CN1322457A - 使高压放电灯工作的电路装置 - Google Patents
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Abstract
在用于操作至少一个灯并包括两个功率反馈环的电路装置中,带有两个初级绕组和一个次级绕组的变压器被包含在负载电路中。两个初级绕组的公共端上的电压通过一个反馈环反馈。该电路装置可以以比主电源的rms电压高得多的灯电压使灯工作,只产生有限的THD。
Description
本发明涉及用高频电流使高压放电灯工作的电路装置，包括：
用于连接低频供电电压源的输入端，
与上述输入端耦接、用于整流所述低频供电电压源的整流装置，
第一电路，包括第一单向装置、第二单向装置和连接到所述整流装置的第一输出端N3和所述整流装置的第二输出端N5的第一电容装置的串联结构，
反相器装置，用于旁路所述第一电容装置以产生高频电流，
负载电路，包括电感装置、第二电容装置和向放电灯施加电压的装置的串联结构，所述负载电路将所述反相器装置的端子N1连接到在第一单向装置和第二单向装置之间的端子N2，和
第二电路，包括第三电容装置，和将端子N2连接到端子N5，
第三电路，将整流装置的第一输出端N3连接到第二单向装置和第一电容装置之间的端子N4，所述第三电路包括第三单向装置和第四单向装置的串联结构，和
第四电路，将第三单向装置和第四单向装置之间的端子N7连接到端子N6，端子N6是负载电路的一部分。
这种电路装置可从WO/19578中得知。在已知的电路装置中，放电灯简单地安装为与负载电路中的电感装置和第二电容装置串联。在灯工作期间，所述已知的电路装置向灯提供由反相器产生的高频电流。所述已知的电流装置包括两个功率反馈环。第一功率反馈环由负载电路和第一、第二单向装置构成。第二功率反馈环由第四电路和第三、第四单向装置构成。由于有两个功率反馈环，所述已知的电路装置在工作时只产生少量的THD，同时它只包含少量的便宜的元件。已发现，该已知的电路非常适合于向在工作期间其峰峰灯电压小于低频供电电压的峰值的灯供电。在放电灯的峰峰电压增加到比低频供电电压的峰值高的情况下，THD增大，工作条件偏离最佳条件。
通过在向放电灯供电的装置中加装备有初级绕组和次级绕组的变压器，能够重返工作点。初级绕组构成负载电路的一部分，且其尺寸最好是使得其上的峰峰电压大约等于低频供电电压的峰值。同时次级绕组的尺寸要适当地选择以产生灯电压。然而，该方案的重要缺点是负载电路中的电流和反相器中的开关中的电流较高。在实践中这表示需要使用能耐受较高电压的昂贵元件或在工作中需要冷却上述元件。
或者，通过在第二功率反馈环中加装分压网络也可以重返工作点。然而已发现，分压网络的出现在有些情况下会在负载电路和反相器的开关中产生较大的电流。由于以上的原因，该大电流是一个缺点。在其它情况下，发现分压网络的出现需要使反相器工作在接近于负载电路的谐振频率的频率上。以此方式操作反相器导致负载电路元件的公差灵敏度较高且使反相器开关的功耗较高。
本发明的目的是提供一种电路装置，使得供电电流的谐波失真较小，同时该电路装置也能够操作具有较高灯电压的放电灯而不会有使负载电路和反相器中的元件在工作期间经受大电流或者使负载电路的元件具有高的公差灵敏度或者使反相器开关的功耗较高的缺点。
为此，根据本发明的电路装置的特征在于向放电灯提供电压的装置包括一个变压器，它备有包括在负载电路中的两个初级绕组和一个次级绕组的串联结构，其中端子N6位于两个初级绕组之间。
已发现根据本发明的电路装置的尺寸可以适用于大范围的灯电压，使得负载电路和反相器开关中的电流较低且同时负载电路的元件的公差灵敏度是可以接受的。
还发现在第二电路还包括第一电容装置的情况下能够实现电路装置的平稳运行。
在其中第四电路包括第四电容装置的电路装置的结构中也能够实现电路装置的平稳运行。
单向装置优选地由二极管构成。因此以简单的方式构成单向装置。
在根据本发明的电路装置的优选实施例中，反相器装置包括第一开关元件、端子N1、第二开关元件和驱动电路的串联结构，驱动电路连接到上述开关元件以产生驱动信号使得开关元件交替地导通和关断。因此以简单和可靠的方式实现反相器。
优选地以下面的方式构成变压器：第一初级绕组L3和第二初级绕组L4由同一个实际的绕组构成且端子N6形成为该绕组上的抽头。以此方式简单而可靠地构成变压器。
下面参照附图解释本发明的优选实施例。附图中：
图1是根据本发明的电路装置的第一实施例的简单示意图，包括连接到电路装置的放电灯1和灯2的串联结构。和
图2是根据本发明的电路装置的第二实施例的简单示意图，包括连接到电路装置的两个放电灯1和灯2的串联结构。
图1中，K1和K2是用于连接低频供电电压的输入端。L2是电感器，与电容C3一起构成输入滤波器。二极管D1-D4是整流所述低频供电电压的整流器装置。在该实施例中二极管D5和D6分别构成第一和第二单向装置。电容C4是第一电容装置，与二极管D5和D6一起构成第一电路。开关元件Q1和Q2与驱动电路DC一起构成反相器装置。驱动电路DC是产生驱动信号使开关元件Q1和Q2交替导通和不导通的电路部件。电感L1、电容C1初级绕组L3和L4、次级绕组L7和用于连接放电灯的端子K3、K4、K5、K6一起构成负载电路。初级绕组L3和L4、次级绕组L7构成构成自耦变压器。自耦变压器与端子K3、K4、K5、K6一起构成向放电灯施加电压的装置。在图1的实施例中电感L1构成电感装置，电容C2构成第二电容装置。电容C1构成第三电容装置。电容C1和C4一起构成第二电路。二极管D7和D8分别构成第三和第四单向装置。二极管D7和D8的串联结构构成第三电路。电容C5构成第四电容装置，同时构成第四电路。
输入端K1和K2连接到电感L2和电容C3的串联结构。电容C3的第一端连接到整流器桥的第一输入端，电容C3的第二端连接到整流器桥的第二输入端。整流器桥的第一输出端N3通过二极管D5、D6和电容C4的串联结构连接到整流器桥的第二输出端N5。N2是二极管D5和D6的公共端。N4是二极管D6和电容C4的公共端。端子N2通过电容C1连接到端子N4。二极管D5和D6的串联结构被二极管D7和D8的串联结构旁路。N7是二极管D7和D8的公共端。电容C4被开关元件Q1和Q2的串联结构旁路。开关元件Q1的控制电极连接到驱动电路DC的第一输出端。开关元件Q2的控制电极连接到驱动电路DC的第二输出端。N1是开关元Q1和Q2的公共端。端子N1分别通过电容C2、电感L1和初级绕组L4和L3的串联结构连接到端子N2。N6是初级绕组L3和L4的公共端。端子N6通过电容C5连接到端子N7。初级绕组L3和L4的串联结构被次级绕组L7、电容C7、端子K6、放电灯“灯2”、端子K5、端子K4、放电灯“灯1”和端子K3所旁路。
下面描述图1所示的电路装置的操作。
当输入端K1和K2连接到低频供电电源的两极时，整流器桥整流该电压源提供的低频供电电压，使得在用作缓冲电容器的电容C4上出现DC电压。驱动电路DC使得开关元件Q1和Q2交替地导通和不导通，结果在端子N1获得了基本为方波的波形，其幅值等于电容C4上的DC电压的幅值。在端子N1上出现基本为方波的电压导致交流电流流过电容C2、电感L1和初级绕组L4。该交流电流的第一部分流过初级绕组L3和端子N2。该交流电流的其余部分流过电容C5和端子N7。结果在端子N2和端子N7出现与上述方波电压相同频率的电压。当电容C4上的电压高于整流的低频供电电压的瞬时幅值时，出现在端子N2和端子N7上的这些电压也会从供电电压汲取脉动电流。因此，所述电路装置的功率系数较高，且供电电流的总谐波失真较小。在操作中，与端子N1上的基本方波的电压相同频率的电压出现在初级绕组L3和L4和次级绕组L7的串联结构上。结果相同频率的电流流过放电灯“灯1”和“灯2”的串联结构。
在图1所示的实用实施例中，参数如下：L1=580μH,F,C1=18nF,C2=200nF,C3=200nF,C4=22μF,C5=18nF,C7=200nF。变压器设计为L3/(L3+L4)=0.66，同时(L3+L4+L7)/(L3+L4)=1.33。在该实施例中使两个额定功率58瓦的低压水银放电灯工作。每个灯的电压是110V。基本为方波的电压的频率是50kHz。低供电电压源是欧洲民用电源230Vr.m.s.，频率为250Hz。流过电感L1的电流约910mAr.m.s.。总谐波失真远小于20％，符合IEC1000-3-2。已发现当使用WO/19578所述的备有基本相同的输入滤波器的已知电路装置操作并联的相同电压水银放电灯时，流过电感L1的电流是1240Ar.m.s.，在开关中产生高得多的功耗。
通过与图1的结构稍有不同的电流装置的结构可以获得类似的结果，所述不同之处是电容C1就端子N2连接到端子N5而不是N4。在该稍微不同的结构中，电容C1形成第三电容装置和第二电路。
图2所示的实施例在很大程度上与图1的实施例相同。在两个图中相同和类似的元件以相同的标号表示。在图2的实施例中，负载电路的变压器的次级绕组L7只是磁耦合到两个初级绕组，而没有电连接。次级绕组L7被早日C7和放电灯“灯1”和“灯2”的串联结构所旁路。
图2的实施例的操作与图的实施例的操作类似，没有分别地描述。
Claims (8)
1．用于以高频电流使放电灯工作的电路装置，包括
用于连接低频供电电压源的输入端，
与上述输入端耦接、用于整流所述低频供电电压源的整流装置，
第一电路，包括第一单向装置、第二单向装置和连接到所述整流装置的第一输出端N3和所述整流装置的第二输出端N5的第一电容装置的串联结构，
反相器装置，用于旁路所述第一电容装置以产生高频电流，
负载电路，包括电感装置、第二电容装置和向放电灯施加电压的装置的串联结构，所述负载电路将所述反相器装置的端子N1连接到在第一单向装置和第二单向装置之间的端子N2，和
第二电路，包括第三电容装置，和将端子N2连接到端子N5，
第三电路，将整流装置的第一输出端N3连接到第二单向装置和第一电容装置之间的端子N4，所述第三电路包括第三单向装置和第四单向装置的串联结构，和
第四电路，将在第三单向装置和第四单向装置之间的端子N7连接到端子N6，端子N6是负载电路的一部分，其特征在于向放电灯提供电压的装置包括一个变压器，它备有包括在负载电路中的两个初级绕组和一个次级绕组的串联结构，其中端子N6位于两个初级绕组之间。
2．根据权利要求1的电路装置，特征在于所示第二电路还包括第一电容装置。
3．根据权利要求1或2的电路装置，特征在于所述第四电路包括第四电容装置。
4．根据上述任一个权利要求的电路装置，特征在于所述单向装置由二极管构成。
5．根据前述任一个权利要求的电路装置，特征在于所述反相器装置包括第一开关元件、端子N1、第二开关元件和驱动电路的串联结构，所述驱动电路连接到上述开关元件以产生驱动信号使得开关元件交替地导通和不导通。
6．根据前述任一个权利要求的电路装置，特征在于所述负载电路还包括电感装置、电容装置和向放电灯提供电压的装置的串联结构，串联结构的一个部件是端子N8，它通过第五电路连接到端子N7。
7．根据权利要求7的电路装置，特征在于所述第五电路包括第五电容装置。
8．根据前述任一个权利要求的电路装置，特征在于，第一初级绕组L3和第二初级绕组L4由同一个实际的绕组形成，所述端子N6是该绕组上的一个抽头。
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