專利名稱：使至少一個電燈工作的電路裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使至少一個電燈工作的具有驅(qū)動電路的電路裝置，其在輸入側(cè)具有至少一個端子用于系統(tǒng)電壓，在輸出側(cè)具有至少一個端子用于至少一個電燈，所述驅(qū)動電路包括控制單元和升壓轉(zhuǎn)換器，所述升壓轉(zhuǎn)換器具有升壓轉(zhuǎn)換器電感和開關(guān)。本發(fā)明還涉及一種使用這種電路裝置來使至少一個電燈工作的方法。
背景技術(shù)：
在這樣一種使用升壓轉(zhuǎn)換器進行系統(tǒng)電流諧波校正(功率因數(shù)校正＝PFC)的電路裝置中，升壓轉(zhuǎn)換器通常在所謂的過渡模式(transition mode)下工作。在這種情況下，過渡模式被理解為表示這樣一種工作模式，在所述工作模式下升壓轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)在流過升壓轉(zhuǎn)換器電感的電流等于零時執(zhí)行開關(guān)操作，也就是說，在流經(jīng)升壓轉(zhuǎn)換器電感的電流為下降沿的情況下，當(dāng)流經(jīng)升壓轉(zhuǎn)換器電感的電流達到零值時，升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)閉合。如果該升壓轉(zhuǎn)換器在DC(直流)電壓下工作，這意味著升壓轉(zhuǎn)換器以固定頻率工作，從而無線電干擾的峰值出現(xiàn)在所建立的工作頻率處，并且它們的諧波非常窄和非常高，這在無線電干擾的抑制方面要求高度的復(fù)雜性。為了遵從預(yù)定的無線電干擾的極限值，無線電干擾濾波器需要具有足夠大的尺寸，和/或需要選擇很低的工作頻率以使盡可能多的諧波落在最高150kHz的范圍內(nèi)，因為在這個范圍內(nèi)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)適用較高的極限值。遵從無線電干擾極限值的另外的可能在于擺動升壓轉(zhuǎn)換器的工作頻率，然而這將導(dǎo)致系統(tǒng)輸出電流的嚴(yán)重調(diào)制(高RMS值)。另外，借助擺動可能引起的頻率調(diào)制與在使用無線電干擾測量裝置情況下所使用的無線電干擾測量濾波器的帶寬相比是如此的低，以至于只能在無線電干擾頻譜方面獲得輕微的改善。這種無線電干擾測量濾波器的常規(guī)帶寬在1s的瞬態(tài)響應(yīng)下是9kHz。
圖1示出了在一種已知的電路裝置中流過升壓轉(zhuǎn)換器電感的電流的時間曲線(time profile)，所述升壓轉(zhuǎn)換器在過渡模式下工作。工作頻率為105.0420kHz，而電流的最大幅度為408mA。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種一開始所提到的電路裝置、或者一開始所提到的工作方法，從而能夠以較小的復(fù)雜性實現(xiàn)對無線電干擾的抑制。
這一目的是分別通過具有權(quán)利要求1所述特征的電路裝置、以及具有權(quán)利要求8所述特征的工作方法來實現(xiàn)的。
從原理上來說，本發(fā)明基于這樣一種概念，即如果采取適當(dāng)?shù)拇胧┦诡l譜展寬則無線電干擾抑制的復(fù)雜性會降低。根據(jù)本發(fā)明，通過用來使升壓轉(zhuǎn)換器工作在不連續(xù)模式下的控制單元實現(xiàn)這種情況，其中流過升壓轉(zhuǎn)換器電感的電流存在間隙，這些間隙的持續(xù)時間是變化的。不連續(xù)模式被理解為表示這樣一種工作模式，其與過渡模式相比，開關(guān)不會在流過升壓轉(zhuǎn)換器電感的電流剛達到零值時就馬上再次閉合，而是有一個等待，直到經(jīng)過一定的持續(xù)時間，這一持續(xù)時間是變化的。盡管由于電路裝置中電氣反作用的原因，在達到零值的時刻和升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)再次閉合的時刻之間，電流不會持續(xù)保持在零值，但是該持續(xù)時間仍被稱為“電流間隙”，即無電流期。通過適當(dāng)選擇該間隙的持續(xù)時間，能夠獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無線電干擾測量濾波器帶寬的升壓轉(zhuǎn)換器的工作頻率帶寬。因此，在預(yù)定的帶寬窗口內(nèi)出現(xiàn)較小的無線電干擾，并且這允許因此更容易加以抑制的較低的干擾等級。間隙越大，所獲得的頻譜的最低頻率越低。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其中已經(jīng)獲得實際上離散的無線電干擾頻譜，本發(fā)明中的無線電干擾頻譜已被擴展到了相當(dāng)大的程度。由于間隙的持續(xù)時間的變化，特別是由于間隙的持續(xù)時間的連續(xù)變化，因此升壓轉(zhuǎn)換器能夠工作在較寬的頻帶上。由于本發(fā)明的措施，能夠使用更高的工作頻率(在所述工作頻率上原則上更難以抑制干擾)，并因此可以使用具有更小物理形狀的升壓轉(zhuǎn)換器電感，結(jié)果，可以節(jié)約成本。
當(dāng)系統(tǒng)電壓是DC電壓時，優(yōu)選地從過渡模式轉(zhuǎn)換到不連續(xù)模式。
在這方面，在一個優(yōu)選實施例中，控制單元用來檢測再針對系統(tǒng)電壓的端子上是否出現(xiàn)AC(交流)電壓和/或DC電壓，控制單元進一步用來在檢測到出現(xiàn)AC電壓時使升壓轉(zhuǎn)換器以過渡模式工作、和/或在檢測到DC電壓時使升壓轉(zhuǎn)換器以不連續(xù)模式工作(電流中的間隙是變化的)。對于無線電干擾，在根據(jù)AC電源工作的情況下以及在根據(jù)DC電源工作的情況下，升壓轉(zhuǎn)換器都可以由此獲得最好的工作模式。為了執(zhí)行該檢測，在一個優(yōu)選實施例中，控制單元用來檢測針對系統(tǒng)電壓的端子處的信號的過零點，并相對應(yīng)地進行判定以驅(qū)動升壓轉(zhuǎn)換器。為此目的，例如可以使用高阻分壓器。
間隙的持續(xù)時間優(yōu)選地在0.1μs到20μs之間，更優(yōu)進地在1μs到5μs之間。間隙的持續(xù)時間優(yōu)選地以在0.1Hz到100kHz之間、更優(yōu)選地在1Hz到10Hz之間的掃描頻率變化。由于傳統(tǒng)的無線電干擾測量濾波器的瞬態(tài)響應(yīng)時間大約為1s，所以這是特別有利的。
一個特別優(yōu)選的實施例具有這樣的特征，即升壓轉(zhuǎn)換器還包括電容，在所述電容上能夠提供中間電路電壓作為升壓轉(zhuǎn)換器的輸出信號，所述控制單元還被用來確定開關(guān)的接通時間，以便使中間電路電壓處于可預(yù)定的限度內(nèi)，特別是保持恒定。這一優(yōu)選實施例提供了以下優(yōu)點，即作為結(jié)果可以可靠地防止使用中間電路電壓來工作的所謂中間電路中的紋波的增大。
從屬權(quán)利要求描述了更多有利的實施例。
根據(jù)本發(fā)明的電路裝置所涉及的上述優(yōu)選實施例和優(yōu)點，也相應(yīng)地適用于根據(jù)本發(fā)明的控制方法。


下面將結(jié)合附圖對根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的一個示范性實施例進行更詳細(xì)地描述，在所述附圖中圖1示出了在過渡模式下工作時流過由現(xiàn)有技術(shù)已知的電路裝置中的升壓轉(zhuǎn)換器電感的電流的時間曲線；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的構(gòu)成的電路示意圖；圖3示出了圖2的細(xì)節(jié)的詳細(xì)圖示；以及圖4示出了在不連續(xù)模式下工作時流過振據(jù)本發(fā)明的電路裝置的升壓轉(zhuǎn)換器電感的電流的時間曲線。
具體實施例方式
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的一個示范性實施例的電路示意圖。在這種情況下，通過整流器10、在其輸出端提供所謂中間電路電壓UZW的系統(tǒng)電流諧波校正裝置12、以及逆變器(inverter)14，將系統(tǒng)電壓UN以已知方式連接到負(fù)載電路，其中所述系統(tǒng)電壓可以是AC電壓也可以是DC電壓、例如來自應(yīng)急電源，該示范性實施例中的負(fù)載電路包括耦合電容器C1、電感L1、電燈LP和諧振電容器C2。根據(jù)本發(fā)明，提供了具有電阻器R1和R2的分壓器，電阻器R2上分出的信號被送到系統(tǒng)電流諧波校正裝置12。從分壓器R1、R2到電感L1的所有元件構(gòu)成燈LP的驅(qū)動電路16。
在圖3中可以看到系統(tǒng)電流諧波校正裝置12的更詳細(xì)的圖示。所示的升壓轉(zhuǎn)換器包括升壓轉(zhuǎn)換器電感L2、開關(guān)S1、二極管D1和電容器C3。系統(tǒng)電流諧波校正裝置12還包括控制單元18。電阻器R2上的電壓降UR2輸入到控制單元18?？刂茊卧?8檢測電壓UR2是否具有過零。如果它有過零，則切換到“過渡模式”工作。如果控制單元18沒有檢測到電壓UR2的過零，則切換到“不連續(xù)模式”工作。在過渡模式，開關(guān)S1在流過升壓轉(zhuǎn)換器電感L2的電流IN降到零值時立刻再次閉合，而在不連續(xù)模式時有一個等待，直到經(jīng)過一定的持續(xù)時間Δt。這一持續(xù)時間Δt被稱為“電流中的間隙”，并且根據(jù)本發(fā)明是通過控制單元18來改變的。電流IN為零值的時間通過升壓轉(zhuǎn)換器電感L2上的附加線圈L3確定，其信號經(jīng)電阻器R3輸入到控制單元18。還通過線路20將電容器C3上的電壓值UZW輸入到控制單元18，所述控制單元18被用來確定開關(guān)S1的接通時間tON，從而盡可能使中間電路電壓UZW為恒定值。根據(jù)本發(fā)明，流過升壓轉(zhuǎn)換器電感L2的電流IN中的間隙的持續(xù)時間Δt在0.1μs到20μs之間變化。在這種情況下，使用0.1Hz到100kHz之間的掃描頻率。
圖4示出了在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的情況下流過升壓轉(zhuǎn)換器電感L2的電流IN的時間曲線。它示出了一旦電流首先達到零值，則等待一個持續(xù)時間Δt，直到升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)S1再次閉合，這導(dǎo)致電流IN的上升沿。在這種情況下，電流間隙Δt大約為周期的25％。與圖1相比，可以看出工作頻率已被隆低到65.7462kHz，這對應(yīng)正好40％的頻率降低。相比之下，峰值電流只增大了大約20％，為488mA。
權(quán)利要求
1.一種用來使至少一個電燈(LP)工作的并具有驅(qū)動電路(16)的電路裝置，所述電路裝置在輸入側(cè)具有至少一個端子用于系統(tǒng)電壓(UN)并在輸出側(cè)具有至少一個端子用于至少一個電燈(LP)；所述驅(qū)動電路(16)包括控制單元(18)以及升壓轉(zhuǎn)換器，所述升壓轉(zhuǎn)換器具有升壓轉(zhuǎn)換器電感(L2)和開關(guān)(S1)，其特征在于，控制單元(18)被用來使升壓器在不連續(xù)模式下工作，其中流過升壓轉(zhuǎn)換器電感(L2)的電流(IN)具有間隙，這些間隙的持續(xù)時間(Δt)是變化的。
2.如權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，升壓轉(zhuǎn)換器用來實現(xiàn)系統(tǒng)電流諧波校正(12)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電路裝置，其特征在于，所述控制單元(18)用來檢測在針對系統(tǒng)電壓(UN)的端子處是否出現(xiàn)AC電壓和/或DC電壓，所述控制單元(18)還用來在檢測到出現(xiàn)AC電壓(UN)時使升壓轉(zhuǎn)換器在過渡模式下工作、和/或在檢測到出現(xiàn)DC電壓(UN)時使升壓轉(zhuǎn)換器在不連續(xù)模式下工作，在所述不連續(xù)模式下電流中的間隙(Δt)發(fā)生變化。
4.如權(quán)利要求3所述的電路裝置，其特征在于，所述控制單元(18)用來檢測針對系統(tǒng)電壓(UN)的端子處的信號的過零，并對所述過零進行評估以驅(qū)動升壓轉(zhuǎn)換器。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，所述間隙的持續(xù)時間在0.1μs到20μs之間，優(yōu)選地在1μs到5μs之間。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，間隙的持續(xù)時間(Δt)以在0.1Hz到100kHz之間、優(yōu)選地在1Hz到10Hz之間的掃描頻率變化。
7.如前述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，升壓轉(zhuǎn)換器還包括電容(C3)，在所述電容(C3)上能夠提供中間電路電壓(UZW)作為升壓轉(zhuǎn)換器的輸出信號，所述控制單元(18)還被用來確定開關(guān)(S1)的接通時間(ton)，以便中間電路電壓(UZW)處于可預(yù)定的限度內(nèi)，特別是保持恒定。
8.一種使用具有驅(qū)動電路(16)的電路裝置來使至少一個電燈(LP)工作的方法，其在輸入側(cè)具有至少一個端子用于系統(tǒng)電壓(UN)，在輸出側(cè)具有至少一個端子用于至少一個電燈(LP)；所述驅(qū)動電路(16)包括控制單元(18)以及升壓轉(zhuǎn)換器，所述升壓轉(zhuǎn)換器具有升壓轉(zhuǎn)換器電感(L2)和開關(guān)(S1)；其特征在于，所述控制單元(18)使升壓轉(zhuǎn)換器在不連續(xù)模式下工作，其中流過升壓轉(zhuǎn)換器電感(L2)的電流(IN)具有間隙，這些間隙的持續(xù)時間(Δt)是變化的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來使至少一個電燈(LP)工作的具有驅(qū)動電路(16)的電路裝置，其在輸入側(cè)具有至少一個端子用于系統(tǒng)電壓(U
文檔編號H05B41/288GK1901770SQ20061012126
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月7日
發(fā)明者O·布澤, M·赫克曼, R·勒歇勒, A·勒希納, S·邁爾, T·波利尚斯基, B·魯多爾夫, B·謝梅爾, K·施密德特曼, H·施密特, T·西蒙德, A·施托爾姆, H·維爾尼 申請人:電燈專利信托有限公司