电灯的驱动电路装置的制作方法

文档序号:8016428阅读:358来源:国知局

专利名称::电灯的驱动电路装置的制作方法
技术领域
:本发明涉及一种电灯,特别是低压放电灯的驱动电路装置。在这些自由振荡电路中,必须为开关器件提供与开关频率同步的控制功率。为此,已公知的电路装置使用一分立的电流互感器,该电流互感器或者制成饱和电流互感器(环形磁心),或者制成具有确定空气隙的变压器(Hirschmam,W.“电子学电路”西门子公司,1982第148和第150页)。这种装置的缺点是,需要一种分立的、昂贵的绕线部件,其制造容差对整个装置的功能参数具有决定性的影响。另一种方法是,在总归需要的谐振或限流电感(见图1L2)上配装附加的辅助绕组,并且把由此而得到的控制信号经一移相器网络加到开关晶体管的栅极或基极输入端(P4129430.0)。这种电路装置的缺点是,在高直流电压中间回路电压的情况下,由半桥式开关切换所引起的电压跃变分量经谐振电感很强地叠加到由谐振电流振荡所确定的正弦形电压分量上。因此,由辅助绕组所提供的信号形状比接近正弦函数更接近矩形函数。因此,在当前技术(P4129430.0)中的建议的移相器只作为空载时间部件工作,其电容在一高频周期内由于正弦形减小的次级电压不再能很快放电以确保负载电流半波期间半桥式开关的可靠关断。本发明的任务是,提供一种本文开始所述类型的电路装置,该装置可以不用分立的、昂贵的绕线部件(饱和电流互感器、有确定空气隙的变压器)实现。该任务是用如下所述的电路装置解决的驱动电灯,特别是驱动低压放电灯的电路装置,此装置具有一个负载回路,该负载回路由至少一个电感和至少一个电容器组成,和具有一个逆变器,该逆变器可用两个开关器件构成的半桥电路来实现,和具有一用于控制开关器件的控制电路,其特征在于,控制电路具有至少一个LC并联谐振回路。本发明具有许多优点。本发明电路装置可较廉价实现,因为该电路装置只需要廉价的、全自动化制造的绕线部件。根据本发明,业已公知的不能处理高直流电压中间回路电压的移相器电路经改进设计既使在这样的临界电压下也能保证由稳流装置和电灯组成的整个装置的稳定运行。本发明电路装置的一个优选实施例其特征在于,用于由负载回路耦合能量的LC并联谐振回路与一个负载回路的至少在一个电感上的辅助绕组经一个电阻可以电连接。借助电连接由负载回路向控制电路的这种能量耦合是容易实现的并且与几何尺寸的制造容差无关。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,为了由负载回路将能量耦合至LC并联谐振回路,LC并联谐振回路的电感只与负载回路的电感磁耦合,并且可在LC并联谐振回路上并联一个电阻(见图2)。在LC并联谐振回路的电感与负载回路的电感之间的这种磁耦合的情况下可以放弃在负载回路电感上的辅助绕组,从而可以实现较快的和较廉价的制造。此外,也可简化线路板上的引线结构。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,负载回路的电感具有插入空气隙的一个磁回路,并且LC并联谐振回路的电感可以制成具有外空气隙或制成空气线圈。LC并联谐振回路和负载回路电感的这种实施结构为最佳磁耦合以及为这些电感的廉价制造提供了可能性。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,控制电路是由单一开关器件的电路部件所组成,并且每个单一开关器件的电路部件具有LC并联谐振回路(见图1)。从而可以实现较快速地选择控制器件的参数。本发明电路装置的另一些优选实施例其特征在于,一方面每个单一开关器件的电路部件的LC并联谐振回路的固有谐振频率是相同的,而且另一方面每个单一开关器件的电路部件的LC并联谐振回路均具有相同的电感和相同的电容。在LC并联谐振回路中所设计的相同的固有谐振频率和电感以及电容可以保证逆变器装置的两个开关器件对称运行。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,多个LC并联谐振回路的电感磁耦合。这些LC并联谐振回路电感的这种磁耦合为在控制电路中减少制造容差(电感和电容的容差)的影响提供了可能性。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,半桥式电路装置是由两个互补晶体管构成的,并且控制电路是以这种方式设计的,即LC并联谐振回路一侧与两个开关器件的连接点(半桥的中点)连接,并且另一侧与开关器件两个相互连接的控制极输入端连接(见图13)。为了控制半桥式电路的两个开关器件,此处只需一个LC并联谐振回路,不再需要另外的电路元件,比如变压器。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,控制电路具有另一电路元件,该电路元件反转由LC并联谐振回路所产生的控制信号,并且该控制电路进一步以此方式设计,即将LC并联谐振回路的控制信号传输给一个开关器件,而将LC并联谐振回路的反转控制信号传送给另一个开关器件(见图3)。这种实际结构的优点在于,在逆变器两个电路元件的运行中不会出现非对称性并且LC并联振荡回路构件的由制造而引起的容差同等地作用在两个开关器件上。其它电路部件的费用可以部分地得到抵消,即在负载回路的电感上只需要一个辅助绕组。此外,电路元件TR设计成可以取代电路L3和L4的结构。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,控制电路具有另一个电路部件,该电路部件在一个输出端以反向形式产生一个由LC并联谐振回路形成的控制信号,并且在另一个输出端以非反向形式产生LC并联谐振回路的控制信号,而且控制电路进一步以此方式设计,即一个开关器件的控制极输入端与电路元件的一个输出端连接并且另一个开关器件的控制极输入端与电路元件的另一个输出端连接(见图4)。从而获得了另外的优点,即LC并联谐振回路可以置于一个参考电位上,该参考电位不是同时作为两个开关器件之一的参考电位。本发明电路装置的另一些优选实施例其特征在于,另一个电路元件是一个变压器,在此,该变压器具有一个或多个次级绕组并且每一个次级绕组至少与逆变器的一个开关器件连接。用此变压器可以以简单的方式而且是用次级绕组为半桥式电路的两个开关器件建立所控制信号必要的电学隔离。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,将辅助绕组与LC并联谐振回路连接的电阻是线性的、非线性的或随温度变化的。线性电阻展示了这种电阻在价格上是最合算的实施结构,而使用一种非线性的或随温度变化的电阻可以为实现控制电路对某些环境条件(例如,高环境温度)或整个装置的状态(例如,非通常的电灯点火电压)的匹配提供了可能性。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,与LC并联谐振回路并联的、由一个二极管和一个电阻组成的串联电路是如此连接的,即LC并联谐振回路的那个半振荡波更强烈地衰减,在该半波下控制电压在逆变器的一个开关器件控制极输入端是负值,从而使半桥式电路的空载时间延长(见图5)。这种实施结构的优点是,开关器件的工作比是以此方式改变的,即在一个周期内的时间被缩短,在该时间内开关器件被启动。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,在LC并联谐振回路与开关器件之间安装另一个电阻,该电阻在开关去负荷电容的再充电期间通过此电容的再充电产生一个电压降,该电压降起抵制LC并联谐振回路控制电压的作用,以便能够在开关去负荷电容的再充电期间阻止开关器件的接通(见图6)。开关器件的接通只有在这样的情况下才允许实现,即当开关器件的空载二极管通过电流时。在本发明电路装置的这种实施结构中只有在另一个开关器件关断之后开关去负荷电容被充分再充电时才是这种情况。本实施结构可以使开关器件的接通时刻依赖于开关去负荷电容的再充电时间的长短。与此相连系进一步设计是与另一个电阻并联接入一个二极管,使其阳极与LC并联谐振回路的一个接线端相连接,该接线端不与开关器件的控制极输入端相连接,而其阴极与开关器件的参考电位相连接。这个二极管为开关器件的快速关断提供了可能性。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,在一个开关器件的控制极输入端与相应的LC并联谐振回路之间,配装一个脉冲整形—和阻抗变换器四端网络,该四端网络可以加速开关器件的关断(见图7和8)。因此可以改进开关器件的关断特性,从而实现开关损耗的减小。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,与LC并联谐振回路并联安装一个随电压变化的衰减部件(见图9)。通过此衰减部件可以保护开关器件的控制极输入端以防止电压过负荷。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,与LC并联谐振回路并联接入一个由一个齐纳二极管和一个与齐纳二极管阳极相连接的电阻组成的串联电路,并且开关器件的控制极输入端与齐纳二极管的阳极、开关器件参考电位与界于电阻和LC并联谐振回路之间的连接点连接(见图10)。通过接入齐纳二极管可以达到开关器件的一个似乎较高的阈值电压,从而实现开关器件通过LC并联谐振回路启动时间的缩短。这个时间可以通过本发明电路装置的一个优选实施例进一步缩短,该结构的特征在于,与LC并联谐振回路的电感串联安装一个由一个二极管和一个电阻组成的并联电路,使二极管的阴极和电阻的一个接线端与一个开关器件的控制极输入端的参考电位相连接,并且二极管的阳极和电阻的另一个接线端与LC并联谐振回路的电感连接,或者二极管的阳极和电阻的一个接线端与开关器件的控制极输入端连接并且二极管的阴极和电阻的另一个接线端与LC并联谐振回路的电感相连,借此可以得到与开关器件的控制极输入端相关的一个通过电阻大小可调的LC并联谐振回路输出电压的负的补偿直流电压(见图11)。本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,在开关器件控制极输入端和此控制极输入端的参考电位之间接入一个端子电阻,并且为了延长空载时间在LC并联谐振回路的控制极输出端与开关器件之间插入一个电阻分压器和另外一个开关器件,该开关器件只有在以下时刻把LC谐振回路的输出电压加到另一个开关器件上,即当由LC并联谐振回路的控制电压通过电阻分压器对此另一个开关器件所形成的控制电压超过其阈值电压并且将此器件接通时(见图12)。此实施结构为有效延长空载时间直到90度相位角(参照控制电压)提供了可能性。最后,本发明电路装置的另一个优选实施例其特征在于,开关器件的阈值电压以此方式预先给出,即可预先给出的开关器件起动时间可以实现。开关器件的阈值电压可以采用非同一般的高电压值的这个实施结构的提供的优点是,在使用就这方面来说的特殊开关器件时在延长空载时间方面可以实现如上述其它实施结构相同的作用,而不需使用其它附加元件。现在,借助下列附图进一步阐述本发明图1-13示出本发明电路装置的实施结构和图14-17示出在本发明电路装置中所选用的电压和电流曲线。在图1中示出驱动低压放电灯EL的具有推挽半桥式电路装置的电路图。直接靠近电源输入端在馈电线中接入一个保险丝SI。随后是整流器CL,其输出端跨接滤波电容器C1、以及跨过一抗火花干扰部件,该部件由一个在正的引线中接入的一个滤波扼流圈L1和一个与滤波电容器C1并联的电容器C2组成。自控的自由振荡逆变器,在此是一种推挽半桥式电路,是由两个开关器件T1和T2(优先采用MOSFET晶体管或带有空转二极管的IGBT晶体管)和具有电阻R1、R2电容器C5、二极管D1和二端交流开关DC的起动电路所组成。电灯EL经与两个晶体管T1、T2之间的中间抽头相连接的谐振电感L2与第一电极的接线端连接并且经与电容器C2的正极相连接的耦合电容器C7与第二电极的接线端连接。此外,设置一个由谐振电感L2、耦合电容器C7和两个谐振电容器C8、C9组成的串联谐振回路,其中两个谐振电容器C8、C9串联在电灯EL的灯丝电路中。此外,与电容器C9并联一个正温度系数的热敏电阻KL。为减轻开关器件的负荷还在晶体管T2的两端并联了一个电容器C6。在图1所述实施例中,晶体管T1和T2的控制按业已公知方法经装在谐振电路L2上的辅助绕组HW1和HW2进行。根据本发明在辅助绕组HW1、HW2和在开关器件T1、T2栅的输入端之间各接入一个由L3或L4和C3或C4及一个串联电阻R3或R4组成的LC并联谐振回路形式的网络。通过这种电路技术措施可以实现该电路即使在滤波电容器C1处有高电压的情况下也可以稳定地工作。在图1所示实施例中辅助绕组HW1和HW2各有相同的圈数nHW1=nHW2。在图1所示实施例中,控制半桥式电路的两个开关器件T1、T2的控制电路AS含有两个单一开关器件的电路部件AS1和AS2。一般来说根据本发明控制电路至少具有一个LC并联谐振回路。为了从负载电路耦合能量,LC并联谐振回路路径一个电阻R3、R4与或者可以与负载电路的电感L2上的辅助绕组HW1、HW2电学连接。图2示出本发明电路装置的另一实施结构。在该电路装置中为了从负载电路将能量耦合至LC并联谐振回路,LC并联谐振回路的电感L3、L4只与负载回路的电感L2磁耦合,其中,可以与LC并联谐振回路并联一个电阻R13、R14。把电感L3、L4安装在电感L2附近即可实现磁耦合。与此相结合可设计负载回路电路L2、尤其是通过使用适当磁心造型(例如“E形磁心”)、具有一个插入空气隙的磁闭合回路。在此,LC并联谐振回路的电感L3、L4制成具有外空气隙或制成空气线圈。电感L3、L4优先用棒状磁心电感线圈制成。根据本发明,把控制电路AS设计成由单一开关器件的电路部件AS1、AS2组成。其中每个单一开关器件的电路部件具有如图1和图2所示的LC并联谐振回路。和单一开关器件的电路部件的LC并联谐振回路的固有谐振频率优先是相等的。本发明也优先设计成各单一开关器件的电路部件的这些LC并联谐振回路分别具有相同的电感和相同的电容。现在用图14和15描述半桥式电路的两个开关器件T1、T2中的电压和电流曲线,其中图14中示出启动期间在两个控制回路中的电压曲线u(T1、Gate)、u(HW1);u(T2、Gate)、u(HW2)和所属的晶体管电流I(T1)、I(T2),图15示出起振后的状态。在时刻ZP1(图14)利用图1所示二端交流开关DC借助电路的第一个脉冲对电容器C3充电并接通晶体管T1。因此在辅助绕组HW1上的电压跃升到一由匝数比(=电感线圈L2初级绕组的匝数nprimr(初级)与电感线圈L2上辅助绕组HW1的匝数nHW1之比)和中间回路直流电压所确定的数值。在电感线圈L2中开始有正弦形电流流过。现在,在电感线圈L2上、从而在辅助绕组HW1上的电压开始按下式U=-L&CenterDot;dI(t)dt]]>下降(在时刻ZP1和ZP2之间的时间范围a,图14)。然而,尽管辅助绕组HW1上的电压有这样的下降,但是它仍然保持很高,从而使电容器C3经电阻R3继续充电。基于C3上的电压,在电感线圈L3中开始有正弦形上升的电流流过,该电流使电容器C3放电。因此,在晶体管T1控制极输入端(栅极)的电压开始下降,直至该电压低于T1的阈值电压并且T1关断(时刻ZP2,图14)。通过这样的瞬态过程在电感线圈L2中注入的谐振电流使在扼流圈上、从而在辅助绕组HW1、HW2上的电压反向。现在电容器C3经R3通过HW1上的电压和注入LC并联谐振回路的电感线圈L3中的电流自充电,T1的栅电压变为负值。起初由HW2经R4负性充电的电容器C4现在经R4由辅助绕组HW2充电,因为在半桥式电路的换向期间(在时刻ZP2和ZP3之间的时间范围b,图14)在HW2上的电压阶跃式上升。通过R4/C4的低通功能,在C4、电感线圈L4、从而也在T2栅极上的电压正弦式上升。当超过T2的阈值电压时此晶体管接通(时刻ZP4,图14)。基于在L2中的谐振电流和在T2上的栅极电压之间的相移而实现接通,而此时开关器件T2的空转二极管控制谐振电流(在时刻ZP3和ZP5之间的范围C,图14)。由辅助绕组HW2所建立的控制电压正弦式下降,然而此电压对C4的放电却没有或只有很少的贡献。电感线圈L4现在使电容器C4放电,虽然还有高控制电压提供使用且此线圈通过向它注入的电流强迫C4再充电并且从而强迫晶体管T2可靠地和快速地关断(时刻ZP6,图14)。通过半桥式电路重新的换向,在电感线圈L2中注入的谐振电流使辅助绕组HW1和HW2以及初级绕组上的电压反向。电容器C4现在也经R4由HW2负的充电,而电容器C3经R3由HW1正的充电(在时刻ZP6和ZP7之间的时间范围d,图14)。因此晶体管T1被再次接通并且所述过程又重新开始。如果为了减轻开关负荷使用在图1-13中所示的电容器C6(例如与晶体管T2并联),那么在一个半桥晶体管的关断和另一个半桥晶体管的接通之间必须有一足够的空载时间(=时间范围b=在电容器C6上的再充电过程的时间)。在一般情况下,(减轻开关负荷的电容器C6具有通常使用的电容值)这个空载时间由下面的事实得出,即在所属控制电路的输出电压变为零之前先低于晶体管的阈值电压,而与此对称的另一控制电路的输出电压在此晶体管确实导通之前必须首先上升到要被接通到晶体管的阈值。图15示出在整个装置已起振的状态下,开关器件T1、T2中的电压和电流曲线以及辅助绕组上的电压和LC并联谐振回路的控制电压。可以看到,单一开关器件的控制电路的上述电压和电流曲线是对称的。图1中所示LC并联谐振回路的元件实际上是有某些制造容差的,这些容差主要在以下情况才发生作用,即当两个控制电路(AS1/AS2)的固有谐振频率fres=12&pi;&bull;L3/4&bull;C3/4]]>彼此有很大差别时,因为此时不能再以两个控制电路AS1和AS2中相互对称的控制电压曲线为出发点。本发明电路装置的实施结构、尤其是图5、6、10、11和12所示的结构、在半桥式电路通过晶体管延迟接通而产生换向时将导致可实现的空载时间的增大,以保证用电感线圈L2中存储的空转能量充分地给减轻开关负荷电容器C6再充电。在图5所示的本发明电路装置的实施结构中,各有一个二极管D3或D4和一个电阻R5或R6组成的串联电路并联到两个LC振荡回路中的每一个电路上,致使只是LC谐振回路振荡的负半波(负的栅压)被衰减。这一点导致控制电压曲线的整形,该曲线具有较高幅度的较短的正半波和具有较低幅度的较长的负半波,从而实现工作比的偏移。图6示出延迟接通时间的另一个实施结构,该结构也可以补充上面借助图5描述的电路装置。在该电路装置中,由两个电阻R7、R8限制减轻开关负荷电容器C6中的电流。为此由两个电阻R7、R8和电容器C6组成的串联电路与晶体管T1并联,使一个电阻R8置于地电位、而另一个电阻R7与两个开关晶体管T1、T2的连接点相连,并且电容器C6位于两个电阻R7、R8之间。两个电阻R7、R8各与一个二极管D7、D8并联,它们的阳极与减轻开关负荷电容器C6相应的接线端相连。在图6所示电路装置中,两个LC并联谐振回路不与晶体管T1、T2的栅—源—电路并联,而是以其一个接线端与晶体管的栅极相连而以其另一个接线端与二极管D7(L4、C4)和D8(L3、C3)的阴极相连。在接通晶体管T1时,减轻开关负荷电容器C6被放电。如果现在T1的栅极电压下降到低于所给出的阈值,则T1关断。这将导致C6充电并且在R7及R8上出现电压降。T2的接通现在以这样的方式被延迟,即从由L4、C4、R4和HW1组成的控制电路提供的T2的控制电压中减去由C6充电过程引起的在电阻R7上的电压降。R8上的电压降抵制T1的关断并从而可能导致带有很大损耗的开关,该电压降由二极管D8限制在其导通电压上。如果T2的栅压低于其阈值,则T2关断,电容器C6将通过注入电感线圈L2的电流仍然经电阻R7和R8放电。R7上的电压降现在经二极管D7限制在其导通电压上,由连接在晶体管T1上的控制电路提供的电压减去R8上的电压从而导致T1延迟接通。电阻R3、R4或R13、R14(图5)可以是线性的、非线性的或随温度变化的电阻。因此有可能使两个开关器件的控制随环境条件或整个装置的状态而变化。例如可以设计在很高的环境温度下整个装置的功耗以这样的方式减少,即电阻R3、R4、R13、R14随温度的增加而成比例的减少。在下面的情况可以应用非线性电阻,即控制电路应以此方式对异常的、整个装置的运行状态(例如,灯的批量生产中非一般的高点火电压)作出反应,即在特殊情况下也能保证可靠运行。在图3和图4中示出本发明电路装置的其它实施结构。在这种电路装置中控制电路AS具有另一个电路元件TR,该元件使LC并联谐振回路中产生的控制信号反向。这另一个电路元件TR优先为一个变压器,其中可以解释为LC并联谐振回路的电感L3、L4在此变压器中。此外该控制电路以此方式设计,即LC并联谐振回路的控制信号输送给某一个开关器件(例如T1),并把LC并联谐振回路反向的控制信号输送给另一开关器件(例如T2)。从而在逆变器的两个开关器件的运行中不会出现非对称性。LC并联谐振回路的部件制造过程中所引起的容差对两个开关器件T1、T2上影响相同。如图4所示,该控制电路可依此方法设计,即某一个开关器件(例如T1)的控制极输入端与另一个电路元件TR的一个输出端连接,并且另一个开关器件(例如T2)的控制极输入端与此另一个电路元件TR的另一个输出端连接。LC并联谐振回路位于一个参考电位上,该参考电位不是同时作为两个开关器件T1、T2之一的参考电位。另外的电路元件,例如上述的变压器,该变压器具有一个或多个次级绕组。每一个次级绕组与逆变器的至少一个开关器件连接。使用变压器以简单的方式通过次级绕组为半桥式电路的两个开关器件T1、T2建立必要的控制信号的电隔离。图7和8示出本发明电路装置的实施结构,在这些结构中,在开关器件T1、T2的控制极输入端与相应的LC并联谐振回路之间配装一个脉冲整形—和组抗变换器四端网络VP。此四端网络可以加速开关器件T1、T2的关断。在图7所示的电路装置中,脉冲整形—和阻抗变换器四端网络VP采用由两个二极管和一个双极型小信号晶体管构成的清理网络。图8示出的电路方案采用一个MOSFET晶体管和一个二极管。连接在LC并联谐振回路与开关器件T1、T2的控制极输入端之间的四端网络VP的二极管当LC并联谐振回路的控制电压下降时通过一反向电压的建立形成阈值电压,此电压开启四端网络相应的小信号晶体管。因此开关器件T1、T2的输入电容突然放电,并且开关器件关断。在四端网络(图7)的双极型实施结构中的另一个二极管阻止不希望的电流通过小信号晶体管的基极—集电极—二极管。图9示出电路装置的另一个实施结构,其中,与LC并联谐振回路并联安装一个随电压变化的衰减部件DG(优先为两个逆串联的齐纳二极管)用于限制开关器件T1、T2的控制电压。通过此装置可以实现开关器件控制极输入端的过压保护。如图10所示,可以作为另一种选择或者作为上述实施结构的补充,在开关器件T1、T2的控制极输入端与LC并联谐振回路之间接入一个齐纳二极管ZD和一个电阻RZ,致使在开关器件阈值电压上叠加一齐纳电压,于是只有在LC并联谐振回路的一个较高的控制电压下才能开启开关器件T1和T2下。图13中示出一个特别廉价的控制电路AS。通过使用相互互补的开关器件(就是说T1是一个P沟道MOSFET,而T2是一个N沟道MOSFET)即可产生两个开关晶体管的公共控制电压。用LC并联谐振回路控制电压的正半波驱动开关器件T1,而用负半波驱动开关器件T2。空载时间(两个开关器件已关断)是自动产生的,即当控制电压数值小于开关器件阈值电压时两个开关器件是关断的。当在图5示出的本发明电路装置中实现了LC并联谐振回路控制电压负半波的一时间延长时,与此相反,采用图11示出的本发明电路装置却可以实现LC并联谐振回路控制电压的直流电压成分,这样,正半波的振幅小于负半波的振幅。在图11的实施结构中,与LC并联谐振回路的电感L3、L4串联安装一个由一个二极管D9/D10和一个电阻R9/R10组成的并联电路,使二极管D9/D10的阴极和电阻R9/R10的一个接线端与开关器件T1、T2的控制极输入端的参考电位连接。二极管D9/D10的阳极和电阻R9/R10的另一个接线端与LC并联谐振回路的电感L3、L4连接。此外,另一种可能的选择是二极管D9/D10的阳极和电阻R9/R10的一个接线端与开关器件T1、T2的控制极输入端及二极管D9/D10的阴极和电阻R9/R10的另一个接线端LC并联谐振回路的电感L3、L4连接。借此,参照开关器件T1、T2的控制极输入端,实现一个可以用电阻R9/R10的大小调整的LC并联谐振回路输出电压的负直流电压成分u(T1、Gate)、u(T2、Gate),并且从而在与开关器件激励相同的周期时间内实现正脉冲宽度的缩短。图16示出图11所示电路装置的有关电压时间曲线。其中图16a示出u(T1、Gate)、u(T1、Gate)和u(HW1)的曲线并且图16b示出u(T2、Gate)、u(T2、Gate)和u(HW2)的曲线。u(Tx、Gate)表示开关器件T1、T2的控制电压u(Tx、Gate)的时间平均值。因为在一个电感线圈上只能保持一种电流过该线圈的电流在其欧姆电阻上产生的直流电压,所以在LC并联谐振回路电感L3、L4上的电压降的时间平均值uL=0伏。在电阻R9/R10上通过并联一个二极管D9/D10按时间平均值只能产生一个负电压,根据网孔定则,该电压被在LC并联谐振回路的电容器C3、C4上叠加在交流电压uc(t)上的直流电压的补偿。在此,根据希尔霍夫定理,在串联电路内由R9/R10和D9/D10和LC并联谐振回路的电感L3、L4组成的并联电路装置是无关紧要的。通过这个叠加的直流电压在半桥开关器件的控制极输入端出现一个控制信号,参照一足够用于开启半桥开关器件的电压,此控制信号的工作比小于50%。在图16中示出了这种情况。按图11实施的控制电路部件AS1和AS2控制电压的时间平均值是负的,正半波的振幅比负半波的振幅有较小的数值。图12示出了导致延长空载时间tT(两个tT;半桥开关器件T1、T2已关断)的另一个电路装置。图17示出图12所示电路的有关电压曲线,其中图17a示出u(HW1)、u(T1、Gate)和u(L3),而图17b示出u(HW2)、u(T2、Gate)和u(L4)。在图12示出的电路装置中,在一个开关器件T1、T2的控制极输入端和此控制极输入端的参考电位之间接入一个箝位电阻RK1、RK2。为了延长空载时间(tT;T1、T2已关断),在LC并联谐振回路的控制极输出端和开关器件T1、T2之间接入一个电阻分压器Rs1/s3/Rs2/s4和另一个开关器件T3、T4。开关器件T3、T4优先使用一个PNP晶体管,此晶体管被接入开关器件T1、T2的控制极电路(栅极电路)中。对此,另一种可能的选择是采用一个NPN晶体管作为开关器件T3、T4,这种晶体管接入开关器件T1、T2控制极输入端(源极)参考电位的线路,使T3、T4的集电极与开关器件T1、T2,发射极与LC并联谐振回路以及基极与分压器RS1、RS2;RS3、RS4的中间抽头连接。在这种情况下,只有当电阻分压器Rs1/s3/Rs2/s4上由LC并联谐振回路的控制电压所形成的控制开关器件T3、T4的控制电压超过T3、T4的开启阈值(阈电压)并且将此晶体管开启时,LC并联谐振回路的控制电压才加到开关器件T1、T2上(图12和17)。控制晶体管T3、T4也连接在LC并联谐振回路的输出端和半桥开关器件T1、T2的控制极输入端之间。如果控制晶体管T3、T4处于截止状态,则半桥开关器件T1、T2的控制电压为0伏。在此情况下电阻Rk1/Rk2阻止栅—源—电容(开关器件T1、T2的输入电容)充电从而阻止了由外界影响而导致半桥开关器件T1、T2的误启动。现在,如果LC并联谐振回路的控制电压上升,则电阻分压器Rs1/s3/Rs2/s4上的电压降也增加。于是,通过选择Rs1/s3/Rs2/s4的比值可以调整在多大的LC并联谐振回路输出电压的情况下在控制电阻Rs1/s3上的电压降变得足够大,以便使控制晶体管T3、T4开启。在此工作点上Rs1或Rs3上的电压必须正好等于控制晶体管T3、T4的阈值电压(双极型小信号晶体管的阈值电压约为0.6伏)。然后,LC并联谐振回路继续上升的输出电压经开启的控制晶体管T3、T4传送到半桥开关器件T1、T2的控制极输入端,而且扣除了控制晶体管T3、T4的导通电压。这样就可导致半桥开关器件T1、T2的开启。电阻Rk1/Rk2选为高电阻值,使其对控制电压没有重要的影响并对LC并联谐振回路只有比较小的负荷。控制晶体管一直保持接通状态,直到控制电阻Rs1或Rs3上的电压重又低于阈值电压并且控制晶体管的基极—集电极二极管完全清除为止。半桥开关器件可以与控制晶体管T3、T4的清除过程不相关地可靠关断,因为LC并联谐振回路的控制电压小于开启半桥开关器件T1、T2所需的控制电压。如上所述,控制晶体管T3、T4也可以接入半桥开关器件控制极输入端参考电位的线路中。在这种情况下,电阻分压器Rs1/s3/Rs2/s4的数值是如此选择的,使在T3/T4基极和发射极之间的分压器电阻上的电压降可导致控制晶体管T3、T4开启。图13示出一个本发明电路装置,在此装置中半桥装置由两个互补晶体管T1、T2组成。控制电路AS是以此方法设计的,即LC并联谐振回路一方面与两个开关器件T1、T2的连接点(半桥中点)连接并且另一方面与开关器件的两个彼此相连的控制极输入端连接。在此实施结构中,一个LC并联谐振回路已足够控制半桥的两个开关器件T1、T2而不再需要另一个电路元件,例如变压器。上述电路装置优先使用半桥电路来装配,但也可以使用其它常用的自由振荡逆变器,例如非对称半桥式电路、全桥式电路、推挽式变流器或者也可以是单个晶体管电流变换器。根据图1,下面在表中列出与230伏交流电网连接的驱动一个功耗为20瓦电灯的电路装置所需的元器件。</tables>权利要求1.驱动电灯(EL),特别是驱动低压放电灯的电路装置,此装置具有一个负载回路,该负载回路由至少一个电感(L2)和至少一个电容器(C7、C8、C9)组成,和具有一个逆变器,该逆变器可用两个开关器件(T1、T2)构成的半桥电路来实现,和具有一用于控制开关器件(T1、T2)的控制电路(AS),其特征在于,控制电路(AS)具有至少一个LC并联谐振回路(L3、C3、L4、C4)。2.权利要求1所述电路装置,其特征在于,用于由负载回路耦合能量的LC并联谐振回路与在负载回路的至少一个电感(L2)上的辅助绕组(HW1、HW2)经一个电阻(R3、R4)可以电连接。3.根据权利要求1所述的电路装置,其特征在于,为了由负载回路将能量耦合至LC并联谐振回路,LC并闻谐振回路的电感(L3、L4)只与负载回路的电压(L2)磁耦合,并且可在LC并联谐振回路上并联一个电阻(R13、R14)(图2)。4.根据权利要求1至3其中之一所述电路装置,其特征在于,负载回路的电感(L2)具有一个插入空气隙的磁回路,并且LC并联谐振回路的电感(L3、L4)制成具有外空气隙或制成空气线圈。5.根据上述权利要求其中之一所述电路装置,其特征在于,控制电路(AS)由单一开关器件的电路部件(AS1、AS2)所组成,并且每个单一开关器件的电路部件(AS1、AS2)具有LC并联谐振回路(图1)。6.根据权利要求5所述电路装置,其特征在于,每个单一开关器件的电路部件(AS1、AS2)的LC并联谐振回路(L3C3、L4C4)的固有谐振频率是相同的。7.根据权利要求5或6其中之一所述电路装置,其特征在于,每个单一开关器件的电路部件(AS1、AS2)的LC并联谐振回路(L3C3、L4C4)各具有相同的电感(L3、L4)和相同的电容(C3、C4)。8.根据上述权利要求其中之一所述电路装置,其特征在于,多个LC并联谐振回路的电感是磁耦合的。9.根据权利要求1所述装置,其特征在于,半桥式电路装置的两个开关器件(T1、T2)是由两个互补晶体管构成的,并且控制电路(AS)是以这种方式设计的,即LC并联谐振回路一方面与两个开关器件(T1、T2)的连接点连接,而另一方面与开关器件(T1、T2)的两个相互连接的控制极输入端连接(图13)。10.根据权利要求1至4其中之一所述电路装置,其特征在于,控制电路(AS)具有另一个电路元件(TR),该电路元件反转由LC并联谐振回路所产生的控制信号,此外,该控制电路以如下方式设计,即分别将LC并联谐振回路的控制信号传输给一个开关器件(T1)而LC并联谐振回路的反转控制信号传输给另一个开关器件(T2)(图3)。11.根据权利要求1至4其中之一所述电路装置,其特征在于,控制电路(AS)具有另一个电路部件(TR),该电路部件在第一个输出端以反向形式产生一个由LC并联谐振回路形成的控制信号,并且在第二个输出端以非反向形式产生LC并联谐振回路的控制信号,此外,控制电路(AS)以如下方式设计,即某一个开关器件(T2)的控制极输入端与电路元件(TR)的第一输出端连接,并且另一个开关器件(T1)的控制极输入端与电路元件(TR)的第二输出端连接(图4)。12.根据权利要求10或11其中之一所述电路装置,其特征在于,另一个电路元件(TR)是一个变压器。13.根据权利要求12所述电路装置,其特征在于,该变压器具有一个或多个次级绕组,并且每个次级绕组至少与逆变器的一个开关器件(T1、T2)连接。14.根据权利要求2至13其中之一所述电路装置,其特征在于,电阻(R3、R4、R13、R14)是线性的、非线性的或随温度变化的电阻。15.根据上述权利要求其中之一所述的电路装置,其特征在于,与LC并联谐振回路并联的、由一个二极管(D3、D4)和一个电阻(R5、R6)构成的串联电路是如此连接的,即LC并联谐振回路的半波振荡更强烈地衰减,在该半波下控制电压在逆变器的一个开关器件(T1、T2)的控制极输入端是负值,从而使半桥式电路(T1、T2)被关断的空载时间(tT)被延长(图5)。16.根据权利要求1至10其中之一所述电路装置,其特征在于,在LC并联谐振回路与开关器件(T1、T2)之间安装另一个电阻(R7、R8),该电阻在开关去负荷电容器(C6)的再充电期间通过此电容器(C6)的再充电产生一个电压降,该电压降起抵制LC并联谐振回路控制电压的作用,从而能够在开关去负荷电容器(C6)的再充电期间阻止开关器件(T1、T2)的开启(图6)。17.根据权利要求16所述电路装置,其特征在于,与另一个电阻(R7、R8)并联,一个二极管(D7、D8),使其阳极与LC并联谐振回路的这样一个接线端相连接,该接线端不与开关器件(T1、T2)的控制极输入端连接,并且其阴极与开关器件(T1、T2)的参考电位连接。18.根据权利要求1至16其中之一所述电路装置,其特征在于,在一个开关器件的控制极输入端与相应的LC并联谐振回路之间配装一个脉冲整形—和阻抗变换器四端网络(VP),该四端网络可加速开关器件的关断(图7和8)。19.根据权利要求1至16其中之一所述电路装置,其特征在于,与LC并联谐振回路并联安置一个随电压变化的衰减部件(DG)(图9)。20.根据权利要求1至16其中之一所述电路装置,其特征在于,与LC并联谐振回路并联接入一个由一个齐纳二极管(ZD)和一个与齐纳二极管阳极连接的电阻(RZ)组成的串联电路,并且开关器件(T1、T2)的控制极输入端与齐纳二极管的阳极和开关器件(T1、T2)的参考电位以及与电阻(RZ)和LC并联谐振回路之间的连接点连接(图10)。21.根据权利要求1至14其中之一所述电路装置,其特征在于,与LC并联谐振回路的电感(L3、L4)串联安装一个由一个二极管(D9/D10)和一个电阻(R9/R10)组成的并联电路,使二极管(D9/D10)的阴极和电阻(R9/R10)的一个接线端与一个开关器件(T1、T2)的控制极输入端的参考电位连接,并且二极管(D9/D10)的阳极和电阻(R9/R10)的另一个接线端与LC并联谐振回路的电感(L3、L4)连接或二极管(D9/D10)的阳极和电阻(R9/R10)的一个接线端与一个开关器件(T1、T2)的控制极输入端连接并且二极管(D9/D10)的阴极和电阻(R9/R10)的另一个接线端与LC并联谐振回路的电感(L3、L4)连接,这样,参照开关器件(T1、T2)的控制极输入端可以得到通过电阻(R9/R10)大小可调的LC并联谐振回路的控制电压的负的直流电压成分(图11)。22.根据权利要求1至14其中之一所述电路装置,其特征在于,在开关器件控制极输入端和此控制极输入端的参考电位之间接入一个箝位电阻(RK1、RK2)并且为了延长空载时间(tT、T1、T2被关断)在LC并联谐振回路的控制极输出端与开关器件(T1、T2)之间插入一个电阻分压器(RS1、RS2、RS3、RS4)和另一个开关器件(T3、T4),该开关器件只有在以下时刻将LC谐振回路的控制电压加到那个开关器件上,即当由LC并联谐振回路的控制电压通过电阻分压器(RS1、RS2、RS3、RS4)为另一个开关器件(T3、T4)所形成的控制电压超过其阈值电压并且此器件接通时(图12)。23.根据上述权利要求其中之一所述电路装置,其特征在于,开关器件(T1、T2)的阈值电压以此方式预先给出,使可预先给出的开关器件启动时间可以实现。全文摘要本发明涉及一种电灯(EL)、特别是低压放电灯的驱动电路装置,此装置具有一个负载回路,该负载回路由至少一个电感(L2)和至少一个电容器(C7、C8、C9)组成,并且具有一个逆变器,该逆变器可用两个开关器件(T1、T2)制成的半桥电路来实现,并且具有一个控制开关器件(T1、T2)的控制电路(AS)。按本发明的设计,控制电路(AS)具有至少一个LC并联谐振回路(L3C3、L4C4)。本发明电路装置可以不用分立的昂贵的绕线部件制造。文档编号H05B41/28GK1160981SQ96123259公开日1997年10月1日申请日期1996年12月20日优先权日1995年12月22日发明者H·施米特,L·赖泽,P·霍伊辛格,K·菲舍尔,W·希施曼申请人:电灯专利信托有限公司
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