專利名稱：能減小無(wú)功電流振蕩的電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有輸入電容的電子鎮(zhèn)流器，該電子鎮(zhèn)流器具有用于
在具有集成或寄生電感的相位控制調(diào)光器(Phasenanschnittdimmer ) 上驅(qū)動(dòng)放電燈、如低壓放電燈的升壓斬波器(Hochsetzsteller )。
背景技術(shù)：
用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電子鎮(zhèn)流器在很多應(yīng)用中都是公知的。通常該 電子鎮(zhèn)流器包含整流電路用于對(duì)交流供電電壓進(jìn)行整流并且對(duì)通常稱 為中間電路電容器的電容器充電。在該電容器上的直流電壓用于向驅(qū) 動(dòng)放電燈的變流器或逆變器(下面稱為逆變器)供電。原則上逆變器 從經(jīng)過(guò)整流的交流供電電壓或直流供電電壓中產(chǎn)生用于以高頻電流運(yùn) 行的放電燈的供電電壓。類似的裝置對(duì)其它燈類型也是公知的，例如 以卣素?zé)舻碾娮幼儔浩鞯男问健?br> 升壓斬波器電路可以用于減少放電燈的電網(wǎng)電流諧波。升壓斬波 器具有存儲(chǔ)扼流圏、開關(guān)元件、二極管和中間電路電容器。該中間電 路電容器例如通過(guò)逆變器電路向放電燈供電。
這種升壓斬波器如下工作電網(wǎng)交流電壓在整流器中轉(zhuǎn)換為脈沖 式的直流電壓。在該脈沖式直流電壓的供電電位和中間電路電容器之 間連接存儲(chǔ)扼流圏和二極管。開關(guān)元件在接通狀態(tài)中負(fù)責(zé)將存儲(chǔ)扼流 圈中的電流一直升高到一可調(diào)節(jié)的值，即斷開電流閾值。二極管在該 開關(guān)元件斷開之后將流入存儲(chǔ)扼流團(tuán)的電流導(dǎo)向中間電路電容器。
在EP1465330A2中描述了升壓斬波器在放電燈的鎮(zhèn)流器中的使用。
用于控制功率的相位控制調(diào)光器同樣是公知的。相位控制調(diào)光器 向負(fù)載提供周期性的電網(wǎng)供電電壓。但在每個(gè)半周期中該電網(wǎng)供電電 壓要在可調(diào)節(jié)的時(shí)間之后才提供給負(fù)載。
通常相位控制調(diào)光器包括一個(gè)三端雙向可控硅開關(guān)元件作為控制 從供電電網(wǎng)到負(fù)載的電流的開關(guān)元件。利用這樣的開關(guān)元件使得可以從一個(gè)電網(wǎng)半波內(nèi)的一個(gè)可調(diào)節(jié)的時(shí)刻開始從電網(wǎng)向負(fù)載供應(yīng)電流。 在相位控制調(diào)光器的輸出端提供一個(gè)電壓，該電壓在第一時(shí)間段內(nèi)、也就是在相位選通(Phasenanschnitt )中為0，而在第二時(shí)間段內(nèi)基 本上等于調(diào)光器的輸入電壓。
為了避免無(wú)線電干擾，很多相位控制調(diào)光器包括一個(gè)與開關(guān)元件 串聯(lián)的電感。在相位控制調(diào)光器和電容負(fù)載之間可以額外地出現(xiàn)寄生 電感，即使在調(diào)光器中沒(méi)有集成相應(yīng)的元件，該寄生電感例如通過(guò)導(dǎo) 線電感引起。在這個(gè)含義下理解在下面的文本中提出的"相位控制調(diào) 光器中的電感"。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于可調(diào)光的放電燈的電子 鎮(zhèn)流器，其在運(yùn)行特性方面得到了改善。
本發(fā)明涉及一種包括具有開關(guān)元件和輸入電容的升壓斬波器的電 子鎮(zhèn)流器，用于在具有與電源串聯(lián)作用的電感的相位控制調(diào)光器上運(yùn) 行，其特征在于，在一個(gè)電網(wǎng)半波內(nèi)調(diào)節(jié)升壓斬波器在相位控制調(diào)光 器中的電感去磁期間的運(yùn)行參數(shù)，該去磁期間是在相位選通結(jié)束之 后，使得與升壓斬波器在調(diào)光器的電感去磁之后的運(yùn)行相比，有間或 增大的電流流過(guò)升壓斬波器。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中給出并在下面詳細(xì)描述。該公開既涉及本發(fā)明的方法類也涉及裝置類。
用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電子鎮(zhèn)流器通常具有有效的輸入電容。本發(fā)明 基于以下考慮電子鎮(zhèn)流器的有效輸入電容和與電源串聯(lián)作用的相位 控制調(diào)光器的電感一起構(gòu)成一個(gè)振蕩電路，并且在該輸入電容上可能 出現(xiàn)電壓的過(guò)沖。這樣的電壓振蕩可能在于相位控制調(diào)光器上運(yùn)行時(shí) 干擾放電燈的電子鎮(zhèn)流器的運(yùn)行特性。
具體地說(shuō)，在相位選通結(jié)束時(shí)相位控制調(diào)光器中的開關(guān)元件進(jìn)入 導(dǎo)通狀態(tài)；此后鎮(zhèn)流器的輸入電容被充電到供電電壓的瞬時(shí)值。輸入 電容的這種充電通過(guò)相位控制調(diào)光器的電感進(jìn)行，該電感確定了電流 的上升。輸入電容上的電壓首先達(dá)到供電電壓的瞬時(shí)值，然后又超過(guò) 該瞬時(shí)值。其發(fā)生是因?yàn)橄辔豢刂普{(diào)光器中的電感現(xiàn)在去磁了，并且 電流保持在原始的電流方向上。如果相位控制調(diào)光器中的電感去磁而且輸入電容上的電壓大于所施加的供電電壓，則沒(méi)有電網(wǎng)電流流過(guò)鎮(zhèn) 流器，直到輸入電容上的過(guò)電壓通過(guò)放電消除為止。
通常作為開關(guān)元件在相位控制調(diào)光器中使用的三端雙向可控硅開 關(guān)元件需要一定的保持電流，也就是將該開關(guān)元件設(shè)置在導(dǎo)通狀態(tài) 下，從而需要用于維持導(dǎo)通性的最小電流。如果缺乏該最小電流，則 三端雙向可控硅開關(guān)元件又截止。如果短時(shí)間內(nèi)沒(méi)有電網(wǎng)電流流過(guò)相 位控制調(diào)光器，則可能三端雙向可控硅開關(guān)元件從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截 止?fàn)顟B(tài)。上述無(wú)功電流振蕩可能產(chǎn)生這樣的電網(wǎng)電流中斷。
電網(wǎng)電流的中斷是可以防止的。為此在相位控制調(diào)光器中的電感 去磁期間引入間或增大的電流流過(guò)升壓斬波器，即在通過(guò)該去磁定義 的時(shí)間段內(nèi)。"期間"在整個(gè)文本中都應(yīng)當(dāng)在上述含義下理解。所述 電流對(duì)輸入電容放電，該輸入電容上的電壓重新下降到供電電壓的瞬 時(shí)值水平。對(duì)輸入電容放電的電流必須大到足以在相位控制調(diào)光器中 的電感完全去磁之前消除輸入電容上的電壓過(guò)沖。
升壓斬波器可以在不同的運(yùn)行模式下運(yùn)行，其中首先要區(qū)分不連 續(xù)運(yùn)行和連續(xù)運(yùn)行。通常升壓斬波器一直在不連續(xù)模式下運(yùn)行。也就 是說(shuō)，升壓斬波器中的開關(guān)元件要在升壓斬波器的存儲(chǔ)扼流團(tuán)完全去 磁以及不再有電流流過(guò)存儲(chǔ)扼流圏時(shí)才會(huì)接通。在這種運(yùn)行方式中開 關(guān)損耗最小。
如果在存儲(chǔ)扼流圏完全去磁之前都不能等到升壓斬波器中的開關(guān) 元件接通，則稱為連續(xù)運(yùn)行。也就是說(shuō)，開關(guān)元件在低于流過(guò)存儲(chǔ)扼 流圍的電流閾值一接通電流閾值一時(shí)接通。該接通電流閾值可以不同 程度地高，而且在升壓斬波器的每次循環(huán)中都采用另一個(gè)值。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，升壓斬波器在相位控制調(diào)光器中的電感去 磁期間用與升壓斬波器在相位控制調(diào)光器中的電感去磁結(jié)束之后的運(yùn) 行相比間或增大的接通電流閾值運(yùn)行。由此可以明顯增大在該時(shí)間段 中流過(guò)升壓斬波器的電流。雖然通過(guò)這些措施升壓斬波器中的開關(guān)損 耗有時(shí)會(huì)增加，但是在這些電網(wǎng)半波期間的平均損耗不大。
也就是說(shuō)在最簡(jiǎn)單的情況下，在相位控制調(diào)光器中的電感去磁期 間升壓斬波器工作在連續(xù)運(yùn)行模式下，在這段時(shí)間結(jié)束之后立即或者 延遲地過(guò)渡到不連續(xù)運(yùn)行模式。
上述實(shí)施方式尤其是還包含以下情況在相位控制調(diào)光器中的電
感去磁結(jié)束之后不是轉(zhuǎn)換到升壓斬波器的不連續(xù)運(yùn)行，而是留在升壓 斬波器中開關(guān)元件的的接通電流閾值更小的連續(xù)運(yùn)行模式中。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，尤其是與上述措施組合地提高升壓斬 波器的開關(guān)元件在相位控制調(diào)光器的電感去磁期間的斷開電流閾值。 利用該措施也可替換或補(bǔ)充連續(xù)運(yùn)行地明顯提高流過(guò)升壓斬波器的電 流。
優(yōu)選的，在相位控制調(diào)光器中的電感充磁期間減小或甚至中斷流 過(guò)升壓斬波器的電流。由此不可能或只很小地流過(guò)對(duì)輸入電容放電的 電流。由此可以減少相位控制調(diào)光器中電感的充磁，并由此將存儲(chǔ)在 電感中的能量減少至最小值。在相位控制調(diào)光器的電感中存儲(chǔ)的能量 越少，輸入電容上的電壓過(guò)沖就越小。
在本發(fā)明上述方面的其它優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)將升壓斬波器的 斷開電流閾值選擇為比升壓斬波器在調(diào)光器的電感充磁結(jié)束時(shí)的運(yùn)行 更小，來(lái)減小在相位控制調(diào)光器的電感充磁期間流過(guò)升壓斬波器的電流。由此升壓斬波器吸收更小幅度的電流；流過(guò)相位控制調(diào)光器的電 感的平均電流由此可以調(diào)節(jié)得非常小，甚至消失。
但在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，斷開電流閾值從在相位控制調(diào)光器中 的電感充磁期間流過(guò)開關(guān)元件的0電流或很小的電流開始上升，從而 由升壓斬波器消耗的電流也隨著升壓斬波器的逐個(gè)開關(guān)周期而增大。 例如，在相位控制調(diào)光器的電感充磁結(jié)束時(shí)升壓斬波器的斷開閾值可 以在該電感充磁結(jié)束之后的時(shí)間達(dá)到更高的斷開閾值。通過(guò)斷開電流 閾值的逐漸增大，可以減小負(fù)載電流振蕩。
在替換的、同樣優(yōu)選的實(shí)施方式中，升壓斬波器的開關(guān)元件在電 感充磁期間持續(xù)截止。由此不可能流過(guò)對(duì)輸入電容放電的電流。
一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式具有用于以測(cè)量技術(shù)獲取相位選通的結(jié)束、 相位控制調(diào)光器中電感去磁的開始以及該電感去磁的結(jié)束的電路裝 置。這3個(gè)時(shí)刻確定兩個(gè)相關(guān)的時(shí)間段，在本發(fā)明的該實(shí)施方式中在 這兩個(gè)時(shí)間段期間引起輸入電容上電壓過(guò)高的降低。在相位選通結(jié)束 和輸入電容上的電壓等于供電電壓瞬時(shí)值的時(shí)刻之間，相位控制調(diào)光 器中的電感被充磁；從該時(shí)刻起該電感被去磁。
所述電路裝置優(yōu)選包括由兩個(gè)差分器組成的串聯(lián)電路，這些差分 器例如與輸入電容并聯(lián)連接。第二差分器的輸出電壓與輸入電容上的電壓的第二導(dǎo)數(shù)一致并且具有以下特性該輸出電壓在相位控制調(diào)光 器的電感充磁期間具有與該電感去磁期間不同的符號(hào)。由此確定兩個(gè) 相關(guān)的時(shí)間段，并且可以將第二差分器的輸出信號(hào)用于調(diào)節(jié)升壓斬波 器的運(yùn)行參數(shù)。第二差分器的輸出電壓可以通過(guò)兩個(gè)閾值元件轉(zhuǎn)換為 對(duì)應(yīng)于邏輯狀態(tài)0和1的信號(hào)。如果第二差分器的輸出電壓具有第一 符號(hào)，則第一閾值元件的輸出信號(hào)例如是邏輯1，相應(yīng)地也適用于第二 閾值元件和在笫二差分器的輸出端上給出另一符號(hào)電壓的時(shí)間。優(yōu)選 的，該閾值元件是施密特觸發(fā)器。
通常輸入電容上的電壓通過(guò)升壓斬波器功能而與一個(gè)高頻的、比 較小的交流電壓疊加。該高頻振蕩由第一差分器去掉，第二差分器有 時(shí)不會(huì)提供有意義的結(jié)果。因此本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式在于一個(gè) 峰值采集電路借助峰值采集平滑輸入電容上的電壓的第一導(dǎo)數(shù)。由 此提高接下來(lái)的差分的質(zhì)量。
上面描述的用于確定相關(guān)時(shí)間段的電路裝置在原理上執(zhí)行了對(duì)輸 入電容上的電壓波形的測(cè)量技術(shù)采集。因此，通過(guò)這些電路可以在不 同的情況下可靠地確定所述相關(guān)時(shí)間段。這些電路可以用于由輸入電 容和相位控制調(diào)光器的電感組成的不同組合，因?yàn)樵撾娐窚y(cè)量輸入電 容上的電壓變化，就這點(diǎn)而言不包含關(guān)于輸入電容、相位控制調(diào)光器 的電感或在相位選通結(jié)束時(shí)輸入電容上的電壓變化的假設(shè)。
本發(fā)明人確信，在市面上銷售的調(diào)光器的電感值位于比較小的范 圍內(nèi)。此外，輸入電壓上的電壓過(guò)沖可以通過(guò)補(bǔ)充措施(參見(jiàn)下面和 權(quán)利要求14)限制。如果輸入電容上的電壓過(guò)沖不是這樣構(gòu)成，則在 相位選通結(jié)束時(shí)的相關(guān)時(shí)間段也不會(huì)變化如此強(qiáng)烈。
在這種情況下不一定需要對(duì)輸入電容上的電壓波形進(jìn)行測(cè)量技術(shù) 采集。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，電子鎮(zhèn)流器具有用于檢測(cè)相位選通 的結(jié)束的閾值元件，和第一時(shí)間元件，該第一時(shí)間元件預(yù)先給定第一 固定時(shí)間并在相位選通結(jié)束時(shí)由閾值元件置位。
為此例如向所述閾值元件輸入經(jīng)過(guò)整流的交流供電電壓，必要時(shí) 通過(guò)分壓器輸入。在相位選通期間，閾值元件的輸出信號(hào)相當(dāng)于邏輯 0，而緊接在相位選通結(jié)束之后該輸出信號(hào)就跳至邏輯1。通過(guò)該跳躍 可以將第一時(shí)間元件置位，該第一時(shí)間元件在恒定的預(yù)定時(shí)間、即保持時(shí)間內(nèi)保持置位。此后該第一時(shí)間元件可以獨(dú)立地復(fù)位。時(shí)間元件 的預(yù)定保持時(shí)間可以通過(guò)對(duì)相關(guān)時(shí)間段之一求平均值來(lái)確定，該平均 值考慮了盡可能多的市面上銷售的調(diào)光器。包含該電路的電子鎮(zhèn)流器 的輸入電容是制造商已知的，并且可以在第一時(shí)間元件的保持時(shí)間中 相應(yīng)地加以考慮。
第一時(shí)間元件可以例如預(yù)先給定在相位選通結(jié)束時(shí)最多等于相位 控制調(diào)光器中電感充磁的持續(xù)時(shí)間的時(shí)間。其相當(dāng)于供電電壓大于輸 入電容上的電壓的時(shí)間。如果這段時(shí)間結(jié)束，則按照本發(fā)明可以有間 或增大的電流流過(guò)升壓斬波器。此外，當(dāng)然還可以這樣調(diào)節(jié)升壓斬波 器的運(yùn)行參數(shù)，使得在相位控制調(diào)光器中的電感充磁期間只有特別小 的電流流過(guò)升壓斬波器。
優(yōu)選的，電子鎮(zhèn)流器具有兩個(gè)時(shí)間元件。兩個(gè)時(shí)間元件可以在相 位選通結(jié)束時(shí)通過(guò)同一閾值元件置位，但是具有不同的保持時(shí)間。通
過(guò)這種方式例如可以借助"與"邏輯連接給出3個(gè)與電子鎮(zhèn)流器的運(yùn) 行相關(guān)的時(shí)間段。
優(yōu)選的，第一時(shí)間元件的第一固定時(shí)間段隨著相位選通的結(jié)束而 開始，并且最多持續(xù)到相位控制調(diào)光器中的電感充磁結(jié)束。第二時(shí)間 元件的第二固定時(shí)間段同樣隨著相位選通的結(jié)束而開始，并且至少持
續(xù)到輸入電容上的電壓過(guò)沖完全消除為止。
通過(guò)第一固定時(shí)間段和第二固定時(shí)間段的"與"邏輯連接，可以 定義一個(gè)隨著第一時(shí)間段的結(jié)束而開始并且隨著第二時(shí)間段的結(jié)束而 結(jié)束的時(shí)間段。理想情況下，該時(shí)間段隨著相位控制調(diào)光器中的電感 充磁結(jié)束而開始，并且在輸入電容上的電壓過(guò)沖完全消除之后結(jié)束。
優(yōu)選的，閾值元件是施密特觸發(fā)器。
優(yōu)選的，在使用升壓斬波器中的開關(guān)元件的接通電流閾值增大的 升壓斬波器運(yùn)行模式時(shí)一這是在相位控制調(diào)光器中的電感去磁期間， 緩慢地過(guò)渡到接著用減小的接通電流閾值運(yùn)行的模式。也就是說(shuō)，升 壓斬波器中的開關(guān)元件的接通電流閾值分布在升壓斬波器的幾個(gè)電流 消耗周期上而減小。由此可以降低其它負(fù)載電流振蕩。
到此為止描述了如何借助調(diào)節(jié)流過(guò)升壓斬波器的電流的時(shí)間變化 來(lái)降低無(wú)功電流振蕩。作為附加的本發(fā)明措施，可以通過(guò)在相位選通 結(jié)束之前合適地對(duì)輸入電容充電或放電來(lái)減小無(wú)功電流振蕩，由此可以另外量化地降低對(duì)相位控制調(diào)光器中的電感充電的電流。使得無(wú)功 電流減小得以實(shí)現(xiàn)的鎮(zhèn)流器更為有效地衰減了無(wú)功電流振蕩。
因?yàn)殡妷哼^(guò)沖尤其是在輸入電容上的電壓在相位選通結(jié)束時(shí)明顯 低于供電電壓的瞬時(shí)值時(shí)形成。在此和在下面的文本中，"在相位選 通結(jié)束時(shí)的供電電壓的瞬時(shí)值，，應(yīng)理解為，鎮(zhèn)流器上或相位控制調(diào)光 器上的供電電壓已經(jīng)完全建立起來(lái)。
如果輸入電容上的電壓在此時(shí)大于供電電壓的瞬時(shí)值，則一直都 沒(méi)有電流流過(guò)調(diào)光器，直到輸入電容通過(guò)流過(guò)負(fù)載的電流放電到其電 壓等于供電電壓的瞬時(shí)值為止。但在這段時(shí)間內(nèi)相位控制調(diào)光器中的 開關(guān)元件可以斷開。
因此在運(yùn)行時(shí)要避免兩種情況。
鎮(zhèn)流器的供電電壓和鎮(zhèn)流器的輸入電容上的電壓之間的差在相位 選通結(jié)束時(shí)越大，在調(diào)光器的電感上降落的電壓就越大。在調(diào)光器的 電感充磁期間流過(guò)的電流在輸入電容上的電壓小于負(fù)載上的供電電壓 時(shí)一直都在增加。
在調(diào)光器中的電感充磁開始時(shí)減小該差值會(huì)降低該電感上最初的 電壓。由此會(huì)另外減小對(duì)電感充磁并且產(chǎn)生輸入電容上的電壓過(guò)沖的 相應(yīng)無(wú)功電流。
為此通過(guò)在一個(gè)電網(wǎng)半波的相位選通結(jié)束之前的加載過(guò)程(充電 或放電過(guò)程)將輸入電容加載到最多等于供電電壓在相位選通結(jié)束時(shí) 的瞬時(shí)值。但是輸入電容上的電壓此時(shí)不應(yīng)當(dāng)超過(guò)供電電壓的該值， 否則就不能保證連續(xù)的電網(wǎng)電流。
供電電壓在一個(gè)電網(wǎng)半波內(nèi)的相位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值事先是不 知道的。本發(fā)明因此具有一個(gè)存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)供電電壓在相位選 通結(jié)束時(shí)的預(yù)測(cè)值，該預(yù)測(cè)值是從一個(gè)或多個(gè)先前的電網(wǎng)半波中獲得 的。下面介紹這種存儲(chǔ)裝置的優(yōu)選實(shí)施。供電電壓在相位選通結(jié)束時(shí) 的瞬時(shí)值的預(yù)測(cè)值因此在下一個(gè)電網(wǎng)半波中用于對(duì)輸入電容主動(dòng)充電 或放電，使得輸入電容上的電壓最大達(dá)到所存儲(chǔ)的值。
優(yōu)選的，本發(fā)明具有用于存儲(chǔ)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)先前的電網(wǎng)半波中 供電電壓在相位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值的裝置。但是，供電電壓在一個(gè) 先前的電網(wǎng)半波的相位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值不必與供電電壓在隨后的 一個(gè)電網(wǎng)半波的相位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值相同，這更多地涉及供電電壓值的預(yù)測(cè)，如在上面解釋的。
如果已經(jīng)存儲(chǔ)了一個(gè)值的電網(wǎng)半波還沒(méi)有位于太多的電網(wǎng)半波之 后，則可以假定所存儲(chǔ)的值對(duì)于當(dāng)前的電網(wǎng)半波來(lái)說(shuō)非常近似。這是 因?yàn)橄嗷ミB續(xù)的電網(wǎng)半波之間的相位選通的變化通常發(fā)生得比較緩 慢。
如果輸入電容恰好加載到供電電壓在相位選通結(jié)束時(shí)的值，則最 有效地減小無(wú)功電流振蕩。但是為了保證輸入電容上的電壓不會(huì)大于 相位選通結(jié)束時(shí)的供電電壓，將輸入電容加載到稍小于所存儲(chǔ)的預(yù)測(cè) 值的電壓值。
在實(shí)際中有效的是，將輸入電容上的電壓調(diào)整為在相位選通結(jié)束時(shí)的供電電壓的90 - 95 %。但是用從50%開始的值就已經(jīng)可以工作 了。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，在每個(gè)電網(wǎng)半波中重新存儲(chǔ)供電電 壓在相位選通結(jié)束時(shí)的預(yù)測(cè)值，并且分別用于隨后的電網(wǎng)半波。
優(yōu)選的，所述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)供電電壓在相位選通結(jié)束之后的一個(gè) 時(shí)間窗內(nèi)的瞬時(shí)值。為此在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中采用峰值采集電 路。該時(shí)間窗例如可以用于對(duì)電容器加載，但是與正弦供電電壓相比 非常短。
所述時(shí)間窗優(yōu)選這樣設(shè)置，使得其在一個(gè)從相位控制調(diào)光器的導(dǎo) 通開始并在輸入電容上的電壓達(dá)到供電電壓的瞬時(shí)值時(shí)結(jié)束的時(shí)間段 內(nèi)打開和關(guān)閉。由此尤其是排除了存儲(chǔ)一個(gè)大于在調(diào)光器導(dǎo)通時(shí)的供 電電壓的值的情況。
在對(duì)調(diào)光器和燈首次施加供電電壓時(shí)不能排除無(wú)功電流振蕩，因 為還沒(méi)有存儲(chǔ)預(yù)測(cè)值。但在幾個(gè)半波之后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，時(shí)間窗的長(zhǎng)度通過(guò)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器確 定。這通過(guò)來(lái)自電子鎮(zhèn)流器的控制電路的信號(hào)置位，并且在給定的時(shí) 間之后再?gòu)?fù)位。例如電流開始流過(guò)升壓斬波器的存儲(chǔ)扼流圈可以觸發(fā) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的置位。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器限定用于存儲(chǔ)供電電壓在相位選 通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值的時(shí)間窗，例如借助通過(guò)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制的開 關(guān)。
時(shí)間窗在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中借助由電容器和電阻組成的差 分器來(lái)預(yù)先給定。該差分器通過(guò)來(lái)自鎮(zhèn)流器的控制電路的信號(hào)的邊緣
啟動(dòng)。在該邊緣之后在差分器的電阻上出現(xiàn)電壓躍變，接著是指數(shù)衰 減。指數(shù)衰減的時(shí)間常數(shù)通過(guò)差分器中的電阻和電容器的大小確定。 該指數(shù)衰減限定用于存儲(chǔ)供電電壓的瞬時(shí)值的時(shí)間窗。
用于確定時(shí)間窗和存儲(chǔ)供電電壓在相位選通結(jié)束時(shí)的預(yù)測(cè)值的另
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式基于以下關(guān)系在調(diào)光器中的電感充磁結(jié)束時(shí)，輸 入電容上的電壓的瞬時(shí)值等于供電電壓的瞬時(shí)值。由于自從相位選通 結(jié)束以來(lái)供電電壓幾乎沒(méi)有改變，因此輸入電容上的電壓大致等于供 電電壓在相位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值。調(diào)光器中電感充磁的結(jié)束時(shí)刻對(duì) 應(yīng)于鎮(zhèn)流器的輸入電容上的電壓的第二導(dǎo)數(shù)的過(guò)零點(diǎn)，并且很容易確 定，必要時(shí)也很容易估計(jì)(如在圖12之后的實(shí)施例中所述)。在這種 情況下可以存儲(chǔ)此時(shí)鎮(zhèn)流器的輸入電容上的電壓作為預(yù)測(cè)值。
優(yōu)選的，本發(fā)明的實(shí)施方式具有比較裝置。該比較裝置將來(lái)自存 儲(chǔ)裝置的值與輸入電容上電壓的當(dāng)前值比較。在相位選通結(jié)束之前， 比較裝置控制升壓斬波器的控制電路，然后升壓斬波器相應(yīng)地對(duì)輸入 電容放電。如果例如輸入電容上的電壓大于所存儲(chǔ)的值，則對(duì)輸入電 容放電。在該實(shí)施例中具體描述了比較裝置的輸出信號(hào)如何用于控制 輸入電容的加載過(guò)程。
優(yōu)選的，通過(guò)在相位選通結(jié)束之前啟動(dòng)升壓斬波器來(lái)對(duì)輸入電容 放電。
優(yōu)選的，輸入電容由中間電路電容器加載。為此可以用一個(gè)電阻 橋接連接在中間電路電容器的供電電位一端的接頭和輸入電容的供電 電位一端的接頭之間的二極管。存在具有多個(gè)連接在中間電路電容器 的供電電位一端的接頭和輸入電容的供電電位一端的接頭之間的二極 管的升壓斬波器的結(jié)構(gòu)形式；在此可以橋接一個(gè)或多個(gè)二極管。
為了將輸入電容加載到存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的值需要一個(gè)控制裝 置。如果不適合添加這樣的控制裝置，則可以首先由中間電路電容器 對(duì)輸入電容劇烈地充電，使得輸入電容上的電壓在任何情況下都過(guò) 高。然后可以啟動(dòng)升壓斬波器以便對(duì)輸入電容放電到期望的值(最多 等于預(yù)測(cè)值)。
對(duì)各個(gè)特征的上述和下面的描述涉及電子鎮(zhèn)流器，以及涉及集成 了本發(fā)明的電子鎮(zhèn)流器的放電燈。此外針對(duì)各個(gè)特征的描述還涉及本 發(fā)明的用于運(yùn)行電子鎮(zhèn)流器的方法。即使不詳細(xì)解釋也適用。
因此，本發(fā)明原則上還涉及一種在具有與電源串聯(lián)作用的電感的 相位控制調(diào)光器上運(yùn)行電子鎮(zhèn)流器的方法，該電子鎮(zhèn)流器包括具有開 關(guān)元件和輸入電容的升壓斬波器，其特征在于，在一個(gè)電網(wǎng)半波內(nèi)調(diào) 節(jié)升壓斬波器在相位控制調(diào)光器中的電感去磁期間的運(yùn)行參數(shù)，該去 磁期間是在相位選通結(jié)束之后，使得與升壓斬波器在調(diào)光器的電感去 磁之后的運(yùn)行相比，有間或增大的電流流過(guò)升壓斬波器。


下面借助實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。在此公開的各個(gè)特征還可以其 它對(duì)本發(fā)明重要的組合形式存在。以上和以下的描述涉及本發(fā)明的裝 置類和方法類而無(wú)需再詳細(xì)提及。
圖1示意性示出一個(gè)升壓斬波器作為具有前置相位控制調(diào)光器的 電子鎮(zhèn)流器的部件。
圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器示意性示出供電電壓UIN、負(fù)載 的輸入電容上的電壓UC、電網(wǎng)電流IN和流過(guò)升壓斬波器的平均電流 ILH。繪制出3個(gè)相關(guān)的時(shí)間段T1、 T2、 T3。
圖3為具有用于減小無(wú)功電流的第一裝置的電子鎮(zhèn)流器示意性示 出供電電壓UIN、負(fù)載的輸入電容上的電壓UC、電網(wǎng)電流IN和流過(guò)升 壓斬波器的平均電流ILH。繪制出兩個(gè)相關(guān)的時(shí)間段T1、 T2。
圖4示出用于根據(jù)圖3減小無(wú)功電流振蕩的第一電路裝置。
圖5示出圖4的電路裝置的相關(guān)電壓變化曲線。
圖6示出用于根據(jù)圖3減小無(wú)功電流振蕩的第二電路裝置。
圖7示出用于根據(jù)圖3減小無(wú)功電流振蕩的第三電路裝置。
圖8示出圖7的電路裝置的相關(guān)信號(hào)變化曲線。
圖9為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器示意性示出供電電壓UIN、負(fù)載 的輸入電容C上的電壓UC、調(diào)光器的電感上的電壓UL和電網(wǎng)電流IN。 繪制出3個(gè)相關(guān)的時(shí)間段T1、 T2、 T3。
圖10a、 b示意性示出在對(duì)輸入電容C放電和充電期間輸入電容C 上的電壓UC的變化曲線以及供電電壓UIN。
圖11為具有用于減小無(wú)功電流的第二裝置的電子鎮(zhèn)流器示意性示 出供電電壓UIN、負(fù)載的輸入電容C上的電壓UC、調(diào)光器的電感上的 電壓UL和電網(wǎng)電流IN。繪制出3個(gè)相關(guān)的時(shí)間段T1、 T2、 T3。
圖12a示出用于存儲(chǔ)預(yù)測(cè)值和將一個(gè)預(yù)測(cè)值與輸入電容C上的電 壓UC比較的電路裝置。
圖12b示出圖12a的電路裝置的變形。
圖13示出圖1的電路裝置的變形。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性示出一個(gè)升壓斬波器作為緊湊性熒光燈CFL的電子鎮(zhèn) 流器的部件。
在電子鎮(zhèn)流器之前連接了相位控制調(diào)光器DIM。該相位控制調(diào)光器 具有由三端雙向可控硅開關(guān)TR和電感LP組成的串聯(lián)電路。該串聯(lián)電 路串聯(lián)到電子鎮(zhèn)流器的交流電壓供電導(dǎo)線中。另一個(gè)交流電壓供電導(dǎo) 線穿過(guò)相位控制調(diào)光器DIM。如果三端雙向可控硅開關(guān)TR導(dǎo)通，則在 三端雙向可控硅開關(guān)TR和電感LP之間的節(jié)點(diǎn)與另一個(gè)交流電壓供電 導(dǎo)線之間給出供電電壓UIN。相位控制調(diào)光器DIM的輸出端與電子鎮(zhèn)流 器的整流器GL的輸入端連接。
升壓斬波器通過(guò)電容器C、中間電路電容器CH、 二極管DH、存儲(chǔ) 扼流圈LH和開關(guān)元件SH—在此是MOSFET—形成。
通常升壓斬波器還包括未在此示出的用于控制開關(guān)元件SH的控制 電路。例如可以采用EP1465330A2中描述的控制電路。
通過(guò)整流器GL經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)扼流圏LH和二極管DH對(duì)中間電路電容器 CH加載。該中間電路電容器例如通過(guò)逆變器電路INV向緊湊性焚光燈 CFL供電。
該電路如下工作電網(wǎng)交流電壓在整流器GL中轉(zhuǎn)換為脈沖式直流 電壓。該整流器GL在直流電壓端與用于去掉無(wú)線電干擾的電容器C并 聯(lián)。在正極引線中接入存儲(chǔ)扼流圈LH。開關(guān)元件SH在接通狀態(tài)時(shí)負(fù)責(zé) 將存儲(chǔ)扼流圏LH中的電流一直升高到可調(diào)節(jié)的值。二極管DH在開關(guān) 元件SH斷開之后將引入存儲(chǔ)扼流圏LH中的電流導(dǎo)向中間電路電容器 CH。
首先描述如何借助對(duì)流過(guò)升壓斬波器的電流ILH的時(shí)間變化的調(diào) 節(jié)來(lái)減小無(wú)功電流振蕩。
在圖2中為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器示出供電電壓UIN、負(fù)載的 輸入電容上的電壓UC、電網(wǎng)電流IN和流過(guò)升壓斬波器的平均電流ILH。繪制出3個(gè)相關(guān)的時(shí)間段T1、 T2、 T3。
相位選通的結(jié)束限定了第一時(shí)間段Tl的開始。開始有電流IN從 供電電網(wǎng)流過(guò)調(diào)光器。電流IN的上升通過(guò)調(diào)光器的電感確定。輸入電 容C上的電壓UC增大。只要輸入電容C上的電壓UC等于供電電壓UIN 的瞬時(shí)值，時(shí)間段T1就結(jié)束。
在第二時(shí)間段T2中通過(guò)相位控制調(diào)光器的串聯(lián)電感L繼續(xù)對(duì)輸入 電容C充電。電感L的完全去磁限定時(shí)間段T2的結(jié)束。雖然在時(shí)間段 T2中輸入電容C上的電壓高于供電電壓UIN，但是還繼續(xù)流過(guò)電網(wǎng)電 流IN，因?yàn)橄辔豢刂普{(diào)光器中的電感已經(jīng)去磁并且保持IN在相同方向 的5危動(dòng)。
在第三時(shí)間段T3中首先從輸入電容C向電源返回一個(gè)較小的電流 IN，因?yàn)檎鞫O管在截止方向整流。通過(guò)流過(guò)升壓斬波器的電流ILH 輸入電容C上的電壓下降并接著達(dá)到供電電壓的瞬時(shí)值。這一時(shí)刻對(duì) 應(yīng)于時(shí)間段T3的結(jié)束。
在上面描述的情況中，在時(shí)間段T3中會(huì)導(dǎo)致不會(huì)有電流IN流過(guò)。 其結(jié)果是當(dāng)相位控制調(diào)光器使用三端雙向可控硅作為開關(guān)元件時(shí)該相 位控制調(diào)光器斷開。三端雙向可控硅需要一定的保持電流來(lái)保持接 通。
在圖3中為具有用于減小無(wú)功電流的對(duì)流過(guò)升壓斬波器的電流 ILH的控制裝置的電子鎮(zhèn)流器示出供電電壓UIN、負(fù)載的輸入電容C上 的電壓UC、電網(wǎng)電流IN和流過(guò)升壓斬波器的平均電流ILH。繪制出兩 個(gè)相關(guān)的時(shí)間段T1、 T2。
與圖2的情況不同，在圖3的電子鎮(zhèn)流器中在時(shí)間段T1期間沒(méi)有 電流ILH流過(guò)升壓斬波器，因?yàn)閳D1的升壓斬波器的開關(guān)元件SH長(zhǎng)時(shí) 間截止。由此可以將相位控制調(diào)光器的串聯(lián)電感的充磁最小化。
在時(shí)間段T2中，在此期間相位控制調(diào)光器中的電感L去磁并且將 存儲(chǔ)在電感中的能量傳送給電容負(fù)載，就有電流ILH流過(guò)升壓斬波器。 電流ILH必須大到使得不會(huì)象在圖2中那樣劇烈形成輸入電容C上短 暫的電壓過(guò)沖。為此必須在時(shí)間段T2中使得由ILH傳輸?shù)哪芰看笥谠?時(shí)間段T2開始時(shí)存儲(chǔ)在相位控制調(diào)光器的串聯(lián)電感L中的能量。
通過(guò)與不連續(xù)運(yùn)行模式相反使得升壓斬波器間或在連續(xù)運(yùn)行模式 中運(yùn)行，可以提高時(shí)間段T2內(nèi)的電流。
通過(guò)圖2和圖3的比較，可以看出在本發(fā)明中流過(guò)升壓斬波器的 電流ILH在時(shí)間段T1中劇烈減小，而在時(shí)間段T2中劇烈增大。在T2 結(jié)束時(shí)在本發(fā)明中沒(méi)有中斷來(lái)自電源的電流IN。時(shí)間段T3取消了。相 位控制調(diào)光器沒(méi)有斷開。
此外上面的結(jié)果還可以通過(guò)提高斷開電流閾值來(lái)達(dá)到。如果升壓 斬波器用增大的斷開電流閾值工作，則在電流吸收周期內(nèi)有更大的平 均電流流過(guò)存儲(chǔ)扼流團(tuán)。為了不致于使存儲(chǔ)扼流圈飽和，存儲(chǔ)扼流團(tuán) 的參數(shù)必須設(shè)置得不同。
圖4示出用于采集時(shí)間段T1和T2的邊界的電路裝置。
負(fù)載的輸入電容C與一個(gè)包括電容器C2和電阻Rl的串聯(lián)電路并 聯(lián)。電阻Rl與一個(gè)包括電容器C3和電阻R2的串聯(lián)電路并聯(lián)。R2和 C3之間的連接節(jié)點(diǎn)與閾值元件連接，該閾值元件具體地是兩個(gè)施密特 觸發(fā)器ST1和ST2，閾值元件的輸出標(biāo)記出時(shí)間段T1和T2。
圖5示出圖4的電路裝置的相關(guān)電壓變化曲線。
為了描述圖5中的電壓變化，假定躍變函數(shù)作為供電電壓UIN。關(guān) 于供電電壓UIN的該假定是對(duì)經(jīng)過(guò)相位選通的供電電壓在感興趣的時(shí) 間刻度上的實(shí)際時(shí)間變化的良好近似。此外在下面的考察中忽略流過(guò) 升壓斬波器的電流ILH。該電流對(duì)于觀察在相位控制調(diào)光器導(dǎo)通時(shí)的振 蕩過(guò)程來(lái)說(shuō)意義不大。
圖5在最上面的圖中示出供電電壓UIN和電容輸入負(fù)載上的電壓 UC的變化曲線。與圖2、 3、 9、 11不同的是，電壓UC不是作為線性 函數(shù)示意性示出，而是大致按照實(shí)際地示出。
Rl上的電壓UR1與加載輸入電容C的電流成正比。這樣設(shè)計(jì)Rl 和C2的參數(shù)，使得UR1與UC的時(shí)間變化的第一導(dǎo)數(shù)一致。在由R2和 C3組成的第二差分串聯(lián)電路中這樣設(shè)計(jì)R2和C3，使得在電阻R2上降 落等于電壓UC的時(shí)間變化的第二導(dǎo)數(shù)的電壓。
替換地，為了確定第一導(dǎo)數(shù)可以將電阻R1與輸入電容C串聯(lián)并棄 用電容器C2。
在R2上的電壓降等于施加在輸入電容C上的電壓UC的第二導(dǎo)數(shù)， 而且該電壓降被輸入兩個(gè)施密特觸發(fā)器。第一施密特觸發(fā)器ST1產(chǎn)生 輸出電壓USTA1，該電壓在時(shí)間段Tl中假定為正值。在時(shí)間段T1期 間UC的第二導(dǎo)數(shù)是正的。在Tl之外USTA1與參考電位一致。第二施
密特觸發(fā)器ST2產(chǎn)生輸出電壓USTA2，該電壓在時(shí)間段T2中假定為正 值。在時(shí)間段T2期間UC的第二導(dǎo)數(shù)是負(fù)的。在T2之外USTA2與參考 電位一致。
輸入電容上的電壓UC可以與高頻交流電壓疊加。通過(guò)包括電容器 C2和電阻Rl的串聯(lián)電路的差分，首先去掉高頻交流電壓分量。電壓 UR1對(duì)后面的差分器來(lái)說(shuō)可能不再能得到有意義的分析。
圖6示出相應(yīng)改善的電路裝置。第二差分器的電容器C3不再直接 與Rl和C2的連接節(jié)點(diǎn)連接，而是通過(guò)包括二極管Dl和電阻R3的并 聯(lián)電路與該連接節(jié)點(diǎn)連接。這樣確定該二極管的極性，使得電流從C2 通過(guò)該二極管流向C3，但是沒(méi)有電流從C3流向C2。此外釆用另一個(gè) 與包括C3和R2的串聯(lián)電路并聯(lián)的電容器C4。利用該峰值采集電路平 滑輸入電容上的電壓UC的第一導(dǎo)數(shù)。在電容器C4中通過(guò)二極管Dl存 儲(chǔ)R1上的電壓的峰值。通過(guò)R3可以對(duì)C4緩慢地放電。
圖7示出本發(fā)明用于預(yù)先給定時(shí)間段T1和T2的估計(jì)的電路裝置。
在整流器GL的直流電壓輸出端之間接入由電阻R4和電阻R5組成 的分壓器。通過(guò)分壓器R4、 R5升壓斬波器輸入電壓UINL降落。分壓 器R4、 R5與由二極管DC和輸入電容C組成的串聯(lián)電路并聯(lián)。如果在 輸入電容上存在大于升壓斬波器輸入電壓UINL的電壓UC，則二極管 DC截止。分壓器的中間抽頭與閾值元件ST3的輸入端連接。閾值元件 ST3在此是施密特觸發(fā)器，并且產(chǎn)生可以是邏輯1或邏輯0的輸出信號(hào) ST3A。該電路裝置具有兩個(gè)時(shí)間元件TIM1和TIM2，閾值元件ST3的 輸出信號(hào)ST3A就輸入這兩個(gè)時(shí)間元件。時(shí)間元件TIM1和TIM2分別提 供輸出信號(hào)TIM1A和TIM2A，這些輸出信號(hào)同樣可以是邏輯1或邏輯 0。
圖8示出圖7的電路的相關(guān)信號(hào)變化曲線，以及供電電壓UIN和 相位選通結(jié)束時(shí)輸入電容C上的電壓UC。
在相位選通結(jié)束時(shí)升壓斬波器輸入電壓UINL上升。閾值元件ST3 通過(guò)分壓器R4、 R5置位。閾值元件的輸出信號(hào)ST3A從邏輯O跳至邏 輯1。因此該輸出信號(hào)ST3A同時(shí)將兩個(gè)時(shí)間元件TIM1和TIM2置位。 時(shí)間元件TIM1這樣設(shè)計(jì)，即其輸出信號(hào)TIM1A最遲在相位控制調(diào)光器 的電感充磁結(jié)束時(shí)重新跳回0。時(shí)間元件TIM2這樣設(shè)計(jì)，即其輸出信 號(hào)TIM2A最早在輸入電容上的電壓過(guò)沖完全消除之后重新跳回邏輯0。時(shí)間元件TIM1的輸出信號(hào)TIM1A是邏輯1的時(shí)間因此就等于時(shí)間 段Tl。時(shí)間元件TIM2的輸出信號(hào)TIM2A在時(shí)間段Tl和T2期間是邏 輯1。通過(guò)兩個(gè)輸出信號(hào)TIM1A和TIM2A的"與"邏輯運(yùn)算還可以產(chǎn) 生一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)僅在時(shí)間段T2期間是邏輯1。
時(shí)間元件TIM1、 TIM2的保持時(shí)間在此已經(jīng)由制造商預(yù)先給定。主 要確定時(shí)間段Tl和T2的兩個(gè)參數(shù)是相位控制調(diào)光器的電感以及輸入 電容C。輸入電容C是制造商知道的，可以簡(jiǎn)單地由該制造商考慮。具 體使用的相位控制調(diào)光器的電感無(wú)法預(yù)先考慮到；而是為了確定時(shí)間 元件TIM1、 TIM2的保持時(shí)間而形成市面上可見(jiàn)的調(diào)光器的時(shí)間段T1、 T2的平均值。
所確定的時(shí)間段Tl和T2與取決于調(diào)光器中的電感的實(shí)際時(shí)間段 之間的差異越大，在相位選通結(jié)束時(shí)輸入電容C上的電壓過(guò)沖就越大。 如果采用其它措施來(lái)減小輸入電容C上的電壓過(guò)沖，則由電感引起的、 實(shí)際的時(shí)間段相對(duì)于預(yù)定的時(shí)間段Tl和T2的偏差不像不采取其它措 施時(shí)那么強(qiáng)烈地影響電壓過(guò)沖的消除。所述其它措施之一借助圖9解 釋。
在圖4、圖6和圖7中描述的本發(fā)明電路裝置優(yōu)選可以隨著 EP1465330A2的電子鎮(zhèn)流器一起采用，其中該電路裝置在此與輸入電 容C (EP1465330A2中的Cl )并聯(lián)。該電路裝置控制升壓斬波器，使 得在時(shí)間段Tl中流過(guò)LH的電流以及因此對(duì)輸入電容放電的電流最 小。這可以這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)，即開關(guān)SH長(zhǎng)時(shí)間截止，而且是通過(guò)由 EP1465330A2的升壓斬波器的控制裝置用來(lái)自本發(fā)明的電路裝置的電 壓信號(hào)STA1來(lái)控制開關(guān)SH。
相反根據(jù)本發(fā)明，在時(shí)間段T2中應(yīng)當(dāng)有間或增大的平均電流ILH 流過(guò)升壓斬波器。為此可以通過(guò)EP1465330A2的控制裝置改變升壓斬 波器的運(yùn)行方式(在EP1465330A2中用BCC表示該控制電路)。
正常情況下升壓斬波器運(yùn)行在所謂的不連續(xù)模式中。開關(guān)SH總是 在升壓斬波器的存儲(chǔ)扼流圈中不再有電流流過(guò)，即升壓斬波器LH恰好 完全去磁時(shí)才接通。開關(guān)損耗在該運(yùn)行方式中最小。
在該實(shí)施例中，升壓斬波器在時(shí)間段T2中運(yùn)行在連續(xù)模式。連續(xù) 模式的特征在于，對(duì)開關(guān)元件SH的接通不像在不連續(xù)情況下等待那么 久，也就是說(shuō)有電流連續(xù)地流過(guò)存儲(chǔ)扼流圏LH。由此在時(shí)間段T2中流過(guò)升壓斬波器的平均電流比正常運(yùn)行時(shí)大。由于時(shí)間段T2與一整個(gè)電 網(wǎng)半波相比很短，因此所引起的更高的開關(guān)損耗平均起來(lái)變成很小 的、可忽略的大小。
已證實(shí)，從連續(xù)模式向不連續(xù)模式的流暢過(guò)渡是有利的，因?yàn)橛?此可以進(jìn)一步降低電流振蕩。"流暢過(guò)渡"在此意思是接通電流閾值 下降。只要開關(guān)SH的斷開時(shí)間長(zhǎng)到使得存儲(chǔ)扼流團(tuán)LH可以完全去磁， 就出現(xiàn)不連續(xù)模式。斷開時(shí)間按照期望可以進(jìn)一步延長(zhǎng)。
下面借助圖9解釋如何另外通過(guò)輸入電容在相位選通期間的合適 充電或放電來(lái)減小無(wú)功電流振蕩。
通過(guò)由到此為止的3個(gè)實(shí)施例(根據(jù)圖4、圖6和圖7))來(lái)實(shí)現(xiàn) 減小無(wú)功電流振蕩的兩種可能性，更有效地減小無(wú)功電流振蕩。如果 輸入電容C在相位選通結(jié)束之前被充電或放電到一個(gè)合適的值，則在 調(diào)光器的電感充磁結(jié)束之后就不會(huì)象沒(méi)有這種干預(yù)那樣形成電壓過(guò)沖 UC。流過(guò)更少的無(wú)功電流，而且剩下的無(wú)功電流振蕩可以通過(guò)適當(dāng)控 制流過(guò)升壓斬波器的電流來(lái)更為簡(jiǎn)單地降低。
在圖9中與在圖2中一樣首先為了理解而為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子 鎮(zhèn)流器示出供電電壓UIN、負(fù)載的輸入電容C上的電壓UC和電網(wǎng)電流 IN。此外還示出相位控制調(diào)光器的電感上的電壓UL。繪制出與圖2相 同的3個(gè)時(shí)間段T1、 T2、 T3。
供電電壓UIN、輸入電容上的電壓UC以及電網(wǎng)電流在時(shí)間段Tl、 T2、 T3中的變化曲線與圖2的相同。
電流IN的升高通過(guò)調(diào)光器的電感、輸入電容C的大小以及調(diào)光器 電感上的電壓UL確定?？梢钥吹皆谙辔豢刂普{(diào)光器的電感上的電壓UL 的峰值、輸入電容C上的電壓UC的峰值以及電網(wǎng)電流IN的峰值都很 大。
與向i文電燈供電所需要的有功電流疊加的無(wú)功電流應(yīng)當(dāng)被減小。 該無(wú)功電流通過(guò)相位控制調(diào)光器中電感的充磁和去磁引起，并且在電 感的去磁期間T2對(duì)輸入電容C繼續(xù)充電，并導(dǎo)致電壓過(guò)沖。
流過(guò)相位控制調(diào)光器的電感的電流IN在輸入電容C上的電壓UC 小于供電電壓UIN期間一直增加。在時(shí)間段T1中就是這樣。在相位選 通結(jié)束之前(在時(shí)間段Tl之前)對(duì)輸入電容C加載，使得輸入電容C 上的電壓UC接近供電電壓UIN在該相位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值。由于近似地UL-UIN-UC，因此調(diào)光器的電感上的電壓UL在該電感充磁開始時(shí) 小于沒(méi)有對(duì)輸入電容C合適加栽時(shí)的值。由此流過(guò)調(diào)光器的電感的峰 值電流IN也比較小。理想情況下，電壓UC在相位選通結(jié)束時(shí)等于供 電電壓UIN的瞬時(shí)值。下面將展示將電壓UC的值選擇得更小在技術(shù)上 是有意義的。
在該示例中，在供電電網(wǎng)的每個(gè)電網(wǎng)半波的相位選通結(jié)束時(shí)存儲(chǔ) 供電電壓的瞬時(shí)值；在精心挑選的存儲(chǔ)時(shí)刻，所存儲(chǔ)的值對(duì)應(yīng)于供電 電壓UIN在相位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值。下面將描述相應(yīng)的電路。然后 輸入電容C在下個(gè)半波中在調(diào)光器的開關(guān)元件重新接通之前被加載到 接近(90% )在前面的電網(wǎng)半波中存儲(chǔ)的值。在此可以假設(shè)，通過(guò)操 作人員進(jìn)行的調(diào)光器的相位選通的更改在隨后的電網(wǎng)半波中非常小。
圖10a和10b示意性示出在對(duì)輸入電容C放電和充電到在前面的 半波中存儲(chǔ)的供電電壓值UIN期間電壓UC的變化曲線。在對(duì)輸入電容 C充電或放電時(shí)的電壓UC的變化曲線以虛線示出，因?yàn)闇?zhǔn)確的變化曲 線并不重要。
圖10a示出輸入電容C在相位選通結(jié)束之前放電的情況，圖10b 示出輸入電容C在調(diào)光器的開關(guān)元件接通之前充電的情況。它們?nèi)绾?進(jìn)行的將在下面描述。
由此在兩種情況下，輸入電容C上的電壓UC和供電電壓UIN在相 位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值之間的差值很小或幾乎沒(méi)有。
在供電電壓UIN首次施加在調(diào)光器和負(fù)栽上時(shí)可能無(wú)法避免無(wú)功 電流振蕩，因?yàn)檫€沒(méi)有存儲(chǔ)供電電壓UIN的預(yù)測(cè)值。但在幾個(gè)電網(wǎng)半 波之后該系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。
圖11為該實(shí)施例的其它特征示出供電電壓UIN、輸入電容C上的 電壓UC、電網(wǎng)電流IN和調(diào)光器的電感上的電壓UL。為了更好的理解 僅示出輸入電容在相位選通結(jié)束之前的合適加載的效果。因此不需要 借助圖3至圖8解釋的措施。
輸入電容C上的電壓UC在相位選通結(jié)束時(shí)稍低于瞬時(shí)電壓UIN的 值?？梢钥闯?，電網(wǎng)電流IN的峰值與圖9相比明顯更小。施加在電感 上的電壓UL的峰值同樣更小。電網(wǎng)電流IN明顯振蕩得更少。在調(diào)光 器的電感去磁T3之后，與圖9不同的是有連續(xù)的電網(wǎng)電流IN流過(guò)。 本發(fā)明防止低于調(diào)光器中開關(guān)元件的保持電流。
圖11示出輸入電容c上的電壓uc在相位選通結(jié)束時(shí)設(shè)置為一個(gè)
值，該值小于相應(yīng)的供電電壓瞬時(shí)值。由此可以保證在相位選通結(jié)束 時(shí)在任何情況下都有電流流向負(fù)載。
預(yù)測(cè)供電電壓UIN的瞬時(shí)值的另一個(gè)手段如下進(jìn)行可以與電子 鎮(zhèn)流器的輸入端串聯(lián)地接入另一個(gè)元件，如一個(gè)電感。在相位選通結(jié) 束時(shí)在該元件上降落一個(gè)近似與差值UIN-UC成正比的電壓，然后該電 壓可以在下個(gè)電網(wǎng)半波中用于調(diào)節(jié)輸入電容上的電壓。
圖12a描述一種更為廉價(jià)和可靠的電路裝置。該電路的任務(wù)是測(cè) 量電壓UIN在相位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值。此外該電路還要啟動(dòng)升壓斬 波器的控制裝置以便對(duì)輸入電容C進(jìn)行上述加載。
該電路包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF，其通過(guò)在相位選通結(jié)束時(shí)的一個(gè)信 號(hào)輸入A啟動(dòng)。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF的輸出端B給出兩個(gè)狀態(tài)之一。其 中一個(gè)狀態(tài)告知單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF已經(jīng)置位，而在其余時(shí)間里單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器MF都采取另一個(gè)狀態(tài)。
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF的輸出B施加在開關(guān)AS的控制輸入端C上。開 關(guān)AS將信號(hào)AVIN從第二輸入端D傳遞給一個(gè)輸出端E，如果該輸出端 E通過(guò)控制輸入端C啟動(dòng)了的話。該信號(hào)AVIN與負(fù)載的供電電壓UIN 成正比。
開關(guān)AS的輸出端E與二極管DS和電容器CS連接以采集峰值。電 容器CS在此與電阻RS并聯(lián)。如果要采集的峰值變小，則可以通過(guò)該 電阻RS對(duì)電容器CS緩慢地放電。電容器CS的放電時(shí)間只通過(guò)電容器 CS和電阻RS的參數(shù)確定。這樣選擇相應(yīng)的時(shí)間刻度，使得該時(shí)間刻度 適合于通過(guò)操作人員來(lái)測(cè)量相位選通的變化。
將電容器CS上的電壓輸入比較器COM的第一輸入端COM2。向比 較器COM的第二輸入端C0M1輸入與電壓UC成正比的信號(hào)AVC。如果 輸入端C0M1上的信號(hào)AVC小于另一個(gè)輸入端COM2上的信號(hào)，則比較 器的輸出COMA采取第一狀態(tài)，如果C0M1上的信號(hào)大于COM2上的信號(hào) 則采取第二狀態(tài)。比較器COM的輸出端COMA例如可以與升壓斬波器的 控制裝置連接。
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF被置位的時(shí)間窗的長(zhǎng)度與供電電壓UIN的周期持 續(xù)時(shí)間相比非常小。在最長(zhǎng)的情況下單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF在調(diào)光器電感的 整個(gè)充磁期間(在時(shí)間段T1中)都保持置位。
圖12b示出如何借助包括電容器CT和電阻RT的差分器來(lái)預(yù)先給 定時(shí)間窗的長(zhǎng)度。與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF—樣，通過(guò)一個(gè)信號(hào)輸入在相位 選通結(jié)束時(shí)啟動(dòng)該差分器。由此在電阻RT上出現(xiàn)指數(shù)衰減的電壓躍 變。該指數(shù)衰減的時(shí)間常數(shù)是電阻RT和電容CT大小的乘積。電阻RT 上電壓躍變的衰減持續(xù)時(shí)間預(yù)先給定一個(gè)其中開關(guān)AS保持接通的時(shí)間 窗。
可替換地，還可以借助圖4、圖6或圖7的一個(gè)電路裝置來(lái)獲取或 預(yù)定適用于存儲(chǔ)供電電壓UIN的預(yù)測(cè)值的時(shí)間窗。調(diào)光器中電感的充 磁Tl結(jié)束的時(shí)刻對(duì)應(yīng)于輸入電容C上電壓UC的第二導(dǎo)數(shù)的過(guò)零點(diǎn)。 該時(shí)刻通過(guò)信號(hào)輸出STA1和STA2或TIM1A和TIM2A示出并且確定該 時(shí)間窗的結(jié)束。在這種情況下可以存儲(chǔ)直到該時(shí)刻為止的輸入電容C 上的峰值電壓UC作為預(yù)測(cè)值。由于從相位選通結(jié)束以來(lái)供電電壓幾乎 沒(méi)什么變化，因此此時(shí)輸入電容C上的電壓UC等于供電電壓UIN在相 位選通結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)值。
圖12a和圖12b的電路裝置可以向圖4、圖6和圖7的電路一樣很 好地集成到EP1465330A2描述的升壓斬波器中。該升壓斬波器具有控 制電路BCC，該控制電路以及其它可以由圖12a和圖12b的電路裝置 控制。此外對(duì)于該升壓斬波器還可以具體描述用于充電或放電輸入電 容C的措施。
調(diào)光器中的開關(guān)元件的接通時(shí)刻在EP1465330A2的升壓斬波器中 可以通過(guò)電流開始流過(guò)例如升壓斬波器的存儲(chǔ)扼流團(tuán)LH (EP1465330A2中的LI)來(lái)獲得。該開始流過(guò)的電流通過(guò)輸入A觸發(fā) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF在相位選通結(jié)束時(shí)一直到可預(yù)定的 時(shí)間段(時(shí)間窗)結(jié)束都通過(guò)輸入C使開關(guān)AS接通。在開關(guān)AS接通 期間，電容CS通過(guò)二極管DS獲得在輸入端AVIN上施加的峰值電壓。
在輸入電容C上的電壓UC大于所存儲(chǔ)的值期間，利用信號(hào)COMA 可以一直激活EP1465330A2的升壓斬波器。由此將輸入電容C放電到 一個(gè)值，該值稍小于供電電壓UIN在相位選通結(jié)束時(shí)的值。具體地說(shuō)， 為此將信號(hào)導(dǎo)線COMA與升壓斬波器的控制電路BCC的一個(gè)元件連接。 在EP1465330A2的圖5a中描述了一個(gè)觸發(fā)器FF2,其可以借助比較器 COM的輸出COMA置位，從而啟動(dòng)升壓斬波器。
可替換地，輸入電容C還可以通過(guò)并聯(lián)的開關(guān)元件、如包括晶體
管和電阻的串聯(lián)電路放電。該開關(guān)元件通過(guò)信號(hào)導(dǎo)線COMA控制，使得 該開關(guān)元件導(dǎo)通并且對(duì)輸入電容C放電。
圖13示出圖1的升壓斬波器電路的變形；額外有一個(gè)電阻RH與 二極管DH并聯(lián)。
也即如果期望對(duì)輸入電容C充電，如圖10b所示，則可以用電阻 RH跨接二極管DH。由此可以在相位選通結(jié)束之前通過(guò)中間電路電容器 對(duì)輸入電容C加載。為了將輸入電容加載到存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的值， 需要一個(gè)控制裝置。如果不合適添加這樣的控制裝置，則可以首先由 中間電路電容器強(qiáng)烈地對(duì)輸入電容充電，使得輸入電容C上的電壓UC 過(guò)高。然后可以啟動(dòng)升壓斬波器，以便將輸入電容C放電到期望的值。
存在具有多個(gè)連接在中間電路電容器CH的供電電位和輸入電容C 的供電電位之間的二極管的升壓斬波器的各種結(jié)構(gòu)；在此可以跨接一 個(gè)或多個(gè)二極管。
權(quán)利要求
1.一種包括具有開關(guān)元件(SH)和輸入電容(C)的升壓變換器(LH，SH，DH，CH)的電子鎮(zhèn)流器，用于在具有與電源串聯(lián)作用的電感的相位控制調(diào)光器上運(yùn)行，其特征在于，在一個(gè)電網(wǎng)半波內(nèi)調(diào)節(jié)升壓斬波器(LH，SH，DH，CH)在相位控制調(diào)光器中的電感去磁(T2)期間的運(yùn)行參數(shù)，該去磁期間是在相位選通結(jié)束之后，使得與升壓斬波器(LH，SH，DH，CH)在所述電感去磁之后的運(yùn)行相比，有間或增大的電流(ILH)流過(guò)升壓斬波器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述升壓變換器(LH, SH， DH， CH)具有開關(guān)元件(SH)的接通電流閾值不同的不同運(yùn)行模 式，而且在時(shí)間上位于相位選通結(jié)束之后的所述電感去磁(T2)期間， 工作在開關(guān)元件(SH)的接通電流閾值間或增大的運(yùn)行模式下，使得 有間或增大的電流(ILH)流過(guò)升壓變換器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述升壓變換器(LH， SH， DH， CH)具有不連續(xù)運(yùn)4亍模式和連續(xù)運(yùn)行模式，而且在時(shí)間上位 于相位選通結(jié)束之后的所述電感去磁(T2)期間工作在連續(xù)運(yùn)行模式 下，以間或增大流過(guò)升壓變換器(LH, SH， DH， CH)的電流(ILH)， 但在去磁(T2)之后的電網(wǎng)半波的其余時(shí)間里工作在不連續(xù)模式下。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電子鎮(zhèn)流器，其中在電感的去磁 (T2)期間所述升壓斬波器(LH， SH, DH, CH )的開關(guān)元件(SH)的斷開電流閾值增大。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電子鎮(zhèn)流器，其中在時(shí)間上位于 相位選通結(jié)束之后的所述相位控制調(diào)光器中電感的充磁(Tl)期間， 與在充磁(Tl)結(jié)束之后運(yùn)行升壓斬波器(LH， SH， DH， CH)相比所 述斷開電流閾值設(shè)置得非常小。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電子鎮(zhèn)流器，其中在時(shí)間上位于 相位選通結(jié)束之后的所述相位控制調(diào)光器中電感的充磁(Tl)期間， 與在充磁(Tl)結(jié)束之后運(yùn)行升壓斬波器(LH， SH， DH， CH)相比所 述斷開電流閾值首先非常小，而且在充磁(Tl)持續(xù)期間增大。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電子鎮(zhèn)流器，其中在時(shí)間 上位于相位選通結(jié)束之后的所述相位控制調(diào)光器中電感的充磁(Tl )期間，所述升壓變換器(LH， SH， DH, CH)中的開關(guān)元件(SH)截止。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電子鎮(zhèn)流器，其具有由兩個(gè)差分 器(C2， Rl， C3， R2)組成的串聯(lián)電路，用于檢測(cè)相位選通的結(jié)束、 相位控制調(diào)光器的電感去磁(T2)的開始以及該電感去磁(T2)的結(jié) 束。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子鎮(zhèn)流器，具有連接在所述差分器之 一的前面的峰值采集電路(Dl， R3， C4)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電子鎮(zhèn)流器，具有用于 檢測(cè)相位選通的結(jié)束的閾值元件(ST3)，以及第一時(shí)間元件(TIM1， TIM2)，該第一時(shí)間元件預(yù)先給定第一固定時(shí)間段，并在相位選通結(jié) 束時(shí)由該閾值元件(ST3)置位。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子鎮(zhèn)流器，具有第二時(shí)間元件 (TIM1， TIM2)，該第二時(shí)間元件預(yù)先給定第二固定時(shí)間段，并在相位選通結(jié)束時(shí)由所述閾值元件(ST3)置位。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述第一時(shí)間段最 多持續(xù)到所述充磁(Tl)結(jié)束，所述笫二時(shí)間段至少持續(xù)到輸入電容(C)上的電壓過(guò)沖完全消除為止。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2以及上述其它權(quán)利要求之一所述的電子鎮(zhèn)流 器，其設(shè)計(jì)為連續(xù)地從在相位控制調(diào)光器的電感去磁(T2)期間具有 高接通電流閾值的運(yùn)行模式過(guò)渡到在該電感的去磁(T2)之后采用的、 具有減小的接通電流閾值的運(yùn)行模式。
14. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電子鎮(zhèn)流器，具有用于存儲(chǔ)該 電子鎮(zhèn)流器的供電電壓(UIN)的預(yù)測(cè)值的裝置(DS， CS)，在電源的 一個(gè)電網(wǎng)半波期間在該裝置中存儲(chǔ)供電電壓(UIN)在相位選通結(jié)束之 后的預(yù)測(cè)值，以便通過(guò)加載過(guò)程在隨后的電網(wǎng)半波中將輸入電容(C) 在相位選通結(jié)束之前最高調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)在所述裝置(DS， CS)中 的該值的電壓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述存儲(chǔ)裝置(DS， CS)設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)在一個(gè)電網(wǎng)半波期間的供電電壓(UIN)在相位選通結(jié) 束之后的瞬時(shí)值，其中所存儲(chǔ)的值對(duì)應(yīng)于所述預(yù)測(cè)值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的電子鎮(zhèn)流器，所述存儲(chǔ)裝置(DS， CS)設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)每個(gè)電網(wǎng)半波中相位選通結(jié)束之后的供電電壓(UIN)的預(yù)測(cè)值，并且所述鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)為在每個(gè)隨后的電網(wǎng)半波中將輸入電容(C)在相位選通結(jié)束之前最高調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)在所述裝置(DS， CS)中的所述值的電壓。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的電子鎮(zhèn)流器，其設(shè)計(jì)為通過(guò)峰值采集裝置(DS， CS)存儲(chǔ)供電電壓(UIN)在相位選通結(jié)束 之后的一個(gè)時(shí)間窗內(nèi)要存儲(chǔ)的預(yù)測(cè)值。
18. —種集成了根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電子鎮(zhèn)流器的放電燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有輸入電容(C)的電子鎮(zhèn)流器，該電子鎮(zhèn)流器具有用于在具有集成或寄生電感(L)的相位控制調(diào)光器(DIM)上驅(qū)動(dòng)放電燈、如低壓放電燈的升壓斬波器(LH，SH，DH，CH)。通過(guò)調(diào)節(jié)流過(guò)升壓斬波器(LH，SH，DH，CH)的電流來(lái)減小在相位選通結(jié)束時(shí)的電壓過(guò)沖。
文檔編號(hào)H05B41/392GK101204121SQ200680022403
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者J·克雷特梅爾, K·費(fèi)希爾 申請(qǐng)人:電燈專利信托有限公司