專利名稱：電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的在于提供一種包含逆變器的電源，它提供了由直流電壓源轉(zhuǎn)換而來的高頻交流電壓，用以驅(qū)動一負(fù)載，例如，一個放電燈。
帶有逆變器的電源在本技術(shù)領(lǐng)域已是眾所周知的，它在例如美國專利第5130610;4461980;5138234和4719556號中已揭示。
美國專利第5130610號揭示了一種典型的電源裝置，它包括了一轉(zhuǎn)換直流電壓以提供高頻交流電壓的逆變器。如

圖1所示，這種現(xiàn)有技術(shù)的電源具有一二極管橋式整流電路DB，它從一交流電壓源AC提供整流后的直流電壓，所述直流電壓經(jīng)平滑電容器Co平滑從而向逆變器提供一經(jīng)平滑的直流電壓。所述逆變器INV包括一對與平滑電容器Co串聯(lián)的晶體管Q1和Q2?？缃佑诘谝痪w管Q1的是一串聯(lián)L-C諧振電路，它包括一電感器L1及一個與耦合電容器C2相串聯(lián)的電容器C1。電路中還接有一變壓器T，其初級繞組T1跨接于電容器C1而次級繞組T2與負(fù)載LD相連接，所述晶體管Q1和Q2在一驅(qū)動電路控制下以高頻率輪流進(jìn)導(dǎo)通和截止操作，使L-C諧振電路在初級繞組T1的兩端產(chǎn)生振蕩電壓，從而向負(fù)載LD提供一相應(yīng)的交流電壓。這樣，當(dāng)負(fù)載與逆變器連接良好時L-C諧振電路提供一預(yù)先設(shè)定的高頻交流電壓以驅(qū)動負(fù)載。然而，當(dāng)負(fù)載脫開致使電源工作在不帶負(fù)載的條件下，或正如經(jīng)常的在放電燈壽命終了時所見到的那樣，當(dāng)負(fù)載損壞致使阻抗升高的情況下，所述L-C諧振電路將隨之形成一過高電壓，其結(jié)果是使逆變器的晶體管上流過一高得反常的諧振電流，最終破壞了晶體管或至少使晶體管因損耗急劇增加而遭嚴(yán)重?fù)p壞。
為了消除上述問題，美國專利第4461980號提出了可加入一個當(dāng)負(fù)載脫開時能使逆變器不起作用的保護(hù)電路。如圖2所示，所述逆變器INV包括一與電容器C2和C3接成半橋形式的晶體管Q1和Q2，以及一串聯(lián)的L-C諧振電路，所述諧振電路包括一電感器L1和跨接于半橋的輸出端的電容器C1。晶體管Q1和Q2與變壓器T3相耦合，因而在其驅(qū)動下以自激勵的方式導(dǎo)通和截止。一個負(fù)載，它是一個放電燈，跨接于電容器C1。所述保護(hù)電路包括一對串聯(lián)的二極管D3和D4，所述二極管與以串聯(lián)組合的電容器C1和C3以平行方式相連，以及一帶有連接在晶體管Q2的基-射通路上的加熱絲H的雙金屬片開關(guān)B。所述加熱絲H接在電感器L1的中間抽頭TP與二極管D3和D4的連接點(diǎn)之間。當(dāng)燈脫開時，L-C諧振電路相應(yīng)產(chǎn)生增大的電壓，隨之在電容器L1兩端產(chǎn)生增大的電壓，提供了足夠的電流通過加熱絲H，因而使雙金屬片開關(guān)B將晶體管Q2的基-射通道短路。采用這一方法，當(dāng)燈脫開時逆變器停止工作，從而防止了L-C諧振電路的連續(xù)振蕩并由此很好地保護(hù)了晶體管免受如在其它情況下那樣產(chǎn)生過高的電壓。
美國專利5138234揭示了另一種現(xiàn)有技術(shù)的電源裝置，它包括當(dāng)負(fù)載從逆變器脫開時一可避免逆變器中過高電壓的限流器。如在附圖3中以圖解方式所轉(zhuǎn)載的那樣，所述逆變器由一恒定的直流電壓源E供電，它包括與一對電容器C2和C3組成半橋的一對晶體管Q1和Q2。一串聯(lián)L-C諧振電路由電感器L1和由電容器C1組成，所述諧振電路連接在橋路的輸出端以隨著晶體管的導(dǎo)通和截止產(chǎn)生高頻交流電壓。電路中還有一輸出變壓器T，它的初級繞組T1跨接于電容器C1兩端而次級繞組T2與燈相連。所述限流器包括一對串聯(lián)的箝位二極管D3和D4，所述二極管串聯(lián)跨接于與電容器C2和C3串聯(lián)組合相并聯(lián)的直流電壓源E。初級繞組T1的中心抽頭TP與二極管D3和D4之間的連接點(diǎn)相連接，以使所述二極管D3和D4間的連接點(diǎn)被箝位在一固定電壓值，所述電壓值與由直流電壓源E向逆變器所提供的輸入電壓相對應(yīng)。因此，當(dāng)燈從逆變器上脫開時，如果L-C諧振電路中產(chǎn)生一過高的電壓且所述連接點(diǎn)上的電壓也隨之增大，則增大的電壓可以通過初級繞組T1，二極管D3和D4返回電容器C3和C4，由此避免了諧振電路中產(chǎn)生過高的電壓。
美國專利4719556揭示了另一種帶有限流器以達(dá)到相同目的的現(xiàn)有技術(shù)的電源。如附圖4所示，所述電源，包括一由晶體管Q1和Q2及電容器C1和C2組成的半橋電路以及由電感器L1和一電容器C1組成的串聯(lián)L-C諧振電路。電路中有一輸出變壓器，它的初級繞組T1與電容器C1相并聯(lián)而次級繞組T2與負(fù)載相連接。所述限流器包含一對串聯(lián)的二極管D3和D4，所述二極管以與串聯(lián)的電容器對C2和C3相平行的方式跨接在直流電壓源E上。上述二極管D3和D4連接在電感器L1和電容器C1間的接點(diǎn)上從而使連接點(diǎn)的電壓被箝位在相應(yīng)于直流電壓源E的值上。同樣地，有了所述限流器后，當(dāng)負(fù)載脫開或其阻抗在一相當(dāng)大范圍內(nèi)變化時便可以避免在L-C諧振電路中產(chǎn)生過高電壓。
然而，在這些現(xiàn)有技術(shù)的電源裝置中依然存在問題，這是因?yàn)殡姼衅骰蜃儔浩鞒轭^使得制造工藝相當(dāng)復(fù)雜且會帶來附加的生產(chǎn)成本，正如圖2和圖3的電路所示;而且由于箝位電流將會流過電感器或輸出變壓器使其溫度升高，正如圖2和圖3的電路所示。再有，在圖4的電路中，箝位二極管D3和D4被連接至構(gòu)成L-C電路的電感器L1和電容器C1的中間一點(diǎn)，這樣就當(dāng)確保在L-C電路中產(chǎn)生所需的振蕩電壓時不可能靠調(diào)節(jié)箝位電壓來限制逆變器的輸出。即，逆變器的輸出只是被限定在一固定的箝位電壓上，使電路設(shè)計(jì)受到了嚴(yán)格的限制。
本發(fā)明解決了上述問題，它提供了一種帶有逆變器的電源，所述逆變器在負(fù)載脫開或負(fù)載阻抗大幅度增加時可避免產(chǎn)生過高的電壓。根據(jù)本發(fā)明制造的電源裝置包括一個向逆變器供電的恒定直流電壓源。所述逆變器包括至少一個開關(guān)元件和一個L-C諧振電路。所述開關(guān)元件受驅(qū)動進(jìn)行通、斷操作并與L-C諧振電路合作在逆變器的輸出端產(chǎn)生一高頻交流電壓以驅(qū)動一與逆變器之輸出端相連接的負(fù)載。所述逆變器包含串聯(lián)的第一和第二箝位二極管，所述二極管以反平行方式，跨接于直流電壓源的兩端，并在所述第一和第二二極管之間確定了一個第一連接點(diǎn)。所述逆變器中還包括一對串聯(lián)的第一和第二阻抗元件，所述阻抗元件被接入電路中以提供一表示逆變器輸出電壓的分壓，在所述第一和第二阻抗元件間確定了一個第二連接點(diǎn)。所述第一和第二連接點(diǎn)被連接，以便逆變器的輸出電壓限制在一預(yù)置值以下。即，所述連接點(diǎn)的電壓常被保持在與直流電壓源的固定電壓值接近相等的數(shù)值。因此，在負(fù)載脫開或負(fù)載阻抗增加時，即使隨之使L-C諧振電路在逆變器的輸出端有產(chǎn)生一過高電壓的趨向，所述第一和第二阻抗元件將與第一和第二二極管共同合作使經(jīng)由它們及經(jīng)由直流電壓源流過一箝位電流以避免在所述逆變器的輸出端產(chǎn)生過高的電壓，而所述箝位電流并不流過L-C諧振電路。同時，由于箝位電流通過第一和第二阻抗元件之一，可以僅僅通過選擇第一和第二阻抗元件的分壓比來很容易地靠調(diào)節(jié)來限制箝位電壓逆變器的輸出，且不改變逆變器正常的輸出電壓。
因此，本發(fā)明的一個基本目的是提供一種電源，所述電源在負(fù)載脫開或負(fù)載的阻抗大大增加時可限制輸出的交流電壓以保護(hù)開關(guān)元件使之不被過大的電流損壞，所述電源具有簡單的電路結(jié)構(gòu)，其箝位電流不流過L-C諧振電路的電感器，否則的話將導(dǎo)致熱量積聚在電感器中，本發(fā)明的設(shè)計(jì)還具有較大的靈活性。
所述第一和第二阻抗元件可以是電容器，電阻器，電感器或它們的組合。當(dāng)電容器被用作第一和第二阻抗元件時，這些電容器通?？捎脕砼c電感器一起構(gòu)成L-C諧振電路。此外，所述逆變器可包括一個輸出變壓器，所述變壓器的初級繞組與電容器并聯(lián)耦合以形成L-C諧振電路，它的次極繞組與負(fù)載相連接，在這種情況下，一種較可取的方法是使所述第一和第二阻抗元件串聯(lián)后跨接于初級繞組的兩端以提供一表示逆變器之輸出電壓的分壓。另一方面，所述第一和第二阻抗元件可串聯(lián)后跨接于電感器的兩端構(gòu)成L-C諧振電路以同樣提供一個表示逆變器之輸出電壓的分壓。
在一較佳實(shí)施例中，所述電源還另外包含一個故障檢測器，只有當(dāng)出現(xiàn)反常情況即負(fù)載被損壞或脫開時，L-C諧振電路隨之產(chǎn)生了過高的電壓，這時流過連接在第一和第二連接點(diǎn)間導(dǎo)線上的箝位電流使所述檢測器能指示阻抗增大。所述故障檢測器包括至少一個指示出現(xiàn)過電壓的報警電路和一通過控制逆變器的開關(guān)元件從而降低逆變器之輸出電壓的控制電路。因此，產(chǎn)生于L-C諧振電路的過電壓被極好地用來使故障檢測器動作起來以指示故障的發(fā)生或被用來限制逆變器的工作而無需附加其它電壓源，因此這是本發(fā)明的另一目的。
上述控制電路具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，以經(jīng)常發(fā)生在放電燈壽命終了時放電燈已損壞從而出現(xiàn)阻抗增大的情況為例，在這種情況下，所述控制電路的作用是使逆變器的輸出降低而把放電燈的壽命已經(jīng)終了的信息告知使用者，無需麻煩地使燈熄滅而是使之變暗，因而這也是本發(fā)明的又一目的。
在一較佳實(shí)施例中，所述電源包括一連接在電路中用來通過交流電壓整流器接收經(jīng)過整流的直流電壓的升壓斬波器，并在一平滑電容器的兩端產(chǎn)生經(jīng)平滑的直流電壓。所述斬波器包括一斷續(xù)開關(guān)元件，該元件與一電感器串聯(lián)后跨接于整流器兩端，它在斬波器控制器的驅(qū)動下反復(fù)進(jìn)行通斷操作以提供一斬波電壓，所述斬波電壓經(jīng)平滑電容器平滑在平滑電容器兩端產(chǎn)生一升壓平滑電壓，除此之此之外還有來自整流器的在該處被平滑的電壓，由此將所述平滑電容器作為上述向逆變器提供恒定直流電壓的直流電壓源。在這種帶有斬波器的電源中，包括了一個故障檢測器，它只有在反常情況下L-C諧振電路產(chǎn)生過電壓時才由箝位電流引起動作。所述故障檢測器被連接至斬波器控制器以在反常情況下停止斬波器開關(guān)元件的通斷操作，由此降低了提供給逆變器的直流電壓，因而降低了逆變器的輸出，而使負(fù)載為了前面所提到的相同目的由降低的電壓供電，因而這是本發(fā)明之再一目的。
在又一個實(shí)施例中，負(fù)載是一個帶有一對陰極的放電燈，逆變器的結(jié)構(gòu)中還包括了一帶有一個初級繞組和一對次級繞組的變壓器。所述初級繞組被接入第一和第二連接點(diǎn)之間以便只有當(dāng)L-C諧振電路產(chǎn)生過電壓箝位電流流過所述線路時才感應(yīng)出電壓分別加到所述次級繞組上。所述次級繞組分別被連接以通過在其上感應(yīng)出的電壓來加熱燈的陰極。在這種方式中，開始發(fā)光時放電燈呈現(xiàn)一高阻抗并導(dǎo)致產(chǎn)生箝位電流，這時所述箝位電流被極好地用于加熱陰極以便于燈的點(diǎn)亮，這又是本發(fā)明的另一目的。
在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，一個放電燈被作為負(fù)載連接于電路中，所述電源包括一定時器和一接于所述第一和第二連接點(diǎn)之間的開關(guān)。所述定時器用來只在預(yù)熱燈的陰極的起動時間之后的一段預(yù)置時間間隔內(nèi)打開開關(guān)，由此只在所述時間間隔內(nèi)停止對逆變器輸出電壓進(jìn)行限制，從而允許過電壓被用作放電燈的點(diǎn)燃電壓。采用這種設(shè)計(jì)，可向放電燈提供一高的點(diǎn)燃電壓以便于燈的點(diǎn)亮，且一旦燈已點(diǎn)燃即可確保避免把過電壓加在燈上，這是本發(fā)明之又一目的所在。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明提供的較佳的實(shí)施例，這將使本發(fā)明上述的和其它的目的及其有利的特性更為顯而易見。
圖1至圖4是說明電源現(xiàn)有技術(shù)的電路圖;
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明第一個實(shí)施例的一個電源的示意圖;
圖6是圖5所示電源的電路圖;
圖7A至7D是說明電流流經(jīng)圖6所示電源電路的原理圖;
圖8以及圖9A至9D是說明圖6所示電源工作原理的波形圖;
圖10是根據(jù)本發(fā)明第二個實(shí)施例的一個電源的電路圖;
圖11至圖13分別為說明對圖10所示電源所作的第一種、第二種以及第三種變更的電路圖;
圖14是根據(jù)本發(fā)明第三個實(shí)施例的一個電源的電路圖;
圖15是對圖14所示電源所作一種變更的電路圖;
圖16是根據(jù)本發(fā)明第四個實(shí)施例的一個電源的電路圖;
圖17A至17D是說明電流流經(jīng)圖16所示電源電路的原理圖;
圖18是根據(jù)本發(fā)明第五個實(shí)施例的一個電源的電路圖;
圖19是根據(jù)本發(fā)明第六個實(shí)施例的一個電源的電路圖;
圖20和圖21是對圖19所示電源所作的第一種和第二種變更的電路圖;
圖22是根據(jù)本發(fā)明第七個實(shí)施例的一個電源的電路圖;
圖23是根據(jù)本發(fā)明第八個實(shí)施例的一個電源的電路圖;
圖24是根據(jù)本發(fā)明第九個實(shí)施例的一個電源的電路圖;
圖25是根據(jù)本發(fā)明第十個實(shí)施例的一個電源的電路圖;
圖26是說明圖25所示電路工作原理的波形圖。
現(xiàn)在參見圖5，它表示根據(jù)本發(fā)明第一個實(shí)施例的一個電源的示意圖，該電源包括一個由固定的直流電壓源E供電的逆變器20。該逆變器20包括開關(guān)晶體管Q1和Q2，以及由諧振電感器L和諧振電容器C組成的一個串聯(lián)L-C諧振電路，通過晶體管Q1和Q2的開關(guān)操作，向負(fù)載3提供高頻交流電壓。該電源還包括一對以串聯(lián)形式跨接在負(fù)載3或逆變器輸出端上的阻抗元件Z1和Z2，它用以提供一分電壓，用以指示該逆變器的輸出電壓，即產(chǎn)生于L-C諧振電路上的電壓。阻抗元件Z1和Z2之間的連接點(diǎn)確定為第一連接點(diǎn)。該電源還包括一對箝位二極管D1和D2，它們以串聯(lián)形式跨接在直流電壓源E上，并與之形成反平行關(guān)系。箝位二極管D1和D2之間的連接點(diǎn)確定為第二連接點(diǎn)。第一連接點(diǎn)和第二連接點(diǎn)通過導(dǎo)線LN相連接，這樣，當(dāng)負(fù)載3與電源脫離或者呈現(xiàn)出阻抗增高，而L-C諧振電路相應(yīng)產(chǎn)生一個過高的電壓時，箝位電流將分別沿圖中箭頭所示方向，有選擇地流經(jīng)由第一阻抗元件Z1、直流電壓源E、第一二極管D1和導(dǎo)線LN所形成的第一環(huán)路LP1，以及由第一阻抗元件Z1、導(dǎo)線LN和第二二極管D2所形成的第二環(huán)路LP2，由此將逆變器的輸出電壓限制在某一值之下，該值取決于由阻抗元件Z1和Z2所確定的逆變器輸出的分壓比。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明第一個實(shí)施例的一個具體的電源電路圖。該電源包括一個二極管橋式全波整流器2，它連接到交流電源1，用以提供一經(jīng)整流直流電壓，然后通過平滑電容器14進(jìn)行平滑，由此提供一固定直流電壓。在此意義下，平滑電容器14就確定了提供給逆變器20的直流電壓。逆變器20包括一對第一和第二晶體管21和22(Q1和Q2)，以及由電感器25和電容器31、32組成的串聯(lián)L-C諧振電路。第一和第二晶體管21和22分別以反平行的形式，與第一和第二二極管23和24并聯(lián)連接。電路中還包括輸出變壓器50，其初級繞組51跨接在串聯(lián)連接的電容器31和32上，而其次級繞組52連接至負(fù)載3。初級繞組51與耦合電容器28串聯(lián)跨接在第二晶體管22上，并確定了逆變器的輸出，L-C諧振電路響應(yīng)于晶體管21、22的開關(guān)操作，在此形成高頻交流電壓。形成的高頻交流電壓經(jīng)由次級繞組52加到負(fù)載3，驅(qū)動其工作。耦合電容器28的電容量應(yīng)選擇得比電容器31和32的電容量大得多，使其充電電壓可達(dá)到平滑電容器14上直流電壓的將近一半。電感器25磁耦合于第一和第二反饋繞組26和27上，后者分別連接到晶體管21和22的基極上，作為它們的自激繞組，其細(xì)節(jié)將在以后討論。
電路中還包括一個啟動器，它由串聯(lián)跨接在平滑電容器14上的電阻器61和電容器62，以及與它們連接的二端交流開關(guān)元件63組成，用以將一個啟動偏置由電容器62加到第一晶體管21上，當(dāng)電容器62充電達(dá)到某一值時，首先使第一晶體管21導(dǎo)通。二極管64與晶體管21串聯(lián)連接，兩者與電容器62形成并聯(lián)關(guān)系，用以每當(dāng)晶體管21導(dǎo)通后即能釋放電容器62上的電壓，由此使逆變器只要一啟動就立即消除啟動偏置。
在本實(shí)施例中用與電感器25組成L-C諧振電路的電容器31和32，來確定兩電容器之間的第一連接點(diǎn)，并在該第一連接點(diǎn)處提供一個分壓，指示逆變器的輸出電壓。一對第一和第二箝位二極管41和42串聯(lián)跨接在平滑電容器14上，并在兩二極管之間確定第二連接點(diǎn)。第一連接點(diǎn)與第二連接點(diǎn)通過導(dǎo)線LN連接，因而具有相同的電位，其目的是當(dāng)逆變器的輸出端阻抗明顯增高，從而使L-C諧振電路產(chǎn)生過高電壓時，能限制逆變器20的輸出電壓。
在討論上述電壓限制原理之前，首先參照圖7A至7D和圖8，討論自激逆變器在正常條件下的工作。其中，負(fù)載3接到逆變器20上，使逆變器的輸出端具有適當(dāng)?shù)呢?fù)載阻抗。在此情況下，上述兩個連接點(diǎn)的電壓值維持在平滑電容器14上的電壓值之下，因此，當(dāng)逆變器按以下所述步驟工作時兩個箝位二極管41和42均不導(dǎo)通。
(1)當(dāng)啟動偏置加到第一晶體管21使其導(dǎo)通時，逆變器20開始工作，如圖7A所示，電流IL自平滑電容器14流經(jīng)耦合電容器28、初級繞組51和電容器31及32的并聯(lián)組合、電感器25以及第一晶體管21，同時使耦合電容器28充電。
(2)當(dāng)電流IL達(dá)到其在電感器25周圍感應(yīng)產(chǎn)生的磁場不再增長的程度時，在第一反饋繞組26兩端感應(yīng)形成的電壓隨之減小，由此使第一晶體管21截止，此后，如圖7B所示，電感器25中電流IL繼續(xù)以同一方向通過，并流經(jīng)第二二極管24(而不是晶體管21)、電容器28、以及初級繞組51和電容器31、32的并聯(lián)組合，同時磁場逐步減弱。
(3)而第二反饋繞組27則響應(yīng)于此減弱的磁場，感應(yīng)產(chǎn)生一個正向偏置加到第二晶體管22上并使其導(dǎo)通。此時，第二晶體管22導(dǎo)通，電流IL如圖7C所示，以相反的方向自電容器28流經(jīng)第二晶體管22、電感器25以及初級繞組51和電容器31、32的并聯(lián)組合，并返回到電容器28。
(4)當(dāng)電流IL達(dá)到其在電感器25周圍感應(yīng)產(chǎn)生的磁場不再增長的程度時，在第二反饋繞組27兩端感應(yīng)形成的電壓隨之減小，從而使第二晶體管22截止。接著，如圖7D所示，電感器25仍有電流IL繼續(xù)流過流經(jīng)初級繞組51和電容器31及32的并聯(lián)組合、電容器28、平滑電容器14以及第一二極管23。
如此重復(fù)上述步驟，諧振電路可以提供以兩個相反方向流動的諧振電流，其工作時間取決于諧振電路的電路常數(shù)。
另一方面，當(dāng)負(fù)載3與電源脫開，或負(fù)載阻抗值增高到使L-C諧振電路相應(yīng)產(chǎn)生過高電壓的程度時，箝位電流將流經(jīng)導(dǎo)線LN，并根據(jù)輸出交流電壓的極性有選擇地流經(jīng)箝位二極管41和42中的一個以限制逆變器的輸出電壓?，F(xiàn)在參照圖7A至7D以及圖9A到9C，討論這樣一種情況。
(1)首先，當(dāng)?shù)谝痪w管21導(dǎo)通時，電流IL如圖7A所示流經(jīng)電路，以如圖中所示的極性對電容器31充電。
(2)接著，L-C諧振電路在初級繞組51兩端相應(yīng)產(chǎn)生過電壓，如此在由容器31兩端形成一個相應(yīng)較大的電位差，比平滑電容器14上的直流電壓加第一箝位二極管41上的正向偏置還要大。由此使第一二極管41導(dǎo)通，允許箝位電流ID按圖7B所示的順序，并按與電流IL相反的方向，流經(jīng)由電容器31、耦合電容器28、平滑電容器14、二極管41和導(dǎo)線LN組成的第一回路。此時，晶體管21因第一反饋繞組26的作用而截止，此后，電感器25使電流IL繼續(xù)流經(jīng)二極管24，電容器28和初級繞組51，并返回到電感器25。這樣，將有一個合成電流IC(IL+ID)流經(jīng)電容器31，如圖9A至9C所示。因此，由箝位電流ID所產(chǎn)生的電壓，反抗和抑制由電流IL所形成的電壓，由此將輸出電壓限制在預(yù)定的值之下，以保護(hù)晶體管21和22免遭過高的電流，否則過高的電流將因沒有箝位電流而產(chǎn)生，然而箝位電流ID并未流經(jīng)電感器25以及初級繞組51。
(3)此后，第二晶體管22導(dǎo)通，使電流IL按圖7C所示相反的方向流經(jīng)電路，以相反的極性對電容器31充電。
(4)接著，L-C諧振電路在初級繞組51兩端相應(yīng)地產(chǎn)生過電壓，由此在電容器31兩端形成一個相應(yīng)較大的電位差，比平滑電容器14上的直流電壓加第二箝位二極管42上的正向偏置還要大。由此使第二二極管42導(dǎo)通，允許另一個箝位電流ID按圖7D所示的順序，并按與電流IL相反的方向，流經(jīng)由耦合電容器28、電容器31、導(dǎo)線LN和二極管42組成的第二回路。此時，晶體管22因第二反饋繞組27的作用而截止，此后，電感器25使電流IL繼續(xù)流經(jīng)初級繞組51、耦合電容器28，平滑電容器14和二極管23，并返回到電感器25。這樣，將有一個相同的合成電流IC(IL+ID)流經(jīng)電容器31，如圖9A至9C所示。因此，由箝位電流ID所產(chǎn)生的電壓反抗和抵制由電流IL所形成的電壓，由此將輸出電壓限制在預(yù)定值之下，以保護(hù)晶體管21和22免遭過高的電流。否則，過高的電流將因沒有箝位電流而產(chǎn)生，箝位電流ID并未流經(jīng)電感器25以及初級繞組51。
為了使變壓器50提供所需的輸出電壓，電容器31和32可以選擇彼此不同的適當(dāng)?shù)碾娙萘俊?br> 圖10表示根據(jù)本發(fā)明第二個實(shí)施例的一個電源，除了在初級繞組51A上跨接一個附加的電容器29以及晶體管21A和22A由一驅(qū)動電路控制，使之交替導(dǎo)通和截止外，其基本上與上述第一個實(shí)施例相同。該電容器29與電容器31A和32A的串聯(lián)組合相并聯(lián)，并與電感器25A形成串聯(lián)L-C諧振電路。電路中與前述相同的元件用相同的參照號后加字母“A”表示。該電路的工作原理與第一個實(shí)施例相同，故不再作重復(fù)的解釋。晶體管21A和21B可以象第一個實(shí)施例中的那樣產(chǎn)生自激振蕩。
圖11表示對上述第二個實(shí)施例的第一種變更，除了用一對串聯(lián)連接的電阻器31B和32B作為阻抗元件，取代電容器31A和32A跨接在初級繞組51B上，以提供分壓表示逆變器20B的輸出電壓外，它與第二個實(shí)施例基本相同。本電路的工作原理與第一個實(shí)施例相同，因此，不用在此作重復(fù)解釋。電路中相同的元件用相同的參照號后加字母“B”表示。
圖12表示對上述第二個實(shí)施例所作的第二種變更，除了用一對串聯(lián)連接的電感器31C和32C作為阻抗元件，取代電容器31A和32A跨接在初級繞組51C上，以提供分壓表示逆變器20C的輸出電壓外，它與第二個實(shí)施例相同。它的工作原理與第一個實(shí)施例相同，因而，不用在此作重復(fù)解釋。電路中相同的元件用相同的參照號后加字母“C”表示。
圖13表示對上述第二個實(shí)施例所作的第三種變更，除了用一對串聯(lián)連接的電感器31D和電容器32D作為阻抗元件，取代電容器31A和32A跨接在初級繞組51C上，以提供分壓表示逆變器20D的輸出電壓外，它與第二個實(shí)施例相同。它的工作原理與第一個實(shí)施例相同，因而，也不用在此作重復(fù)解釋。且電路中相同的元件用相同的參照號后加字母“D”表示。
圖14表示根據(jù)本發(fā)明第三個實(shí)施例的一個電源，除了輸出變壓器50E采用含有漏電感的漏磁變壓器的形式，用以取代電感器25，與電容器31E和32E形成類似的串聯(lián)L-C諧振電路外，它與第一個實(shí)施例相同。而且，在本實(shí)施例中，晶體管21E和22E也由一個驅(qū)動電路控制而交替地導(dǎo)通和截止。其工作原理與第一個實(shí)施例相同，故也不用在此作重復(fù)的解釋。且電路中相同的元件用相同的參照號后加字母“E”表示。
圖15表示對上述第三個實(shí)施例所作的一種變更，除了將一對串聯(lián)連接的電容器31F和32F跨接在輸出變壓器50F的次級繞組52F上，以提供一個分壓表示逆變器的輸出電壓外，它與上述第三個實(shí)施例相同。其工作原理與第一個實(shí)施例相同，故不用在此作重復(fù)解釋。電路中相同的元件用相同的參照號后加字母“F”表示。
圖16表示根據(jù)本發(fā)明第四個實(shí)施例的一個電源，除了將負(fù)載3G直接跨接在電容器29G上，其間不插入輸出變壓器，以及將一對串聯(lián)連接的電容器31G和32G跨接在電感器25G上，以提供分壓表示逆變器20G的輸出電壓外，它與第二個實(shí)施例相類似。本實(shí)施例同樣可以限制逆變器的輸出電壓，即可以通過如圖17A至17D所示，根據(jù)輸出交流電壓的極性，使同樣的箝位電流ID有選擇地流經(jīng)箝位二極管41G和42G。
具體地說，在負(fù)載阻抗增加時，當(dāng)?shù)谝痪w管21G導(dǎo)通，使電流IL如圖17A所示那樣流過，并使電容器31G按圖中所示的極性充電，而由電感器25G和電容器29G組成的L-C諧振電路產(chǎn)生過高的電壓時，在電容器31G兩端形成一個相應(yīng)較大的電位差，比平滑電容器14G上的直流電壓加第一箝位二極管41G的正向偏置還要大。此時，第一箝位二極管41G導(dǎo)通，使箝位電流ID如圖17B所示流經(jīng)電容器31G、電容器28G、平滑電容器14G、二極管41G以及導(dǎo)線LN。
另一方面，在負(fù)載阻抗增加時，當(dāng)?shù)诙w管22G導(dǎo)通，使電流IL如圖17C所示那樣流過，并使電容器31G按圖4中所示的相反極性充電，而L-C諧振電路產(chǎn)生具有相反極性的過高電壓時，在電容器31G兩端形成一個相應(yīng)較大的電位差，比平滑電容器14上的直流電壓加第二箝位二極管42G的正向偏置還要大。此時，第二箝位二極管42G導(dǎo)通，使箝位電流ID如圖17D所示那樣流經(jīng)電容器31G、導(dǎo)線LN、二極管42G，電容器28G以及電容器29G。這樣，箝位電流ID使逆變器的輸出電壓限制在預(yù)定的值之下，并用以保護(hù)晶體管21G和22G免遭過大的電流流過(否則將不可避免)。注意，采用此種連接方式，箝位電流ID將不會流經(jīng)電感器25G，從而使電感器25G可避免因箝位電流流過而發(fā)熱。盡管在本實(shí)施例中，將電容器31G和32G用作阻抗元件，構(gòu)成逆變器輸出電壓的分壓器，但同樣也可以用一對串聯(lián)連接的電阻器，或一對串聯(lián)連接的電感器，或一對串聯(lián)連接的電感器和電容器構(gòu)成相同的分壓器。
圖18表示根據(jù)本發(fā)明第五個實(shí)施例的一個電源，它包括與上述相同的、用以向平滑電容器14H提供平滑直流電壓的整流器2H，以及具有兩對以全橋形式連接的晶體管21H、33和22H、34的逆變器20H。上述電橋輸出端之間連接一個由電感器25H和一對串聯(lián)的電容器31H和32H組成的串聯(lián)L-C諧振電路。二極管43和44分別以反平行的方式，跨接在晶體管33和34上。電路中接有輸出變壓器50H，其初級繞組51H跨接在一對電容器31H和32H上，次級繞組52H連接到負(fù)載3H上。電容器31H和32H組成分壓器，用以提供表示逆變器20H的輸出電壓的分壓，而電容器31H與32H之間則確定第一連接點(diǎn)。箝位二極管41H和42H以反平行的方式串聯(lián)跨接在一對串聯(lián)的晶體管21H和22H上，二極管41H與42H之間確定第二連接點(diǎn)，它通過導(dǎo)線LN連接到位于電容器31H與32H間的第一連接點(diǎn)。而且，在本實(shí)施例中，只要L-C諧振電路因負(fù)載阻抗增大而趨于產(chǎn)生過高的電壓時，位于電容器31H與32H間的連接點(diǎn)即被箝位于幾乎等于輸入直流電壓，或由平滑電容器14H提供的電壓值上，由此，通過如圖中所示，使箝位電流有選擇地流經(jīng)回路LP1和LP2，而將輸出電壓限制在一預(yù)定的值之下。其中，回路LP1和LP2各自包括箝位二極管41H和42H中的一個，以及二極管43和44中的一個。
即，當(dāng)晶體管21H和33導(dǎo)通且負(fù)載阻抗增大時，允許箝位電流流經(jīng)包括二極管41H、平滑電容器14H以及二極管43在內(nèi)的回路LP1。另一方面，當(dāng)晶體管22H和34導(dǎo)通且負(fù)載阻抗增大時，則允許箝位電流流經(jīng)包括二極管44、平滑電容器14H以及二極管42H在內(nèi)的回路LP2。此外，根據(jù)圖可以知道，箝位電流既不流過電感器25H，也不流過輸出變壓器的初級繞組51H，這樣，就不會在那里造成任何不想要的發(fā)熱問題。
圖19表示根據(jù)本發(fā)明第六個實(shí)施例的一個電源，它包括與上述相同的、用以在平滑電容器14J上提供平滑直流電壓的整流器2J，以及具有單個晶體管21J的逆變器20J，該晶體管21J與一個由電容器35和電感器36組成的并聯(lián)L-C諧振電路串聯(lián)跨接在平滑電容器14J上。逆變器包括一個由電感器25J和電容器29J組成的串聯(lián)L-C諧振電路，該串聯(lián)L-C諧振電路與耦合電容器28J串聯(lián)，跨接在上述并聯(lián)L-C諧振電路上。負(fù)載3J跨接在電容器29J上。晶體管21由驅(qū)動電路控制導(dǎo)通和截止，以便在一對串接的電容器31J和32J兩端提供一個高頻交流輸出電壓。電容器31J和32J串聯(lián)跨接在電容器29J上，構(gòu)成一個分壓器，提供用以表示逆變器20J輸出電壓的一個分壓，兩電容器之間確定第一連接點(diǎn)。一對箝位二極管41J和42J以反平行的方式跨接在平滑電容器14J上，而在兩二極管之間確定一個第二連接點(diǎn)，它通過導(dǎo)線LN連接到第一連接點(diǎn)。因此，在本實(shí)施例中，只要當(dāng)L-C諧振電路因負(fù)載阻抗增大而趨于產(chǎn)生過高的電壓時，位于電容器31J與32J之間的連接點(diǎn)，也被箝位于幾乎等于平滑電容器14J上輸入直流電壓值上，這樣，通過如圖中所示，使箝位電流有選擇地流經(jīng)回路LP1和LP2，即可將逆變器的輸出電壓限制在一個預(yù)定的值之下。其中，回路LP1和LP2各包括箝位二極管41J和42J中的一個。
圖20表示對第六個實(shí)施例所作的第一種變更，除了由電感器25K和電容器29K組成的串聯(lián)L-C諧振電路跨接在晶體管21K，以及在電路中采用一個輸出變壓器50K以外，它與第六個實(shí)施例相同。其中，輸出變壓器50K的初級繞組51K跨接在電容器29K上，其次級繞組52K連接到負(fù)載3K上。電路中相同的元件用相同的參照號后加字母“K”表示。這種變更電路的工作原理，與圖19所示的實(shí)施例相類似。當(dāng)箝位電流如圖中所示有選擇地流經(jīng)回路LP1和LP2時，可將逆變器的輸出電壓限制在一個預(yù)定的值之下，其箝位作用是相同的。其中，回路LP1和LP2各包括二極管41K和42K中的一個。
圖21表示對第六個實(shí)施例所作的第二種變更，除了由電感器25M和電容器29M組成的串聯(lián)L-C諧振電路跨接在晶體管21M上，在電路中采用一個輸出變壓器50M，以及將電容器31M和32M串聯(lián)跨接在電感器25M上以構(gòu)成一個相同的分壓器外，它與第六個實(shí)施例相類似。其中，變壓器50M的初級繞組跨接在電容器29M上，其次級繞組52M連接到負(fù)載3M上。電路中相同的元件用相同的參照號后加字母“K”表示。這種變更電路的工作原理，例如箝位原理，與圖19所示的實(shí)施例相同。當(dāng)箝位電流如圖中所示有選擇地流經(jīng)回路LP1和LP2時，可將逆變器的輸出電壓限制在一個預(yù)定的值之下。其中，回路LP1和LP2各包括二極管41M和42M中的一個。
在圖19至21所示的電路中，同樣可以用一對串聯(lián)連接電阻器、一對串聯(lián)連接的電感器、或一對串聯(lián)連接的電感器和電容器，替換一對串聯(lián)連接的電容器來提供表示逆變器輸出的分壓。
圖22表示根據(jù)本發(fā)明第七個實(shí)施例的一個電源，它適合于驅(qū)動帶陰極4的氣體放電燈3N。
該電源基本上與第一個實(shí)施例相同。但進(jìn)一步包括一個故障檢測器7，該故障檢測器能對異常情況的發(fā)生報警，包括氣體放電燈3N從電源上脫開，或放電燈3N因性能變劣而其阻抗明顯地增大時，例如當(dāng)放電燈只有一個陰極維持工作(這在放電燈的使用壽命終了時經(jīng)常會發(fā)生)，而電流僅以一個方向流動的半波放電情況。電路中相同的元件用相同的參照號后加字母“N”表示。該逆變器的工作原理和箝位工作原理與第一個實(shí)施例相同，故對此不作重復(fù)的解釋。
故障檢測器7僅當(dāng)逆變器中存在箝位電流(該箝位電流響應(yīng)于異常情況而產(chǎn)生，它用以限制逆變器的輸出)而起作用。出于此目的，在電路中接一個變壓器，其初級繞組45插在連接第一和第二連接點(diǎn)的導(dǎo)線LN中，當(dāng)箝位電流流經(jīng)導(dǎo)線LN時，它會在次級繞組46上感應(yīng)一個相應(yīng)的電壓。次級繞組46通過二極管47和電阻器48連接到電容器49并對其充電，使故障檢測器7動作。因此，故障檢測器7僅當(dāng)箝位電流因異常情況發(fā)生而流動時才起作用。當(dāng)放電燈3N因性能變劣，阻抗增大而發(fā)生異常情況時，故障檢測器7用以減少晶體管21N的導(dǎo)通周期，從而降低逆變器的輸出電壓，使燈3N變暗，由此，通知用戶存在異常情況，并要求用戶調(diào)換該燈。
故障檢測器7包括第一部分70和第二部分90。其中，第一部分70用以控制減少晶體管21N的導(dǎo)通周期，第二部分90由電容器49供電，僅當(dāng)箝位電流響應(yīng)于異常情況而流動時才使第一部分70動作。第一部分70分別用A、B、C三點(diǎn)連接到與電感器25耦合的第一反饋繞組26N、副繞組71和72。第一部分70包括晶體管73，它連接到逆變器20N的第一晶體管21N上，用以使其截止，當(dāng)發(fā)生異常情況時，能減小逆變器的通電周期。晶體管73與平滑電容器74相跨接。后者由繞組71以及由電容器49通過第二部分90和二極管95提供工作電壓。晶體管73的基極與比較器75的輸出端相連接，后者的反相輸入端連接到位于電阻器76和77之間的分壓點(diǎn)上，而電阻器76和77相串聯(lián)并且跨接于電容器74。比較器75的同相輸入端連接到位于電阻器78與電容器79之間的分壓點(diǎn)上，而電阻器78和電容器79也跨接于電容器74。電容器79并聯(lián)一個晶體管80，后者的基極-發(fā)射極之間再并聯(lián)一個晶體管81。晶體管81的基極通過電阻器82連接到繞組72，而其基極-發(fā)射極之間又連接一個二極管83。繞組72的纏繞方向應(yīng)為當(dāng)?shù)谝环答伬@組26N因有電流流過電感器25N，而向第一晶體管21N提供一個偏置使其導(dǎo)通時，繞組72應(yīng)向晶體管81提供一個偏置使其導(dǎo)通。即當(dāng)?shù)谝痪w管21N導(dǎo)通時晶體管81同時導(dǎo)通，而當(dāng)?shù)谝痪w管21N截止時晶體管81也截止。當(dāng)晶體管81導(dǎo)通時，晶體管80截止，由來自電容器74的電流經(jīng)電阻器78向電容器79充電，由此，向比較器75的同相輸入端提供一個相應(yīng)的電壓。當(dāng)電容器79提供的電壓超過送往比較器75反相端的閾值電壓時，比較器75相應(yīng)產(chǎn)生一個高電平輸出使晶體管73導(dǎo)通，由此使第一晶體管21N截止。
閾值電壓應(yīng)能在一個高電平與一個低電平之間變化。其中，高電平僅取決于電阻器76和77，低電平則不僅取決于電阻器76和77，而且還取決于設(shè)置在第二部分中的電阻器94。正如以下將要討論的，該閾值電壓通常設(shè)置在高電平，僅當(dāng)檢測得尋常情況時才降低到低電平。該高電平應(yīng)選擇得使來自電容器79的電壓不超過比較器75的閾值電壓，由此使晶體管73維持截止，從而使第一晶體管21N不截止。另一方面，該低電平應(yīng)選擇得使來自電容器79的電壓能夠超過該閾值電壓。即當(dāng)閾電壓設(shè)置在與異常情況相對應(yīng)的低電平時，電容器79經(jīng)充電應(yīng)能在一個時間間隔內(nèi)提供一個超過該閾電平的電壓。上述時間間隔取決于電阻器78和電容器79的時間常數(shù)，它從晶體管80響應(yīng)于第一晶體管21N的導(dǎo)通而截止的時刻開始。該時間間隔應(yīng)選擇得小于第一晶體管21N的正常導(dǎo)通期，這樣，電容器79有如一個用以減小第一晶體管21N導(dǎo)通期的定時器，即電容器79的充電電壓一超過設(shè)置在低電平的閾值電壓時，第一晶體管21N即被強(qiáng)制性地截止。
第二部分90包括由電阻器91和92相連接而組成的一個分壓器，它接受來自電容器49的電壓，用來向反相器93提供一個高電平電壓，而后者則產(chǎn)生一個確定為電路地電平的低電壓。正由于電阻器94插在反相器93與位于電阻器76與77之間的連接點(diǎn)之間，故當(dāng)?shù)诙糠?0接受到來自電容器49的電壓時，電阻器94變?yōu)榕c電阻器77并聯(lián)連接，結(jié)果使位于電阻器76與77之間的連接點(diǎn)的電位降低，從而使比較器75的閾電壓降低到低電平。因此，當(dāng)電容器49因箝位電流流經(jīng)導(dǎo)線LN而形成電壓，表示有異常情況發(fā)生時，故障檢測器即動作以減小第一晶體管21N的導(dǎo)通期。并隨之使逆變器20N的輸出電壓降低。在無異常情況時，電容器49不充電，比較器75的閾電壓保持在高電平，這樣，故障檢測器就不會動作起來減少第一晶體管21N的導(dǎo)通期。注意，采用此種連接方式，來自電容器49的電壓通過二極管95送到電容器74上，這樣，由箝位電流產(chǎn)生的電壓就可以最佳地用來為第一部分提供工作電壓。
如此構(gòu)成的故障檢測器70，同樣可以應(yīng)用于本發(fā)明的其它實(shí)施例及其各種變更之中。另外，可以發(fā)現(xiàn)，上述故障檢測器70可以包括一個附加的報警電路，該報警電路可以由流經(jīng)導(dǎo)線LN的箝位電流，或由電容器49提供的電壓激勵而給出一個報警指示，例如點(diǎn)亮報警燈或發(fā)出報警聲響。此種報警電路可以單獨(dú)用來報告異常情況，而并不降低逆變器的輸出。
圖23表示根據(jù)本發(fā)明第八個實(shí)施例的一個電源，該電源除了增加一個斬波器10以外，它與第七個實(shí)施例相似。上述斬波器10能夠?qū)⒂山涣麟娫?P經(jīng)相同的整流器2P提供的直流電壓，升高后提供給逆變器20P。本實(shí)施例中的故障檢測器用來降低斬波器10的輸出電壓，從而相應(yīng)降低逆變器的輸出。電路中類似的元件用相同的參照號后加字母“P”表示。斬波器10包括一個MOS場效應(yīng)管(MOSFET)11，它與電感器12串聯(lián)后跨接于整流器2P。MOSFET11由斬波器控制器100驅(qū)動導(dǎo)通和截止，在電容器14上還有來自整流器2P的脈動直流電壓，用以提供一個斷續(xù)的直流電壓，該直流電壓通過阻塞二極管13送到平滑電容器14P以積聚一升高的平滑直流電壓;上述電壓作為固定直流電壓提供給逆變器20P。斬波器控制器100采用常見的設(shè)計(jì)，它用以使MOSFET11重復(fù)地導(dǎo)通和截止，并從副繞組15得到其工作電壓，副繞組15耦合到電感器12，當(dāng)電流流經(jīng)電感器12時即產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓通過二極管16和電阻器17饋至電容器18上并對其充電，而電容器18則連接到控制器100并對其供電。
故障檢測器包括一個變壓器，其初級繞組45P插入連接第一和第二連接點(diǎn)的導(dǎo)線LN中，當(dāng)箝位電流因異常負(fù)載情況而流經(jīng)導(dǎo)線LN時，能在其次級繞組46P上感應(yīng)一個相應(yīng)的電壓。次級繞組46P通過二極管47P和電阻器48P連接到電容器49P，并對其充電，電容器49P則通過電阻器101連接到晶體管102，為其提供一個偏置。這樣來連接晶體管102使它并聯(lián)在由電容器18到斬波器控制器的一條電壓饋送路經(jīng)的兩端，當(dāng)晶體管102因異常負(fù)載情況而導(dǎo)通時，可用來停止控制器100的工作。因此，當(dāng)發(fā)生異常負(fù)載情況時，控制器100便失效，而使正在工作的MOSFET11停止工作，從而不再由斬波器10向逆變器20P提供一個附加的電壓。由此，使逆變器20P工作于已降低的直流電壓，該直流電壓僅由整流器2P直接加到平滑電容器14P上，這樣就降低了逆變器的輸出。一旦發(fā)生這種情況而降低了平滑電容器14P的電壓，位于電容器31P與32P之間的連接點(diǎn)的電壓也相應(yīng)降低，因而，箝位電流將能合適地流動，即使異常負(fù)載情況或多或少減輕時，也能確保限制逆變器的輸出。
圖24表示根據(jù)本發(fā)明第九個實(shí)施例的一個電源，除了有一對次級繞組111和112以外，它與圖22所示的實(shí)施例相似。繞組111和112耦合到初級繞組45R上，用以對放電燈3R的各個陰極4R進(jìn)行加熱，而不是用來使故障檢測器動作。電路中相同的元件用相同的參照號后加字母“R”表示。在放電燈3R起動瞬間，放電燈3R呈現(xiàn)一個增大的阻抗，此時，箝位電流將流經(jīng)接在第一連接點(diǎn)(電容器31R與32R之間)與第二連接點(diǎn)(箝位二極管41R與42R之間)之間的導(dǎo)線LN，因而通過初級繞組45R在每個繞組111和112產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓。由此產(chǎn)生的感應(yīng)電壓分別通過二極管113和114加到放電燈3R的陰極4R上，并對其加熱，以便使放電燈的引燃更為方便。換句話說，當(dāng)放電燈3R起動瞬間，因其高阻抗而形成的過電壓可最佳地用來對放電燈的陰極加熱，從而可加快燈的點(diǎn)亮。
圖25表示根據(jù)本發(fā)明第十個實(shí)施例的一個電源。除了附加一個定時器120外，它基本上與圖22所示的實(shí)施例相同。該定時器120用以在逆變器啟動后，僅在一個較短的時間間隔內(nèi)不能限制逆變器的輸出。電路中相同的元件用相同的參照后加字母“S”表示。定時器120由聚積在電容器121上的電壓供電，而電容器121則與二極管122和電阻器123串聯(lián)后跨接在逆變器的輸入直流電壓E上。定時器120連接到一個常閉繼電器130，后者帶有一個勵磁線圖131和開關(guān)132，其中，開關(guān)132與初級繞組45S相串聯(lián)插入連接于第一連接點(diǎn)(電容器31S與32S之間)與第二連接點(diǎn)(箝位二極管41S與42S之間)的導(dǎo)線LN中，初級繞組45S耦合到次級繞組46S，它響應(yīng)于異常負(fù)載情況，采用與圖22所示實(shí)施例相同的方式，使得由第一部分70S和第二部分90S所組成的故障檢測器動作，通過減少第一晶體管21S的導(dǎo)通期而限制逆變器的輸出。其中，除了第一晶體管21S以外，第一部分70S還可以設(shè)計(jì)用來減小第二晶體管22S的導(dǎo)通期。
定時器120設(shè)計(jì)僅在如圖26所示的短的間間隔TS內(nèi)，產(chǎn)生一個ON(通)信號，以斷開開關(guān)132，從而不能通過故障檢測器來限制逆變器輸出。否則，就不產(chǎn)生ON信號，而繼續(xù)使開關(guān)132閉合，使故障檢測器能限制逆變器的輸出。時間間隔TS可選擇在電路通電后延遲一段時間后出現(xiàn)，其出現(xiàn)前的延時期內(nèi)對放電燈的陰極4S進(jìn)行預(yù)熱。接著，當(dāng)開關(guān)斷開時，允許逆變器僅在較短的時間間隔TS內(nèi)，將一個過電壓作為起動電壓加到放電燈3S上，以便于燈3S的引燃。此后，即恢復(fù)故障檢測器限制逆變器輸出的作用，使其當(dāng)發(fā)生異常負(fù)載情況時能用來保護(hù)晶體管。
當(dāng)然，也可以對上述各個實(shí)施例及其各種變更所具備的特征進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，從而可實(shí)現(xiàn)一種更為高級的以及更有效的電路結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電源，其特征在于包括固定直流電壓源；由所述直流電壓供電的逆變器，在所述逆變器的輸出端提供一個高頻交流電壓，所述逆變器包括至少一個開關(guān)元件以及一個L-C諧振電路，所述開關(guān)元件經(jīng)驅(qū)動而導(dǎo)通和截止，并與所述L-C諧振電路配合在所述逆變器的輸出端產(chǎn)生所述高頻交流電壓，所述高頻交流電壓加到耦合于所述逆變器輸出端的負(fù)載上用以驅(qū)動該負(fù)載；跨接于所述直流電壓源的串聯(lián)連接的第一和第二箝位二極管，所述第一和第二二極管與所述直流電壓源呈反平行的關(guān)系，且由所述第一和第二二極管之間確定一個第一連接點(diǎn)；一對串聯(lián)連接的第一和第二阻抗元件，接入電路中的所述阻抗元件用以提供表示所述逆變器輸出電壓的分壓，且由所述第一和第二阻抗元件之間確定一個第二連接點(diǎn)；所述第一和第二連接點(diǎn)相互連接，以便將所述逆變器的輸出電壓限制在預(yù)定的值以下。
2.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括一耦合電容器和一對跨接于所述直流電壓的第一和第二開關(guān)元件，所述L-C諧振電路包括諧振電感器裝置和諧振電容器裝置，且所述L-C諧振電路與所述耦合電容器相串聯(lián)跨接在所述第一和第二開關(guān)元件的一個元件上，以確定一串聯(lián)L-C諧振電路，所述諧振電容器裝置包括一對第一和第二電容器，該串聯(lián)連接的第一和第二電容器跨接于所述逆變器的輸出端，以確定所述第一和第二阻抗元件。
3.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括一耦合電容器和一對跨接于所述直流電壓源的第一和第二開關(guān)元件，所述L-C諧振電路包括諧振電感器裝置和電容器裝置，且所述L-C諧振電路與所述耦合電容器串聯(lián)跨接于所述第一和第二開關(guān)元件的一個元件上，以確定一串聯(lián)L-C諧振電路，由所述諧振電容器裝置的兩端確定所述逆變器的輸出，所述第一和第二阻抗裝置分別采用第一和第二電容器的形式，且所述第一和第二電容器串聯(lián)跨接于所述諧振電容器裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括一耦合電容器和一對跨接于所述直流電壓源的第一和第二開關(guān)元件，所述L-C諧振電路包括諧振電感器裝置和電容器裝置，且所述L-C諧振電路與所述耦合電容器串聯(lián)跨接于所述第一和第二開關(guān)元件的一個元件上，以確定一串聯(lián)L-C諧振電路，由所述諧振電容器裝置的兩端確定所述逆變器的輸出，所述第一和第二阻抗裝置分別采用第一和第二電阻器的形式，且所述第一和第二電阻器串聯(lián)跨接于所述諧振電容器裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括一耦合電容器和一對跨接于所述直流電壓源的第一和第二開關(guān)元件，所述L-C諧振電路包括諧振電感器裝置和諧振電容器裝置，且所述L-C諧振電路與所述耦合電容器相串聯(lián)跨接于所述第一和第二開關(guān)元件的一個元件，以確定一個串聯(lián)L-C諧振電路，由所述諧振電容器裝置的兩端確定所述逆變器的輸出，所述第一和第二阻抗裝置分別采用第一和第二電感器的形式，且所述第一和第二電感器串聯(lián)跨接于所述諧振電容器裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括一耦合電容器和一對跨接于所述直流電壓源的第一和第二開關(guān)元件，所述L-C諧振電路包括諧振電感器裝置和電容器裝置，且所述L-C諧振電路與所述耦合電容器串聯(lián)跨接于所述第一和第二開關(guān)元件的一個元件，以確定一個串聯(lián)L-C諧振電路，由所述諧振電容器裝置的兩端確定所述逆變器的輸出，所述第一和第二阻抗裝置分別采用一個電感器和一個電容器的形式，且所述電感器和電容器串聯(lián)跨接于所述諧振電容器裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括具有初級繞組和次級繞組的輸出變壓器，所述初級繞組連接于電路中，由其兩端確定所述逆變器的輸出端，且所述輸出端通過所述次級繞組耦合到所述負(fù)載上。
8.如權(quán)利要求7所述的電源，其特征在于，所述輸出變壓器為具有漏電感的漏磁變壓器，由它確定為所述電感器裝置，并與諧振電容器裝置配合構(gòu)成所述L-C諧振電路。
9.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括具有初級繞組和次級繞組的輸出變壓器，所述初級繞組連接于電路中，并由此將所述次級繞組的兩端確定為所述逆變器的輸出端，所述第一和第二阻抗元件跨接于所述次級繞組。
10.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括一耦合電容器和一對跨接于所述直流電壓源的第一和第二開關(guān)元件，所述L-C諧振電路包括諧振電感器裝置和電容器裝置，且所述L-C諧振電路與所述耦合電容器串聯(lián)跨接于所述第一和第二開關(guān)元件的一個元件上，以確定一個串聯(lián)L-C諧振電路，所述第一和第二阻抗元件串聯(lián)跨接于所述諧振電感器裝置，而由所述諧振電容器裝置的兩端確定為所述逆變器的輸出端。
11.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括按全橋形式設(shè)置的四個開關(guān)元件，其電橋輸入端跨接于所述直流電壓源，其電橋輸出端跨接于所述L-C諧振電路，所述L-C電路包括串聯(lián)連接于所述電橋輸出端之間的諧振電感器裝置和諧振電容器裝置，所述逆變器進(jìn)一步包括具有初級繞組和次級繞組的輸出變壓器，所述初級繞組跨接在所述諧振電容器裝置上，而與所述諧振電感器裝置呈串聯(lián)的關(guān)系，并由所述初級繞組的兩端確定為所述逆變器的輸出端，所述諧振電容器裝置包括一對串聯(lián)連接的第一和第二電容器，所述第一和第二電容器分別確定為所述第一和第二阻抗元件。
12.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述L-C諧振電路為串聯(lián)L-C諧振電路，它包括諧振電感器裝置和諧振電容器裝置，所述逆變器還包括附加的并聯(lián)L-C諧振電路，所述并聯(lián)L-C諧振電路包括副電感器和副電容器，且與所述開關(guān)元件串聯(lián)跨接于所述直流電壓源，而所述串聯(lián)L-C諧振電路則跨接于所述并聯(lián)L-C諧振電路上或所述開關(guān)元件上。
13.如權(quán)利要求12所述的電源，其特征在于，所述逆變器包括具有初級繞組和次級繞組的輸出變壓器，所述初級繞組與所述諧振電容器裝置并聯(lián)連接并與所述諧振電感器裝置串聯(lián)連接，由所述初級繞組的兩端確定為所述逆變器的輸出端，并通過所述次級繞組耦合于所述負(fù)載，所述第一和第二阻抗元件分別采用第一和第二電容器的形式，兩者串聯(lián)跨接于所述初級繞組。
14.一種電源，其特征在于包括固定直流電壓源;由所述直流電壓供電的逆變器，在所述逆變器的輸出端提供一個高頻交流電壓，所述逆變器包括至少一個開關(guān)元件以及一個L-C諧振電路，所述開關(guān)元件經(jīng)驅(qū)動而導(dǎo)通和截止，并與所述L-C諧振電路配合在所述逆變器的輸出端產(chǎn)生所述高頻交流電壓，所述高頻交流電壓加到耦合于所述逆變器輸出端的負(fù)載上用以驅(qū)動該負(fù)載;所述L-C諧振電路包括諧振電感器裝置和諧振電容器裝置;跨接于所述直流電壓源的串聯(lián)連接的第一和第二箝位二極管，所述第一和第二二極管與所述直流電壓源呈反平行關(guān)系，且把所述第一和第二二極管之間的連接點(diǎn)確定為第一連接點(diǎn);跨接于所述諧振電感器裝置的串聯(lián)連接的第一和第二阻抗元件，所述阻抗元件用以提供一個分壓，表示在所述逆變器輸出端所產(chǎn)生的輸出電壓，把所述第一和第二阻抗元件之間的連接點(diǎn)確定為第二連接點(diǎn)，而且所述第一和第二連接點(diǎn)相互連接，以便將所述逆變器的輸出電壓限制在預(yù)定的值以下。
15.如權(quán)利要求14所述的電源，其特征在于，所述第一和第二阻抗元件分別采用第一和第二電容器的形式，兩個電容器相串聯(lián)并跨接于所述諧振電感器上。
16.如權(quán)利要求14所述的電源，其特征在于，所述L-C諧振電路為串聯(lián)L-C諧振電路，它包括所述電感器裝置和所述電容器裝置，所述逆變器還包括附加的并聯(lián)L-C諧振電路，它包括副電感器和副電容器，它們與所述開關(guān)元件串聯(lián)并跨接于所述直流電壓源，所述串聯(lián)L-C諧振電路跨接于所述并聯(lián)L-C諧振電路或所述開關(guān)元件上。
17.如權(quán)利要求1或14所述的電源，其特征在于進(jìn)一步包括一個故障檢測器，所述故障檢測器僅當(dāng)所述L-C諧振電路產(chǎn)生一個過高的電壓時，才由流經(jīng)連接于所述第一和第二連接點(diǎn)之間的一條導(dǎo)線中的電流使之動作，所述故障檢測器包括至少一個報警裝置和控制裝置，所述報警裝置用以指示所述過電壓的發(fā)生，所述控制裝置控制所述逆變器的所述開關(guān)元件以降低所述逆變器的輸出電壓。
18.如權(quán)利要求17所述的電源，其特征在于，所述故障檢測器通過具有初級繞組和次級繞組的變壓器耦合于所述導(dǎo)線，所述初級繞組插接于所述導(dǎo)線，以在所述次級繞組兩端感應(yīng)出一個與流經(jīng)該繞組插接于所述導(dǎo)線，以在所述次級繞組兩端感應(yīng)出一個與流經(jīng)該導(dǎo)線的電流相應(yīng)的電壓，所述次級繞組通過一整流器連接到所述故障檢測器，由此當(dāng)所述電流響應(yīng)于所述L-C諧振電路所產(chǎn)生的所述過電壓而流經(jīng)所述導(dǎo)線時，產(chǎn)生一直流電壓使所述故障檢測器動作。
19.如權(quán)利要求1或14所述的電源，其特征在于進(jìn)一步包括一個整流器和一個斬波器，所述整流器提供來自交流電壓源的經(jīng)整流的直流電壓，所述斬波器由所述經(jīng)整流的直流電壓提供所述直流電壓源，所述斬波器包括與電感器相串聯(lián)并跨接于所述整流器的斬波器開關(guān)元件，所述斬波器開關(guān)元件由斬波器控制器驅(qū)動而重復(fù)地導(dǎo)通和截止，用以提供一個斷續(xù)的電壓，所述斷續(xù)的電壓由平滑電容器進(jìn)行平滑，所述平滑電容器除了具有對由所述整器直接提供的直流電壓進(jìn)行平滑的平滑電壓外，還在其兩端形成一個升壓的平滑電壓，由此將所述平滑電容器確定為所述直流電壓源，它把所述固定直流電壓提供給所述逆變器;且所述電源進(jìn)一步包括一個故障檢測器，所述故障檢測器僅當(dāng)所述L-C諧振電路產(chǎn)生一個過高的電壓時，才由流經(jīng)連接于所述第一和第二連接點(diǎn)之間的一條導(dǎo)線中的電流使之動作，所述故障檢測器連接至所述斬波器控制器，用以響應(yīng)于所述過電壓的產(chǎn)生而停息所述斬波器開關(guān)元件的導(dǎo)通和截上，由此降低所述直流電壓并進(jìn)而降低逆變器的輸出。
20.如權(quán)利要求1或14所述的電源，其特征在于，所述負(fù)載為具有一對陰極的氣體放電燈，所述逆變器包括具有一個初級繞組和一對次級繞組的變壓器，所述初級繞組插在連接于所述第一和第二連接點(diǎn)之間的一條導(dǎo)線中，用以僅當(dāng)所述L-C諧振電路產(chǎn)生一個過高的電壓，而使一電流流經(jīng)所述導(dǎo)線時，分別在所述次級繞組的兩端感應(yīng)產(chǎn)生電壓，所述次級繞組分別連接到所述陰極上，并分別通過在所述次級繞組上感應(yīng)產(chǎn)生的電壓對所述陰極加熱。
21.如權(quán)利要求1或14所述的電源，其特征在于，所述負(fù)載為氣體放電燈，且所述電源進(jìn)一步包括一個定時器和一個插在連接于所述第一和第二連接點(diǎn)之間的一條導(dǎo)線中的開關(guān)，所述定時器連接成僅在預(yù)熱放電燈陰極的起始時間后才使所述開關(guān)斷開一段預(yù)定時間，由此，僅在所述的時間內(nèi)才中斷將所述逆變器的輸出限制于所述預(yù)定值以下的工作，以允許在此時間內(nèi)將一個過電壓加到所述放電燈上來點(diǎn)燃該放電燈。
全文摘要
一種電源，其逆變器由一個固定直流電壓源供電，它包括至少一個開關(guān)元件，至少一個L-C諧振電路，第一和第二箝位二極管，以及一對第一和第二阻抗元件。其中，第一和第二箝位二極管相串聯(lián)并以反平行方式跨接于直流電壓源，在兩二極管之間確定一個第一連接點(diǎn)；串聯(lián)連接的第一和第二阻抗元件跨接于逆變器輸出端，在此兩阻抗元件之間確定一個第二連接點(diǎn)，上述兩個連接點(diǎn)相互連接以將逆變器的輸出電壓限制在一個預(yù)定值以下。
文檔編號H02M5/458GK1085022SQ9311809
公開日1994年4月6日 申請日期1993年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月25日
發(fā)明者上岡淳, 平松明則, 迫造行, 五島和宏 申請人:松下電工株式會社