本发明专利技术涉及用于可调光节能灯的电子镇流器，其中公开了用于从调光器调节的低频交流电压源（ＡＶＳ）向气体放电负载（ＦＬ１）供电的电子设备。该设备获取与电源（ＡＶＳ）的电压成比例的电流并由与整流器集成的谐振升压电路（ＢＩ、ＢＲＢ）构成，所述谐振升压电路执行由安装有开关晶体管（Ｑ１、Ｑ２）的谐振振荡器电路（ＲＯ１）从整流器获取的脉动电流产生的并与该脉动电流同步的升压开关和整流功能，并且该设备适于向气体放电负载（ＦＬ１）供电。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及从交流(AC)电力线运行并且可以在输出端为气体放电灯等负载供电的单级电子能量变换器。
技术介绍
电子能量变换器，有时也被称作"开关电源"，需要直接从交流电力线操作。电业公司正在针对特定的用电设备群体所需的功率质量为这些设备制定要求。作为电器设备之一的电子镇流器被大量用在照明器具中。通常，为了满足关于功率质量的工业要求，电子镇流器必须满足两个基本要求(i)以至少0.9的功率因数(PF)从电力线获取功率，(ii)以低于20%的总谐波失真(THD)从电力线获取电流。电子镇流器必须满足与灯负载的兼容性相关的其它要求。电子镇流器应该提供小于1.7的灯电流波峰系数，这里"波峰系数(CrestFactor)"等于灯电流的峰值与其有效值(固S)的比值。在许多情况中，该系数与造成光闪烁的灯电流值的最大容许调制相关。理想的是，在电力线提供的电压的整个周期中向灯负载传递恒定的功率。在例如断相调光型调光灯等节能小型荧光灯中使用的电子镇流器要求是高功率因数类型的电子镇流器。在AC电力线电压的每半周的时间内，从AC电力线获取的电流必须是连续的，否则调光器就不能正常操作。当从AC电力线获取的AC电流小于在调光器内使用的三端双向可控硅开关(triac)的保持电流时，节能灯就会闪烁，并且灯的寿命就会縮短。因此，希望有一种功率因数相对高的电子镇流器用于可调光的小型节能荧光灯。为了将传统的电力线的低频交流电压(120V/60Hz或220V/50Hz)转换为高频(一般从10kHz到100kHz)交流电压或电流源，人们必须将来自电力线的信号整流为直流(DC)电压，然后由开关晶体管将该DC电压转换为高频源。传统的离线式整流器都在二极管整流器电路以外设置电容性平滑滤波器。在整流后的输出高于平滑电容器上的电压的周期期间，该平滑电容器引起电流波形的谐波失真，在该期间，电容器充电。如果使用大电容器，则充电时间或导通角非常小，并且全部所需电荷必须在短时间段内加载到电容器中。这导致在短的导通角期间从整流后的电源输出大的电流，并在整流后的电源中产生电流尖峰。这些电流尖峰增加了电源的谐波分量，并且当使用大量镇流器时，所增加的谐波失真导致供电中的低功率因数。电力供应部门不接受这种情况，该情况还导致对其它电气设备的干扰。使用存储转换原理是已知的，利用该原理以高的频率控制电感器以允许在宽的导通角上对平滑电容器进行充电。然而，该系统需要有一控制电路用于存储转换器，也称作"升压转换器"，以调节存储电感器的能量释放。这种存储转换原理的使用需要附加噪声过滤，因为开关器件会产生大量的噪音。该电路生产起来非常复杂且成本高。此外，还需要二级转换器将DC电压源转换为高频交流电压或电流源。在授予Herfurth的美国专利No. 5， 049， 790中描述了该类型电路。还已知使用单级转换器，该转换器从正弦电力线源获取近似正弦的电流，并将高频电流传给灯负载。依据该原理，即使用能够存储和释放能量的谐振振荡器电路，部分谐振能量仍然从转换器的输出端重回到输入端。该方法会在该振荡器电路中产生大的循环电流，从而在转换器内消耗大量功率。非常希望有一种简单的且低成本的单级电子镇流器来解决上述专利技术中存在的问题并满足所有工业要求。然而，本申请人还不知道任何有关集成的单级电子能量变换器的现有技术，其中用来修正功率因数的能量不从该设备的输出端重回到输入端。9
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种相对简单、成本合算、可靠性和效率高 的，用于各种气体放电负载并满足功率水平要求的电子镇流器。另一个目的是提供一种集成为单级的并从电力线以高功率因数 操作的电子能量变换器，该电子能量变换器具有谐振升压电路，该谐 振升压电路自然且自动地与负载连接及供电谐振电路同步。本专利技术的另一目的是提供一种集成为单级的电子能量变换器，其 中，用于修正功率因数的能量不从该设备的输出端重回到输入端，而 是存储在与电压整流器电路集成的谐振升压电路中，并由该谐振升压 电路释放。根据本专利技术，提供有一种适于从低频交流电压源向气体放电负载 供电的电子设备，该设备具有DC端子并包括整流器电路，其具有连接形成AC输入端子的单向器件和一对分别形成正负DC端子的输出端子，并且该整流器电路使每个单向装置表现以传导电流时的导通时间段和不传导电流时的断开时间段为特征的开关动作；谐振升压电路，其用于在DC端子之间提供可变DC电压，该可变 DC电压的绝对峰值高于交流电压源的整流后电压的绝对峰值，并且 谐振升压电路包括(i)升压电感，其连接在AC输入端子和交流电 压源之间的电路中，以及(ii)升压电容，其与整流器电路的单向器件 并联连接；储能电容器，其具有输入端子并在所述DC端子之间连接的串联 电路中与二极管相连，该二极管的阳极连接到正DC端子，并且该二 极管与储能电容器结合用于在输入端子之间产生与所述可变DC电压 分离的DC输入电压，储能电容器可在断开时间段期间以及所述可变 DC电压的瞬时值高于所述DC输入电压的瞬时值的时候从谐振升压电 路接收能量；开关晶体管逆变器，其连接到所述储能电容器并具有两个交替导 通的晶体管，这两个晶体管相连以在其间形成公共接点；以及谐振振荡器电路，其耦合到所述DC端子和所述开关晶体管逆变 器的公共接点，用于从所述DC端子获取由所述单向器件传导的脉动电流，并且包括(i)电感元件和电容元件，其适于驱动气体放电负 载，以及(ii)振荡控制电路，其用于向所述交替导通的晶体管传递振荡控制信号以使所述谐振振荡器电路以保持与所述可变DC电压的调 整后的振幅成比例的频率振荡；其中，当从DC端子获取脉动电流时，该脉动电流使单向器件执 行开关动作，从而使谐振升压电路在与谐振振荡器电路的振荡频率相 关的半周时间段成比例的导通时间段和断开时间段期间存储和释放 能量；升压电感和升压电容可谐振交互作用，并具有与谐振振荡器电 路的振荡频率接近或相等的谐振频率，并且所述谐振交互作用自然且 自动地与谐振振荡器电路的振荡同步；每个交替导通的晶体管具有与 导通相关的占空比，并且正比于可变DC电压的瞬时振幅自动调制该 占空比；谐振振荡器电路的振荡频率比交流电压源的半周频率快很 多；因此，从交流电压源获取的电流的瞬时值基本上与该交流电压源 的电压的瞬时值成比例。本专利技术的另一特征在于，谐振振荡器包括(i)串联连接的电感 器和电容器，其适于有效地向与电容器并联连接的气体放电负载供 电，以及(ii)开关反馈变压器，其响应于脉动电流的瞬时值并用于 向交替导通的晶体管传递与所述脉动电流的瞬时值成比例的开关信 号，并使所述谐振振荡器电路以自动保持的与可变DC电压的调制振 幅成正比的频率震动。本专利技术的另一特征在于，谐振振荡器电路用于从DC端子获取单 向器件传导的脉动电流，并在其输出端产生脉动电压，谐振振荡器电 路包括(i)电感器、电容器以及气体放电负载，它们全部有效连接在适于向气体放电负载供电的并联电路中，该并联电路连接在所述输出端之间，以及(ii)开关反馈绕组，其磁耦合到谐振电感器并用于向交替导通的晶体管传递正比于所述脉动电压的瞬时值的开关信号，并使所述谐振振荡器电路以自动保持的与可变DC电压的调制振幅成正比的频率振荡。根据本专利技术，升压电感可以是以下任一种形式(i)普通电本文档来自技高网...
【技术保护点】
适于从低频交流电压源向气体放电负载供电的电子设备，该设备具有直流端子并包括： 整流器装置，其具有连接形成交流输入端子的单向器件和一对分别形成正负直流端子的输出端子，并且所述整流器装置使每个所述单向器件表现以传导电流时的导通时间段和不传 导电流时的断开时间段为特征的开关动作； 谐振升压装置，其用于在所述直流端子之间提供可变直流电压，该可变直流电压具有比所述交流电压源的整流电压的绝对峰值高的绝对峰值，并且所述谐振升压装置包括：（ｉ）升压电感装置，其连接在所述交流输入端子 和所述交流电压源之间的电路中，以及（ｉｉ）升压电容装置，其与所述整流器装置的单向器件并联连接； 储能装置，其具有输入端子并且在所述直流端子之间连接的串联电路中与二极管装置相连，所述二极管装置的阳极连接到所述正直流端子，并且所述二极管装 置与所述储能装置结合用于在所述输入端子之间产生与所述可变直流电压分离的直流输入电压，并且在所述断开时间段期间以及所述可变直流电压的瞬时值高于所述直流输入电压的瞬时值的时候，所述储能装置从所述谐振升压装置接收能量； 半导体开关装置，其连 接到所述储能装置并具有两个交替导通的晶体管，这两个晶体管相连接以在其间形成共同接点； 谐振振荡器装置，其连接到所述可变直流电压的正直流端子和所述半导体开关装置的所述共同接点，所述谐振振荡器装置用于从所述直流端子获取由所述单向器件传导的 脉动电流，并且所述谐振振荡器装置包括：（ｉ）串联连接的电感器和电容器，其适于有效地向与所述电容器并联的气体放电负载供电，（ｉｉ）开关反馈变压器，其响应于所述脉动电流的瞬时值并用于将与所述脉动电流的瞬时值成比例的开关信号传给所述半导体开关装置，并使所述谐振振荡器装置以自动保持的与所述可变直流电压的调制振幅成正比的频率振荡； 其中，当从所述直流端子获取所述脉动电流时，所述脉动电流使所述单向器件展现开关动作，从而在与所述谐振振荡器装置的振荡频率相关的半周时间段成比例的导通时间 段和断开时间段期间使所述谐振升压装置存储和释放能量；所述升压电感装置和所述升压电容装置用于谐振交互作用，并具有与所述谐振振荡器装置的振荡频率接近或相等的谐振频率，并且所述谐振交互作用自然且自动地与所述谐振振荡器装置的振荡同步；每个所述交替导通的晶体管具有与所述导通相关的占空比，并且正比于所述可变直流电压的调制振幅自动调制所述占空比；所述谐振振荡器装置的振荡频率远快...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁鲍拜尔，
申请(专利权)人：安德鲁鲍拜尔，
类型：发明
国别省市：US[]
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