大电流流过钳位二极管D5。由此,欧姆电阻器R4、R5、R9、R10较热。安装在其间的NTC电阻器NTC1由此通过电路板加热。被加热的NTC电阻器NTC1的电阻降低,并且由此导致电容器C3的一定的放电。由此产生所谓的相位控制调光(Phasenanschnittdimmen),由此通过功率收回而保护该设备。同样,由此对于环境温度提高的情况得到温度保护。
二极管D41、D5防止了在电容器C6、C7上的电压在短路情况下或者在过载情况下过高。此外,与电容器C6并联连接有两个欧姆电阻器R2、R102的串联电路,并且与电容器C7并联连接有两个欧姆电阻器R3、R103的串联电路。欧姆电阻器R2、R102、R3、R103用作对称电阻器,用于在启动之前固定电势。此外,该电路装置包括第一变压器TR1,其第一绕组耦合在第一半桥中点BM1和第二半桥中点BM2之间。关联的第二绕组的两个端子形成电路装置的输出端子K1-3、K1-4,在这些输出端子之间连接有灯La。
该电路装置此外包括第二变压器TR2,其包括第一绕组RK1-A以及第二绕组RK1-B和第三绕组RK1-C。
第一绕组RK1-A与第一变压器TR1的第一绕组串联地耦合在第一半桥中点BM1和第二半桥中点BM2之间。第二绕组RK1-B耦合在晶体管T1的控制电极和参考电极之间,而第三绕组RK1-C耦合在晶体管T2的控制电极和参考电极之间。
晶体管T3的控制电极与晶体管T2的控制电极耦合。晶体管T3、T2的两个参考电极同样处于相同的电势上。串联地耦合在第三绕组RK1-C和晶体管T2的控制电极之间的铁氧体磁珠L3用于晶体管的软接通。与第三绕组RK1-C并联连接的电感器L2用于限制频率。在电容器C3的第一端子和晶体管T2的控制电极之间耦合有点燃装置,在此为DIAC1。最后,设置有欧姆电阻器R6,其耦合在第三绕组RK1-C和晶体管T3的控制电极之间,该欧姆电阻器将晶体管T3的导通相对于晶体管T2的导通延迟。因为晶体管T3的导通导致在电容器C3上存储的电荷流出到参考电势并且由此不再可用于点燃DIAC1,所以使用欧姆电阻器R6。相反,欧姆电阻器R6防止了在浪涌脉冲情况下快速的短路,并且由此防止了电容器C3的快速放电。
工作原理:在电路装置启动时,通过在整流器10的输出端GA1、GA2之间提供的电压对电容器C3充电。如果在电容器C3上的电压达到DIAC1的击穿电压,则将电势施加到晶体管T2的基极上,由此晶体管T2的电压UBE增加到超过0.7V并且由此将晶体管T2导通。该电路装置实现所谓的自振荡,即通过如下方式:晶体管T2导通,而T1还截止,电流流过第一绕组RK1-A和TR1的第一绕组。由此,在晶体管T1的控制电极和参考电极之间通过第二绕组RK1-B施加将晶体管T1导通的电压,而晶体管T2由于通过第三绕组RK1-C而施加在晶体管T2的控制电极和参考电极之间的电压而过渡到不导通状态。该过程继续,由此持续通过变压器TR1将输出端K1-3和K1-4之间的矩形电压提供给灯La。灯La尤其是12V卤素灯,其通常以大约40kHz的矩形频率来驱动。自由振荡器布置(Freischwingeranordnung)因此针对以该数量级的频率的工作而设计。出于安全原因,通过第一变压器TR1进行电流隔离。
由于在晶体管T3的控制电极和参考电极之间同样存在通过第三绕组RK1-C耦合输入的电压,所以在电路装置的工作中电容器C3被持续地、尤其是高频地短路,并且由此被放电。因此,在电容器C3上降落的电压在有规律的运行中保持在DIAC1的点燃电压以下。DIAC1在整流器10的输出端GA1、GA2上提供的信号的每个半波开始点燃,因为一旦该信号降低到零,则自由振荡器停止振荡。在整流器10的输出端GA1、GA2上的信号在此由于电容器C1的设计选择得非常低而是半波形的。
然而,当在输入端K1-1和K1-2之间出现浪涌脉冲时,出现问题:如经验所示,图1中所示的、由现有技术中已知的电路装置具有不希望的低的浪涌强度。
因此,本发明的任务在于,改进这种电路装置或者这种方法,使得可以提供明显改进的浪涌强度。
发明内容
该任务通过具有权利要求1所述的特征的电路装置以及通过具有权利要求9所述的特征的方法来解决。
本发明所基于的认识是,在其中晶体管T1导通并且同时浪涌脉冲(其可以在1000V以下)在输入端K1-1、K1-2上出现的时刻,图1的电路装置表现为尤其有问题。即当T1导通,则T1当然不导通。因为晶体管T2、T3准并行地工作,所以晶体管T3在该时刻也不导通。由此,浪涌脉冲会导致在电容器C3上的电压增长,使得达到DIAC1的击穿电压并且过补偿由于第三绕组RK1-C而在晶体管T2的控制电极和参考电极之间耦合的负偏置,即晶体管T2由于在输入端K1-1、K1-2上的浪涌脉冲而被置于导通状态。由此,桥电路的晶体管T1、T2同时导通,由此能够实现横向电流,该横向电流在多种情况中会导致两个晶体管T1、T2之一的故障并且由此导致电路装置的损毁。
该问题的一个解决方案、即通过将晶体管T1、T2过度设计,使得这些晶体管无损坏地耐受桥电路的短路一定时间,由于随之而来的较高的器件成本而是不希望的。
基于该考虑,本发明此外基于的认识是,在不合适的相中进行电容器C3的放电。根据本发明,因此将电容器C3的放电旋转180°。这通过如下方式实现:晶体管T3的参考电极与晶体管T2的控制电极耦合,并且晶体管T3的控制电极与晶体管T2的参考电极耦合。当现在晶体管T1导通时,晶体管T3同样导通,使得电容器C3并且由此可能存在的浪涌脉冲被短路。由此,晶体管T2不再可以导通。可靠地防止了形成横向电流并且不再会通过浪涌脉冲而损坏电路装置。特别要强调的是,该改进的浪涌耐受性并不需要提高材料开销。仅仅通过改变晶体管T3的参考电极和控制电极的连接方式,就实现了所希望的改进。
由此,得到更高的可靠性以及电路装置的较低的故障。此外,在浪涌脉冲情况下不再出现连接到电路装置上的灯的闪耀。另一优点在于,欧姆电阻器R6现在可以设计得阻值比现有技术中明显更低,因为晶体管T3现在不再参与电路装置的启动,即DIAC1的点燃。此外,欧姆电阻器R6可以在根据本发明的电路装置中明显低阻值地设计。
一个优选的实施形式的特征在于,电路装置此外包括第一欧姆电阻和第二电容器的并联电路,该并联电路耦合在整流器的第一输出端子和电容器C3的第一端子之间。由此,实现第一电容器、即启动电容器的充电电流的限制。
此外优选的是,第一电子开关和/或第二电子开关和/或第三电子开关实施为双极性晶体管,其中与实现第一电子开关的双极性晶体管和/或实现第二电子开关的双极性晶体管并联连接有续流二极管。在使用场效应晶体管的情况下,在场效应晶体管中存在的体二极管承担续流二极管的功能。
此外优选的是,在整流器的第一输出端子和第二输出端子之间耦合第三电容器和/或变阻器。通过使用变阻器,可以在一定范围中拦截浪涌脉冲。第三电容器用于改进无线电抗干扰性。
在另一优选的实施形式中,在一方面为第二变压器的第三绕组和第二电子开关的控制电极的耦合点与另一方面为第三电子开关的控制电极之间耦合有第二欧姆电阻。如已经提及的那样,该欧姆电阻器用于将晶体管T3延迟接通。
此外优选的是,与第一电容器并联连接有NTC电阻器,该电阻器是在环境温度提高时的温度保护装置。此外,其针对电路装置的短路进行保护,其方式是其通过所谓的相位控制调光来收回电路装置的功率。
在一个优选的实施形式中,电路装置此外包括第一耦合二极管和第二耦合二极管,其中第一耦合二极管耦合在整流器的第一输出端子和第二桥中点之间,并且其中第二耦合二极管耦合在第二桥中点和整流器的第二输出端子之间。由此,实现仅仅需要两个晶体管的半桥装置。
最后优选的是,在第二耦合二极管和整流器的第二输出端子之间耦合电阻网络,其中NTC电阻器在空间上相对于电阻网络设置为使得其在热学上与电阻网络耦合。如已经提及的那样,该措施用于在短路情况下将通过电阻网络产生的加热通过NTC1电阻器用于电路装置的相位控制调光。
其他优选的实施形式由从属权利要求得出。
参照根据本发明的电路装置提出的优选实施形式及其优点只要可用则也相应地适用于根据本发明的方法。
附图说明
下面将参照所附的附图进一步描述根据本发明的电路装置的实施例。其中:
图1在示意图中示出了现有技术中已知的用于驱动至少一个照明装置的电路装置;以及
图2在示意图中示出了根据本发明的用于驱动至少一个照明装置的电路装置。
具体实施方式
参照图1引入的附图标记继续用于图2中所示的根据本发明的电路装置的实施形式的相同和相应的器件,而并不再次介绍。更确切地说,仅仅讨论与图1所示的已知的电路装置的不同之处。
在图2中所示的实施形式中,晶体管T3的控制电极与参考电势耦合,而晶体管T3的参考电极与变压器TR2的第三绕组RK1-C耦合。而晶体管T2的控制电极此外与变压器TR2的第三绕组RK1-C耦合,而晶体管T2的参考电极此外与参考电势耦合。由此,参照晶体管T2的激励,得到相对于图1相位推移180°的晶体管T3的激励。由此,在其中晶体管T1导通、即晶体管T2的截止的时刻,晶体管T3导通,使得电容器C3和可能存在的浪涌脉冲被短路。由此,晶体管T2在该时刻不再可以导通。可靠地避免了横向电流,其可靠地保护电路装置免受浪涌脉冲影响。
如对于本领域技术人员明显的那样,晶体管T3的功能可以容易地通过具有其他的或者另外的晶体管的电路来实现,使得术语“晶体管T3”可以在功能上予以理解并且较少地涉及实际结构,然而其中该实现通过单个的晶体管(如在图2中所示的那样)是优选的。
Claims (9)
1.一种用于驱动至少一个照明装置(La)的电路装置,其具有:
-输入端,该输入端具有第一输入端(K1-1)和第二输入端(K1-2),用于连接供电电压(UN);
-输出端,其具有第一输出端(K1-3)和第二输出端(K1-4),用于连接所述至少一个照明装置(La);
-整流器(10),其在输入侧与第一输入端(K1-1)和第二输入端(K1-2)耦合,其中整流器(10)具有带有第一输出端子(GA1)和第二输出端子(GA2)的输出端;
-带有第一桥中点(BM1)和第二桥中点(BM2)的桥电路,其中所述桥电路包括至少一个第一电子开关(T1)和至少一个笫二电子开关(T2),其中每个电子开关(T1;T2)具有控制电极、参考电极和工作电极,其中第一电子开关(T1)的参考电极与第二电子开关(T2)的工作电极耦合以构建第一桥中点(BM1);
-带有第一绕组和第二绕组的第一变压器(TR1),其中第一绕组耦合在第一桥中点(BM1)和第二桥中点(BM2)之间,其中第二绕组的第一端子与第一输出端(K1-3)耦合,并且第二绕组的第二端子与电路装置的第二输出端(K1-4)耦合;
-带有第一绕组(RK1-A)、第二绕组(RK1-B)和第三绕组(RK1-C)的第二变压器(TR2),其中第一绕组(RK1-A)与第一变压器(TR1)的第一绕组串联耦合,其中第二绕组(RK1-B)耦合在第一电子开关(T1)的参考电极与控制电极之间,并且第三绕组(RK1-C)耦合在第二电子开关(T2)的参考电极与控制电极之间;
-第一电容器(C3),其第一端子与整流器(10)的第一输出端子(GA1)耦合,并且其第二端子与整流器(10)的第二输出端子(GA2)耦合;
-点燃装置(DIAC1),其第一端子与第一电容器(C3)的第一端子耦合,并且其第二端子与第二电子开关(T2)的控制电极耦合;以及
-第三电子开关(T3),其具有控制电极、参考电极和工作电极,其中第三电子开关(T3)的工作电极与整流器(10)的第一输出端子(GA1)耦合;
其特征在于,
第三电子开关(T3)的参考电极与第二电子开关(T2)的控制电极耦合;以及
第三电子开关(T3)的控制电极与第二电子开关(T2)的参考电极耦合。
2.根据权利要求1所述的电路装置,其特征在于,所述电路装置此外包括第一欧姆电阻器(R1)和第二电容器(C10)的并联电路,该并联电路耦合在整流器(10)的第一输出端子(GA1)和第一电容器的第一端子之间。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置,其特征在于,第一电子开关(T1)和/或第二电子开关(T2)和/或第三电子开关(T3)实施为双极性晶体管,其中与实现第一电子开关(T1)的双极性晶体管和/或实现第二电子开关(T2)的双极性晶体管并联连接有续流二极管(DF1;DF2)。
4.根据权利要求1或2所述的电路装置,其特征在于,在整流器(10)的第一输出端子(GA1)和第二输出端子(GA2)之间耦合第三电容器(C1)和/或变阻器(VAR1)。
5.根据权利要求1或2所述的电路装置,其特征在于,在一方面为第二变压器(TR2)的第三绕组(RK1-C)和第二电子开关(T2)的控制电极的耦合点与另一方面为第三电子开关(T3)的控制电极之间耦合有第二欧姆电阻器(R6)。
6.根据权利要求1或2所述的电路装置,其特征在于,与第一电容器(C3)并联连接有NTC电阻器。
7.根据权利要求1或2所述的电路装置,其特征在于,电路装置此外包括第一耦合二极管(D4)和第二耦合二极管(D5),其中第一耦合二极管(D4)耦合在整流器(10)的第一输出端子(GA1)和第二桥中点(BM2)之间,并且其中第二耦合二极管(D5)耦合在第二桥中点(BM2)和整流器(10)的第二输出端子(GA2)之间。
8.根据权利要求7所述的电路装置,其特征在于,在第二耦合二极管(D5)和整流器(10)的第二输出端子(GA2)之间耦合电阻网络(R4,R5,R9,R10),其中NTC电阻器(NTC1)在空间上相对于电阻网络(R4,R5,R9,R10)设置为使得该NTC电阻器在热学上与电阻网络(R4,R5,R9,R10)耦合。
9.一种用于借助电路装置驱动至少一个照明装置(La)的方法,所述电路装置具有:输入端,该输入端具有第一输入端(K1-1)和第二输入端(K1-2),用于连接供电电压(UN);输出端,其具有第一输出端(K1-3)和第二输出端(K1-4),用于连接所述至少一个照明装置(La);整流器(10),其在输入侧与第一输入端(K1-1)和第二输入端(K1-2)耦合,其中整流器(10)具有带有第一输出端子(GA1)和第二输出端子(GA2)的输出端;带有第一桥中点(BM1)和第二桥中点(BM2)的桥电路,其中所述桥电路包括至少一个第一电子开关(T1)和至少一个第二电子开关(T2),其中每个电子开关(T1;T2)具有控制电极、参考电极和工作电极,其中第一电子开关(T1)的参考电极与第二电子开关(T2)的工作电极耦合以构建第一桥中点(BM1);带有第一绕组和第二绕组的笫一变压器(TR1),其中第一绕组耦合在第一桥中点(BM1)和第二桥中点(BM2)之间,其中第二绕组的第一端子与第一输出端(K1-3)耦合,并且第二绕组的第二端子与电路装置的第二输出端(K1-4)耦合;带有第一绕组(RK1-A)、第二绕组(RK1-B)和第三绕组(RK1-C)的第二变压器(TR2),其中第一绕组(RK1-A)与第一变压器(TR1)的第一绕组串联耦合,其中第二绕组(RK1-B)耦合在第一电子开关(T1)的参考电极与控制电极之间,并且第三绕组(RK1-C)耦合在第二电子开关(T2)的参考电极与控制电极之间;第一电容器(C3),其第一端子与整流器(10)的第一输出端子(GA1)耦合,并且其第二端子与整流器(10)的第二输出端子(GA2)耦合;点燃装置(DIAC1),其第一端子与第一电容器(C3)的第一端子耦合,并且其第二端子与第二电子开关(T2)的控制电极耦合;以及第三电子开关(T3),其具有控制电极、参考电极和工作电极,其中第三电子开关(T3)的工作电极与整流器(10)的第一输出端子(GA1)耦合;
其特征在于,所述方法包括以下步骤:
推挽式驱动所述第二电子开关(T2)和所述第三电子开关(T3)。
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