为特别是高强度放电灯的负载供电的电路和方法技术

为具有预定规格的负载供电的电路，包括：　　　　－一个变压器，该变压器具有一个初级绕组和一个次级绕组，所述次级绕组是一个谐振电路的一部分；　　　　－第一和第二负载连接节点，用于将负载串联地耦合到所述次级绕组；　　　　－一个开关，该开关串联地耦合到所述初级绕组，该开关的接通和断开时间可以由一个控制元件控制，以便产生一个在初级绕组上的电压脉冲；　　　　其特征在于：一个二极管并联地耦合到初级绕组，以在开关的断开时间期间将变压器去磁，其中开关的接通和断开时间是预定的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种为具有预定规格的负载供电的电路，包括-一个变压器，具有一个初级绕组和次级绕组，所述次级绕组是谐振电路的一部分；-第一和第二负载连接节点，用于将负载串联地耦合到所述次级绕组；-一个开关，串联地耦合到所述初级绕组，该开关的接通和断开时间可以由控制元件控制，以产生在初级绕组上的电压脉冲。US 6144171公开了一种用于点燃高强度放电灯的点火电路。该电路包括一个具有初级绕组和次级绕组的变压器，该变压器是额定的以避免饱和。一个电容并联耦合到次级绕组以形成一个谐振电路。串联耦合到初级绕组的开关元件可由控制元件控制。当在电路中的一些点达到一定电流(附图说明图1中通过SIDAC的电流)或电压(图7中的漏极-源极电压)时，发生开关的接通和断开切换，以形成一个闭环系统。该电路因为闭环系统而具有控制元件复杂的缺点。本专利技术的一般目的是提供一种为具有预定规格的负载(如HID灯)供电的电路，该电路具有有限数量的元件和较低耗散。该目的通过将一个二极管并联耦合到初级绕组以便在开关断开期间将变压器去磁而实现，开关的接通和断开时间是预定的。如果开关是断开的，二极管提供一个自由震荡(free-running)路径以将变压器去磁。为了防止变压器核的饱和，只有在通过二极管的自由振荡电流已经基本上变为零的情况下，才能将随后的电压脉冲施加到电路。基于这些考虑，可以为电路计算必须满足这些条件的断开时间，以便可用预定的接通和断开时间来控制电路。这意味着无需反馈，从而可以提供一个具有有限数量的元件的简单开环系统。进一步注意，在开关闭合时开始的振荡在开关打开时不被打断，继续振荡直到变压器至少部分被去磁。根据本专利技术的第一个实施例，向次级绕组并联添加一个电容以调整谐振电路的谐振周期。包括给灯供电的电缆电容在内的寄生电容在次级绕组处产生电容，这样形成一个谐振电路。该谐振电路典型地由次级侧的杂散电感和这个电容值来确定。如果希望改变谐振频率值，则一种可能性包括向次级绕组并联添加一个外部电容。根据本专利技术的一个优选实施例，变压器具有小于1的耦合因子。因为自由振荡二极管的存在所以这是可能的，并且其对于短路电流具有优点，这将在下文进一步解释。根据本专利技术的另一个方面，添加一个控制元件来控制开关，其中选择该控制元件以使得开关的接通时间至少为谐振频率的一半。这样，与输出电容无关地达到最大输出电压。根据本专利技术的另一个方面，选择控制元件以使得开关的断开时间足够用于在变压器去磁期间将二极管电流基本上减小为零。为了减小必需的断开时间，可以将电阻串联地耦合到二极管以减小必需的开关断开时间。当开关打开时，电流从开关到二极管变换方向。这个电流基本上由通过初级电感的依照负的e功率(e-power)减小的电流以及通过次级绕组被减小到初级绕组的振荡电流的总和来给出。可以通过向二极管串联添加一个电阻RS来改变e功率的时间常数(TC＝L/R，这里L是变压器的初级绕组的电感，R是二极管分支中的电阻)，使得总电阻由R＝Rdiode+RS给出，这里Rdiode是二极管的内阻。本专利技术进一步涉及一种给负载供电的方法，包括以下步骤-将多个电压脉冲施加到变压器的初级绕组，以便每次在变压器次级绕组上产生一个高电压脉冲，该脉冲由次级绕组处的变压器电感和电容整形，从而创建一个负载脉冲；-将该负载脉冲施加到负载。这个方法的不同之处在于，在电压脉冲的每一个施加之间，为初级电流提供一个电流路径，以使得变压器被去磁并可防止变压器的饱和。该电流路径允许在施加随后的电压脉冲之前电流基本上变为零。根据本专利技术方法的第一个方面，负载可能是一个高强度放电灯，其中第一系列灯脉冲被施加来点燃该灯，随后在电极加热阶段施加第二系列灯脉冲以操作该灯。第一系列灯脉冲典型地具有3和4kV之间的电压电平，然而在电极预热阶段的灯电压可典型地在一个非常低的电压和250V之间变化。为了在电极预热阶段传递足够的能量，使用具有低断开时间的电路是有好处的，这意味着通过初级侧处的电流路径的电流必须足够迅速地减小。如上面所解释的那样，可以向所述二极管串联添加一个电阻以获得这样的结果。本专利技术也涉及一种用于优化依据本专利技术的电路参数的方法，其中-当连接一个负载时，根据次级侧处电容的最大值来确定谐振电路的最大振荡周期；-将开关的接通时间选择成大于所述振荡周期的一半。输出电压的最低振荡频率TO，MIN由杂散电感L2x和最大规定输出电容COUT，MAX来确定，并由ωO,MIN=1/L2x·COUT,MAX]]>给出。电压脉冲的持续时间TON至少为最高振荡周期的一半，为TO＝2B/TO，MIN，以便与输出电容值无关地达到最大输出电压。根据用于优化电路参数的方法的又一个方面，将开关的断开时间选择成大于将通过二极管电流基本上减小为零所必须的时间。本专利技术的另一个目的是最小化电路中的损耗。此外，根据本专利技术的用于优化电路参数的方法的另一个方面，对于一个耦合因子范围计算在开关接通和断开时间上的短路电流的平均值，然后选择使得该值最小的耦合因子，从而使得由通过开关和二极管的电流引起的损耗基本上最小化。在电路中可以区分两种类型的损耗当开关接通时的导通损耗和开关断开时的损耗。在这里可以考虑在输出端处的两种理论的操作情形开路(没有负载)和短路情况。在灯的开启阶段或当输出端意外短路时会产生短路电流。实际上，短路情况通常形成关于损耗的确定因子，因此选择k以便得到最小的短路电流。本专利技术的这些和其它方面将通过参考下文借助非限制性的指示并基于附图描述的示范性实施例而变得明显和被阐明，其中图1是现有技术镇流器的示意电路图；图2是根据本专利技术的点火器电路的第一个实施例的示意电路图；图3示意地表示图2中电路各点处的电流和/或电压波形；图4是表示真实变压器的电路模型，其将用于分析本专利技术点火器电路的供电电路；图5是图2中的点火器电路的另一个实施例的示意电路图，其使用特定的控制电路；图6显示图2实施例的改进版本；图7显示在图5点火电路操作期间、分别对于(a)COUT＝100pF和(b)COUT＝22pF时的21中的点火电压的波形图；图8显示在图5点火电路操作期间、分别对于(a)COUT＝100pF和(b)COUT＝22pF时通过IGBT的电流的波形图；图9显示在图5点火电路操作期间、对于COUT＝100pF时通过二极管17的电流的波形图；图10显示在根据本专利技术的点火器电路中的作为变压器耦合因子的函数的短路电流的曲线图；图11是本专利技术点火器电路的对称实施例的示意电路图；图12示意地表示在点火阶段和灯的接管(take-over)或预热阶段期间、在次级侧的输出电压VOUT。图1显示适用于点燃和操作HID灯4的镇流器电路。典型地包括一个整流器和一个上变换器的第一电路框1将AC输入电压转换成高DC输出电压VSUP。这个高DC电压被用作分别用于点火器电路2和前向换向级3的电源电压VSUP，该前向换向级3在一个集成级内实现下变换器和换向器的功能。电容8和9是具有分压器功能的缓冲电容，使得在13中的电压基本上等于VSUP/2。这个连接点13经电缆5连接到灯4的一个绕组。用于产生点燃灯4的点火电压脉冲的点火器电路2包括次级绕组6和连接到初级电路12的初级绕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：D·H·J·范卡斯特伦，R·H·范德沃特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：