具有主和辅谐振电路的气体放电管用的电子镇流器制造技术

一种电子镇流器，从备有一调光器（ＤＩＭ）和可变电压值的低频ＡＣ电压源向一气体放电负载（ＦＬ１）提供能量，包括呈现频率相关阻抗的电感性的主谐振振荡器（Ｒ０１），作为辅助谐振电感（Ｌａ）同耦合到整流电路（ＲＢ，ＶＳＤ）的辅助谐振电容（Ｃａ）相互作用，该整流电路执行由脉动电流产生并与该脉动电流同步的转换和整流功能，该脉动电流由备有开关晶体管（Ｑ１，Ｑ２）的主振荡电路（Ｒ０１），从该整流电路提取适于传送正比于该ＡＣ电压源可变值的电压可变值的高频信号到气体放电负载（ＦＬ１）。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由交流电力线启动的单级电子能量转换器，它能在其输出端以不变的或可调整的照明电平对例如气体放电管这样的负载供电。这种电子能量转换器，或者有时称为“整流电源”需要直接由交流电力线启动。电气实用指南正在对由电力设备提出的电源质量对这些设备的特定组合设定要求。电子镇流器，作为这些设备的一种，大量地使用在照明设备中。通常，为符合对于电源质量的工业要求，电子镇流器必须符合两个基本要求(i)从电力线提取功率，电力线至少具有0.9的功率因数，(ii)从电力线提取电流，电力线的总谐波失真(THD)低于33％(如果按美国国家标准研究所的规定)。电子镇整流器必须符合与照明负载兼容有关的其他要求。这就应当提供小于1.7的照明器电流波顶因素，这里该“波顶因素”等于照明器电流的峰值幅度与其有效值(RMS)之比。这涉及到照明器电流值的最大允许调制，而这个调制是造成灯光闪烁以及不良照明器效能的主要原因，这里效能是以每消耗1瓦功率产生的光的流明来表示的。最好是在电力线提供电压的整个过程对照明器负载提供固定的功率。新近，按照普通白炽灯泡用普通线电压相位控制调光器进行调光的类似方法期待电子镇流器用固定的或可调整的照明电平去控制一个照明器。市场也需要呈现很低起动电流的电子镇流器，以便防止电力转换接点过早发生故障以及使能够连接到单熔丝配电支路的镇流器数量达到最大而不使熔丝超过额定值。为将低频电力线交流电压(120V/60Hz或220V/50Hz)转换到高频(一般从10KHz-100KHz)交流电压或电流源，一种方法是将来自电力线的信号整流成一个DC电压，然后该DC电压通过转换晶体管转换到高频源。一般的外部整流器具有设在二极管整流电路之外的一容性平滑滤波器。在整流输出高于平滑电容器上的电压期间，该平滑电容器将产生电流波形的谐波失真，并在这期间电容器充电，如果使用大的电容器，这个充电时间，或导通角是很小的，而且在一短时间周期内，必须将所有需要的电荷输入该电容器，从而导致被整流的电力线源的大电流输出。这些电流将防止电源的谐波含量增加，并且当大量整流器受控于电力线时，增加的谐波失真将引起供应不良功率因数的电源。按供电管理这种情况是不能验收的，并且将引起其他电气设备的相互影响。改善功率因素的技术包括隋性波形整形方法。其中一种方法在授与BOBEL的美国专利5,150,031中加以描述，这种方法要求一个电感器与一电容器工作在谐振状态，当电力线频率为60Hz时，谐振频率约为180Hz。这是一个便宜的并且可实现的方法。但是这个电感器的尺寸必须足够大。人们知道使用储存器转换原则，由此在高频控制一个电感器以便允许在宽的导通角上对平滑电容器充电。但是该系统要求一种控制电路用于也称为“提升转换器”的存储转换器，以便调节该存储电感器的能量的泄放。这样使用存储器转换原理要求附加噪声滤除，这是由于转换器件将产生大量噪声，这种电路生产复杂且昂贵。此外，需要第二级转换器以便将DC电压源转换到高频交流电压或电流源。该类型电路在授于Herfurth的美国专利5,049,790中加以描述。人们还熟悉使用从正弦电力线源提取接近正弦的电流并将高频电流送到照明器负载的单级转换器。根据这个原理，它使用能储存并释放能量的谐振振荡电路，谐振能量的部分更改方向从该转换器的输出端返回到其输入端。该方法在该振荡电路中产生大环流，这就使大量的功率消耗在该转换器中。以下专利描述单级变换器，输出端能量的部分返回到其输入端，并呈现大量功率耗损，例如美国专利号 专利权人4,017,785Perper4,109,307Knoll4,642,745Steigerwald et al.4,782,268Fahnrich et al.4,808,887Fahnrich et al.4,985,664Nilssen4,954,754Nilssen5,010,277Courier de Mere5,134,556Courier de Mere5,113,337Steigerwald5,099,407Thorne5,103,139Nilssen现在最好是具有简单并且成本低的单级电子镇流器去解决以上专利技术存在的问题并符合所有工业上的要求。最好是具有简单且成本低的单级电子能量转换器，这样的一种电路应零部件少，成本低，应当适合所有电力线电压和照明器类型，应当如由工业质量标准所要求的那样容易大量制造，并且具有好的重复性，应当符合电力质量标准并从具有近似正弦电流波形的电力线提取功率以及在电力线电压波形的整个过程向照明器提供接近恒定的功率。最好是具有如上概述的那种电子镇流器，并在固定的或可调整的照明电平使用普通白炽型调光器去控制照明器。此外，最好是具有这样一种电子镇流器，它能做成适合于很小的空间并且和可置换的荧光照明器的照明支架结合起来或将所说照明器结合到一个单一结构中。然而，以上专利申请人并未觉察到与集成的、单级的、结构简单的、以及用普通白炽灯调光器可调光的荧光照明器用的电子镇流器相关的现有技术，其中，用来校正功率因数的能量并不从该器件的输出改向返回到其输入。本专利技术的目的在于提供相对简单、节省成本的、高可靠性和高效率的各种气体放电负载和功率电平要求用的电子镇流器。另一目的在于提供集成—单级的具有高功率因数控制的一种电子能量转换器，它用主串联谐振LC电路将高频电流提供到照明器负载，该LC电路基本上具有其阻抗的电感性，其阻抗正比于被整流的AC线电压幅度自动地和自然地改变或多或少的电感性。本专利技术进一步的目的在于提供集成—单级的电子能量转换器，其中，用于校正功率因数的能量不从该器件的输出端改变方向返回到其输入端，而是储存在辅助串联谐振LaCa电路的辅助谐振电容器Ca中并由它释放，该辅助谐振LaCa电路包括用来控制照明负载的主串联谐振LC电路的电感性阻抗的等效电感La。本专利技术的再一目的在于提供集成—单级的电子能量转换器，它能够按照用普通白炽灯调光器完成的调光模式适当地控制气体放电管。按照本专利技术所提供一种能量转换设备，它在DC输入端上有一DC脉动电压并适合于将一高频信号送到一个负载，该设备包括整流装置从AC电力源接收一源电压并在第一DC输出端提供一第一脉动DC电压；一整流电路，具有连接形成AC输入端的单向器件；以及一对分别形成的正和负DC端，该整流电路，具有各个单向器件，当导通电流时呈现以一导通时间(ON-time)周期为特征的开关作用，而当无导通电流时呈现以关断时间(Off-time)周期为特征的开关作用；一辅助谐振电容器是可控制的，以便在所说DC端之间提供一可变DC电压，该电压具有一绝对瞬时峰值高于交流电压源整流电压的绝对瞬时峰值；一储能电容器，具有DC输入端并同连接在该DC端之间一串联电路中一二极管相连接，该二极管具有其连接到正DC端的阳极，该二极管是可控制的，与该储能电容器结合，以便产生在该输入端之间从可变DC电压分离的一DC输入电压，在关断时间阶段以及只要可变DC电压的瞬时峰值高于该DC输入电压的瞬时峰值时，该储能电容器是可控的，以便从辅助谐振电容器接收能量；半导体开关装置，耦合到储能电容器并具有两个在其间被连接形成一公共结点的交替导电晶体管；以及一主谐振振荡电路，耦合到该DC端和开关晶体管反相器的该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子能量转换器，将一高频信号提供到一个负载，并适合于由一低频交流电压源启动，该设备包括：整流装置，具有连接形成的ＡＣ输入端、以及一正ＤＣ端和一负ＤＣ端的单向器件，该单向器件呈现出一种转换作用，这种转换作用当导通电流时是以接通时间为特 征，当不导通电流时以开断时间为特征；辅助谐振电容装置，在ＤＣ端之间可控地提供其绝对峰值高于或等于低频电压源的被整流电压绝对峰值的一可变ＤＣ电压；储能装置，具有ＤＣ输入端，并与一串联电路中一二极管装置连接，该串联电路连接在ＤＣ端之间， 该二极管装置具有连接到正ＤＣ端的阳极，并且该二极管是可控的，同该储能装置结合，以便在ＤＣ输出端之间产生从可变ＤＣ电压分离的固定ＤＣ电压，该储能装置是可控的，以便在开断时间阶段以及每当可变ＤＣ电压瞬时值高于固定ＤＣ电压瞬时值时从辅助谐振电容装流，该主谐振振荡器包括：（ｉ）一串联连接并适合于对与所说电容器实际上并联连接的负载加电的主谐振电感器和一主谐振电容器，以及（ｉｉ）一反馈变压器，响应脉动电流的瞬时值并可控地传送正比于该脉动电流瞬时值的开关信号到该半导体开关装置，由此使谐振振荡装置用这样一个频率振荡，该频率按正比于等于固定ＤＣ电压瞬时幅度与通过被整流低频交流电压源所供电压瞬时幅度之差的电压幅度自动地保持。其中该主谐振电路具有实质上是电感性特性的频率相关阻抗，并呈现出一个辅助电感，该电感同辅助谐振电容装置相互 作用，在正比于同主谐振振荡装置的振荡频率相关的半周时间阶段的导通时间和开断时间阶段期间储存和释放能量；辅助谐振电容装置和辅助谐振电感是可控的以便相互起谐振作用，并且具有接近或等于主谐振振荡装置振荡频率的谐振频率；每个交替导电的晶体管具有与导电相关的占空比，并且所说占空比自动地按正比于等于固定ＤＣ电压瞬时幅度和由被整流低频交流电压源所供电压瞬时幅度之差的电压瞬时幅度调制；主谐振振荡装置的振荡频率比交流电压源半周频率高得多；由此从交流电压源提取的电流瞬时值基本上正比于交流电压 源的电压瞬时值。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德瑞兹波贝尔，
申请(专利权)人：安德瑞兹波贝尔，
类型：发明
国别省市：US[美国]