专利名称：用于灯操作的电路布置和方法
技术领域：
本发明涉及用于灯操作的电路布置和方法。更具体地说，这些是借助于本发明使其振荡频率可被控制和调节的自激振荡半桥变换器。
本发明主要涉及低压气体放电灯的操作，因为用于这些灯的设备受主要成本压力的支配。除了涉及预热方面外，本发明还可用于高压气体放电灯的设备。本发明还能够用于象LED的其它光源。
背景技术：
在美国电气和电子工程师协会2001年的电源电子专家(PowerElectronics Specialists)会议上，Fengfeng Tao等人的文献“带有调光控制的自激振荡电子镇流器”描述了自激振荡半桥变换器。在这篇文献中的图2中显示了已知的带有反馈变压器的半桥变换器。在这篇文献中的电子开关是MOSFET形式的。
所引用的半桥变换器被广泛用作灯操作的电路布置，因为它只需要少量的低成本元件并且运行可靠。这种电路布置的一个缺点是由于半桥变换器的振荡频率是由所用的反馈装置控制的，并且最初它没有能力影响振荡频率这个事实所造成的。更具体地说，使用双极晶体管的半桥变换器的情况是这样的，因为双极晶体管在强电流下被驱动，其影响是复杂的。
调节振荡频率的能力提供了下列优势·半桥变换器的振荡频率可用来控制灯电流和灯功率。
·借助于振荡频率，灯丝的预热可被调节。
·借助于振荡频率，灯的点燃过程可被谐振点燃所控制。
·半桥变换器的振荡频率可被设置成温度的函数，从而使灯功率以及因此使功耗在环境温度高或安装条件较差时被减少。
所引用的文献包括了上述列表的第一项。建议将激励变压器放在反馈变压器的后面。现在，通过将恒定电流输进激励变压器来影响振荡频率。输进的电流被叠加到激励变压器的磁化电流上，从而使振荡频率被调节。这种解决方案的不利之处在于振荡频率依赖于激励变压器的磁特征。因为这些只能被不准确地减少，这种解决方案不适于大规模生产。此外，所建议的解决方案没有灯参数(例如灯电流和灯功率)的闭合控制环。
文献US4,525,648(De Bijl)和US 6,346,779(Aiello)也推荐了具有影响振荡频率能力的自激振荡半桥变换器。然而，再一次，这些文献未公开任何有关灯参数(如灯电流和灯功率)的控制。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种电路布置，该电路布置提供了用于灯操作的自激振荡半桥变换器，其中的振荡频率可被可靠地调节。
本发明的另一个目的是提供用于灯操作的自激振荡半桥变换器，其中的一个灯参数可通过调节振荡频率而被控制。
本发明的另一个目的是详细说明一种方法，该方法包括借助于包含有自激振荡半桥变换器的电路布置所进行的灯起动和操作，起动过程包括至少对灯点燃的控制。
按照本发明用于上述目的的解决方案基本上包含了电路布置，所述的电路布置包括可阻止半桥变换器中的电子开关被接通并使电子开关只在接通时间内被接通的停止装置。接通时间可方便地视灯参数而定，从而使得控制环闭合。
在细节上，按照本发明的电路布置包括下列特征·具有串联连接的上部和下部电子开关的半桥布置，每个开关带有控制接线并在它们的连接点处形成中心点，·其中有负载电流流动的负载电路被连至该中心点，·负载电路包含具有谐振频率的电抗网络，灯可被连至电抗网络，·负载电路被设计成以使在所连接灯的正常操作期间以及一个电子开关打开之后，相应的另一个电子开关两端的电压在振铃时间后变为零，·电路布置具有反馈装置，该反馈装置将来自负载电路的反馈变量与电子开关的控制接线耦合，以这样的一种方式，即电子开关被轮流接通，·电路布置具有停止装置，该停止装置与电子开关的控制接线耦合并且有一个施加停止信号的输入端，只要停止信号处于断开状态，该停止装置可阻止电子开关被接通，·电路布置具有计时器，该计时器与停止装置的输入端耦合并产生停止信号，该停止信号可表现为接通状态和断开状态，·电路布置具有触发装置，在振铃时间已经消逝后但最迟在负载电流变为零时，该触发装置在每一情形下向计时器发出触发信号。
被连至中心点的负载电路通常带有灯电感器和谐振电容器。这些元件和电抗网络的其它元件彼此相配，以使它们减少了在每一情形下在切换过程期间已经被接通的电子开关上的接通负载。这一点被实现是因为在电子开关已经被切断之后，为了在打算接通的相应的电子开关两端产生理想地为零的电压，包括在电感器(如灯电感器)、电容(如寄生开关电容或所谓的缓冲电容)能量中的电荷被改变。借助于所谓的续流二极管，这个电压通常被钳位。只有当电路布置是在正常模式下被操作时，针对电路布置的这个过程才会可靠地发生。这意味着通过比如灯的断开或灯中的闪络，电路布置在被启动时不是处于过渡状态。从电子开关被切断到其它电子开关两端的电压变为零的时间定义为振铃时间。在振铃时间后，电子开关在不带任何电压因而也无任何负载的情形下可被接通。
反馈装置通常包含来自负载电路的反馈变量与电子开关的控制接线的磁耦合。电流互感器可广泛用于这种用途，该电流互感器的初级绕组检测负载电流并且在每一情形下带有控制电子开关的次级绕组。初级绕组被连至灯电感器也是已知的。此外，还已知的实施例中的负载电压而不是负载电流被检测，以用于反馈。
所有这些电路具有共同的特征，即反馈变量在理想地切换电子开关通断负载，并且在正反馈环中维持这种接通状态直至反馈变量不再被传递给电子开关的控制输入端为止。现有技术基本上考虑了用于这种用途的两种机制负载电路中的谐振过程使反馈变量的极性反向；或者比如根据反馈变压器的饱和度，反馈装置中断反馈变量的传输。
按照本发明，电子开关被接通和断开的时间基本上不再由反馈装置控制。无可否认，反馈装置仍然提供能量以驱动电子开关，但是停止装置限定了接通时间，该接通时间是电子开关可被驱动的唯一时间。按照本发明，接通时间可用来确定半桥变换器的振荡频率。
通过计时器输进停止信号的输入端，计时器控制停止装置。当计时器传输断开状态的停止信号时，这阻止电子开关被反馈装置驱动。按照本发明的电路布置有利地只带有一个停止装置，该停止装置以相同的方式作用于半桥布置中的两个电子开关。在接通时间期间，计时器传输接通状态的停止信号，于是使电子开关被反馈装置所驱动。
接通时间的开始由触发装置借助于被发送给计时器的触发信号来确定。计时器一接收到触发信号，它就在接通时间内将停止信号切换至接通状态。触发装置从负载电路的特征变量中获得触发信号。正如上面所描述的，最早的传输触发信号的时间是振铃时间的结尾。在这个时间之后，打算在半桥布置中输送负载电流的下一个电子开关可在无任何负载的情况下被接通。这个时间之后是续流阶段，其间负载电流由上述续流二极管传送。当负载电流的极性被改变时(也就是说当负载电流过零点发生时)，续流阶段结束。在过零点之后，电子开关不得不传送负载电流。如果间断操作不是预期的，则触发装置最迟不迟于这个时间必须向计时器发送触发信号。总之，触发信号应当在续流阶段被发送。在这种情形下，应当注意的是由于双极晶体管的所谓动态饱和电压，使接通后的传导损耗不是即刻最佳的。为了减少晶体管损耗，触发信号因此应当在续流阶段结束前的某个时间被发送。
正如所述的，半桥变换器的振荡频率借助于接通时间可被调节。如果目标是控制电路布置的电输出变量(如灯功率或灯电流)，则接通时间有利地依赖于受控制的变量。这个变量通常由测量装置检测，并且作为受控变量被传递给计时器。计时器将接通时间设置成受控变量的函数，从而闭合了控制环。例如，如果灯电流上升，则计时器缩短接通时间，以使半桥变换器的振荡频率上升，并再次减少灯电流。
然而，曾被提到的控制环只在灯操作期间可被闭合。所连接的灯被正确操作的灯操作在起动模式之后进行。为了在灯中起动气体放电，起动模式是必需的；起动模式包括至少一个点燃模式，在点燃模式中点燃电压在灯两端生成。
控制环不能在起动模式下操作，因为没有有价值的受控变量可用。因此，选择开关被方便地添加到按照本发明的电路布置中并由序列控制器来控制。序列控制器最初将选择开关置于起动模式，以使负责设置接通时间的计时器的输入端与用于时间预置的第一装置耦合。用于时间预置的第一装置使用计时器来限定固定接通时间，固定接通时间被如此选择以使点燃电压在还未被点燃的所连接的灯两端生成，这个点燃电压适于点燃灯。为了产生点燃电压，优选的是激励电抗网络的谐振频率。最简单的情形下，这是包含灯电感器和谐振电容器的串联电路的谐振频率。当半桥变换器的振荡频率与电抗网络的谐振频率相配时，则在谐振频率的一个四分之一周期持续时间内、在每一情形下一个电子开关传送负载电流。如果从负载电流的过零点开始计算接通时间的话，则半桥变换器在谐振频率处振荡，即使接通时间是谐振频率的一个四分之一周期持续时间。如果触发信号甚至是在负载电流的过零点之前被发送，则接通时间以相应的方式被延长。这个分析忽略了在半桥布置中使用的双极晶体管的存储时间。接通时间也许需要通过存储时间而被缩短。为了减少电子开关上的切换负载，半桥变换器必须以所谓的感应模式来操作。这意味着半桥变换器的振荡频率必须高于谐振频率。因此，所选择的接通时间还必须比精确达到谐振频率所必需的时间短。
半桥变换器的振荡频率越接近于谐振频率，由此而产生的点燃电压就越高。然而，电路布置负载容量代表了关于振荡频率距谐振频率有多近的限度。为了在电路布置未过载的情形下取得尽可能高的点燃电压，通过半桥布置的电流或负载电流由阈值装置检测。如果检测的电流超过电流极限值，则阈值装置产生中断信号，该信号被提供给计时器的中断输入端。如此设计计时器的中断输入端，以使计时器一接收到中断信号，接通时间就即刻被终止。这意味着计时器立刻将停止信号变至断开状态。这意味着振荡频率可如电路布置的负载容量允许的那样仅仅接近谐振频率，并且在另一方面，这意味着为了取得尽可能高的点燃电压还增加了这种负载容量的限度。
除了点燃模式外，起动模式还包括预热模式。预热模式的目标是在点燃模式之前，将所连接的灯的电极灯丝提高到这样一种温度，在该温度下点燃可以以保护灯丝的方式发生。为了这个目的，在点燃模式之前，序列控制器设置选择开关以便将用于时间预置的第二装置与计时器耦合。因此使计时器设置固定的接通时间，该固定的接通时间适于电极灯丝的预热。这个接通时间必然产生振荡频率，该振荡频率与谐振频率相差很远以致将导致点燃电压施加于灯是不可能的。实验已经表明当振荡频率比谐振频率大1.5倍时，情形就是这样的。
在半桥布置中使用双极晶体管时，本发明尤其有利。针对这一点存在两个原因首先，双极晶体管比等效的电子开关(如MOSFET或IGBT)的成本更低。其次，必须得到强电流以用来驱动双极晶体管。在本发明的情形中，通过从负载电路取得用于驱动双极晶体管的电流来解决这个问题。然而，按照本发明的电路布置允许借助于振荡频率而使灯操作变量受控。
最近出现的大功率LED(发光二极管)具有超出0.1A很多的工作电流。因此，对于LED电源来说，本发明也很重要。所以，在本发明中，词句“灯”还包括LED。
在下文中，将利用示范性的实施例并且参考附图对本发明进行详细地解释，其中图1显示的是按照本发明的电路布置的框图，图2显示的是按照本发明的、带有功率因数校正的电路布置的电路图，图3a显示的是针对按照本发明的电路布置的特征电压波形的波形，以及图3b显示的是针对按照本发明的电路布置的特征电流波形的波形。
在下文中，电阻器用字母R表示、电子开关用字母S表示、二极管用字母D表示、电容器用字母C表示、节点用字母N表示、变压器用字母T表示、电感器和绕组用字母L表示，在所有情形中数字跟在字母后面。另外，在下文中，不同的示例性实施例中同样的元件以及具有相同作用的元件总是使用相同的附图标记。
具体实施例方式
图1显示的是按照本发明的电路布置的框图。上部和下部电子开关S1、S2是串联连接的并且构成了半桥布置。在它们的连接点处，S1和S2构成中心点N1，负载电路LK被连至中心点N1，负载电流IL在其中流动。为了清楚起见，与S1和S2并联的续流二极管未被示出。负载电路Lk包含了带有一个谐振频率的电抗网络，灯Lp可被连至电抗网络。电抗网络示意性地用电感器和电容器表示。为了使半桥布置的源阻抗与由灯Lp形成的负载阻抗相匹配，电抗网络是必需的。正如由带圈的加号和减号所表示的，气体放灯需要具有电流源特征的电源，而半桥布置由电压源馈电。
反馈装置Rk确保了振荡，也就是说，S1和S2轮流被接通和断开。这个反馈装置Rk从负载电路Lk中取得能量并将该能量提供给电子开关S1、S2的控制输入端。反馈装置Rk通常是变压器，尽管电容反馈也是可能的。
按照本发明，电路布置带有停止装置St，在图1中停止装置St与反馈装置Rk并联连接至电子开关S1、S2的控制输入端。通过控制信号的短路，停止装置St可因此阻止S1和S2被驱动。停止装置St的这种作用还可以不同的方式(如通过反馈装置Rk输入端的短路或者通过断开反馈装置Rk的输入或输出)获得。特别是在双极晶体管的情形下，使控制信号短路是有利的，因为这与更快的断开和更好的阻塞响应有关。停止装置St没必要对控制输入S1和S2起作用。例如，借助于MOSFET，停止装置St可以对双极晶体管的发射极起作用，并且这被称为共射-共基放大电路。
停止装置St有一个输入端，通过这个输入端，停止装置St被计时器Ti控制。计时器Ti提供可表现为接通状态和断开状态的停止信号。当断开状态的停止信号被提供给停止装置St时，则停止装置St的输出阻止S1和S2被驱动。
计时器Ti有三个输入端。一个输入端被连至触发装置Tr。触发装置一向计时器Ti发送触发信号，计时器Ti就在接通时间的持续时间内向停止装置St发出接通状态的停止信号，并且接着变回断开状态。借助于单稳态多谐振荡器，计时器Ti的功能可因此被实现。然而，由微控制器中的软件提供这种功能也是可能的。
正如上面解释的，触发器Tr不得不在续流阶段内产生触发信号。为此目的，触发器Tr与负载电路耦合。现在，触发信号可从负载电流IL、N1处的电压中获得或者从通过以已知的方式与比较变量进行比较而得到的变量中获得。
计时器Ti的第二输入端与阈值装置Sc耦合。阈值装置Sc向计时器Ti发送中断信号，使计时器Ti立刻将停止信号切换到断开状态。在接通时间已经消逝之前，S1和S2因此被切断。这可防止振荡频率落入主谐振电流和电压的峰值发生的范围内。通过使上述的单稳态多谐振荡器复位可提供这个功能。另外，还可由微控制器中的软件来实现这个功能。在图1中，阈值装置Sc将开关S2内的电流与预定基准值进行比较。如果这个电流值超过预定基准值，则阈值装置Sc发送中断信号。然而，阈值装置Sc的输入还可使用负载电路中用于检测剧烈谐振的其它电变量。例如，灯接线端两端的电压可用于这种用途。
通过计时器Ti的第三输入端可调节接通时间。选择开关Wa由序列控制器As控制。选择开关Wa的位置确定了电路布置中哪个装置将限定接通时间。
计时器Ti还可带有根据温度来调节接通时间的另外部分。如果测量的温度超过预定值，则接通时间可因此被缩短，从而导致灯功率减少以及因此导致电路布置中的功耗减少。因此防止由过热引起的电路布置的故障成为可能。就给定温度条件下的灯效率而言，灯功率的温度相关性还可用来优化灯功率。
当电路布置被起动时，序列控制器As将选择开关Wa设置于使用于时间预置Z2的第二装置与计时器Ti的第三输入端耦合的位置。固定接通时间因此被设置，其中电极灯丝可被预热。这个预热模式在大约1秒钟的固定预热时间内被序列控制器As维持。序列控制器还可被供给与电极灯丝的状态相关的数据，从而使预热时间被控制。
在预热时间之后，序列控制器As在点燃时间的持续时间内变至点燃模式。在点燃模式下，选择开关Wa将用于时间预置Z1的第一装置与计时器Ti的第三输入端耦合。这导致了可产生与谐振频率接近的振荡频率的接通时间。接着，在灯接线端处设置点燃电压，如果需要的话由阈值装置Sc控制灯接线端处点燃电压的电平。借助用于灯点燃的检测装置，序列控制器As可预先确定固定的点燃时间或者可终止固定的点燃时间。
在点燃模式之后，序列控制器As变至灯操作。为此目的，选择开关Wa被移至使计时器Ti的第三输入端与测量装置Me耦合的位置。这闭合了用于由测量装置Me检测的受控变量的控制环。这个受控变量可以是比如灯电流或灯功率。当然，依赖于这些变量的变量还适合用作受控变量。测量装置Me可将已知的控制特征(如PID)应用于受控变量。
最后，序列控制器As还可将选择开关Wa移至为计时器Ti预置带零值的接通时间的位置。接着，半桥变换器不工作。这种功能可在故障状态下使用。
图2显示的是按照本发明的、带有功率因数校正的电路布置的电路图。通过电荷泵可提供功率因数校正。从技术的观点看，电荷泵对本发明来说是次重要的。因为本发明以及电荷泵在成本方面优于其它电路，所以从经济的角度来看它们的组合是有优势的。电荷泵的技术说明可在文献EP1443807(Rudolph)找到。
在图2所示的示例中，电路布置被连至为灯提供能量的电源电压VN。包含了二极管D1、D2、D3和D4的全波整流器提供了节点N2和基准节点M之间的整流的电源电压。泵二极管D5将N2连至节点N3，在此处可得到相对于基准节点M的电源电压以供用于半桥变换器。能量存储电容器C3被连接到N3和M之间并且被用来稳定电源电压。
包含两个串联连接的电子开关S1和S2的半桥布置被连接到N3和M之间。S1被连至N3并代表上部电子开关；S2被连至M并代表下部电子开关。一个续流二极管D6或D7分别与S1和S2并联。构成半桥布置中心点的节点N1位于S1和S2之间的连接点处。缓冲电容器C1被连接到N1和N2之间并且影响上述的电荷泵。
两个耦合电容器C4、C5也在N3和M之间串联连接，它们的连接点构成了节点N4。如果电路布置不需要被平衡的话，电容器C4和C5中的一个可被省略。
半桥布置以比电源频率更高的频率在N1和N4之间产生用于灯Lp操作的方波AC电压。灯Lp远离N4的那个接线通过谐振电容器C2被连接至节点N2。谐振电容器C2还影响电荷泵。
三个电感元件被串联连接并且与灯串联，这三个电感元件是灯电感器L3、反馈变压器T1的初级绕组L1c和电流互感器T2的初级绕组L2a。电抗网络由L3连同C2构成。在本示例中，除了电抗网络，负载电路只包含耦合电容器C4和C5。另外，负载电路还可包括用于电极灯丝预热和点燃灯的机构。
反馈变压器T1具有两个次级绕组L1a和L1b，它们分别与电子开关S1和S2的控制输入端耦合。在本示例中，L1a和L1b分别与S1和S2的基极-发射极结并联。T1的绕组的绕线方向如此选择以使由T1形成的反馈导致半桥布置的稳态振荡。起动振荡的机构是众所周知的，这里将不再描述。
除了在T1上的三个已描述的绕组，T1还带有第四个绕组L1d，该绕组L1d与由二极管D12、D13、D14、D15构成的全桥整流器的AC电压接线相耦合。这个整流器的DC电压接线与电子开关S4并联。L1d、整流器和S4构成停止装置。S4是MOSFET，其源极接线被连至基准地电位M。与断开状态对应的停止信号一被施加于S4的栅极，S4就通过整流器L1d短路。通过T1，电子开关S1和S2的控制输入端因此也被短路并因此被断开。
S4由计时器IC2控制。被广泛使用的计时器电路555可用作IC2。在引脚3处，IC2生成停止信号。为了取得用于驱动S4的正确极性，引脚3处的信号必须被反相。按通常的方式，这个用大圆点注释。
为了向IC2提供能量，在节点N5和基准地电位M之间设有电压源VH。这个电压源可以是独立的电源单元的形式，该电源单元从电源电压VN中取得能量。扩充电路布置中的半桥变换器以使电源电压可被提供给IC2，这也是正常的。为了向IC2提供能量，IC2的引脚8被连至N5并且引脚1被连至基准地电位M。
由电阻器R1和电容器C8构成的串联电路形成了时间常数，其连接在N5和M之间。为了为计时器预置时间常数，R1和C8之间的连接点被连至IC2的引脚6和引脚7。引脚4形成了复位输入端，并且为了达到所期望的IC2的功能性，引脚4必须被连至用于IC2的正工作电压。
IC2的引脚2形成触发输入端，并且IC2的引脚2首先通过电阻器R3被连至N5。为了启动计时器，在引脚2处需要负脉冲。这个负脉冲由IC1提供。IC1是用作比较器的运算放大器，并且例如LM293模块可用于这种用途。在IC1的引脚1处，提供IC2的引脚2处的触发脉冲。IC1的引脚8和引脚4被用来供电并被连至N5和M。IC1的引脚2形成反相输入端，并且通过电阻器R8被连至N5，以及通过电阻器R4被连至M。R4和R8的值被选择成以使基准地电位M基本上被施加于引脚2。
将二极管D8、D9、D10、D11构成的全桥整流器的DC电压输出供给IC1的非反相输入端。电流互感器T2的次级绕组L2b被连至这个全桥整流器的AC电压输入端。利用电阻器R5，全桥整流器的DC电压输出末端是低阻抗。与整流后的负载电流成比例的电压因此被施加于IC1的非反相输入端。在负载电流的过零点处，IC1的反相输入端处的电压暂时高于非反相输入端处的电压。这导致了IC1的引脚1处的负触发脉冲。IC1、R4、R5、R8、D8、D9、D10、D11、L2a和L2b因此构成了触发装置。在负载电流中一出现过零点，计时器就被触发并在接通时间内断开晶体管S4，从而使S1和S2被驱动。
接通时间的持续时间通过计时器的引脚5来设置，双极晶体管S3的集电极被连至计时器的引脚5。S3的发射极通过电阻器R2被连至M。S3的基极被与灯电流成比例的电容器C7的电位所驱动。有关灯电流电平的信息在节点N4处被抽出，在该处电容器C4、C5和C6构成了电容分流器。经过C6的灯电流分量的正的半周期经由二极管D16被传递给测量电阻器R7，并经由电阻器R6在C7上被积分。经过C6的灯电流的负的半周期流过与D16和R7并联的二极管D17。
灯电流现在一上升，C7处的电压就上升。S3因此被更强烈地驱动，其结果是IC2的引脚5以更低的电阻值被连至基准地电位M。这导致了接通时间的减少并因此导致半桥布置的振荡频率增加。由于灯电感器L3，更高的振荡频率导致灯电流下降从而闭合了控制环。
图1的框图公开了用于提供灯预热和点燃的序列控制器。在图2所示的示范实施例中未对其进行说明。本领域的技术人员无须经过任何创造性的步骤仅通过使用微控制器就可实现该序列控制器。计时器也可以由微控制器构成。
另外，图2未显示可限制点燃电压的阈值开关。
图3a和3b显示的是按照如图2所示的本发明的电路布置的特征工作变量的波形。图3a显示的是触发信号Wav1和停止信号Wav2的波形。
触发信号Wav1在IC1的输出端处生成。触发信号Wav1在12V的电压源VH的值处处于静态。负载电流一变成近似为零，由触发信号Wav1表示的触发事件在短时间内变为零。当触发信号Wav1变为零时，它因此可被确定是活跃的。IC2的触发输入端2被反相的事实可证明其正确性。
触发事件促使停止信号Wav2变至接通状态。在图2所示的示范实施例中，接通状态只在停止信号Wav2为零值时才会发生。在近似7.3微秒的接通时间后，停止信号变至与示例中12伏的电压电平相对应的断开状态。总的说来，约为46KHz的半桥变换器振荡频率可被读取。
图3b显示的是集电极电流S2的波形WavS2和负载电流IL的波形WavIL。在停止信号WavS2的每个相间周期的接通时间期间，负载电流WavIL和开关电流WavS2是重合的。在中间周期内的接通时间期间，负载电流WavIL和图中未显示的S1的开关电流是重合的。
正如可以清楚地看到的，在接通时间的结尾，开关电流突然终止，因为对S2的驱动被变至断开状态的停止信号中断了。然而，在随后的振铃时间和续流阶段，负载电流WavIL继续流动。续流阶段的特征是负的开关电流WavS2。尽管有续流二极管，负的集电极电流流过S2的正向偏压的集电极-基极二极管。
这一点清楚地表明触发信号Wav1的触发脉冲在接近续流阶段的结尾处被启动。
权利要求
1.用于灯(Lp)操作的电路布置，具有下列特性·具有串联连接的上部和下部电子开关(S1、S2)的半桥布置，每个电子开关具有控制接线并在它们的连接点处构成中心点(N1)，·其中有负载电流(IL、WavIL)流动的负载电路(Lk)被连至所述中心点(N1)，·所述负载电路(Lk)包含具有谐振频率的电抗网络，灯(Lp)可被连至所述电抗网络，·所述负载电路(Lk)被设计成以使在所连接的灯(Lp)的正常操作期间并且在一个电子开关(S1、S2)打开之后，相应的另一个电子开关(S1、S2)两端的电压在振铃时间后变为零，·所述电路布置具有反馈装置(Rk)，所述反馈装置(Rk)以所述电子开关(S1、S2)被轮流接通的方式将来自所述负载电路(Lk)的反馈变量耦合到所述电子开关(S1、S2)的所述控制接线，·所述电路布置具有停止装置(St)，所述停止装置(St)耦合到所述电子开关(S1、S2)的所述控制接线并且具有一个被施加停止信号的输入端，只要所述停止信号(Wav2)处于所述断开状态，所述停止装置(St)就阻止所述电子开关被接通，·所述电路布置具有计时器(Ti)，所述计时器(Ti)耦合到所述停止装置(St)的输入端并产生所述停止信号(Wav2)，所述停止信号可表现为接通状态和所述断开状态，·所述电路布置具有触发装置(Tr)，在所述振铃时间已经消逝后但最迟在所述负载电流(IL、WavIL)变为零时，所述触发装置(Tr)在每一情形下向所述计时器(Ti)发出触发信号(Wav1)，·如果所述计时器(T i)接收到触发信号(Wav1)并在接通时间的持续时间内保持所述接通状态，则所述计时器(T i)将所述停止信号(Wav2)切换至所述接通状态。
2.如权利要求1所述的电路布置，其特征在于下列特性·所述电路布置具有测量装置(Me)，所述测量装置(Me)在灯操作期间将受控变量引入所述计时器(Ti)，所述受控变量与连接的灯(Lp)的功率或电流成比例，·所述计时器(Ti)将所述接通时间设置为所述受控变量的函数。
3.如权利要求2所述的电路布置，其特征在于下列特性·选择开关(Wa)，其具有一个以可确定所述接通时间的方式被连至所述计时器(Ti)的输出端，·所述选择开关(Wa)至少有两个输入端，所述受控变量被引入第一输入端，以及第二输入端被耦合到用于时间预置(Z1)的第一装置，在这种情形下，这个装置可为所述计时器预置起动模式的接通时间，·所述选择开关(Wa)由序列控制器控制以使所述选择开关(Wa)的输出端在灯操作期间耦合到所述第一输入端，并且所述选择开关(Wa)的输出端在所述起动模式期间耦合到所述第二输入端。
4.如权利要求3所述的电路布置，其特征在于下列特性·所述起动模式包含预热模式和点燃模式，·用于时间预置(Z1)的所述第一装置为所述计时器(Ti)预置所述点燃模式的接通时间，·所述选择开关具有耦合到用于时间预置(Z2)的第二装置的第三输入端，这个装置为所述计时器(Ti)预置所述预热模式的接通时间，·所述选择开关(Wa)由序列控制器控制，以使所述选择开关的输出端在所述点燃模式期间耦合到所述第二输入端，并且所述选择开关的输出端在所述预热模式期间耦合到所述第三输入端。
5.如权利要求3或4所述的电路布置，其特征在于，所述起动模式或点燃模式的接通时间被选择成以使从所述负载电流(IL)的过零点算起的所述接通时间比所述电抗网络的谐振频率的一个四分之一周期的持续时间短。
6.如权利要求4所述的电路布置，其特征在于，所述预热模式的接通时间被选择成以使所述半桥布置的振荡频率的值比所述电抗网络的谐振频率大1.5倍。
7.如前面任何一项权利要求所述的电路布置，其特征在于下列特性·阈值装置(Sc)，其将通过所述半桥布置的电流或所述负载电流(IL)与电流极限值进行比较，并且如果检测的电流大于所述电流极限值，所述阈值装置(Sc)发出中断信号，·所述计时器(Ti)具有中断输入端，所述中断信号被供给所述中断输入端，·中断信号一被施加于所述中断输入端，所述停止信号(Wav2)立刻变至所述断开状态。
8.如前面任何一项权利要求所述的电路布置，其特征在于，至少所述计时器(Ti)的功能由微控制器提供。
9.如前面任何一项权利要求所述的电路布置，其特征在于，所述电抗网络包括由灯电感器(L3)和谐振电容器(C2)构成的串联电路，并且灯(Lp)与所述谐振电容器(C2)以并联的方式耦合。
10.如前面任何一项权利要求所述的电路布置，其特征在于，所述电子开关(S1、S2)是双极晶体管。
11.如前面任何一项权利要求所述的电路布置，其特征在于，所述反馈装置(Rk)包括反馈变压器，所述反馈变压器的初级绕组(L1c)与所述灯电感器(L3)串联连接，以及所述反馈变压器的次级绕组(L1a、L1b)为所述电子开关(S1、S2)提供控制电流。
12.如权利要求2至11所述的电路布置，其特征在于，所述受控变量由控制放大器放大。
13.如前面任何一项权利要求所述的电路布置，其特征在于下列特性·所述电路布置具有温度测量装置，所述温度测量装置将温度测量变量引入所述计时器(Ti)，所述温度测量变量与所述电路装置的操作或所述灯的操作有关的温度成比例，·如果所述计时器(Ti)接收到触发信号(Wav1)并在接通时间的持续时间内保持所述接通状态，则所述计时器(Ti)将所述停止信号(Wav2)切换至所述接通状态，所述计时器(Ti)将所述接通时间设置成所述温度测量变量的函数。
14.一种用于起动和操作具有如权利要求4所述的电路布置的灯的方法，其特征在于下列步骤·在预热时间的持续时间内，所述接通时间被设置成以使所述半桥布置的振荡频率具有比所述电抗网络的谐振频率的值大1.5倍的值，·在点燃时间的持续时间内，所述接通时间被设置成使所述半桥布置的振荡频率具有充分接近所述电抗网络的谐振频率的值的值，以使连接的灯能够点燃，·所述灯点燃后，所述接通时间由受控变量控制。
全文摘要
电路布置具有用于气体放电灯的操作的自激半桥变换器。停止装置被用于只在接通时间期间驱动半桥开关。半桥变换器的振荡频率可通过接通时间的持续时间来调节，这使得灯的工作变量可控。
文档编号H05B37/00GK1822741SQ200610009070
公开日2006年8月23日 申请日期2006年2月17日 优先权日2005年2月17日
发明者B·鲁多尔夫 申请人:电灯专利信托有限公司