用于灯操作的电路布置和方法技术

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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更具体地说，这些是借助于本专利技术使其振荡频率可被控制和调节的自激振荡半桥变换器。本专利技术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，本专利技术还可用于高压气体放电灯的设备。本专利技术还能够用于象LED的其它光源。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。按照本专利技术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，按照本专利技术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。按照本专利技术，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。按照本专利技术，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。按照本专利技术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。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
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（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。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B鲁多尔夫，
申请(专利权)人：电灯专利信托有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]