专利名称：电信号转换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电信号转换电路，尤其涉及用于交流-直流镇流器的电信号
转换电路。
背景技术：
在镇流器中，为了让后端相连的电器件负载适用于高电压与低电压的不同输入电 力，升压功能是一个需要实现的重要功能。目前典型的电子式整流升压电路如图l所示，其 中，输入的交流电信号VAC由一个由二极管D1、D2、D3和D4组成的全桥整流电路进行整流， 并由电容C1和C2通过充电与放电对整流产生主要频率的纹波进行滤波，产生较为平滑的 直流电信号。当交流电信号VAC的电压有效值为220V时，开关Sl断开，串联的电容Cl与C2 对整流电路输出的整流信号进行滤波，在空载情况下产生较为平滑的、电压接近交流电信 号峰值311V的直流电信号，以供后级的DC-AC逆变器、电灯驱动电路等后级电路使用。当交 流电信号VAC的电压有效值为110V时，开关Sl闭合，在交流电信号的正半周，二极管Dl和 D4导通，电容Cl被充电到交流电压的峰值155. 5V，在负半周，二极管D2和D3导通，电容C2 被充电到交流电压的峰值155. 5V，因此C1和C2分别对整流电路输出的直流信号进行滤波， 并分别生成一个信号分量，该两个信号分量在空载时叠加输出电压为交流信号峰值电压两 倍311V的直流电信号，以供DC/AC逆变器、电灯驱动电路等后级电路使用。可见，该电子式 整流升压电路可以输出电压为交流电信号电压峰值的一倍或两倍的直流电信号。当需要输 出的直流电信号的电压处于输入交流电信号峰值电压的一倍至两倍之间时，该电路可以通 过控制开关Sl在一段时间内的闭合和断开，以及后级进行的滤波处理，输出电压符合要求 的直流电信号。 但是，用于实现开关S1的开关电路是一个较难以实现的电子电路，并且调整其开 关频率更是十分复杂。而现有的基于IC的升压电路有很多周边器件，价格不斐。
实用新型内容可见，提出一种结构简单，实现容易，成本较低的电子式升压整流器是十分必要 的。 就以上至少一个技术需求，根据本实用新型的实施例，提供了一种电信号转换电 路，用于将一个交流电信号(VAC)转换为一个直流电信号(VJ，该电信号转换电路包括一 个整流电路，用于将所述交流电信号(VAC)整流为一个第一直流信号，具有两个输入端(a和 b)和两个输出端(c和d);—个滤波电路，用于对所述第一直流信号进行滤波，生成一个第 二直流信号；其中，该滤波电路包括第一电容(C7)与第二电容(C8)，该第一电容(C7)与第 二电容(C8)串联在所述两个输出端(c和d)之间，该第一电容(C7)与第二电容(C8)之间 的连接点与所述两个输入端中的一个输入端(b)相连，所述两个输出端(c和d)用于与负 载(R)相连；一个附加调整电路，用于对所述第二直流信号进行进一步调整，以生成所述直 流电信号(VDC);该附加滤波电路包括一个第三电容(Cl)，该第三电容(Cl)与所述串联的第 一电容(C7)与第二电容(C8)中的至少一个电容相耦合。[0007] 优选地，所述第一电容(C7)与第二电容(C8)用于分别对所述第一直流信号进行 滤波并生成一个信号分量，该两个信号分量叠加为所述第二直流信号。所述第三电容(Cl) 跨接所述两个输出端(c和d)之间，用于对所述第二直流信号进行滤波以调整所述第二直 流信号的电压，以生成电压有效值处于所述交流电信号峰值的一倍至两倍之间的所述直流 电信号。 相应地，根据本实用新型的实施例，还提供了包括以上电信号转换电路的镇流器， 以及包括该镇流器的荧光灯。 在本实用新型的实施例所提供的电信号转换电路中，不需要开关电路，结构简单， 实现容易，并且成本相当低廉。此外，本实用新型具有改善谐波的特性，能够在一定程度上 减少谐波。在优选地适用于荧光灯时，在输出端阻抗变化时适时提供较高的输出电压，在荧 光灯未老化时，能够将灯管快速点亮；在荧光灯老化后，能够在短时间内将驱动电路烧毁， 降低节能灯老化后持续发热造成的安全风险。 本实用新型的以上以及其它优点、特性将在下文中的实施例部分进行明确地阐 述。
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，能够更容易地理解 本实用新型的特征、目的和优点。其中，相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件与部 分。
图1是现有的电子式升压整流电路的电路图； 图2是根据本实用新型一个方面的实施例，电信号转换电路的电路图； 图3是根据本实用新型一个方面的实施例，电信号转换电路的工作流程图； 图4是根据本实用新型一个方面的实施例，电信号转换电路的输出信号曲线； 图5是根据本实用新型一个方面的另一实施例，电信号转换电路的输出信号曲 线； 图6是根据本实用新型一个方面的实施例，带有电感的镇流器的电路图； 图7是根据本实用新型一个方面的实施例，带有电感的镇流器的输出信号曲线； 图8是根据本实用新型另一个方面的实施例，电信号转换电路的电路图。
具体实施方式
第一实施例 参考图2，示出了根据本实用新型的一个方面的实施例的电信号转换电路。该电路 包括整流电路、由两个串联的第一电容C7和第二电容C8组成的滤波电路和由一个第三电 容C1组成的附加滤波电路。其中，整流电路包括由四个二极管D1、D2、D3和D4组成的全 桥式整流电路。可以理解，其它整流电路，例如集成式的整流模块同样适用于本实用新型。 整流电路用于将交流电信号VAe整流为一个第一直流信号，包括两个输入端a和b和两个输 出端c与d ;两个串联的第一电容C7和第二电容C8串联在整流电路11的两个输出端c和 d之间，两个电容之间的连接点与整流电路的一个输入端b相连，该两个电容用于对第一直 流信号进行滤波，生成一个第二直流信号；第三电容Cl跨接在整流电路的两个输出端c和 d之间，用于对第二直流信号进行进一步滤波，以生成直流电信号VDc。其中，二极管D1、D2、 D3和D4可以是普通二极管；第一电容C7和第二电容C8可以是薄膜电容；电容Cl可以是电解电容，也可以是其他电容。 一个负载R跨接在整流电路的两个输出端c和d之间，受直 流电信号V。e驱动。 图3示出了本电信号转换电路的工作流程图。在电路处于稳态之后，整流电路和 两个串联的第一电容C7和第二电容C8的工作原理与图1中的电子式整流升压电路类似。 在步骤S10中，整流电路对交流电信号V^进行整流以生成第一直流信号。在步骤S12中， 第一电容C7和第二电容C8分别对该第一直流信号进行滤波，并生成一个信号分量。该信 号分量的电压有效值与交流电信号VAC的电压峰值相等，该两个信号分量叠加为第二直流 信号，因而第二直流信号的电压有效值约为交流电信号VAC的电压峰值的两倍。 而后，在步骤S14中，第三内容Cl对第二直流信号进行进一步滤波，以生成直流电 信号V。e。根据第三电容C1与第一电容C7和第二电容C8的电容值的大小关系，第三电容 Cl对第二直流信号进行如下几种情况的滤波 1.第三电容C1的电容值远小于与第一电容C7和第二电容C8的电容值，例如C1 的电容值为C7和C8的电容值的十分之一及以下，如C1为纳法(nF)级或更小级，第一电容 C7和第二电容C8的电容值为微法(iiF)级或更大级，负载R和电容C1的阻容充放电常数 很小，第三电容Cl对第一电容C7和第二电容C8的提供的第二直流信号的滤波可忽略不 计，所以第三电容C1调整第二直流信号所生成的信号，即本电信号转换电路输出的直流电 信号VDC的电压有效值大小约为交流电信号VAC峰值的两倍。 2.电容C1的电容值与第一电容C7和第二电容C8的电容值具有可比性，例如为同 一数量级。尽管第二直流信号的电压有效值为交流电信号V^峰值的两倍，但是负载R和电 容Cl的阻容充放电常数较大，第三电容Cl对第一电容C7和第二电容C8的提供的第二直 流信号进行一定的滤波，所以第三电容C1调整第二直流信号所生成的信号，即本电信号转 换电路输出的直流电信号VDe的电压有效值处于交流电信号V^的峰值电压的两倍和一倍之 间。该现象的一种原理为后端加上C1之后，后级电路的电抗变小，导致工作时的第一电容 C7和第二电容C8提供的电流增大，第一电容C7和第二电容C8放电较快，所以电信号转换 电路提供的电压下降至交流电信号VAe的峰值电压的两倍和一倍之间。 3.电容Cl的电容值远大于第一电容C7和第二电容C8的电容值，例如Cl的电容 值为C7和C8的电容值的十倍及以上，如Cl为微法(ii F)级或更大级，第一电容C7和第二 电容C8的电容值为纳法(nF)级或更小级。负载R和电容C1的阻容充放电常数很大，第三 电容Cl对第一电容C7和第二电容C8的提供的第二直流信号进行滤波，本电信号转换电路 输出的直流电信号VDC的电压有效值约等于交流电信号VAC的峰值电压。该现象的一种原理 为后端加上Cl之后，后级电路的电抗变得很小，导致工作时的第一电容C7和第二电容C8 提供的电流变得很大，第一电容C7和第二电容C8放电很快，由于第一电容C7和第二电容 C8本身的电容值很小，所以电信号转换电路提供的电压下降至交流电信号V^的峰值电压。 综合以上三个方面，由于模拟电子电路的连续性，当电容C1的电容值与第一电容 C7和第二电容C8的电容值的比例在十分之一 (小很多)与十倍(大很多)之间，电信号转 换电路输出的直流电信号VDC的电压有效值可以为交流电信号VAC峰值的两倍和一倍之间的 任意值。 以上几种情况都以电信号转换电路负载的条件进行说明。本实施例使用仿真软 件，对电容Cl、 C7和C8不同取值时，电信号转换电路在3000 Q负载状态的输出进行了仿
5真，输入的交流电信号V^为峰值308V、频率50Hz的正弦信号。图4示出了电容C1的容量 为3. 3 ii F，第一电容C7和第二电容C8的容量为3. 3 ii F时，电信号转换电路输出的直流电 信号VDC曲线，该直流电信号VDC的电压峰值约330V，谷值约250V，有效值约为290V，约等于 输入的交流电信号峰值电压。图5示出了电容Cl的容量为3. 3 ii F，第一电容C7和第二电 容C8的容量为6. 8 ii F时，电信号转换电路输出的直流电信号VDC曲线，该直流电信号VDC的 电压峰值约435V，谷值约325V，有效值约为380V，是输入的交流电信号峰值电压的1. 2倍。 以下将对如何确定电容C7、 C8和C1的电容值进行说明。在需要电信号转换电 路输出一给定电压的直流电信号VDC以驱动一定瓦数的器件的情况下，接合给定的输入交 流电信号VAC的电压，可以确定电信号转换电路输出的直流电信号的电压有效值和输入的 交流电信号的峰值电压之比，该电压比应处于1至2之间。而后，需要根据该电压比确定 电容Cl和第一电容C7与第二电容C8的电容值之比，这个确定工作可以简便地由实验或 SPICE (Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis)软件进行计算机仿真而 完成。 一般来说，第一电容C7和第二电容C8的电容值相等。具体求解步骤如下 首先，根据后级电路的功率P和希望得到的直流电压值VDC，根据尸=^^得到后 端电路大致等效电阻R; 然后，随机取多个(例如4个及以上)的第三电容C1和第一电容C7与第二电容 C8的电容值之比x，基于实验或SPICE仿真得到多个电容值之比x分别对应的电信号转换 电路的响应Vd。; 接着，使用mini-tab等工具，使用例如3阶函数，拟合出响应Vd。以第三电容C1和 第一电容C7与第二电容C8的电容值x为函数的n阶拟合公式f (x); 而后，根据拟合公式f(x)和希望得到的直流电压值V。c，求得第三电容Cl和第一 电容C7与第二电容C8的电容值之比X ; 最后，使用负载为等效电阻R的实际电路或SPICE仿真工具的仿真电路，对得到的 比值X进行验证。其中，对于非线性负载，用实际电路进行验证较好；对于线性负载，用仿真 工具就应能达到验证的效果。 具体的，首先测量实际电路或仿真电路的响应，并将该响应与希望得到的V。c比 较。如果两者相符，那么就可以确定该比值X，并确定了电容C7、C8和C1的电容值。 在驱动非线性负载时，可能会发生如下情况根据该比值X验证得到的响应Vdc与 希望得到的值V。e相差较大。这时，可以根据此比值X与验证得到的Vd。，结合之前使用的多 个比值x与响应Vd。，再次拟合高阶公式。并根据新的高阶公式，基于希望得到的直流电压值 V。c，再次求解一个电容值之比X，并进行验证，直至确定能够产生响应Vd。的电容值之比X。 以上提供的电信号转换电路可以作为一种镇流器使用，将交流电转换为直流电。 在该镇流器的基础上，本实用新型还提供了一种镇流器，该镇流器如图6所示，包 括一个电磁式镇流模块，例如一个电感值为1. 1H的电感线圈L，以及前述的电信号转换电 路。其中，整流电路的一个输入端a与电感L的输出端相连，交流电信号VAe从整流电路的 另一个输入端b和电感L的输入端输入。在本镇流器中，由于线圈L的镇流作用，电信号转 换电路中第一电容C7和第二电容C8的电容值可以较没有线圈的镇流器縮小IO倍左右。 本实施例使用仿真软件，对电容C1的容量为3.3iiF，第一电容C7和第二电容C8的容量为330nF，电信号转换电路在3000Q负载状态的输出进行了仿真，输入的交流电信 号为峰值308V、频率50Hz的正弦信号。图7示出电信号转换电路输出的直流电信号VDC曲 线，该直流电信号VDC的峰值约320V，谷值约235V，有效值约为275V。 除了可以使电信号转换电路的输出的直流电信号的电压有效值为输入的交流电 信号的电压峰值的一倍至两倍之间的任意值之外，本实施例还具有一个事先没有预料到的 技术效果具有改善谐波的特性，能够在一定程度上减少谐波。具体的，在32wKyoto系统中 在前端配备EM电感的整流器的电路中，330nF的两个电容(电解3. 3uF)可以在无任何PFC 的情况下，将三次谐波从30降到25，由于标准是三次谐波小于3(^pf，所以，在前端配备EM 整流器的情况下的应用中此电路可以起到关键作用。 第二实施例 以上以第三电容C1为跨接在串联的第一电容C7和第二电容C8两端为例对本实 用新型进行了描述。可以理解，该电容C1与第一电容C7和第二电容C8的耦合方式并不限 于此，第三电容Cl可以以其它方式与第一电容C7和/或第二电容C8耦合，对第二直流信 号进行滤波。例如，在图8所示的根据本实用新型另一个方面的实施例中，第一电容C7和 第二电容C8的电容值相等，在本实施例中其为10iiF级。在电路处于稳态之后，整流电路 对交流电信号V^进行整流以生成第一直流信号，两个电容C7与C8分别对第一直流信号进 行滤波并生成一个信号分量，该两个信号分量叠加为第二直流信号。第三电容C1与第一电 容C7串联在整流电路的输出端c和第一电容C7与第二电容C8之间的连接点b之间，以调 整第一电容C7提供的信号分量的电压。第三电容Cl与第一电容C7串联产生的信号分量 和第二电容C8产生的信号分量叠加为直流电信号VDC。根据第三电容Cl和第一电容C7的 电容值，分以下几种情况 第三电容C1的电容值远小于第一电容C7的电容值，例如仅为nF级，Cl和C7的串 联的电容值极小。接入负载R之后，串联的Cl和C7与负载R的阻容充放电时间常数很小， Cl和C7的电量将很快放电完毕，所以Cl和C7的串联提供的信号分量的电压约等于零；第 二电容C8对第一直流信号进行滤波并生成的信号分量的电压与输入的交流电信号的峰值 电压相等。因此电信号转换电路c和d两端输出的直流电信号VDe的电压有效值为输入的 交流电信号VAe的峰值电压的一倍。 第三电容C1的电容值与C7的电容值差不多时，C1和C7的串联的电容值较小。接 入负载R之后，串联的Cl和C7与负载R的阻容充放电时间常数较小，C1和C7电量放电较 快，所以C1和C7的串联提供的信号分量的电压小于输入的交流电信号的峰值电压；第二电 容C8提供的信号分量的电压与输入的交流电信号的峰值电压相等。因此电信号转换电路 c和d两端输出的直流电信号VDe的电压有效值处于输入的交流电信号VAe的峰值电压的一 倍和两倍之间； 第三电容C1的电容值远大于C7的电容值，例如为其十倍以上，C1和C7的串联的 电容值约等于C7。接入负载R之后，串联的Cl和C7与负载R的阻容充放电时间常数与C8 与负载R的阻容充放电时间常数相等。Cl和C7的串联提供的信号分量的电压约等于输入 的交流电信号VAC的峰值电压；第二电容C8对第一直流信号进行滤波并生成的信号分量的 电压与输入的交流电信号VAe的峰值电压相等。因此电信号转换电路c和d两端输出的直 流电信号VDe的电压约为输入的交流电信号VAe的峰值电压的两倍。[0048] 因而，根据第三电容Cl的电容值与其串联的第一 电容C7的电容值的比例，电信号 转换电路提供的直流电信号VDe的电压处于交流电信号VAe的峰值电压的一倍至两倍之间。 具体的确定电容C7、 C8和Cl的电容值的方法与前述第一实施例中描述的方法类 似，在此不做赘述。 在该电信号转换电路之后，优选地还可以加上滤波器等器件，对c、 d两端输出的 直流电信号的波形进行平整。 与前一个方面的实施例类似的，图8所示例性地描述的电信号转换电路可以作为 一种镇流器使用，将交流电转换为直流电。在该镇流器中，电信号转换电路之前还可以包括 一个例如电感的电磁式镇流模块。该镇流器的具体实现可以参考图6描述的实施例，在此 不做赘述。 以上如图2、图6或图8所示的镇流器可以适用于很多场合，例如为荧光灯提供驱
动信号，可以提供较高的输出电压。在荧光灯未老化时，本镇流器能够将灯管快速点亮；在
荧光灯老化后，镇流器能够在短时间内将驱动电路烧毁，节约灯老化后的能耗。包括镇流器
的荧光灯的电路结构是本领域的一般技术人员所熟知的，本说明书在此不做赘述。 尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本实用新型，应认为该阐明和描述
是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本实用新型不限于所上述实施方式。 那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附
的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词"包括"不
排除其他的元素和步骤，并且措辞"一个"不排除复数。在本实用新型的实际应用中，一个
零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。
权利要求一种电信号转换电路，用于将一个交流电信号(VAC)转换为一个直流电信号(VDC)，该电信号转换电路包括-一个整流电路，用于将所述交流电信号(VAC)整流为一个第一直流信号，具有两个输入端(a和b)和两个输出端(c和d)；-一个滤波电路，用于对所述第一直流信号进行滤波，生成一个第二直流信号；其中，该滤波电路包括第一电容(C7)与第二电容(C8)，该第一电容(C7)与第二电容(C8)串联在所述两个输出端(c和d)之间，该第一电容(C7)与第二电容(C8)之间的连接点与所述两个输入端中的一个输入端(b)相连，所述两个输出端(c和d)用于与负载(R)相连；-一个附加调整电路，用于对所述第二直流信号进行进一步调整，以生成所述直流电信号(VDC)；该附加滤波电路包括一个第三电容(C1)，该第三电容(C1)与所述串联的第一电容(C7)与第二电容(C8)中的至少一个电容相耦合。
2. 根据权利要求l所述的电信号转换电路，其特征在于，所述串联的第一电容(C7)与第 二电容(C8)用于分别对所述第一直流信号进行滤波并生成一个信号分量，该两个信号分量 叠加为所述第二直流信号，所述第三电容(CI)跨接在所述两个输出端(c和d)之间，用于对 所述第二直流信号进行滤波以调整所述第二直流信号的电压，以生成所述直流电信号(VDC)。
3. 根据权利要求2所述的电信号转换电路，其特征在于，所述第三电容(CI)的电容值 远大于所述串联的第一电容(C7)与第二电容(C8)的电容值，该电信号转换电路用于提供 电压有效值为所述交流电信号(VAC)的峰值电压的一倍的所述直流电信号(VDC)。
4. 根据权利要求2所述的电信号转换电路，其特征在于，所述第三电容的电容值(CI) 远小于所述串联的第一电容(C7)与第二电容(C8)的电容值，该电信号转换电路用于提供 电压有效值为所述交流电信号(VAC)的峰值电压的两倍的所述直流电信号(VDC)。
5. 根据权利要求2所述的电信号转换电路，其特征在于，根据所述第三电容(CI)的电 容值与所述串联的第一电容(C7)与第二电容(C8)的电容值的比例，该电信号转换电路用 于提供电压有效值为所述交流电信号(VAC)的峰值电压的一倍至两倍之间的任意值的所述 直流电信号(VDC)。
6. 根据权利要求l所述的电信号转换电路，其特征在于，所述串联的第一电容(C7)与 第二电容(C8)用于分别对所述第一直流信号进行滤波并生成一个信号分量，该两个信号 分量叠加为所述第二直流信号，所述第三电容(CI)与所述串联的第一电容(C7)与第二电 容(C8)中的一个电容(C7)串联在所述整流电路的所述两个输出端(c和d)中的一个输出 端(c)和所述串联的第一电容(C7)与第二电容(C8)之间的连接点(b)之间，用于调整该 一个电容(C7)提供的所述信号分量的电压。
7. 根据权利要求2或6所述的电信号转换电路，其特征在于，所述整流电路包括由至少 四个二极管(D1、D2、D3和D4)组成的全桥式整流电路。
8. —种镇流器，包括根据权利要求2所述的电信号转换电路。
9. 根据权利要求9所述的镇流器，其特征在于，该镇流器还包括 -一个电感(U，与所述整流电路两个输入端(a和b)中的一个输入端(a)相连； 所述交流电信号(VAC)从所述整流电路两个输入端(a和b)中的另一个输入端(b)和所述电感(L)输入所述镇流器。
10. —种荧光灯，包括根据权利要求9或10所述的镇流器。
专利摘要为了解决整流升压电路实现复杂的问题，本实用新型提出了一种电信号转换电路，包括整流电路，用于将交流电信号(VAC)整流为第一直流信号；滤波电路，用于对第一直流信号滤波，生成第二直流信号，包括第一电容(C7)与第二电容(C8)，它们串联在整流电路的两个输出端(c和d)之间，它们之间的连接点与整流电路两个输入端中的一个输入端(b)相连，两个输出端(c和d)用于与负载(R)相连；附加调整电路，用于对第二直流信号进一步调整，以生成直流电信号(VDC)；该附加滤波电路包括第三电容(C1)，该第三电容与所述串联的第一电容与第二电容中的至少一个电容相耦合。本实用新型实现容易，成本低廉，并且能够改善谐波。
文档编号H02M1/14GK201541207SQ200920073588
公开日2010年8月4日 申请日期2009年6月8日 优先权日2009年6月8日
发明者陈秉舟 申请人:飞利浦(中国)投资有限公司