專利名稱：電路設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于操縱電燈的電路裝置，它設(shè)有—連接到供電電壓源的端子；—設(shè)有第一輸出端和第二輸出端并且耦聯(lián)到該端子上的、用于對由供電電壓源供給的AC電壓進行整流的整流裝置；—設(shè)有第一輸入端和第二輸入端的、并耦聯(lián)到各自輸出端的DC-AC變換器；—包括第一電容裝置并將輸入端互連的第一分路；—包括第一電感裝置和第二電容裝置的串聯(lián)電路的、并且使第一輸出端連到第二輸出端的第二分路；—包括兩個單向性元件的串聯(lián)電路的、并且把第一電感裝置和第二電容裝置的共同結(jié)點連接到第一輸入端的第三分路；以及—包括第三電容器裝置的、并且把單向性元件的共用結(jié)點與在電燈工作時出現(xiàn)高頻電壓的DC-AC變換器的點相連接的第四分路。
這樣的電路裝置已見于歐洲專利申請0244644。在已有的電路裝置中，第一分路特別起到改善電路裝置功率因數(shù)功能的濾波器的作用。為了滿意地達(dá)到此功能，第一電感裝置的自感選得如此之大，以致第一電感裝置成為電路裝置龐大而昂貴的部分。
本發(fā)明的目的是提供一種其功率因數(shù)相當(dāng)高的、并且其第一分路的第一電感裝置具有相當(dāng)?shù)偷淖愿械碾娐费b置。
依據(jù)本發(fā)明，為此目的在上節(jié)中描述的電路裝置的特征是，由第一電感裝置與由第二電容裝置和第三電容裝置并聯(lián)電路而構(gòu)成串聯(lián)電路的諧振頻率，被選定在由0.1Fb和0.2Fb限定的范圍內(nèi)，其中Fb是DC-AC變換器的工作頻率。
已發(fā)現(xiàn)，依據(jù)本發(fā)明的電路裝置有相當(dāng)高的功率因數(shù)。因為DC-AC變換器的工作頻率通常在10KHz的數(shù)量級或更高，所以可以把第一電感裝置的自感和第二與第三電容裝置的電容值選得較低，因而使電路裝置不包括任何龐大或較貴的元件。
還已發(fā)現(xiàn)，特別高的功率因數(shù)值之所以可以實現(xiàn)是因為由第一電感裝置及由第二電容裝置和第三電容裝置的并聯(lián)電路而構(gòu)成串聯(lián)電路的諧振頻率被選在0.5Fb和1.5Fb所限定的范圍內(nèi)。
已發(fā)現(xiàn)，如此來構(gòu)成DC-AC變換器，也就是使其包括耦聯(lián)到輸入端的兩個開關(guān)元件的串聯(lián)電路，并使其第四分路把單向性元件的共用結(jié)點連接到開關(guān)元件的共用結(jié)點上，很有好處。之所以能實現(xiàn)很高的功率因數(shù)，是因為在電燈工作時，有相當(dāng)大幅度的高頻電壓施加到兩個開關(guān)元件的共用結(jié)點上。
也已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選擇第二電容裝置的電容量與第三電容裝置的電容量之間的比率在由1和4限定的范圍內(nèi)時，很有好處。
按照本發(fā)明在DC-AC變換器的工作頻率是約1MHz量級的電路裝置中，測量將得到相當(dāng)好的結(jié)果。這種電路設(shè)備將用于，例如，操縱無電極電燈。因為工作頻率非常高，所以第二和第三電容裝置的相當(dāng)大的部分是由電路裝置中元件和導(dǎo)電連線的寄生電容形成。
為了加強依據(jù)本發(fā)明的測量所取得的效果，可以在電路裝置中兩次實施依據(jù)本發(fā)明的測量。這種電路設(shè)備包括除第一電感裝置之外，還有第二電感裝置，第二分路包括第一電感裝置、第二電容裝置和第二電感裝置的串聯(lián)電路，而且該電路裝置還設(shè)有—一個第五分路，它包括另外兩個單向性元件的串聯(lián)電路，并且把第二輸入端連接到第二電容裝置與第二電感裝置的共用結(jié)點上，以及—一個第六分路，它包括第四電感裝置，并且把另外的單向性元件的共用結(jié)點連接到電燈工作時出現(xiàn)高頻電壓的DC-AC變換器的接點上。
用這樣的電路裝置已達(dá)到非常好的效果，即其中的DC-AC變換器包括耦聯(lián)到輸入端的兩個開關(guān)元件的串聯(lián)電路，并且第六分路把另一單向性元件的共用結(jié)點連接到該開關(guān)元件的共用結(jié)點。
參照附圖，將更詳細(xì)地闡明本發(fā)明的實施例，其中

圖1表示依據(jù)本發(fā)明的電路裝置的一個實施例；圖2表示依據(jù)本發(fā)明的電路裝置的另一個實施例；以及圖3表示由供電電壓源提供的電流對圖1所示實施例的各種取值的關(guān)系。
在圖1中，K1和K2構(gòu)成了連接到供電電壓源的端子。RB是耦聯(lián)到端子上的整流裝置，用來對由供電電壓源供給的AC電壓進行整流。K3和K4分別是第一和第二輸出端。K3和K4分別耦聯(lián)到由輸入端K5和K6、開關(guān)元件Q1和Q2、電容器C4和C5及線圈Ba組成的DC-AC變換器的第一輸入端K5和第二輸入端K6。另外，圖1的DC-AC變換器包括用來使開關(guān)元件Q1和Q2交替導(dǎo)通和不導(dǎo)通的裝置(未示出)。放電燈La連接到DC-AC變換器。此DC-AC變換器的結(jié)構(gòu)如下。第一輸入端K5和第二輸入端K6是由開關(guān)元件Q1和Q2串聯(lián)電路互連的。兩輸入端也是由電容器C4和電容器C5的串聯(lián)電路互連的。開關(guān)元件Q1和Q2的共用結(jié)點通過線圈Ba和電燈La的串聯(lián)電路接到電容器C4和C5的共用結(jié)點上。包括第一電容裝置的第一分路由電容器C1組成，同時還互連到兩輸入端。由線圈L1和電容器C2組成的第二分路互連到輸出端K3和K4。本實施例中的線圈L1和電容器C2分別構(gòu)成了第一電感裝置和第二電容裝置。包括兩個單向元件串聯(lián)電路的第三分路，把線圈L1和電容器C2的共用結(jié)點連接到輸入端K5。本實施例的兩個單向性元件由二極管D1和二極管D2組成。電容器C3構(gòu)成了第三電容裝置，同時構(gòu)成了把兩個二極管D1和D2的共用結(jié)點連接到兩個開關(guān)元件Q1和Q2的共用結(jié)點上的第四分路。輸出端K4連接到輸入端K6上。本電路裝置是這樣確定的由線圈L1及電容器C2與電容器C3并聯(lián)電路而組成串聯(lián)電路的諧振頻率大約等于DC-AC變換器的工作頻率。
圖1所示電路裝置的工作如下。
當(dāng)端子K1和K2連接到供電電壓源上時，整流裝置RB把供電電壓源供給的AC電壓，整流成出現(xiàn)在輸出端K3和K4之間的DC電壓。同時，使得開關(guān)元件Q1和Q2以頻率f交替地導(dǎo)通和不導(dǎo)通。由于在電燈穩(wěn)定工作時DC電壓出現(xiàn)在電容器C1的兩端，使得一個頻率為f的高頻交變電流流過電燈La。電容器C3通過二極管D1由供電電壓源充電，并隨后也以頻率f通過二極管D2和電容器C1放電。結(jié)果，在電燈穩(wěn)定工作時，電容器C1的兩端會出DC電壓，其幅值大于由供電電壓源提供的AC電壓的最大幅值。因此當(dāng)AC電壓的幅值達(dá)到其最大值時，還可以防止由供電電壓源產(chǎn)生峰值電流。因為頻率f大約等于由線圈L1與電容器C2與電容器C3的并聯(lián)電路構(gòu)成的串聯(lián)電路的諧振頻率，所以C3兩端的高頻電壓幅值就相當(dāng)大。其結(jié)果，在每個高頻周期的一部分期間內(nèi)來自電容器C3的給電容器C1充電的充電電流會相當(dāng)高。當(dāng)AC電壓的瞬時幅值超過一定的閾值時，電容器C3兩端的高頻電壓的最大幅值將達(dá)到與出現(xiàn)在電容器C1兩端的DC電壓的幅值相等的值。電容器C3兩端的高頻電壓幅值也不會隨著AC電壓的瞬時幅值的進一步增加而有任何增加。這也意味著，來自電容器C3的電容器C1的充電電流也不會有任何增加。電容器C3兩端的高頻電壓最大幅值的限制也限制了電容器C2兩端高頻電壓的最大幅值。結(jié)果，在每個高頻周期的一部分期間內(nèi)，通過線圈L1的電流直接給電容器C1充電。當(dāng)AC電壓的瞬時幅值超過閾值時，這一直接充電電流實際上補償了來自電容器C3的充電電流不再增加這一實際情況。這樣就達(dá)到了從供電電壓源吸收的總充電電流(由通過電容器C3的充電電流和通過線圈L1的直接充電電流組成)大約與AC電壓的瞬時幅值成正比例，即，電路裝置的功率因數(shù)相當(dāng)?shù)馗摺?br> 在圖2所示的電路裝置中，與圖1所示的電路裝置元件對應(yīng)的所有元件都具有相同的標(biāo)號。圖2所示的電路裝置包括除由線圈L1構(gòu)成的第一電感裝置外，還有由線圈L2構(gòu)成的第二電感裝置。本實施例的第二分路是由線圈L1、電容器C2和線圈L2的串聯(lián)電路構(gòu)成。二極管D3和D4組成另外的單向性元件。二極管D3和二極管D4串聯(lián)構(gòu)成把第二輸入端K6連接到電容器C2和線圈L2的共用結(jié)點的第五分路。本實施例中的電容器C6構(gòu)成第四電容裝置同時構(gòu)成把二極管D3和二極管D4的共用結(jié)點連接到開關(guān)元件Q1和Q2共用結(jié)點的第六分路。電路參數(shù)范圍是如此選擇的，使得由線圈L2和并聯(lián)的電容器C6與電容器C2串聯(lián)而成的電路的諧振頻率大約等于DC-AC變換器的工作頻率。還這樣地選擇電路參數(shù)范圍，使得由線圈L1和并聯(lián)的電容器C2與電容器C3串聯(lián)而成的電路的諧振頻率大約等于DC-AC變換器的工作頻率。
圖2所示電路設(shè)備的工作如下。
如圖2所示的電路裝置，在每個高頻周期內(nèi)，電容器C3交替地通過二極管D1由供電電壓源充電并且通過二極管D2和電容器C1放電。此外，在圖2所示的電路裝置中，在每個高頻周期內(nèi)，電容器C6還通過二極管D4由供電電壓源充電并且通過二極管D3和電容器C1放電。這樣做的結(jié)果是，在每個高頻周期內(nèi)電容器C1順序地由電容器C3和電容器C6來充電。因而電容器C1兩端的DC電壓的幅值將相當(dāng)高，這將有利于提高本電路裝置的功率因數(shù)。當(dāng)AC電壓的瞬時幅值超過當(dāng)電容器C6兩端的高頻電壓最大幅值等于由電容器C1兩端的DC電壓幅值時的閾值時，在每個高頻周期的一部分期間，電容器C1就同樣地直接由通過線圈L2的電流充電。當(dāng)AC電壓的瞬時幅值還超過當(dāng)電容器C3兩端的高頻電壓最大幅值等于電容器C1兩端的DC電壓幅值時的另一閾值時，在每個高頻周期的一部分期間，電容器C1同樣地直接由通過線圈L1的電流充電。如給出這樣的AC電壓瞬時幅值的話，線圈L1的直接充電電流和線圈L2的直接充電電流實際上補償了來自電容器C3和電容器C6的充電電流不會有任何增加這一實際情況。
圖3示出其中供電電壓是頻率為50Hz、有效值為220V的正弦波AC電壓時對圖1所示實施例的各種范圍而言從供電電壓源得到的電流。電流以安培為單位繪制在垂直軸上。時間以秒為單位繪制的水平軸上。在0.005秒的時間間隔內(nèi)，即，四分之一供電電壓周期內(nèi)，示出了電流波形。電容器C2的電容是11nF，電容器C3的電容也是這個值。DC-AC變換器的工作頻率Fb是30KHz。順次地選擇線圈L1的自感量，使得電容器C2和電容器C3與線圈L1的并聯(lián)電路的諧振頻率，分別大約為0.5Fb、Fb、1.5Fb。從圖3可以明顯看出，在諧振頻率大約等于Fb時，從供電電壓源得到的電流表現(xiàn)出偏離正弦波形最小。這三種情況的功率因數(shù)分別是0.93、0.99、0.93。還可以從圖3看出，當(dāng)L1、C2和C3的諧振頻率大約等于0.5Fb或1.5Fb時，從供電電壓源得到的電流，低于當(dāng)諧振頻率大約是Fb時從自供電電壓源得到的電流，因而在前兩種情況下比在諧振頻率等于Fb情況下從供電電壓源得到的功率小。如果要使從諧振頻率等于0.5Fb或1.5Fb的供電電壓源中得到的功率等于從諧振頻率大約等于Fb供電電壓源中得到的功率，則需要對本電路裝置的電路參數(shù)范圍做進一步修改，而修改會導(dǎo)致消耗的功率增加和功率因數(shù)的減小。
依據(jù)如圖1所示的本發(fā)明的電路裝置的具體實施例中，線圈L1的自感為31μH，電容器C2的電容為58pF，以及電容器C3的電容為71pF。該DC-AC變換器的工作頻率是2.65MHz。鑒于高的工作頻率，電容器C2和電容器C3兩者的電容量應(yīng)加上寄生電容。用頻率約50Hz有效電壓為220V的正弦波AC電壓給電路裝置供電。該功率因數(shù)是0.96。當(dāng)把電容器C3從電路裝置中去掉時功率因數(shù)不大于0.53。
權(quán)利要求
1.一種用于操縱電燈的電路裝置，它設(shè)有—連接到供電電壓源的端子；—設(shè)有第一輸出端和第二輸出端并耦聯(lián)到所述端子上的、用于對由供電電壓源供給的AC電壓進行整流的整流裝置；—設(shè)有第一輸入端和第二輸入端的、并耦聯(lián)到各自輸出端的DC-AC變換器；—包括第一電容裝置并將輸入端互連的第一分路；—包括第一電感裝置和第二電容裝置的串聯(lián)電路的、并且使第一輸出端連到第二輸出端的第二分路；—包括兩個單向性元件的串聯(lián)電路的、并且把第一電感裝置和第二電容裝置的共同結(jié)點連接到第一輸入端的第三分路；以及—包括第三電容器裝置的、并且把單向性元件的共用結(jié)點與在電燈工作時出現(xiàn)高頻電壓的DC-AC變換器的點相連接的第四分路。其特征在于將由第一電感裝置與由第二電容裝置及第三電容裝置的并聯(lián)電路所組成串聯(lián)電路的諧振頻率選擇在由0.1Fb和2.0Fb限定的范圍內(nèi)，其中Fb是DC-AC變換器的工作頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于將由第一電感裝置與由第二電容裝置及第三電容裝置的并聯(lián)電路所組成的串聯(lián)電路的諧振頻率選擇在由0.5Fb和1.5Fb限定的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電路裝置，其特征在于DC-AC變換器包括耦聯(lián)到輸入端的兩個開關(guān)元件的串聯(lián)電路，而且第四分路把單向性元件的共用結(jié)點連接到開關(guān)元件的共用結(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的電路裝置，其特征在于將第二電容裝置的電容與第三電容裝置的電容之比選擇在由1和4所限定的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)前面的任一項或幾項權(quán)利要求的電路裝置，其特征在于DC-AC變換器的工作頻率高于1MHz。
6.根據(jù)前面的任一項或幾項權(quán)利要求的電路裝置，其特征在于本電路裝置包括第二電感裝置，第二分路包括由第一電感裝置、第二電容裝置和第二電感裝置的構(gòu)成的串聯(lián)電路，本電路裝置還設(shè)有—第五分路，它包括另兩個單向性元件的串聯(lián)電路，并把第二輸入端連接到第二電容裝置和第二電感裝置的共用結(jié)點，以及—第六分路，它包括第四電容裝置，并把另外的單向性元件的共用結(jié)點連接到在電燈工作時其上出現(xiàn)高頻電壓的DC-AC變換器的點上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電路裝置，其特征在于所述DC-AC變換器包括耦聯(lián)到輸入端的兩個開關(guān)元件的串聯(lián)電路，并且第六分路把另外的單向性元件的共用結(jié)點連接到開關(guān)元件的共用結(jié)點上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括用于操縱電燈(La)的DC-AC變換器的電路裝置。依據(jù)本發(fā)明，本電路裝置還包括二極管(D1、D2)、線圈(L1)和兩個電容器(C2、C3)，以下述方式來確定諧振頻率，使該線圈與并聯(lián)連接的兩個電容器的串聯(lián)電路的諧振頻率大約等于DC-AC變換器的工作頻率。因此，由此可使本電路裝置具有高功率因數(shù)。
文檔編號H02M1/42GK1136881SQ95191002
公開日1996年11月27日 申請日期1995年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月22日
發(fā)明者J·H·韋塞斯 申請人:菲利浦電子有限公司