CN1127580A - 给电负载馈电的装置 - Google Patents

给电负载馈电的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1127580A
CN1127580A CN94192828A CN94192828A CN1127580A CN 1127580 A CN1127580 A CN 1127580A CN 94192828 A CN94192828 A CN 94192828A CN 94192828 A CN94192828 A CN 94192828A CN 1127580 A CN1127580 A CN 1127580A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
needle
load
voltage
mostly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN94192828A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1066004C (zh
Inventor
弗拉基米尔·索科洛夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nyco Electronic Co., Ltd.
Original Assignee
NYCO ELECTRONIC CO Ltd
IVAN SICKINGER
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NYCO ELECTRONIC CO Ltd, IVAN SICKINGER filed Critical NYCO ELECTRONIC CO Ltd
Publication of CN1127580A publication Critical patent/CN1127580A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1066004C publication Critical patent/CN1066004C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/04—Controlling
    • H05B39/041—Controlling the light-intensity of the source
    • H05B39/044—Controlling the light-intensity of the source continuously
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/04—Controlling
    • H05B39/041—Controlling the light-intensity of the source
    • H05B39/044—Controlling the light-intensity of the source continuously
    • H05B39/047—Controlling the light-intensity of the source continuously with pulse width modulation from a DC power source
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

为了给一个电阻性的、电感性的、或电容性的负载馈电，使用了针状脉冲序列，其中的针状脉冲的持续时间宽度小于1ms。由于脉冲幅度远高于负载的标称电压，所以能够得到明显提高的效率，而且不会损坏负载或影响其使用寿命。各针状脉冲有恒定的幅度和相同的极性。脉冲电压和标称电压的比值总是大于1.7。

Description

给电负载馈电的装置
本发明涉及一种给具有预定标称电压的电负载馈电的装置，它含有一个输入端以与供电电源连接，以及一个输出端以与负载连接。
在最简单的形式下，这种装置由一个机械开关组成，这个开关用来闭合一个把供电电源，例如电池或电网，连接到负载上的电路。最典型的负载是一个白炽灯泡。电路中还可以再含有一个防止过载的保险丝。
利用电路技术中的具体手段，可以向负载馈送或多或少的能量，以控制例如白炽灯的亮度从0％到100％。这可以借助例如一个电位器来实现。目前常用的是利用可控硅器件或可控硅三端双向器件的所谓相角控制技术，这些可控硅器件在可选择的时刻以延迟的方式把交流电压的每一个半波连接到负载上。
用直流电和交流电向电负载馈电有各自的优缺点。特别对白炽灯泡和其他照明装置进行了尝试，以通过改进效率来增加亮度因子或光产额(对于给定的电功率)。
众所周知，还可以特别地用步进电机之类的手段给电负载馈电，它们向负载施加脉冲形的电压，并以脉冲序列的占空比(即脉冲宽度和脉冲间隔之比)来在0％到100％的范围内确定施加给负载的功率。在这种脉冲形供电的极端情形下，向负载馈送的是纯粹的直流电。这时脉冲宽度为100％，而间隔为0％，即对应于无限大的占空比(脉冲/间隔)。在各种情形中电压脉冲的电压振幅都必须对应于负载的标称电压。
本发明的目的是，与以往技术相比大为提高向电负载馈电的效率，特别是针对电阻性负载，例如白炽灯泡的情形，不过也可以用于纯粹的或主要是低效率的电感性或电容性的负载，从而增大对电能的利用率。
根据本发明，这个目的通过一个能向连接在负载上的输出端提供针状脉冲序列的针状脉冲成形器来达到。
在理想的情形下，这些针状脉冲是狄拉克(Dirac)脉冲，也就是具有极高的幅度和极为短促而稳定的脉冲宽度的脉冲。
馈送给负载的针状脉冲的幅度受到当前所能得到的产生脉冲的电子电路手段的限制。利用当前能得到的电子电路手段，可以实现的脉冲宽度的量级为100ns(纳秒)。从而，可以使用比负载标称电压高出一到两个数量级的非常高的电压。
对于直流电路，必须注意馈送给负载的供电电压绝不可以明显地大于标称电压。然而，已经知道，在供电电压与标称电压之比和耗电器效率(＝白炽灯泡亮度)与耗电器使用寿命之比这两个方面之间存在着几乎正比的关系。例如，当对标称电压为100V的灯泡只馈送90V或甚至80V的电压时，效率就要下降，也就是光产额明显地变低。不过，在降低效率的同时却增大了使用寿命。如果相反地，供电电压增加到110V或120V，则效率(在本情形中是光产额)改善了，但相应地使用寿命却减小了。当供电电压比标称电压大得多时，例如为其1.5倍时，则负载将在很短的时间内被损坏。
利用根据本发明的手段，负载的使用寿命绝不会受到负面的影响，相反地会被延长。由于提供给负载的针状脉冲的持续时间宽度极短，所以负载不会被损坏，即使脉冲电压远大于负载的标称电压时也不会被损坏。
在根据本发明的装置中，针状脉冲的占空比最大约为0.3，这例如对应于脉冲宽度与脉冲间隔之比为3到10。
已经发现，当给例如白炽灯泡馈电时，用本发明的针状脉冲代替通常的交流电压能够达到同样的光产额，这时所供的针状脉冲的电压幅度为灯泡标称电压的几倍，而耗电功率只有原来的几分之一。
如果观察狄拉克脉冲的频谱，可以看到许多谐频成分。所有的成分都消耗在电负载中。对于纯电感性的或含有电感元件的负载，特别地连接一个与负载反向并联的二极管。由此所得到的效果是，可能出现的反向电动势能量被返回到负载内。
根据本发明，针状脉冲具有恒定的脉冲宽度，但同时它是极窄的，而其幅度是相对地高电压的。它们总是直流脉冲，即各脉冲的极性是相同的。
通过简单地延长脉冲间隔就可以实现相应的负载调节控制。在负载的最大可能功率下，在本情形中设定占空比(脉冲宽度/脉冲间隔)为最大可能的值0.3。于是相应的供电电压幅度与标称电压的比值约为1.7(根号3)。对于较小的电压比值(脉冲幅度/负载标称电压)的情形，虽然所达到的能量利用率仍然优于以往技术，但不再有其他的良好效果。脉冲幅度与负载标称电压的比值愈大，所得到的效果就愈好。电压比值大于1.7比较好，比值大于3则更好，而特别地最好是比值大于5。负载的标称电压应该不小于针状脉冲幅度除以被脉冲宽度规一化的脉冲间隔的平方根值(UZnom≥UB/SQR(tP/tI))    (UZ标称≥UB/t脉宽/t间隔)。
为了在短脉冲情形下获得高的开关速度，必须使用电子开关。所以，根据本发明，在装置的输入端和输出端之间提供了一个快速电子开关。因此，可能选用的器件例如是场效应管(FET)或双极晶体管。考虑到FET的高输入阻抗和双极晶体管的低输入阻抗，使用FET作为快速开关时用电压控制，当用双极晶体管时用电流控制，以获得高的开关速度。
使用高电压幅度的针状脉冲需要防止对环境产生负面影响的手段，特别是防止对供电电源产生负面影响的手段。根据本发明，在装置的输入端上连接了一个LC(电感电容)滤波器。这个低通滤波器使针状脉冲得以获得能量，并且同时可以防止对电压源的反作用。
在装置输出端的上游处特地连接了一个阻断反向电流的二极管，以防止从负载返回的能量流向供电电源。
馈送给负载的针状脉冲的电压幅度与针状脉冲序列的占空比有关。根据本发明，标称电压的值通过计算占空比的平方根而与针状脉冲的电压幅度相联系。对于占空比大tI∶tP为1∶10并且给出了标称电压的情形，针状脉冲的电压幅度不得高于标称电压的3倍左右。这样，对于预定电压(电池电压)的脉冲，标称电压最多只能比池电压小一个等于占空比的平方根的因子。这个条件是根据下述预定的要求导出的，负载实际上受到了比标称功率高得多的功率，但必须接收和普通情况相同的能量。
作为上面所概述的负载控制原理的一个具体应用，本发明假定负载是一个电子喇叭式警笛。
电子警笛是周知的。用一个调制级经过一个放大器的末级来驱动一个电子换能器(扬声器)。这种已知电子警笛的工作模式基本上是模拟式的。如果要达到通常所需的响度(例如32米远处为115dB)，则必须向换能器提供很大的功率。需要使放大器末级的特征输出阻抗匹配于负载的阻抗。这造成了巨大的损失。
根据本发明的电子警笛包括一个针状的脉冲发生器，它把电声换能器经过末级的一个电子开关连接到一个电压源，特别是一个电池上。
下面将借助附图更详细地说明本发明的实施例，在附图中，
图1示出给电负载馈电的装置的基本电路图，
图2示出一个相似于理想狄拉克针状脉冲的真实针状脉冲的图；
图3示出一个针状脉冲序列；
图4示出给电负载馈电的装置的基本电路图，在图1中只是简要地画出了此图；
图5示出图4中以模块表示的实际针状脉冲发生器(NIG)的详细电路图；
图6分别示出借助于整流器(通常的)和借助于针状脉冲发生器NIG(根据本发明的)从一个交流电压源向一个白炽灯泡馈电的电路布局。
图7示出一个理想简谐振荡和4种不同的脉冲的信号形状及它们的频谱图的比较，其中，最上面两排所示的脉冲(图7(A)和7(B))对应于较好的针状脉冲(Ni)，而图7(C)和图7(D)所示的脉冲也还同样可以作为针状脉冲使用；
图8示出从能量源流经负载的典型能量情况的示意图，其中表示出三种负载各自基本上不同的效率；
图9示出给电子警笛馈电的方框图。
根据图1，一个具有电池电压UB的电压源2经过开关装置6向一个连接在其上的、标称电压为UZnom的负载L供电。
电压源2可以是一个电池，也可以是一个通常的整流装置，该装置借助于变压器、整流器和平滑电容器从例如220V的主交流电压源变成直流电压UB。
在该情形中，负载L具体是一个电阻性负载，更具体地说是一个白炽电灯泡。这里所说明的实施例也适用于电感性或电容性的负载或者复合性负载(由电阻性、电感性和电容性元件组合而成的负载)。不过，本发明特别适用于低效率的电阻性、电感性和电容性负载，例如白炽灯泡、电声和压电换能器等等。
作为以电声换能器作为负载的应用例子，后面将说明一种电子警笛，这将给出一个关于极充分地利用能量的良好例子。
如图1所示，根据本发明的电池电压UB远大于负载L的标称电压UZnom。
在开关装置6中，利用下面将较详细说明的电路技术，从电池电压UB产生出一个针状脉冲序列(相似于狄拉克脉冲序列)，其中每个脉冲的电压幅度都等于电池电压UB，而占空比(脉冲宽度/脉冲间隔)是可调节的，并且不大于0.3。
如图3所示，其中的针状脉冲的峰值幅度等于约为负载标称电压UZnom4倍的电池电压。在所示的实施例中，脉冲宽度tI与脉冲间隔tP之比约为1∶16。除了第一个周期之外，每个脉冲的“周期时间长度”为T，而第一个周期T0满足不等式T0＞T。这是由电路技术造成的。
图2以放大图的形式示出了单个稳定针状脉冲。这个针状脉冲构成了一个近似的(理想)狄拉克脉冲。整个脉中的时间宽度为tI，其中包括小于100ns的上升时间tL、大约等于100ns(最多200ns)的“保持时间”tD、以及小于500ns的下降时间tT。电池电压UB在10V和1000V之间。
图4是图1中简要地示出的开关装置6的详图。左侧是该开关装置的输入端，它接收电池电压UB，图4的右侧是输出端，标称电压为UZnom的负载L即连接在该输出端上。在开关装置的输入端提供了一个由线圈62和电容64所组成的LC滤波器。
在本例子中，一个设计成自阻式FET的电子开关66的栅极G受到所加电压下的针状脉冲发生器NIG68的控制。通过接线端，开关66给针状脉冲发生器以通或断的信号。在输出端处，有一个二极管D2与负载反向并联。在输出端和电子开关66之间有一个反向电流阻断二极管D1。
针状脉冲发生器68上连接有相串连的电位器70和主开关HS，利用它们可以调节脉冲间隔从最小值到无限大。无限大间隔通过断开主开关而达到，这相当于断开针状脉冲发生器68。这里为了简化，省去了另外一些调节元件，它们可以用来进行附加的调节，如脉冲宽度、针状脉冲发生器的阻断和重新接通，脉冲和独立于前面的脉冲间隔的外同步和调制。
针状脉冲发生器68的工作电流通过FET开关66的源极S和针状脉冲发生器68之间的连接以及针状脉冲发生器68和图4装置的下部公共通路之间的连接而流动。
图5是图4针状脉冲发生器68的详图，在实际应用中它被设计成一个小尺寸(10×20×30mm)的单片模块。电池电压UB的设计值在5V和1000V之间。利用目前能得到的元件，电池电压UB在10V到1000V范围内的功率高达20W的大一些的模块也可能实现。电子元件的进一步发展将可能使针状脉冲电压幅度达到好几千伏的范围。
本实施例中的最大预设占空比为1∶9。这里没有更详细地示出的密封外壳保证了从-20℃到+60℃的稳定的温度工作范围。
在两个端点H和L之间串连有一个电阻R2和两个二极管10和20。加上电压时，晶体管T1基极上的电位增大，使该晶体管T1导通。该晶体管T1的作用是一个恒流源，它根据位在其发射极处的电阻R1、电阻R2和二极管20，提供出恒定电流，由此向图5左上方的电容C充电。
在图5的右侧，同时有电流流过分压电阻R13和R14，在这两个电阻之间取得参考电压Ur。当电容C被完全充足电后，电容电压Uc约为参考电压Ur的1.05倍。这是由单结晶体管UJT做到的，该UJT由两个晶体管T3和T5构成，其中T3的基极连接在T5的集电极上，T5的基极连接在T3的集电极上。只要晶体管T3的发射极E2处的电位高于参考电压Ur，UJT就要阻止电流流过电阻R9和R10。
一旦电容电压值大于参考电压Ur约5％时，针状脉冲的前沿(图2中的TL)就开始上升。通过激发UJT，电流便流过电阻R9和R10，由于晶体管T4的基极电位相对于其发射极快速下降，晶体管T4便突然导通。这样就有一个针状的脉冲NI(相似于狄拉克针状脉冲)经过二极管40和50发出。这时也有电流流经二极管60和电阻R7、R8。晶体管T2基极电位的增大使T2导通，由此晶体管T1被瞬间地断开。从而电容C的充电中断。存储在电容C内的能量将通过晶体管T4和二极管40和50提供给输出端1′和2′。图2中的时间宽度tD即被图5电路中的电容放电回路所确定，该放电回路由UJT、R10、以及电阻R9和包括电阻R6在内的晶体管T4的基极至发射报回路的并联电路所组成。
UJT的导通时间一直持续到电容C差不多放电完毕。只有在产生第一个针状脉冲之前这个电容C才是完全空的，这就是第一个时间周期T0比较长的原因。UJT的断开发生在图2中的tT时期内。
图6一方面示出了普通给作为负载的白炽灯泡馈电的装置的电路布局，另一方面示出了根据本发明的装置的电路布局。
在220V的交流电压网上连接了两个变压器TR1和TR2。TR1次级的15V交流电压被一个全波整流器整流，然后馈送给输出插座以供给12V的白炽灯泡GB。在输出端有一个电流表和一个电压表。这个耗电器电路可以用机械的主开关HS控制。
TR2的次级线圈向一个全波整流器提供48V的交流电压。这样在电容CE上就可得到约为60V的直流电池电压。
针状脉冲发生器以上面结合图5所说明的方式而产生一个针状的脉冲序列。这些针状脉冲被馈送给输出端，其上连接着作为负载的12V灯泡。一个其中装有电位器的插头HS器件用作针状脉冲间隔的控制元件，从而给出了以最容易的方式对各个电路进行充分控制的可能性。
在对图6电路布局的实际操作中发现，下方的那个馈电装置，即根据本发明设计的馈电装置能够以只有一半的平均功耗给出灯泡GB的同样的亮度。
对电感性负载的进一步测试发现了类似的节能效果，例如，用根据本发明的装置给一个作为电感性负载的带有压力室的电声换能器(一个大功率扬声器)馈电。与普通的电路相比，这里同样得到了明显的节能。
图6的演示性布局使得可以在比较的基础上对普通类型的和本发明类型的向低效率电阻性负载(白炽灯)馈电进行比较。
图7的左边部分示出了一个理想简谐振荡HS的图形和4种脉冲宽度/脉冲间隔比大不相同(在1∶7.2和1∶180之间)的脉冲序列的图形。所有振荡图形的周期T都特意调成20ms，这准确地对应于图中左下方的HS图形的50HZ的重复频率。所有5种振荡图形都故意使它们有相同的幅度A。
周期T的开始端和终端都位在图7(E)的简谐振荡的正半波的峰值处，开始于图7(E)的左下方，或者准确地位在4个脉冲序列的各个脉冲的正中间，这样可以较容易地画出各个振荡图形的傅里叶级数频谱。该周期T画成为一个完整的圆旋转，即2π(rad)或360°。
各个脉冲的时间宽度用其半“开角”p和半宽度表示。
根据傅里叶分析，所有振荡图形都可以用适当的傅里叶级数来描述，使它们等价地表示成为一系列对应于具有确定频率的纯简谐振荡的相应振幅的可计算、可测量的数值。当把这些简谐图形加在一起时，就可得到原来的图形。
图7左方5种振荡电压图形的频谱示于图7的右方。需要指出，4个脉冲序列的谐波成分的频谱幅度不是按比例画出的(该图以夸大的方式示出了针状脉冲序列的谱线)。
可以看出，图7(E)的简谐振荡的频谱幅度A准确地对应于时间域中的振幅。
然而，脉冲序列的频谱产生了一些谐频成分。脉冲愈窄，谐频成分的数目愈多。
根据本发明，所使用针状脉冲的占空比从1∶3直到尽可能地窄，就象图7(A)、7(B)和7(C)中的针状脉冲，以及还有图7(D)的针状脉冲那样。
图7(D)脉冲的频谱中的各条谱线是很不均匀的。与图7的示意性表示不同，实际上这些谱线的幅度大小有很大的不同。
对于本发明的目的来说，图7上部所示的两种频谱是特别有优越性的频谱。抽象的理想频谱可由图7(A)所示的脉冲序列实现，这种脉冲序列在数量级意义上可以用目前可得到的电路手段在实际应用中产生。该频谱的各个成分基本上有相同的大小，每个成分的幅度值都非常之小，比图7(A)所示的要小得多。
图7(A)右方所示频谱具有特别优越性的原因在于，由于小幅度和这些信号成分中每个信号成分的短持续时间，用这种信号馈送的电路可以达到良好的稳定性。
当在根据本发明的装置中使用能够产生占空比为1∶180的图7(A)所示的针状脉冲的针状脉冲发生器时，由于开角p＝1°＝0.028rad，可以得到非常大量的谐频成分，并且每个成分的幅度都比较小。在本例子中可以计算出，各个互相接近的成分幅度小于脉冲幅度的1％。
上述考虑在欧姆定律成立的范围内适用。当周期T(见图3)大于100ns时欧姆定律绝对成立。由于缺乏适当的电子元件，在目前和可预见的将来都极难实现更短的周期。
所以上述考虑证明了，根据本发明利用非常窄的针状脉冲来向电阻性、电感性、电容性或复合型负载馈电总是能够使电路高度稳定地工作的。众所周知，当把一个负载连接到电压源，特别是交流电压源上时可能发生过渡现象，这需要用电路技术中的复杂手段来防止。这个问题在使用根据本发明的针状脉冲时在一开始就被排除了。
图8示意性地示出了能量流动的三种情况。在实际应用中不存在无损失的能量流动。
图8左侧所示的是理想情况。从源Q发生的能量100％地流到耗电器V上，其中全部能量都被转变成功，也就是说不产生任何“浪费的能量”。
图8中间所示的情况2代表实际应用中经常出现的出现的情况，其中大部分能量(这里是80％)在耗电器中被转变成有用的功，只有20％被损失了。
图8右侧示出了情况3，其中只有5％的供应能量被转变成有用功，而其余的都是浪费能量。这种情况十分准确地对应于白炽灯泡的情形，其中只有所供电能的约5％被转变成光，而其余的95％都转变成为热(这是最不希望的)。本发明提供了一个能够把由情况3所代表的特征状态向情况2所代表的特征状态改进的手段。
上述考虑主要适用于电阻性负载。然而，本发明同样适用于电感性、电容性或复合型负载。虽然对于这种负载来说不能说有效能量，但是对表观能流(对于电感性或电容性负载)的考虑表明，根据本发明的装置不仅改善了效率，而且增加了稳定性。
图1至图4所示的装置提供了目前所用的开关装置所不具有的另外一些特定优点：
(a)在接通负载的开关时，电路中呈现的是0V的电压，这取决于各个所选取的电路布局。
(b)有可能在不需要专门的电路技术手段的情形下实现从0到最大值的无限个等级的调节。用来产生针状脉冲(NI)的脉冲发生器的结构使得，它们不需要专门的开关就可以改变脉冲间隔。
图9以方框图形式示出了一个电子警笛100的结构。一个带有指数函数状喇叭的电声换能器106连接在一个放大电路的末级104上，这里对后者不再有进一步的兴趣。示意性地画出的末级104的开关在实际中的形式是半导体元件，它受到针状脉冲发生器(NIGI)102的控制，从NIG102发出的狄拉克针状脉冲的频率为420Hz(准确地说是一次谐频振荡的频率)，该频率和警笛的标称频率相同。末级104中的开关把一个电声换能器106经过一个LC滤波器105(电感和电容)连接到电池108上。NIG102被一个控制装置112控制，该装置可以是一个已知的在电子警笛中普通使用的程序控制。在实际应用中，末级104可以基本上仅由上述的开关组成。
与已知的电子警笛不同，根据图9的警笛的工作模式是纯数字式的。
图9所示警笛的一个根本优点是其中基本上没有静止电流流过。当末级上没有施加针状脉冲时，由末级构成的开关基本上是打开的。末级的输出阻抗基本为零，所以可以基本无损耗地工作。
由于这里所使用的针状脉冲的性质，除了工作频率420Hz之外还存在有许多谐频振荡，它们的总体将产生完整的警笛声。
图9的警笛还给出了以特别有利的方式利用已知的“遮掩效应”的可能性。这个效应是这样达到的，在图9中再加上一个NIGII110，从而产生两个十分接近但又互相不同的，并且不成正数倍关系的频率成分。上述NIGII的频率调节到稍偏离于NIGI的频率。利用这种控制模式，所产生的警笛声由于心理声学上的原因而使听起来感到要比两个同样强度的相同声音源所产生的声音响得多。另一种方法是，有可能给上述NIGII提供另一个分开的末级，并把电声换能器连接到两个末级上。需要进一步指出，可以以并联、串联或者两者混合的方式把多个电声换能器连接在末级104上或上述一对末级上。
在附图中没有示出的实际实施例中，在一个警笛塔上布置了多个图9所示类型的警笛，各个警笛的指数函数形喇叭放置在不同的高度上，并且它们相对于该塔的垂直轴的发射角是不同的。
NIGI102和NIGII110的设计与前面说明的NIG68(图5)的设计相似。
实际测试表明，根据本发明的电子警笛100只要用大约三分之一的电功率就能产生和普通电子警笛相同的声功率。因此它可以用廉价的电子元件来制作。
由于当警笛100没有被接通时，NIGI102、NIGII110和末级104中基本上没有静止电流，所以在此状态下几乎不耗费能量。然而，在接通警笛100时，所有电子元件却都处于“热起动”状态。
如果需要，根据本发明的警笛100可以用很高的供电电压，例如高达400V的电压来工作。
利用根据本发明的装置，也可能产生使交流电动机的工作的旋转磁场，并且与普通的电动机控制相比，可以获得明显的节能效果和简化同步控制。

Claims (19)

1、一种给具有预定标称电压(UZnom)的电负载(L)馈电的装置，它包括一个用来和供电电压源连接的输入端和一个用来和负载(L)连接的输出端，
其特征在于，由一个针状脉冲成形器(6，68)向连接在负载上的输出端提供一个针状脉冲(NI)序列。
2、根据权利要求1的装置，其特征在于，每个针状脉冲宽度都是恒定的，只有两个相邻针状脉冲之间的间隔是可改变的。
3、根据权利要求2的装置，其特征在于，占空比(tI/tP)从略大于“0”到0.3之间变化，其中tI是恒定的脉冲宽度，tp是可变的脉冲间隔。
4、根据权利要求1至3中任一项的装置，其特征为，针状脉冲(NI)的电压幅度至少为标称电压的1.7倍。
5、根据权利要求1至4中任一项的装置，其特征在于，针状脉冲是直流脉冲，即是同极性的脉冲。
6、根据权利要求1至5中任一项的装置，其特征在于，有一个二极管(D2)反向并联在负载(L)上。
7、根据权利要求1至6中任一项的装置，其特征在于，该装置包含一个快速电子开关(66)。
8、根据权利要求7的装置，其特征在于，在输入端上连接有一个LC(电感电容)滤波器(62，64)。
9、根据权利要求1至8中任一项的装置，其特征在于，在输出端的上游连接有一个反向电流阻断二极管(D1)。
10、根据权利要求1至9中任一项的装置，其特征在于，负载是一个主要为电阻性的、电感性的、或电容性的负载。
11、根据权利要求10的装置，其特征在于，负载是一个白炽灯泡。
12、根据权利要求1至11中任一项的装置，其特征在于，负载的标称电压不小于针状脉冲的幅度除以被脉冲宽度规一化的脉冲间隔的平方根值(UZnom≥UB/SQR(tP/tI))。
13、根据权利要求1至12中任一项的装置，其特征在于，针状脉冲的总持续时间宽度最多为1000ns，最好最多为700ns。
14、根据权利要求1至13中任一项的装置，其特征在于，针状脉冲的上升时间最多为100ns。
15、根据权利要求1至14中任一项的装置，其特征在于，针状脉冲的保持时间(tD)最多为200ns，最好最多为100ns，这是由作用过程确定的。
16、根据权利要求1至15中任一项的装置，其特征在于，针状脉冲的下降时间最多为500ns。
17、根据权利要求1至16中任一项的装置，其特征在于，针状脉冲的最小重复周期(T)约为100ns。
18、根据权利要求10的装置，其特征在于，负载是一个电子警笛(100)。
19、根据权利要求18的装置，其特征在于，一个针状脉冲发生器(102)控制一个放大器末级(104)，后者把一个电流源(108)连接到警笛(100)的电声换能器(106)上。
CN94192828A 1993-07-20 1994-07-19 给电负载馈电的装置 Expired - Fee Related CN1066004C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4324331A DE4324331A1 (de) 1993-07-20 1993-07-20 Vorrichtung zum Speisen einer elektrischen Last
DEP4324331.2 1993-07-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1127580A true CN1127580A (zh) 1996-07-24
CN1066004C CN1066004C (zh) 2001-05-16

Family

ID=6493272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN94192828A Expired - Fee Related CN1066004C (zh) 1993-07-20 1994-07-19 给电负载馈电的装置

Country Status (22)

Country Link
US (1) US5942858A (zh)
EP (1) EP0710428B1 (zh)
JP (1) JPH09503897A (zh)
CN (1) CN1066004C (zh)
AP (1) AP635A (zh)
AT (1) ATE166200T1 (zh)
AU (1) AU697674B2 (zh)
BR (1) BR9407091A (zh)
CA (1) CA2167695A1 (zh)
CZ (1) CZ9600178A3 (zh)
DE (2) DE4324331A1 (zh)
ES (1) ES2121224T3 (zh)
FI (1) FI960194A (zh)
HK (1) HK1014233A1 (zh)
HU (1) HU219258B (zh)
MX (1) MX9405491A (zh)
OA (1) OA10255A (zh)
PL (2) PL174861B1 (zh)
RU (1) RU2157584C2 (zh)
SG (1) SG50566A1 (zh)
TW (1) TW395089B (zh)
ZA (1) ZA945276B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19538765C2 (de) * 1995-10-18 1998-05-20 Wemas Gmbh Sparschaltung, insb. für eine batteriebetriebene Baustellenleuchte
KR100261018B1 (ko) * 1997-09-25 2000-08-01 윤종용 반도체장치의트렌치격리형성방법
DE19854416A1 (de) * 1998-11-25 2000-05-31 Linde Ag Spannungswandler sowie Flurförderzeug mit Gleichspannungsversorgung
GB2352931A (en) 1999-07-29 2001-02-07 Marconi Electronic Syst Ltd Piezoelectric tag
DE19948903C2 (de) 1999-10-11 2002-07-18 Infineon Technologies Ag Getaktete Stromversorgung
CA2306531C (en) 1999-10-15 2011-07-12 Wayne Ernest Conrad Method and apparatus for delivering power to mechanical or electrical system
CA2306291A1 (en) 2000-04-20 2001-10-20 Wayne Ernest Conrad Method and apparatus for improving the speed and fuel economy ¬hence endurance (range)| of aircraft, surface vessels, sub-surface vessels, missiles and torpedoes and/or altering the acoustic signature of such aircraft, surface vessels, sub-surface vessels, missiles or torpedoes
US6307330B1 (en) * 2000-04-25 2001-10-23 Ford Global Technologies, Inc. System and method for operating incandescent lamps with high voltage source
RU2527750C1 (ru) * 2013-04-16 2014-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Устройство управления амплитудой высоковольтных однополярных импульсов
CN113257199B (zh) * 2020-06-01 2022-07-08 海信视像科技股份有限公司 背光驱动电路、方法及显示设备

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4009416A (en) * 1975-07-10 1977-02-22 W. R. Grace & Co. Method for operating a gaseous discharge lamp with improved efficiency
DE2705540A1 (de) * 1977-02-10 1978-08-17 Grace W R & Co Verfahren und anordnung zur erzeugung von licht aus elektrischer energie
PL124762B1 (en) * 1978-05-31 1983-02-28 Poludniowe Zaklady Przemyslu E Electronic network of power governor
US4215339A (en) * 1979-04-23 1980-07-29 Emerson Electric Co. Electronic chime
DE3208083A1 (de) * 1982-03-06 1983-09-08 Minox GmbH, 6301 Heuchelheim Schaltungsanordnung fuer die versorgung einer 12 volt-lampe aus einer 24 volt-gleichstromquelle, insbesondere zur verwendung in einem mikrofilm-lesegeraet
US4442362A (en) * 1982-05-17 1984-04-10 Sperry Corporation Short pulse generator
DE3920847C2 (de) * 1989-06-24 1999-11-18 Albrecht Paul Verfahren zur Verringerung der Elektromigration beim Betrieb einer Lampe und Verwendung einer zugehörigen Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
US4964028A (en) * 1989-10-26 1990-10-16 Plessey Electronic Systems Corp. Current limited quasi-resonant voltage converting power supply
US5130608A (en) * 1990-11-02 1992-07-14 Nicholas Zahardis Electrical module and method for reducing power consumption of an incandescent light bulb
US5216695A (en) * 1991-06-14 1993-06-01 Anro Engineering, Inc. Short pulse microwave source with a high prf and low power drain

Also Published As

Publication number Publication date
MX9405491A (es) 1997-02-28
DE59405959D1 (de) 1998-06-18
AU7531494A (en) 1995-02-20
CA2167695A1 (en) 1995-02-02
PL174861B1 (pl) 1998-09-30
AP9600777A0 (en) 1996-01-31
EP0710428B1 (de) 1998-05-13
SG50566A1 (en) 1998-07-20
AU697674B2 (en) 1998-10-15
PL312661A1 (en) 1996-04-29
ZA945276B (en) 1996-04-19
JPH09503897A (ja) 1997-04-15
HK1014233A1 (en) 1999-09-24
HU9600123D0 (en) 1996-03-28
CZ9600178A3 (cs) 2002-06-12
OA10255A (en) 1997-10-07
EP0710428A1 (de) 1996-05-08
AP635A (en) 1998-04-03
HUT74336A (en) 1996-12-30
TW395089B (en) 2000-06-21
FI960194A (fi) 1996-03-15
FI960194A0 (fi) 1996-01-15
HU219258B (en) 2001-03-28
ATE166200T1 (de) 1998-05-15
DE4324331A1 (de) 1995-01-26
US5942858A (en) 1999-08-24
CN1066004C (zh) 2001-05-16
ES2121224T3 (es) 1998-11-16
RU2157584C2 (ru) 2000-10-10
BR9407091A (pt) 1996-09-03
PL174870B1 (pl) 1998-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102143638B (zh) 一种可控硅调光电路、调光方法以及应用其的一种led驱动器
US5566064A (en) High efficiency supply for electroluminescent panels
CN1066004C (zh) 给电负载馈电的装置
DE112014000697T5 (de) Antriebsschaltung, Beleuchtungslichtquelle, und Beleuchtungsvorrichtung
US7479741B2 (en) Method and device for supplying power to LEDs
CN1122354C (zh) 直流到直流变换器中的方法和装置
CN104853477B (zh) 一种发光二极管(led)驱动器及其***
JP2012510251A (ja) 低電圧電力供給
CN106353953A (zh) 闪光灯模组与闪光灯电源模组
CN206178311U (zh) 闪光灯模组与闪光灯电源模组
US6633093B1 (en) High voltage pulse generator using a non-linear capacitor
JPH01217494A (ja) 発光素子の発光作動回路
CN103200744B (zh) 可控硅调光电路、调光方法以及应用其的led驱动器
KR102135688B1 (ko) 발광 다이오드 조명 장치
CN210429267U (zh) 一种led背光驱动电路
CN207070412U (zh) 恒流驱动装置和灯具
CN107615636A (zh) 发电装置
CN1792026A (zh) 具有多个调节输出和单个反馈回路的开关模式电源设备
CN2865291Y (zh) 超声波电子驱鼠器
CN110446293A (zh) 发光元件驱动装置及其驱动方法
Huang et al. A driving circuit with partial power regulation for RGB LED lamps
CN216565667U (zh) 一种带双向静电保护的调光控制电路
CN2907077Y (zh) 一种电源模块
CN107396503A (zh) 一种单火线发送led灯亮度控制信号的方法
CN106300931A (zh) 一种数控与模拟混合驱动电路结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C53 Correction of patent of invention or patent application
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: PATENTEE; FROM: LEV ANATOLYLIWEIQI ANCIENT SIDE BRANCHES; NEIKE ELECTRONICS STOCK CO., LTD.; VLADIMIR SOKOLOV TO: NEIKE ELECTRONICS STOCK CO., LTD.

CP03 Change of name, title or address

Patentee after: Nyco Electronic Co., Ltd.

Patentee after: Lestownsden Vaduz

Address before: German oberhaching

Patentee before: Ivan Sickinger

Patentee before: Nyco Electronic Co., Ltd.

Patentee before: Vladimir Sokolov

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee