專利名稱：驅(qū)動(dòng)放電燈的電路裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電路裝置，該電路裝置具有輸入端，在該輸入 端上可以連接有供給電網(wǎng)的電網(wǎng)電壓；和輸出端，在該輸出端上可以連接有至少一個(gè)放電 燈，其中該電路裝置具有升壓轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
本發(fā)明基于根據(jù)主權(quán)利要求的類型的用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電路裝置。許多用于放電 燈的電路裝置都具有功率因數(shù)校正電路，以便將輸入電壓轉(zhuǎn)換成合適的、通常也被調(diào)節(jié)的 直流電壓，該直流電壓稱作中間回路電壓并且隨后被輸入到逆變器中。該功率因數(shù)校正電 路引起整個(gè)裝置的正弦形的電流吸收并且同時(shí)引起適當(dāng)大小的被調(diào)節(jié)的中間回路電壓，其 中該功率因數(shù)校正電路從電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來看通常是升壓轉(zhuǎn)換器。該電路裝置被安裝在用于 低壓放電燈或者高壓放電燈的驅(qū)動(dòng)裝置中，并且通常由交流電網(wǎng)電壓來饋電。在功率因數(shù) 校正電路作為升壓轉(zhuǎn)換器的情況下，轉(zhuǎn)換器開關(guān)設(shè)置在該電路的引入和回引的電流路徑之 間，于是并不直接在主電流路徑中。為了保持中間回路電壓穩(wěn)定并且為了限制紋波電流，這種電路裝置通常具有所謂 的中間回路電容器，該中間回路電容器設(shè)置在電壓轉(zhuǎn)換器或者功率因數(shù)校正電路的兩個(gè)輸 出端子之間或設(shè)置在逆變器的輸入端子之間，并且也用作電壓轉(zhuǎn)換器的輔助電容器。如果 現(xiàn)在接通驅(qū)動(dòng)裝置，即整個(gè)電路裝置連接到電網(wǎng)，則中間回路電容器即升壓轉(zhuǎn)換器的輔助 電容器經(jīng)升壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器電流路徑在非常短的時(shí)間中通過轉(zhuǎn)換器電感線圈和升壓二 極管(boostdiode)來充電，特別是在接通偶然地在電網(wǎng)峰值中發(fā)生時(shí)，這引起高的接通電 流。在最差的情況下，電容器通過僅僅一個(gè)電網(wǎng)波或者甚至通過僅僅一個(gè)電網(wǎng)半波來充電。 作為電網(wǎng)峰值在此指的是電網(wǎng)電壓的(正的或者負(fù)的)峰值的時(shí)刻。輔助電容器通過其充 電的電流路徑在以下稱作充電電流路徑。接通電流的大小可以是標(biāo)稱工作電流的多倍(測(cè) 得為達(dá)到200X)。由此限制了過流保護(hù)開關(guān)的使用，因?yàn)楸M管在考慮到裝置的標(biāo)稱電流的 情況下絕沒有希望達(dá)到保護(hù)開關(guān)的最大電流然而在同時(shí)接通多個(gè)裝置時(shí)保護(hù)開關(guān)觸發(fā)。為了限制接通電流，EP 067 18 67 A因此提出了一種電路裝置，其在轉(zhuǎn)換器的電 流路徑中具有電阻和晶閘管構(gòu)成的并聯(lián)電路。在該電路裝置接通時(shí)刻，晶閘管不導(dǎo)通并且 僅電阻在該電流路徑中是活動(dòng)的。通過該電阻將中間回路電容器緩慢地并且以較小的電流 充電。如果中間回路電容器充電到預(yù)先確定的電壓上，則晶閘管變?yōu)閷?dǎo)通并且跨接該電阻 使得將工作中的損耗保持為較低。然而，該電路裝置需要四個(gè)附加的部件并且具有在接通 時(shí)刻高損耗功率的缺點(diǎn)，因?yàn)樵谙蘖麟娮枭辖德溆胁荒艿凸赖墓β省?br>
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電路裝置，該電路裝置具有 輸入端，在該輸入端上可以連接有供給電網(wǎng)的電網(wǎng)電壓；輸出端，在該輸出端上可以連接有 至少一個(gè)放電燈；和輔助電容器，該輔助電容器設(shè)置在輸入端和輸出端之間；以及開關(guān)，該開關(guān)在輔助電容器的充電路徑中，該電路裝置需要較少的附加部件并且僅產(chǎn)生較少的損耗功率。該任務(wù)的解決根據(jù)本發(fā)明借助一種用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電路裝置來實(shí)現(xiàn)，其中該電 路裝置具有輸入端，在該輸入端上可以連接有供給電網(wǎng)的電網(wǎng)電壓；輸出端，在該輸出端 上可以連接有至少一個(gè)放電燈；輔助電容器，該輔助電容器設(shè)置在輸入端和輸出端之間； 以及開關(guān)，該開關(guān)在輔助電容器的充電電流路徑中，其中該電路裝置對(duì)開關(guān)進(jìn)行時(shí)鐘控制， 在該電路裝置接通時(shí)用于周期性地中斷輔助電容器的充電電流路徑預(yù)先確定的時(shí)間。通 過對(duì)開關(guān)的時(shí)鐘控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)輔助電容器的有利的緩慢充電，這引起了接通電流的顯著降 低。對(duì)升壓轉(zhuǎn)換器的輔助電容器的緩慢充電在下面理解為在比電網(wǎng)半波更長(zhǎng)的時(shí)間 間隔中進(jìn)行充電。在此，不超過預(yù)先確定的電流，即由該電路裝置吸收的電流在充電過程中 具有上邊界。該上邊界例如可以是該電路裝置的標(biāo)稱電流吸收。當(dāng)該電路裝置具有升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，該開關(guān)是對(duì)升壓轉(zhuǎn)換器中必需的轉(zhuǎn)換器開關(guān)的 附加開關(guān)。該開關(guān)最好在小的瞬時(shí)電網(wǎng)電流時(shí)被接通。在此，從時(shí)間上看，該開關(guān)分別在電 網(wǎng)電壓的過零中被接通，并且在電網(wǎng)電壓的隨后的峰值電壓之前又被關(guān)斷。然而，從時(shí)間上 看，該開關(guān)也可以分別在電網(wǎng)電壓的峰值電壓之后被接通，并且在電網(wǎng)電壓的隨后的過零 中又被關(guān)斷。最后，從時(shí)間上看，該開關(guān)可以分別在電網(wǎng)電壓的峰值電壓之后被接通，并且 在電網(wǎng)電壓的隨后的峰值電壓！^之前又被關(guān)斷。在此重要的是，該開關(guān)在瞬時(shí)電網(wǎng)電壓比 在中間回路電容器上的電壓Uci大僅僅小的量的時(shí)刻被接通。通過該措施，驅(qū)動(dòng)電壓是低的 并且得到的電流是小的。在此有利地在相同的接通時(shí)刻(相對(duì)于電網(wǎng)相)的情況下，從電網(wǎng)電壓的過零至 電網(wǎng)電壓的隨后的過零，開關(guān)的接通持續(xù)時(shí)間增加。由此，電容器可以在相同的時(shí)間段中被 充電直至電網(wǎng)電壓的峰值電壓！}。優(yōu)選地，開關(guān)的關(guān)斷時(shí)刻與在輔助電容器上的電壓的電 壓升高AU有關(guān)。為了在每次充電時(shí)將電容器電壓Ua提高相同的電壓值Δυ，關(guān)斷時(shí)刻應(yīng)
與丄arcsin^^成比例。 ωU開關(guān)有利地與輔助電容器串聯(lián)，在存在升壓轉(zhuǎn)換器的情況下該開關(guān)設(shè)置在升壓轉(zhuǎn) 換器或功率因數(shù)校正電路的輸入端子與整流器的輸出端子之間。這帶來了如下優(yōu)點(diǎn)該開 關(guān)僅僅承受電容器的紋波電流并且在工作中的損耗因此被最小化。然而，該開關(guān)也可以設(shè) 置在充電電流路徑中。由此，提高了在布置該開關(guān)中的靈活性。開關(guān)在此可以是晶體管，例如金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOS-FET)或者雙極性晶 體管。然而，開關(guān)也可以是晶閘管。電子開關(guān)具有較大的穩(wěn)固性和在同時(shí)低開銷的情況下 高工作安全性的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電路裝置的其他有利的改進(jìn)方案和擴(kuò)展方案從 另外的從屬權(quán)利要求和如下的描述中得到。


下面參照實(shí)施例更為詳細(xì)地闡述了本發(fā)明。其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的第一實(shí)施形式，其中開關(guān)與輔助電容器串聯(lián)地設(shè)置在升壓轉(zhuǎn)換器的輸出端子之間。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的第二實(shí)施形式，其中開關(guān)設(shè)置在升壓轉(zhuǎn)換器 的輸入端和輔助電容器之間的電流路徑中的、不同的可能的位置上。圖3示出了用于闡明通過以電網(wǎng)電壓同步方式時(shí)鐘控制開關(guān)來對(duì)助電容器的緩 慢充電的相關(guān)量。圖4示出了用于闡明該電路裝置所執(zhí)行的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的第一實(shí)施形式，其中晶體管Q2與輔助電容器 串聯(lián)地設(shè)置在升壓轉(zhuǎn)換器10的輸出端子之間。該布置帶了如下優(yōu)點(diǎn)晶體管Q2可以簡(jiǎn)單 地并且低廉地被激勵(lì)，因?yàn)樵摼w管直接參考電路地，即參考輸出端A-2的電勢(shì)。此外，晶 體管Q2并不在升壓轉(zhuǎn)換器10的主電流路徑中。升壓轉(zhuǎn)換器10的主電流路徑是在輸入端 Ε-1、Ε-2和輸出端Α-1、Α-2之間的路徑。在此，電流的最大部分于是從E_1 (E-2)經(jīng)D1/D2、 Ll和D5流向A-I以及從E-2 (E-I)經(jīng)D3/D4流向A-2。晶體管Q2在此是M0S-FET，其被升 壓轉(zhuǎn)換器的控制電路(未示出)激勵(lì)。其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于通常的升壓轉(zhuǎn)換器。升壓轉(zhuǎn)換 器10的輸出端子與逆變器20相連，該逆變器的輸出端又與放電燈5相連。圖2以虛線示出了晶體管Q2在升壓轉(zhuǎn)換器10中的可能的開關(guān)位置。僅僅在一個(gè) 位置中必須存在晶體管。位置l-6(POSl-POS6)提供了相對(duì)于該電路裝置的特定要求的較 大的靈活性，然而對(duì)此該晶體管必須承受整個(gè)轉(zhuǎn)換器電流，這引起較高的損耗，或者引起較 高的器件費(fèi)用。就此而言，位置3-7是特別不利的，因?yàn)樵诖司w管必須承受轉(zhuǎn)換器的高頻 最大電流或者峰值電流和可能的轉(zhuǎn)換器的干擾電流。位置1和2在此明顯更好，因?yàn)樵诖?該開關(guān)受到電容器C2保護(hù)，該電容器攔截較高頻率的電壓尖峰和電流尖峰。如果晶體管設(shè) 置在位置1、2、3或6之一上，則該開關(guān)在相應(yīng)的激勵(lì)的情況下同時(shí)用作在過壓脈沖時(shí)對(duì)轉(zhuǎn) 換器晶體管Ql的保護(hù)。圖3示出了在接通根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的情況下晶體管Q2的以電網(wǎng)同步方式 時(shí)鐘控制的工作的例子。信號(hào)UNrt、是電網(wǎng)電壓，Sn是晶體管Ql的開關(guān)信號(hào)。Ia是至輔助 電容器Cl的充電電流，Ua是電容器所充到的電壓。在接通時(shí)刻，該電路裝置檢測(cè)電網(wǎng)交流 電壓的第一過零并且將晶體管Q2接通第一時(shí)間間隔ta =、，該第一時(shí)間間隔非常短。在 該時(shí)間期間，電流流入電容器Cl并且將其充電到第一電壓Utl。該Utl對(duì)應(yīng)于Δυ，Δυ在跟 隨的過零中作為固定量限定電容器Cl的進(jìn)一步充電。在電網(wǎng)電壓的接下來的過零中，將晶 體管Q2重新接通第二時(shí)間間隔ta =、+t2，并且將電容器Cl充電到第二電壓Ut20這是必 需的，因?yàn)殡娙萜鰿l已被充電到第一電壓Utl并且因此在第二時(shí)間間隔的第一部分中沒有 電流流動(dòng)來對(duì)電容器充電，因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓的瞬時(shí)值在電容器電SUa以下。這可以從充電電 流Ia的曲線變化過程中得到。在此例子中，該時(shí)間間隔t2限定為使得該電容器始終又被 充了電壓Δ U。Δ U在此是固定的值，例如20V。在該時(shí)間間隔ta =、+t2之后，晶體管Q2 又被關(guān)斷，并且等待接下來的過零。在接下來的過零時(shí)，于是晶體管Q2又被接通時(shí)間間隔 tcl = ti+t2+t3。該方法一直執(zhí)行直至在電容器Cl上降落的電壓Uci與電網(wǎng)峰值電壓{!相差 小于Δ U。在以電網(wǎng)同步方式時(shí)鐘控制的工作的另一變型方案中，電容器Cl不是分別又被充電固定的電壓Δυ，而是晶體管Q2的接通持續(xù)時(shí)間分別增大固定的時(shí)間間隔。晶體管的 接通時(shí)間所改變的時(shí)間間隔于是是固定的，例如在第一過零中ta = t1;在第二過零中ta = 2女、等等。由此，電容器的充電電壓的相應(yīng)的升高是不同的，因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓遵循正弦函 數(shù)。用于結(jié)束接通限流工作的標(biāo)準(zhǔn)可以與第一變形方案中類似，電容器電SUa與電網(wǎng)峰值 電壓差的剩余電壓Δυ在此于是是預(yù)先確定的固定電壓，例如25V。因?yàn)殡娙萜鰿l的充電在以電網(wǎng)同步方式時(shí)鐘控制的工作中分布在多個(gè)電網(wǎng)半波 上，所以得到的電流吸收相應(yīng)地較小。通過電網(wǎng)同步方式的時(shí)鐘控制(其在電網(wǎng)電壓的過 零中開始電容器的充電)，在電網(wǎng)電壓與電容器電壓之間的電壓偏移一直在預(yù)定的電壓范 圍中運(yùn)動(dòng)，并且由此得到的充電電流相應(yīng)地小。在晶體管接通時(shí)間的相應(yīng)的配置中，可以調(diào) 節(jié)得到的電流吸收，使得其不大于在該電路裝置的標(biāo)稱工作中的電流吸收。圖4示出了由該電路裝置執(zhí)行該方法的一個(gè)變形方案的流程圖。在接通電源之后 等待電網(wǎng)電壓的第一次過零。如果這出現(xiàn)，則晶體管Q2接通。隨后等待直到電容器達(dá)到所 希望的電壓Δυ。這可以通過對(duì)電容器電壓的直接測(cè)量來實(shí)現(xiàn)，或者在50ΗΖ的電網(wǎng)電壓的
情況下通過式子
來實(shí)現(xiàn)。Δυ在此是電容器應(yīng)進(jìn)一步被充電的
電壓。如果該時(shí)間結(jié)束，則晶體管Q2又被關(guān)斷并且等待接下來的電網(wǎng)電壓的過零。這頻繁 重復(fù)直至電容器的充電電壓Uci大致對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)峰值電壓υ。對(duì)于其他頻率，可以使用式子 _丄 .AU + Uci
其中ω = 2* π *fNetz并且f在此例如是f = 50/60Hz。電容器的
充電電壓Uci在此還允許略微低于電網(wǎng)峰值電壓υ，因?yàn)殡S著晶體管Q2的最終接通還發(fā)生
了最后的充電循環(huán)。于是一旦在電容器上的電壓Ua大于例如{j-ΔΙΙ，則晶體管持久地被接 通，并且該電路裝置過渡到正常燈工作中。
權(quán)利要求
一種用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電路裝置，該電路裝置具有輸入端(E)，供給電網(wǎng)的交流電網(wǎng)電壓能夠連接到該輸入端上；輸出端(A)，至少一個(gè)放電燈(5)能夠連接到該輸出端上；輔助電容器(C1)，該輔助電容器設(shè)置在該輸入端和該輸出端之間；以及開關(guān)(Q2)，該開關(guān)在該輔助電容器(C1)的充電電流路徑中，其特征在于，該電路裝置具有激勵(lì)裝置，以便在該電路裝置接通時(shí)對(duì)該開關(guān)(Q2)進(jìn)行時(shí)鐘控制，以周期性地中斷輔助電容器(C1)的充電電流路徑預(yù)先確定的時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，該電路裝置具有激勵(lì)裝置，以便以 電網(wǎng)同步的方式對(duì)開關(guān)進(jìn)行時(shí)鐘控制，其中從時(shí)間上看該電路裝置分別在鄰近的電網(wǎng)電壓 (UNetz)的過零中接通該開關(guān)，并且在電網(wǎng)電壓的隨后的峰值電壓(U)之前又關(guān)斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，該電路裝置具有激勵(lì)裝置以便以電 網(wǎng)同步的方式對(duì)開關(guān)進(jìn)行時(shí)鐘控制，其中從時(shí)間上看該電路裝置分別在鄰近的電網(wǎng)電壓 (uNetz)的峰值電壓(U)之后接通該開關(guān)并且在電網(wǎng)電壓(uNrtz)的隨后的過零中又關(guān)斷該 開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，該電路裝置具有激勵(lì)裝置，以便以 電網(wǎng)同步的方式對(duì)開關(guān)進(jìn)行時(shí)鐘控制，其中從時(shí)間上看該電路裝置分別在鄰近的電網(wǎng)電壓 (UNetz)的峰值電壓之后接通該開關(guān)，并且在電網(wǎng)電壓的隨后的峰值電壓(U)之前又關(guān)斷該 開關(guān)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，從電網(wǎng)電壓的過零至隨后的 電網(wǎng)電壓的過零，開關(guān)的接通持續(xù)時(shí)間增加。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，開關(guān)的關(guān)斷持續(xù)時(shí)間與在輔 助電容器(Cl)上的電壓Uei的電壓升高Δ U有關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路裝置，其特征在于，關(guān)斷時(shí)刻與larcsin^^■成比ωU例，其中 ω = 2*Ji*fNetz。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，開關(guān)與輔助電容器串聯(lián)設(shè)置。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，開關(guān)設(shè)置在電路裝置的輸入 端和輔助電容器之間的電流路徑中。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，該電路裝置具有升壓轉(zhuǎn)換 器，并且輔助電容器是升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電容器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路裝置，其特征在于，開關(guān)(Q2)是對(duì)于升壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn) 換器開關(guān)(Ql)的附加開關(guān)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，開關(guān)是晶體管。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路裝置，其特征在于，晶體管是金屬氧化物晶體管或者雙 極性晶體管。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，開關(guān)是晶閘管。
15.一種用于驅(qū)動(dòng)放電燈的方法，具有執(zhí)行該方法的電路裝置，該電路裝置具有輸入 端(E)，供給電網(wǎng)的交流電網(wǎng)電壓能夠連接到該輸入端上；輸出端(A)，至少一個(gè)放電燈(5) 能夠連接到該輸出端上；輔助電容器(Cl)，該輔助電容器設(shè)置在該輸入端和該輸出端之間；以及開關(guān)(Q2)，該開關(guān)在該輔助電容器(Cl)的充電路徑中，該方法的特征在于如下多 次重復(fù)的步驟-檢測(cè)在該輸入端上的交流電網(wǎng)電壓的電壓過零， -接通開關(guān)(Q2)，-檢查是否達(dá)到開關(guān)(Q2)的預(yù)先確定的接通時(shí)間間隔(ta)，或者檢查在輔助電容器 (Cl)上的電壓(Ua)是否升高預(yù)先確定的值(ΔU)，如果是，則執(zhí)行如下步驟-檢查在輔助電容器(Cl)上的電壓(Ua)是否達(dá)到預(yù)先確定的值(υ—Δυ)，如果不 是，則關(guān)斷開關(guān)(Q2)；如果是，則該方法結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電路裝置，該電路裝置具有輸入端，供給電網(wǎng)的交流電網(wǎng)電壓能夠連接到該輸入端上；輸出端，至少一個(gè)放電燈能夠連接到該輸出端上；輔助電容器，該輔助電容器設(shè)置在該輸入端和該輸出端之間；以及開關(guān)，該開關(guān)在該輔助電容器的充電電流路徑中，其中在該電路裝置接通時(shí)對(duì)該開關(guān)進(jìn)行時(shí)鐘控制用以周期性地中斷輔助電容器的充電電流路徑預(yù)先確定的時(shí)間。此外，本發(fā)明還涉及一種用于驅(qū)動(dòng)放電燈的方法。
文檔編號(hào)H05B41/285GK101883465SQ201010174088
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者沃爾特·利默, 阿洛伊斯·布朗, 馬克西米利安·施米德爾 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆有限公司