用于运行高压放电灯的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于运行高压放电灯的电子镇流器，包括开关模式供电电路（ＳＭＰＳ）以便把干线电压Ｖ↓［ｒａｉｌ］提供给高压放电灯，供电电路包括半波电桥整流前向电路，该前向电路含有电感（Ｌ↓［ｈｂｃｆ］，第一电容器（Ｃ↓［ｓ１］）与第二电容器（Ｃ↓［ｓ２］）串联的电容器电路，灯（ＬＡ）连接在电感（Ｌ↓［ｈｂｃｆ］）与第一和第二电容器（Ｃ↓［ｓ１］，Ｃ↓［ｓ２］）间的中点（Ｍ）之间；占空比控制电路，连接到开关模式供电电路，用于控制半波电桥整流前向电路的占空比；以及过压保护装置，用于防止所述电容器过压，包括：中点电压检测电路，用于检测在第一与第二电容器之间的中点处的电压，该中点电压检测电路提供代表检测到的中点电压的第一信号；电压差确定电路，用于确定在第一信号与第二信号之间的差值，它代表干线电压的一半，其中电压差确定电路被连接到占空比控制电路，以及如果所确定的差值超过最大电压差，占空比控制电路用来改变半波电桥整流前向电路的占空比。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于运行高压放电灯的装置。用于运行放电灯的电子镇流器是已知的，包括被连接在主电源与灯之间的开关模式供电电源。在三级镇流器电路中，开关模式供电电源的第一级包括预调节器，例如双整流器，用于整流主电源(230V，50Hz，二相)，并与上变换器相组合。第二级可包括下变换器(DC-DC变换器)，也被称为前向或降压(buck)变换器，用于稳定输出电流。镇流器电路的第三级包括整流全波电桥(和点火极)，以实施灯的方波电流运行。在二级镇流器拓扑中，下变换器和整流电桥用半波电桥整流前向(HBCF)或全波电桥整流前向(FBCF)拓扑代替。半波电桥整流前向(HBCF)电路相应于全波电桥整流前向(FBCF)路，其中一部分电桥用串联的两个(电解)电桥电容器代替。在这个拓扑中的镇流器包括上变换器，与半波电桥相组合，用作为双下变换器。用于运行HID灯的这种二级镇流器拓扑是相对较简单和相对较便宜的。在启动阶段期间以及在灯的寿命结束时，放电灯的特性可能是不规则的。例如，在一半整流周期期间灯可以是导通的，而在另一半整流周期期间灯是非导通的。在以上提到的半波电桥整流前向电路的电容器串联电路中，这导致半波电桥的中点电压的位移，它可以使得电桥电容器之一的最大电压额定值被超过。这又可能使电容器损坏，和/或镇流器故障。而且，HBCF的上变换器的输出电压或干线电压在灯的启动阶段期间，即，在灯的点火期间可被提升，而在灯的正常运行期间可降低，以便提高镇流器的运行效率。在启动阶段期间灯的不规则或非对称特性因而可造成半波电桥的中点电压的甚至更高的电平，因此，甚至更高的损坏电桥电容器的风险。这个问题的解决方案是，在镇流器的半波电桥中应用具有增大的最大电压额定值的电容器的电容器串联电路。然而，这将使得镇流器更昂贵，并将增加其尺寸。可以设想使用能提供过压保护的SIDAC。然而，由于SIDAC本身相当大的功率耗散，镇流器电路的功率效率会降低。而且，在灯的不规则(不对称)运行期间，特别是在寿命结束的情形下，加到灯上的功率可能造成灯具过热。本专利技术的目的是解决上面提到的问题，以及提供相对较低的成本和简单的、用于运行高压灯的电路装置，其中功率耗散可减到最小。按照本专利技术，提供了用于运行高压放电灯的电子镇流器，包括开关模式供电电路(SMPS)，用于向高压放电灯提供干线电压，供电电路包括半波电桥整流前向电路，它含有电感，第一电容器与第二电容器串联的电容器电路，灯连接在电感与第一和第二电容器间的中点之间；占空比控制电路，连接到开关模式供电电路，用于控制半波电桥整流前向电路的占空比；以及过压保护装置，用于防止所述电容器过压，包括中点电压检测电路，用于检测在第一与第二电容器之间的中点处的电压，中点电压检测电路提供代表检测到的中点电压的第一信号；电压差确定电路，用于确定在第一信号与第二信号之间的差值，它代表干线电压的一半，其中电压差确定电路被连接到占空比控制电路，以及如果所确定的差值超过最大电压差，占空比控制电路用来改变半波电桥整流前向电路的占空比。占空比改变，以使得中点电压保持在上限与下限内。更具体地，开关模式供电电源的占空比被减小，以使得当中点电压向上漂移时，保持中点电压在上限电平处，而当中点电压向下漂移时，保持中点电压在下限电平处。这将使得中点电压和在电桥电容器上的电压被校正到安全值。过压保护电路实际上阻止电容器串联电路的每个电容器的过压情形。而且，占空比以这种方式增加或减小，以使得在灯是导通的时间间隔内电源功率最小化，这将减小镇流器中的功率耗散和灯具的发热。按照优选实施例，当中点电压达到等于干线电压的一半加上最大电压差的上限时，占空比减小，占空比的减小导致中点电压等于或小于上限，而当中点电压达到等于干线电压的一半减最大电压差的下限时，占空比被增加，占空比的增加导致中点电压等于或高于下限。按照另一个优选实施例，代表干线电压的第二信号是预先规定的信号。这个相对较简单的实施例可应用在由开关模式供电电源提供的干线电压是恒定的情形下。然而，在可变的干线电压的情形下，例如，在灯的启动阶段期间干线电压被提升以产生足够的开路电压，而在正常运行期间干线电压被减小以提高镇流器的效率的这种情形下，另一个实施例也是优选的，其中代表干线电压一半的第二信号由检测电路提供，该检测电路被连接到由开关模式供电电源提供的干线电压。这时，第二电压取决于供电电源的实际干线电压，由此提供在正常运行期间和启动运行期间的过压保护。优选地，中点电压检测电路是与干线电压和中点电压相连接的电阻分压器，以及干线电压检测电路是与干线电压相连接的电阻分压器。这些电路是相对较简单的。此外，被连接到电容器中点的电阻分压器被做成基本上对称的，以保持电阻负载为对称的。在优选实施例中，占空比控制电路包括与触发器串联连接的频率振荡器，其中触发器的输出是驱动半波电桥整流前向(HBCF)的逻辑整流信号。这个输出被使用来交替地接通和关断开关模式供电电源的两个半波电桥开关元件。优选地，触发器是D型触发器和特别是用作为二分频器。分频器与振荡器串联连接，以保证50％的占空比。在另一个优选实施例中，电压差确定电路包括第一开关元件(Q4)，当中点电压是在上限时它是导通的，和第二开关元件(Q3)，当中点电压是在下限时它是导通的。这提供一个或多个第三输出信号，表示是否达到了允许的中点电压范围的边界之一。在第一开关元件(Q4)被连接到触发器的RESET(复位)输入端和第二开关元件(Q3)被连接到触发器的SET(置位)输入端的情形下，第一开关元件或第二开关元件分别从非导通模式转移到导通模式，将迫使触发器复位或置位。只要任一个开关元件保持在导通模式，触发器的输出端O处的输出将分别具有逻辑低电平值或逻辑高电平值。这将使得镇流器的占空比的设置被减小或被增加。下面参照附图阐述本专利技术的进一步的优点，特性和细节，其中附图说明图1显示按照本专利技术的优选实施例的电子镇流器的电路图；图2更详细地显示图1的电路图的一部分；图3显示在中点电压向上漂移的情形下电容器串联电路的中点电压、控制信号和逻辑整流信号的图；以及图4显示在中点电压向下漂移的情形下电容器串联电路的中点电压、控制信号和逻辑整流信号的图。图1显示用于高压放电灯LA的二级镇流器。镇流器的第一级I包括用于把AC供电电压(典型地230V 50Hz主电源)变换成DC供电电源的整流器2，和用于提升DC供电电压的提升变换器3。在图1上显示提升变换器或上变换器的典型拓扑。提升变换器本身由电感Lboost，开关元件T和二极管D组成。在灯的启动阶段期间，开关模式供电电压SMPS的输出电压或干线电压被提升，以建立足够的开路电压(OCV)。在灯的运行的阶段中所需要的开路电压取决于所使用的HID灯的类型。典型地，在启动阶段期间干线电压被提升到约500V，产生250V的OCV。在以后的灯的正常运行期间，干线电压被减小(典型地约400V)，以提高镇流器的效率。镇流器的第二级II包括半波电桥整流前向HBCF电路，用作为双下变换器。HBCF电路包括第一MOSFET T1，第二MOSFET T2，第一与第二(内部)体二极管D1与D2，与灯串联的灯的电感Lhbcf，与灯并联的灯的电容器Cr，以及互相串联的两个电解电桥电容器Cs1和Cs本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于运行高压放电灯的电子镇流器，包括开关模式供电电路（ＳＭＰＳ），用于把干线电压Ｖ↓［ｒａｉｌ］提供到高压放电灯，供电电路包括半波电桥整流前向电路，它含有电感（Ｌ↓［ｈｂｃｆ］），第一电容器（Ｃ↓［ｓ１］）与第二电容器（Ｃ↓［ｓ２］）串联的电容器电路，所述灯（ＬＡ）连接在电感（Ｌ↓［ｈｂｃｆ］）与第一和第二电容器（Ｃ↓［ｓ１］，Ｃ↓［ｓ２］）间的中点（Ｍ）之间；占空比控制电路，连接到开关模式供电电路，用于控制半波电桥整流前向电路的占空比；以及过压保护装置，用于防止所述电容器的过电压，包括：－中点电压检测电路，用于检测在第一与第二电容器之间的中点处的电压，中点电压检测电路提供代表检测到的中点电压的第一信号；－电压差确定电路，用于确定在第一信号与第二信号之间的差值，它代表干线电压的一半，其中电压差确 定电路被连接到占空比控制电路，以及如果所确定的差值超过最大电压差，则占空比控制电路用来改变半波电桥整流前向电路的占空比。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DHJ范卡斯特伦，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]