專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，尤其涉及一種向負(fù)載提供通過把經(jīng)整流和平滑交流電流獲得的直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻電壓的裝置。
對于所述類型的傳統(tǒng)電源裝置，在Okamoto等的美國專利No/4,564,897揭示了一種裝置，在這種裝置中，設(shè)置有一般的半橋型逆變電路，通過開關(guān)元件的交替導(dǎo)通和截止，向負(fù)載提供高頻電源。
在這種已知的電源裝置中，把半橋型逆變電路中的一個(gè)開關(guān)元件設(shè)置成斬波電路共用的開關(guān)元件，這樣，該開關(guān)元件將與另一個(gè)開關(guān)元件以交替方式導(dǎo)通和截止，向逆變電路的負(fù)載提供高頻電源，它也起到斬波電路的開關(guān)元件的作用。即，當(dāng)開關(guān)元件之一導(dǎo)通時(shí)，二極管電橋電路的直流輸出端被電感短路。接著當(dāng)該開關(guān)元件截止時(shí)，電感通過二極管向電容器釋放能量，同時(shí)，該特定開關(guān)元件還起到斬波開關(guān)的作用，而二極管起到斬波二極管的作用，這樣可以減少使用的元件數(shù)。
然而，上述共用的元件就是一個(gè)開關(guān)元件以及一個(gè)二極管，在該已知的裝置中仍保留了這樣一個(gè)缺點(diǎn)，即對于整個(gè)電路，空間最小化和成本的降低都不明顯。
另外，在Kitamura等的日本專利公開No.8-98555中揭示了一種普通半橋逆變器型的電源電路，在該電路中，電容器的串聯(lián)電路連接在開關(guān)元件串聯(lián)電路兩端，負(fù)載電路連接在兩個(gè)串聯(lián)電路的連接點(diǎn)之間。在這種情況下，其結(jié)構(gòu)為串聯(lián)連接的電容之一為電解電容器，另一個(gè)為小容量電容器，省略了通常連接在開關(guān)元件兩端的電解電容器。
該電路還設(shè)置有反向轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，所以除了半橋逆變器結(jié)構(gòu)之外，還具有斬波功能，并嘗試獲得最佳的輸入電流高次諧波。
然而，在該電路中，當(dāng)向形成串聯(lián)電路的兩個(gè)開關(guān)元件施加的電壓有差異，尤其是施加到其中一個(gè)元件上的電壓較大。
因而，與普通的半橋逆變器電源裝置相比，它需要高耐壓的開關(guān)元件。另外，由于有差壓加到兩開關(guān)元件上，所以存在這樣一個(gè)問題，即難以使用相同的元件，難以設(shè)計(jì)出具有不同驅(qū)動(dòng)條件的驅(qū)動(dòng)電路和熱輻射。
另外，在Nakagawa等的日本專利公開No.9-191658中揭示了一種使用半橋逆變器結(jié)構(gòu)的電路，在該電路中，把電容器和電感負(fù)載電路的串聯(lián)電路連接在串聯(lián)連接的兩個(gè)開關(guān)元件之一的兩端，這些元件交替導(dǎo)通和截止，向負(fù)載電路提供高頻電壓。
另外，在該電路中，形成了交流電源全波整整的整流電源與電感負(fù)載電路的串聯(lián)電路，并連接在另一開關(guān)元件的兩端，當(dāng)另一開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)，將使輸入電流從整流電源流過電感負(fù)載電路，以獲得最佳的輸入電流高次諧波，它巧妙地向半橋逆變器提供一種改善輸入電流失真的功能。
然而，這種電路存在一個(gè)問題未解決，即當(dāng)開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)，整流后的脈動(dòng)電壓將加到電感負(fù)載電路上，產(chǎn)生與所含的電源電壓的幅值成比例的直流分量。
在負(fù)載為放電燈而且，在啟動(dòng)電路工作后該放電燈不能立即點(diǎn)亮?xí)r，而且，電感負(fù)載電路基本上處于其斷開狀態(tài)，所以產(chǎn)生這樣一些問題，即電容器唯一存在的充電電路為通過電感負(fù)載電路的一個(gè)路徑，因此電容器不能被充電，該電路不能工作，必須分開設(shè)置點(diǎn)亮放電燈或初始對電容器充電的裝置。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種電源裝置，它能克服上述問題，并實(shí)現(xiàn)這要一種電路結(jié)使之能有效地減少輸入電流的高次諧波，并使流過負(fù)載的電流脈動(dòng)最小，而所需要的部件數(shù)量更少。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的可以通過這樣一種電源裝置來實(shí)現(xiàn)，在這種電源裝置中，把一對串聯(lián)連接的開關(guān)元件連接在第一平滑電容器的兩端，第一平滑電容器連接到對交流電源進(jìn)行整流的裝置上，第一和第二二極管反向并聯(lián)到串聯(lián)連接的開關(guān)元件上，在開關(guān)元件的連接點(diǎn)的一端上連接一包括電感元件的電感電路，把負(fù)載并聯(lián)連接到電感元件上，其特征在于，把第二電容器連接在電感電路的另一端與第一電容器的至少一端之間，整流裝置的輸出端連接在電感電路的另一端與第一電容器的至少一端之間。
從下面通過附圖所示的實(shí)施例對本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的電源裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意性電路圖；圖2至圖7分別是圖1所示電源裝置的開關(guān)元件工作情況的解釋圖；圖8(a)至8(e)是圖1電源裝置的電源電壓工作的波形圖；圖9(a)至9(c)是圖1裝置的輸入電流波形圖；圖10為本發(fā)明另一實(shí)施例的示意性電路圖；圖11和12是本發(fā)明另一些實(shí)施例的電路圖13是能使用圖12的實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例示意性電路圖；圖14至16分別為本發(fā)明另一些實(shí)施例的示意性電路圖；圖17(a)-17(d)和18(a)-18(d)為解釋圖16實(shí)施例工作情況的波形圖；圖19至24分別為本發(fā)明另一些實(shí)施例的示意性電路圖；圖25(a)-25(d)為本發(fā)明另一些實(shí)施例的部分示意性電路圖；圖26至28分別為本發(fā)明另一些實(shí)施例的示意性電路圖；圖29為根據(jù)本發(fā)明的電源裝置的另一個(gè)實(shí)施例的示意性電路圖；圖30-39分別為本發(fā)明又一些實(shí)施例的示意性電路圖。
雖然現(xiàn)在將參照附圖所示的各實(shí)施例來描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于這些所示的實(shí)施例，而是應(yīng)包括可能落入所附權(quán)利要求書中的所有替換、變型和等效結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的圖1所示的實(shí)施例中，電源裝置包含對交流電源1的交流電壓Vs進(jìn)行整流的二極管電橋整流器2、第一平滑電容器、分別由雙極晶體管組成的第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的串聯(lián)電路(元件Q1和Q2與第一電容器C1并聯(lián)連接，并以高頻交替導(dǎo)通和截止)、分別反向并聯(lián)到第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2上的第一和第二二極管D1和D2、其初級(jí)繞組連接在第一和第二開關(guān)元件Q1和Q1結(jié)點(diǎn)與整流器2的直流輸出端的高電位側(cè)之間而其次級(jí)繞組與負(fù)載電路3連接的變壓器T1，以及一端連接到變壓器T1的初級(jí)繞組與整流器2的高電位側(cè)直流輸出端的連接點(diǎn)上而另一端連接到第一電容器C1的低電位側(cè)端上的第二電容器C2，其中，整流器2的低電位側(cè)直流輸出端連接到電容器C1的低電位側(cè)。這里，連接在整流器2的直流輸出端之間的電容器C2為小電容，它與變壓器T1的初級(jí)繞組一起形成諧振電路。
把變壓器T1的次級(jí)繞組和諧振電容器C3與形成負(fù)載的放電燈La的燈絲串聯(lián)連接，形成負(fù)載電路3，變壓器T1的漏感和電容器C3形成諧振電路。把與電容器C1并聯(lián)連接的第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2設(shè)置成由普通驅(qū)動(dòng)電路(未圖示)驅(qū)動(dòng)，交替導(dǎo)通和截止。
下面詳述本實(shí)施例的工作情況，開始時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)，第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2導(dǎo)通和截止，圖2示出了第一開關(guān)元件Q1導(dǎo)通、第二開關(guān)元件Q2截止(圖7中的周期“a”)時(shí)電流流過各部件的狀態(tài)，在該圖中，電容器C1放電產(chǎn)生電流流過電容器C1→第一開關(guān)元件Q1→變壓器T1初級(jí)繞組→電容器C2→電容器C1的路徑。此時(shí)，如圖7所示，電容器C2兩端的電壓Vc2由于與變壓器T1的漏感諧振而上升。另一方面，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件Q1截止時(shí)，如圖3所示，釋放積聚在變壓器T1的初級(jí)繞組中的能量，電流繼續(xù)流過變壓器T1→電容器C2→第二二極管D2→變壓器T1的路徑，電容器C2兩端的電壓Vc2進(jìn)一步升高(圖7中的周期“b”)。
當(dāng)?shù)诙_關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)，如圖4所示，由于變壓器T1的漏感與電容器C2和C3的諧振作用，有諧振電流流過電容器C2→變壓器T1→第二開關(guān)元件Q2→電容器C2的路徑，此時(shí)，電容器C2兩端的電壓Vc2開始下降(圖7中的周期“c”)，當(dāng)該兩端電壓Vc2下降到低于整流器2的直流輸出電壓時(shí)，如圖5所示，從交流電源1取得輸入電流，這樣有電流流過交流電源1→整流器2→變壓器T1→第二開關(guān)元件Q2→整流器2→交流電源1的路徑(圖7中的周期“d”)。甚至當(dāng)?shù)诙_關(guān)元件Q2截止時(shí)，該電流仍流過交流電源1→整流器2→變壓器T1→第一二極管D1→電容器C1→整流器2→交流電源1的路徑(圖7中的周期“e”)，并且當(dāng)電流變?yōu)榱銜r(shí)，恢復(fù)到圖2的狀態(tài)。
另一方面，在圖8(a)-8(e)中示出了交流電源1的源電壓Vs一個(gè)周期的工作波形，在這些圖中，圖8(a)示出了電容器C2兩端的電壓Vc2的波形，圖8(b)示出了流過變壓器T1的初級(jí)繞組的電流的波形，圖8(c)示出了從交流電源1的輸入電流Iin的波形，圖8(d)示出了流到負(fù)載電路3內(nèi)放電燈La的燈電流I1a的波形，圖8(e)示出了在整流器2的前級(jí)設(shè)置波濾電路以切斷高頻時(shí)的輸入電流Iin?，F(xiàn)在，如圖8(b)所示，變壓器T1的作用是從流過變壓器T1初級(jí)繞組的電流中除去直流分量，把高頻交流電流提供給連接到次級(jí)繞組的放電燈La，因而可以用高頻交流電流點(diǎn)亮負(fù)載電路3的放電燈La。在這種情況下，利用這種濾波器對從交流電源1的輸入電流Iin的波形進(jìn)行濾波，使它成為波形基本上如圖8(e)所示的正弦波，限制輸入電流Iin的高次諧波分量以改善輸入功率因數(shù)。
即，通過把電容器C2的電容量設(shè)置在適當(dāng)?shù)闹瞪?，可以在交流電?的電源電壓Vs的整個(gè)周期在吸取輸入電流Iin這是由于即使在交流電源的源電壓Vs基本接近零的周期內(nèi)，電容器C2兩端的電壓Vc2也下降到基本接近零。例如，當(dāng)電容器C2兩端的電壓Vc2的幅值較大時(shí)，經(jīng)濾波的輸入電流Iin的波形如圖9(a)所示，當(dāng)電壓Vc2的幅值較小時(shí)，如圖9(c)所示，濾波后的輸入電流Iin的波形有靜止時(shí)間。
根據(jù)上述的本實(shí)施例，可以構(gòu)成這樣的電路，它可以限制輸入電流中的高次諧波分量，改善輸入功率因數(shù)，而部件數(shù)量較少，可以實(shí)現(xiàn)電源裝置的體積最小，并減少成本。雖然在圖1的本實(shí)施例中，把使用漏感的變壓器用作變壓器T1，如圖10所示，當(dāng)用具有與次級(jí)繞組(或初級(jí)繞組)串聯(lián)連接的普通電感器的變壓器來代替漏感時(shí)，也可以獲得相同的效果。這里，工作情況相同，所以省略了對它的描述。另外，當(dāng)把場效應(yīng)晶體管用作開關(guān)元件時(shí)，可以把場效應(yīng)晶體管的寄生二極管作為第一和第二二極管D1和D2，第一和第二二極管D1和D2可以省略。
雖然在本發(fā)明中，高頻交流電流點(diǎn)亮的放電燈La被稱作例如負(fù)載，但負(fù)載并不限于放電燈，本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思甚至可以容易地應(yīng)用于加到負(fù)載電路3的輸出為直流輸出的場合，對于負(fù)載電路3的結(jié)構(gòu)，是容易理解的。
在圖11中，示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在該圖中，變壓器T1的初級(jí)繞組和電容器C2串聯(lián)連接，然后在高電位側(cè)并聯(lián)到第一開關(guān)元件Q1。除了這種連接之外，其它的方面和工作情況與上述圖1的實(shí)施例相同，這里就省略對它們的描述。
這里，也在圖11的本實(shí)施例中，可以構(gòu)筑成這樣的電路，它可以限制輸入電流的高次諧波分量，可以提高輸入功率因數(shù)，而部件數(shù)量較少，實(shí)現(xiàn)了體積最小化，并可以降低電源裝置的成本。
在圖12中，示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在該圖中，與圖1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相比，在整流器2的高電位側(cè)輸出端與電容器C1的高電位端之間插入了小電容的電容器C2。在本例中，電容器C1和C2串聯(lián)連接在整流器2的兩個(gè)輸出端之間。由于電容器C2的電容量比電容器C1的電容量小得多，所以可以認(rèn)為相當(dāng)于電容器C2連接在整流器2的輸出端兩端。
當(dāng)本電源電路的第一開關(guān)元件Q1導(dǎo)通時(shí)，首先，有電流流過電容器C2→第一開關(guān)元件Q1→變壓器T1→電容器C2的路徑。此時(shí)，與圖1實(shí)施例的情況相似，電容器C2兩端的電壓Vc2與變壓器T1的漏感諧振。與圖1實(shí)施例的不同之處在于，如果圖中兩端的電壓Vc2的方向?yàn)檎?，則電壓將減小。在這種情況下，第一開關(guān)元件Q1截止將使電流繼續(xù)流過變壓器T1→電容器C2→電容器C1→二極管D2→變壓器T1的路徑，電容器C2放電，所以兩端的電壓Vc2進(jìn)一步降低。
接著，當(dāng)?shù)诙_關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)，變壓器T1的漏感與電容器C2和C3產(chǎn)生的諧振電流流過電容器C2→變壓器T1→第二開關(guān)元件Q2→電容器C1→電容器C2的路徑。此時(shí)，兩端的電壓Vc2開始上升，當(dāng)兩端的電壓Vc2與交流電源1的源電壓Vs之和大于電容器C1的電壓時(shí)，有電流流過交流電源1→整流器2→變壓器T1→第二開關(guān)元件Q2→整流器Q2→交流電源1的路徑，從交流電源1中取得輸入電流Iin。另外，當(dāng)?shù)诙_關(guān)元件Q2截止時(shí)，電流繼續(xù)流過交流電源1→整流器2→變壓器T1→二極管D1→電容器C1→整流器2→交流電源1的路徑，并且，當(dāng)電流變?yōu)榱銜r(shí)，第一開關(guān)元件Q1返回到初始的導(dǎo)通狀態(tài)。在本例中，與圖1的實(shí)施例相似，也可以構(gòu)筑成這樣的電路，它能限制輸入電流的高次諧波分量，提高輸入功率因數(shù)，而部件數(shù)量較少，可以實(shí)現(xiàn)體積最小化，減少電源裝置的成本。
另外，如圖13所示，也可以在如圖13所示的整流器2的兩個(gè)輸出端之間再連接一個(gè)電容器C2’，使電容器C2和C2’起到部分第二電容器的作用。其結(jié)構(gòu)與工作情況與上述圖1實(shí)施例相同，所以這里省略了對它們的描述。
在圖14所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，電源裝置設(shè)置有控制電路4，它可以根據(jù)圖1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，改變第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)頻率、導(dǎo)通時(shí)間、占空比等。
例如，當(dāng)控制電路4控制第二開關(guān)元件Q2的導(dǎo)通時(shí)間使之縮短時(shí)，可以減少從交流電源1取得的輸入電流Iin，因而，當(dāng)作為負(fù)載的放電燈La在預(yù)加熱或啟動(dòng)期間其消耗功率較小時(shí)，可以通過相對縮短第二開關(guān)元件Q2的導(dǎo)通時(shí)間限制直流電壓(電容器C1兩端的電壓Vc1)異常升高。即使在放電燈La點(diǎn)亮期間，也可以通過改變第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)頻率或占空比，或者兩者都改變來改變提供給諸如放電燈La等負(fù)載的功率，所以可以使放電燈La變暗。另外，即使在這樣改變功率使放電燈La變暗的情況下，也可以通過調(diào)節(jié)第二開關(guān)元件Q2的導(dǎo)通時(shí)間來限制直流電壓(電容器C1兩端的電壓Vc1)異常升高。
根據(jù)上述的本實(shí)施例，可以對諸如放電燈La等的負(fù)載進(jìn)行預(yù)加熱、啟動(dòng)和點(diǎn)亮控制，也可以調(diào)節(jié)提供給負(fù)載的功率，即使放電燈La變暗，另外，可以防止開關(guān)元件等受到由于消耗功率的變動(dòng)而引起的直流電壓(電容器C1兩端的電壓Vc1)異常升高的傷害。再有，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅可以應(yīng)用于圖1的實(shí)施例，也可以應(yīng)用于圖11、12或14的實(shí)施例。
在圖15所示的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，相對于圖14實(shí)施例的結(jié)構(gòu)提供了電壓檢測電路5，用于檢測電容器C1兩端上產(chǎn)生的直流電壓(兩端電壓)，這種結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行控制，以改變第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)頻率、導(dǎo)通時(shí)間或占空比，或在控制電路4內(nèi)根據(jù)電壓檢測電路5檢測到的兩端電壓Vc1值控制第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2停止振蕩。
這里，通過控制電路4改變驅(qū)動(dòng)頻率、導(dǎo)通時(shí)間或占空比，以便例如使電壓檢測電路5檢測到的電壓值在預(yù)定值上，從而可以基本保持電容器C1的兩端電壓Vc1在一不變的預(yù)定值上。因此，在負(fù)載為放電燈時(shí)，可以獲得穩(wěn)定的輸出，可以減輕燈光輸出閃爍。
另外，在電壓檢測電路5檢測到的電壓變得異常高的情況下，通過由控制電路4使第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2停止振蕩可以避免這種過壓造成對開關(guān)元件等的傷害。
顯而易見，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅可以應(yīng)用于圖1的實(shí)施例，也可以應(yīng)用于圖11、12或14的實(shí)施例。
在圖16所示的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在圖1的實(shí)施例中還包含包括連接到整流器2的輸出端上的電容器C4和二極管D5的整流平滑電路6、檢測整流器2的輸出端上產(chǎn)生的脈動(dòng)電壓VDB的電壓檢測電路7以及能根據(jù)電壓檢測電路7檢測到的電壓VDB改變第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)頻率、導(dǎo)通時(shí)間或占空比的控制電路4。
在本實(shí)施例中，如圖17的例子所示，控制電路4在脈動(dòng)電壓VDB的谷底部分提高第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)頻率，從而使流過放電燈La的燈電流ILa的幅值變小，控制電路4在脈動(dòng)電壓VDB的峰頂部分降低第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)頻率，以增大燈電流ILa的幅值，從而在交流電源1的一個(gè)電源周期內(nèi)(例如市電電源周期)減少燈電流ILa的波動(dòng)，改善燈電流ILa的波峰因數(shù)。
另外，如圖18所示，控制電路4在脈動(dòng)電壓VDB的谷底部分延長第二開關(guān)元件Q2的導(dǎo)通時(shí)間，從交流電源1取得更多的輸入電流Iin，并且控制電路4在脈動(dòng)電壓VDB的峰頂部分縮短第二開關(guān)元件Q2的導(dǎo)通時(shí)間，以減少從交流電源1取得的輸入電流Iin，這樣，可以使經(jīng)最佳濾波電路(未示出)濾波后的輸入電流Iin的波形更接近正弦波，限制輸入電流Iin的高次諧波，提高輸入功率因數(shù)。
還應(yīng)理解，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅可以應(yīng)用于圖1實(shí)施例，也可以應(yīng)用于圖11、12或14的實(shí)施例。
在如圖19所示的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，與圖14實(shí)施例相比，該電源裝置的特點(diǎn)是設(shè)置有電流檢測電路8，用于檢測燈電流或流過負(fù)載電路3的電流，這樣控制電路4就可以根據(jù)該電流檢測電路8檢測到的電流值進(jìn)行控制，以改變第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)頻率、導(dǎo)通時(shí)間或占空比。
當(dāng)電流檢測電路8檢測到的燈電流較大時(shí)，控制電路4提高第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)頻率，或使占空比不對稱，以減少燈電流的幅值，而當(dāng)電流檢測電路8檢測到的燈電流較小時(shí)，控制電路4降低第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)頻率，或使占空比達(dá)到接近50％，以提高燈電流的幅值，這樣，可以減小電源周期(例如市電周期)內(nèi)燈電流ILa的波動(dòng)，改善燈電流ILa的波峰因數(shù)。
即使交流電源1的源電壓Vs發(fā)生變動(dòng)，控制電路4通過例如進(jìn)行反饋控制，使電流檢測電路8檢測到的燈電流基本不變，也可以把燈電流維持在一預(yù)定值上，以限制燈功率的變動(dòng)。
應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不僅可以應(yīng)用于圖1實(shí)施例，也可以應(yīng)用于圖11、12或14的實(shí)施例。
在本發(fā)明的圖20所示的另一個(gè)實(shí)施例中，與圖1所示實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在放電燈La一根燈絲與變壓器T1的次級(jí)繞組之間連接一個(gè)電容較大的電容器C5。
根據(jù)本實(shí)施例，可以進(jìn)一步改善燈電流的波峰因數(shù)，這是因?yàn)殡娙萜鰿5除去了變壓器T1的次級(jí)繞組提供給放電燈La的電流中的直流分量。
應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不僅可以應(yīng)用于圖1的實(shí)施例，也可以應(yīng)用于圖11、12、14-16或19實(shí)施例。
在本發(fā)明圖21所示的另一個(gè)實(shí)施例中，與圖14的實(shí)施例結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在整流器2的高電位輸出端與電容器C1的高電位端之間插入一個(gè)開關(guān)元件Q5，作為整流器2的直流輸出端與電容器1兩端進(jìn)行連接和斷開的開關(guān)元件。與第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2相似，該開關(guān)元件Q5設(shè)置成由控制電路4來驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通/截止。
根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)在預(yù)熱或啟動(dòng)放電燈La時(shí)，或者在從負(fù)載電路3中取下放電燈La的無負(fù)載狀態(tài)時(shí)，控制電路4就使開關(guān)元件Q5導(dǎo)通，這樣就把電容器C1兩端的電壓Vc1箝位在整流器2的輸出電壓VDB上，從而可以防止電容器C1兩端的電壓Vc1異常升高。因此，可以避免元件受到電容器C1兩端電壓Vc1的異常升高的危害。
應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不僅可以應(yīng)用于圖14所示的實(shí)施例，也可以應(yīng)用于圖15、16、19或20的實(shí)施例。
在本發(fā)明圖22所示的另一個(gè)實(shí)施例中，與圖1實(shí)施例相比，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是把電容器C6連接在整流器2的兩輸出端上，并與電容器C2串聯(lián)，把開關(guān)元件Q6與電容器C6并聯(lián)連接。即利用開關(guān)元件Q6導(dǎo)通和截止，把電容器C6與電容器C2連接或斷開，這樣可以改變連接到整流器2的輸出端上的電容器的視在電容。
在本實(shí)施例中，在例如額定點(diǎn)亮放電燈La時(shí)，開關(guān)元件Q6導(dǎo)通，使電容器C6兩端短路，而在流過電容器C2的電路電流減小而使放電燈La變暗時(shí)，開關(guān)元件Q6截止，把電容器C6串聯(lián)到電容器C2上，減少連接到整流器2的輸出端的電容的視在電容(合成電容)。從而可以調(diào)節(jié)電容器C2和C6串聯(lián)電路兩端產(chǎn)生的電壓幅值，在電路電流減小而變暗時(shí)，使它基本降到接近零伏，即使在變暗時(shí)，在經(jīng)未示出的濾波電路濾波后的輸入電流Iin不產(chǎn)生靜止時(shí)間，使輸入電流Iin的波形基本上為正弦波分量，可以限制高次諧波，并把輸入功率因數(shù)維持在高值上。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不僅可以應(yīng)用于圖1實(shí)施例，也可以應(yīng)用于圖11、12、14、15、16、19、20或21的實(shí)施例。
在如圖23所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，與圖1實(shí)施例相比，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是把電容器C7和開關(guān)元件Q7的串聯(lián)電路連接到整流器2的兩輸出端上，并與電容器C2并聯(lián)。即，這種結(jié)構(gòu)使得通過使開關(guān)元件Q7導(dǎo)通和截止可以連接或斷開并聯(lián)到電容器C2的電容器C7，從而改變連接到整流器2兩輸出端上的電容器的視在電容。
在本實(shí)施例中，與圖22的實(shí)施例相似，即使在變暗時(shí)，經(jīng)濾波電路(未示出)濾波后的輸入電流Iin也不會(huì)產(chǎn)生靜止時(shí)間，使之基本上為正弦波，可以限制輸入電流Iin波形中的高次諧波分量，并把輸入功率因數(shù)維持在高值上。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不僅可以應(yīng)用于圖1的實(shí)施例，也可以應(yīng)用于圖11、12、14、15、16、19、20或21的實(shí)施例中。
在圖24所示的另一個(gè)實(shí)施例中，與圖1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是變壓器T1設(shè)置有一對驅(qū)動(dòng)繞組91和92，作為驅(qū)動(dòng)第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的裝置，這些驅(qū)動(dòng)繞組91和92分別連接成插入在每個(gè)第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的基極和發(fā)射極之間，而各驅(qū)動(dòng)繞組91和92的極性不同。
因此，當(dāng)有電流流過變壓器T1的初級(jí)繞組時(shí)，在各驅(qū)動(dòng)繞組91和92中交替感應(yīng)出驅(qū)動(dòng)電壓，第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2被這些感應(yīng)電壓交替驅(qū)動(dòng)成導(dǎo)通和截止，所以就不需要驅(qū)動(dòng)第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的控制電路4，以簡化電路結(jié)構(gòu)，使體積最小化，并降低成本。
即使把驅(qū)動(dòng)繞組91和92設(shè)置在與變壓器T1的初級(jí)或次級(jí)繞組串接連接的限流電感器的次級(jí)側(cè)，也可以獲得上述相同的功能和效果。在這種情況下，還具有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，在諸如無負(fù)載狀態(tài)等異常狀態(tài)時(shí)，可以由設(shè)置在限流電感器次級(jí)側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組驅(qū)動(dòng)第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2，從而使它們停止振蕩。
在圖25(a)-25(d)的本發(fā)明另一些實(shí)施例中，它們的特點(diǎn)是在負(fù)載電路3的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置了多個(gè)放電燈La1…作為負(fù)載，而這里僅示出了兩個(gè)。在這種情況下，負(fù)載電路3的結(jié)構(gòu)可以是上述實(shí)施例中任一個(gè)，這里就省略了對它們的圖示和詳述。
在圖25(a)所示的結(jié)構(gòu)中，把一對放電燈La1和La2中每個(gè)燈的一根燈絲的一端連接在變壓器T1的次級(jí)繞組，另一端連接到預(yù)熱電容器C3，各放電燈La1和La2的另一根燈絲相互串聯(lián)連接，耦合到變壓器T1的第三繞組上。
在圖25(b)的結(jié)構(gòu)中，把變壓器T1和T1’的初級(jí)繞組相互并聯(lián)，把一對放電燈La1或La2和電容器C3或C3’分別連接到各變壓器T1和T1’的每個(gè)次級(jí)繞組上。在圖25(c)的結(jié)構(gòu)中，把一對放電燈La1和La2通過限流電感器Lx1和Lx2以及電容器C3和C3’并聯(lián)到變壓器T1的次級(jí)繞組上。在圖25(d)所示的結(jié)構(gòu)中，變壓器T1的次級(jí)繞組還設(shè)置有一均衡器10，一對放電燈La1和La2連接到該均衡器10的每一端。
在上述各實(shí)施例的負(fù)載電路3中，通過變壓器T1提供高頻電源可以點(diǎn)亮多個(gè)放電燈La1，La2。在這種情況下，設(shè)置在負(fù)載電路3上的放電燈La1…的數(shù)量可以并不僅限于兩個(gè)，即使有三個(gè)或更多個(gè)放電燈，以上述圖25實(shí)施例相同的方式排列負(fù)載電路3，就可以點(diǎn)亮多個(gè)放電燈。
在本發(fā)明圖26所示的另一個(gè)實(shí)施例中，該電源裝置包含整流交流電源1的交流輸出的整流器2、第一平滑電容器C1、與電容器C1并聯(lián)連接的并以高頻交替導(dǎo)通和截止的成對第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2串聯(lián)電路、分別與第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2反向并聯(lián)的第一和第二二極管D1和D2、其初級(jí)繞組分別連接在第一和第二開關(guān)元件連接點(diǎn)與整流器2的高電位輸出端之間的一對變壓器T1和T2、分別連接到每個(gè)變壓器T1和T2的次級(jí)繞組的負(fù)載電路31和32、其一端分別連接到每個(gè)變壓器T1和T2的初級(jí)繞組與整流器2的高電壓輸出端之間的連接點(diǎn)而另一端連接到電容器C1的低電位端，并與各變壓器T1和T2的初級(jí)繞組形成諧振電路的第二電容器C2和C8，以及插在整流器2的高電位輸出端與變壓器T1和T2的各初級(jí)繞組與電容器C2和C8之間的連接點(diǎn)之間的兩個(gè)二極管D5和D6，它們的正極位于整流器2一側(cè)。
本實(shí)施例與圖1實(shí)施例在結(jié)構(gòu)上的不同之處在于，在第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的連接點(diǎn)與電容器C1的低電位端之間連接有變壓器T1和T2的各初級(jí)繞組與電容器C2和C8的串聯(lián)電路，把各電容器C2和C8的高電位端通過二極管D5和D6連接到整流器2的高電位端，其它方面與工作情況基本相同，因此，這里省略了對其工作的詳細(xì)描述。
根據(jù)本實(shí)施例，使第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2交替導(dǎo)通和截止，可以向負(fù)載電路31和32內(nèi)的放電燈La1和La2提供高頻電源點(diǎn)亮它們，即使例如從電源裝置中取走了一個(gè)放電燈La1，對于余下的負(fù)載電路32也不會(huì)產(chǎn)生電容器C8兩端的電壓幅值變化，所以輸入電流不會(huì)產(chǎn)生靜止時(shí)間，能把輸入功率因數(shù)保持在高狀態(tài)。另外，在對應(yīng)于已取走了放電燈La1的負(fù)載電路31的電容器C2上幾乎沒有電壓產(chǎn)生的情況下，則通過二極管D5從交流電源1取得的輸入電流基本上變?yōu)榱悖斎腚娏麟S負(fù)載電路31的功耗降低而減小，也可以限制電容器C1兩端電壓Vc1的波動(dòng)。
雖然參照設(shè)置有兩個(gè)變壓器T1…和負(fù)載電路31的情況描述了本實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這一方面，但即使在使用三個(gè)或多個(gè)負(fù)載電路的情況下，也可以相同方法構(gòu)置。還應(yīng)理解，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅可應(yīng)用于圖1的實(shí)施例，也可以應(yīng)用于圖11、12、14、15、16、19、20、21、22、23或24的實(shí)施例。
在圖27所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該電源裝置包含整流交流電源1的交流輸出的整流器2、平滑整流器2的脈動(dòng)輸出的電容器C1、與電容器C1并聯(lián)連接并以高頻交替導(dǎo)通和截止的一對第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的串聯(lián)電路、與第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2分別反向并聯(lián)的第一和第二二極管D1和D2、其次級(jí)繞組連接有各負(fù)載電路31和32的一對變壓器T1和T2、分別連接到每個(gè)第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2的兩端并與變壓器T1和T2的初級(jí)繞組串聯(lián)形成振蕩電路的電容器C2和C8，以及連接在變壓器T1的初級(jí)繞組與電容器C2的連接點(diǎn)和變壓器T2的初級(jí)繞組與電容器C8的連接點(diǎn)之間的電容器C9。
在這種情況下，本實(shí)施例與圖1實(shí)施例不同，在第一開關(guān)元件Q1兩端并聯(lián)了一個(gè)結(jié)構(gòu)與變壓器T1和小電容電容器C2相同并連接到第二開關(guān)元件Q2兩端的另一個(gè)串聯(lián)電路(變壓器T2與電容器8)，電容器C9插入到變壓器T1與電容器C2的連接點(diǎn)和變壓器T2與電容器C9的連接點(diǎn)之間，其它方面和工作情況相同。因此，這里僅描述從交流電源1流出輸入電流Iin時(shí)的工作情況。
首先，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件Q1導(dǎo)通而第二開關(guān)元件Q2截止時(shí)，電流流過交流電源1→整流器2→第一開關(guān)元件Q1→變壓器T2→電容器C9→電容器C2→整流器2→交流電源1的路徑。另一方面，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件Q1截止而第二開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)，電流流過交流電源1→整流器2→電容器C8→電容器C9→變壓器T1→第二開關(guān)元件Q2→整流器2→交流電源1的路徑。根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)?shù)谝缓偷诙_關(guān)元件Q1和Q1之一導(dǎo)通時(shí)就可以從交流電源1取得輸入電流Iin，所以在電源的一個(gè)周期的所有范圍內(nèi)基本上都有輸入電流Iin流動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是輸入電流Iin的峰值可以保持得較小。其它優(yōu)點(diǎn)是可以使體積最小化，降低電路的成本。
另外，雖然在本實(shí)施例中，描述成作為負(fù)載的放電燈數(shù)量為兩個(gè)，但本發(fā)明并不限于兩個(gè)，在設(shè)置三個(gè)或更多個(gè)放電燈時(shí)也能以相同的方式構(gòu)成。在例如設(shè)置五個(gè)放電燈的情況下，把具有兩個(gè)放電燈的負(fù)載電路31連接到一個(gè)變壓器T1上，而把具有三個(gè)放電燈的負(fù)載電路32連接到另一個(gè)變壓器T2上，然后每個(gè)第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2導(dǎo)通時(shí)流過的輸入電流Iin的差變小，可以使輸入電流Iin的峰值變得最小。當(dāng)放電燈為偶數(shù)時(shí)，可以設(shè)置成把連接到各個(gè)變壓器T1和T2的負(fù)載電路31和32具有相同數(shù)量的放電燈。
在圖28所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該電源裝置包含對交流電源1的交流輸出進(jìn)行整流的整流器2、平滑電容器C1、分別并聯(lián)到電容器C1以高頻交替導(dǎo)通和截止的一對第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2和一對第三和第四開關(guān)元件Q3和Q4的串聯(lián)電路、分別反向并聯(lián)到每個(gè)第一到第四開關(guān)元件上的第一和第二二極管D1和D2以及第三和第四二極管D3和D4、其初級(jí)繞組連接在第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2連接點(diǎn)與第三和第四開關(guān)元件連接點(diǎn)之間的變壓器T1、連接到變壓器T1的次級(jí)繞組的負(fù)載電路，以及連接到整流器2的直流輸出兩端的電容器C2，基本上設(shè)置在變壓器T1的初級(jí)繞組中間點(diǎn)上的中間抽頭通過電容器C2連接到電容器C1的一端，諧振電路由變壓器T1的初級(jí)繞組與電容器C2形成，以根據(jù)第一至第四開關(guān)元件Q1-Q4的導(dǎo)通/截止操作而諧振。
與所謂的半橋型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不同，本實(shí)施例為全橋型電路結(jié)構(gòu)，把第三和第四開關(guān)元件的串聯(lián)電路連接到與第一和第二開關(guān)元件Q1和Q2并聯(lián)的電容器C1二端上，二極管D3和D4反向并聯(lián)到第三和第四開關(guān)元件的串聯(lián)電路上，這樣，一對互相對角設(shè)置的第一和第四開關(guān)元件Q1和Q4以及另一對余下的第二和第三開關(guān)元件Q2和Q3交替導(dǎo)通和截止。
在第一和第四開關(guān)元件Q1和Q4導(dǎo)通而第二和第三開關(guān)元件Q2和Q3截止時(shí)，電流首先流過變壓器T1→二極管D1→電容器C1→二極管D4→變壓器T1的路徑，以及流過變壓器T1→電容器C2→二極管D4→變壓器T1(模式1)的路徑，接著電流流過電容器C1→第一開關(guān)元件Q1→變壓器T1→第四開關(guān)元件Q4→電容器C1以的路徑以及電容器C2→變壓器T1→第四開關(guān)元件Q4→電容器C2(模式2)的路徑，而且，還有電流流過電容器C1→第一開關(guān)元件Q1→變壓器T1→第四開關(guān)元件Q4→電容器C1的路徑以及交流電源1→整流器2→變壓器T1→第四開關(guān)元件Q4→整流器2→交流電源1(模式3)的路徑。
在第→和第四開關(guān)元件Q1和Q4截止而第二和第三開關(guān)元件Q2和Q3導(dǎo)通時(shí)，電流首先流過變壓器T1→二極管D3→電容器C1→二極管D2→變壓器T1的路徑以及變壓器T1→電容器C2→二極管D2→變壓器T1(模式4)的路徑，接著，電流流過電容器C1→第三開關(guān)元件Q3→變壓器T1→第二開關(guān)元件Q2→電容器C1的路徑以及電容器C2→變壓器T1→第二開關(guān)元件Q2→電容器C2(模式5)的路徑，還有電流流過電容器C1→第三開關(guān)元件Q3→變壓器T1→第二開關(guān)元件Q2→電容器C1的路徑以及交流電源1→整流器2→變壓器T1→第二開關(guān)元件Q2→整流器2→交流電源1(模式6)的路徑。
因此，在本實(shí)施例中，通過在上述模式3和6時(shí)從電源1取出輸入電流Iin，可以在交流電源1的整個(gè)電源周期內(nèi)基本上有電流流過，所以可以限制輸入電流Iin中的高次諧波分量，提高輸入功率因數(shù)。另外，與圖27的實(shí)施例相似，甚至在各開關(guān)元件Q1，Q4和Q2，Q3中有一對導(dǎo)通，就可以從交流電源1中取得輸入電流Iin，在電源的每個(gè)周期的整個(gè)范圍內(nèi)基本上產(chǎn)生輸入電流Iin，其優(yōu)點(diǎn)是可以把輸入電流Iin的峰值保持得比圖1的實(shí)施例小。
在圖29中，示出了本發(fā)明電源裝置的又一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，把漏磁變壓器T1的初級(jí)繞組串聯(lián)連接到交流電源1上，連接到漏磁變壓器T1的次級(jí)繞組n2上的放電燈La與電容器C3形成負(fù)載電路，漏磁變壓器T1的初級(jí)繞組n1形成升壓變換器的電感元件。另外，在本實(shí)施例中，二極管D1-D4形成全波整流器。
在本實(shí)施例中，把作為負(fù)載的放電燈La連接到漏磁變壓器T1的次級(jí)繞組n2上，這樣，即使低頻率電流分量流入變壓器T1的初級(jí)繞組n1，也幾乎不會(huì)產(chǎn)生傳輸?shù)酱渭?jí)繞組n2一側(cè)的低頻分量，所以可以限制低頻分量流入連接到次級(jí)繞組n2的放電燈La，防止放電燈La閃爍。
另外，如上所述，利用漏磁變壓器T1的初級(jí)繞組n1作為升壓轉(zhuǎn)換器的電感元件，與已知的連接了電容器的電路相比，該電感元件在市電的交流電源1的頻率(50Hz或60Hz)上為較低的阻抗(起低通濾波器的作用)。因此，在本實(shí)施例中，尤其可以穩(wěn)定輸入電源的供電。
另外，電感元件起到構(gòu)成升壓轉(zhuǎn)換器的元件的作用，因此，開關(guān)元件Q1和Q2交替導(dǎo)通和截止的頻率大大地高于交流電源1的頻率。下面描述其工作情況。
當(dāng)交流電源1的電壓Vs為正極(在圖29中，Vs的箭頭方向?yàn)檎?，開關(guān)元件Q1導(dǎo)通而開關(guān)元件Q2截止時(shí)，有逆變電流流過平滑電容器C1→開關(guān)Q1→初級(jí)繞組n1→電容器C4→平滑電容器C1的路徑以及電容器C2→開關(guān)元件Q1→初級(jí)繞組n1→電容器C2的路徑，把高頻電流傳輸?shù)今罱拥匠跫?jí)繞組n1的次級(jí)繞組n2，電流流到放電燈La。
另一方面，輸入電流流過交流電源1→二極管D3→開關(guān)元件Q1→初級(jí)繞組n1→交流電源1的路徑，能量積聚在初級(jí)繞組n1形成的電感元件內(nèi)。當(dāng)交流電源1的電壓Vs處于正極，開關(guān)元件Q1截止而開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)，逆變電流流過平滑電容器C1→電容器C2→初級(jí)繞組n1→開關(guān)元件Q2→平滑電容器C1的路徑以及電容器C4→初級(jí)繞組n1→開關(guān)元件Q2→電容器C4的路徑，把高頻電流傳輸?shù)今罱拥匠跫?jí)繞組n1的次級(jí)繞組n2。
另一方面，在開關(guān)元件Q1導(dǎo)通期間積聚在初級(jí)繞組n1形成的電感元件內(nèi)的能量通過初級(jí)繞組n1→交流電源1→二極管D3→平滑電容器C1→二極管D2→初級(jí)繞組n的路徑釋放，向平滑電容器C1充電。即，當(dāng)交流電源1的電壓Vs為正極時(shí)，開關(guān)元件Q1起到升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件的作用以及逆變器的開關(guān)元件的作用，而開關(guān)元件Q2僅起到逆變器的作用。
另一方面，當(dāng)交流電源1的電壓Vs為負(fù)極時(shí)，開關(guān)元件Q2同時(shí)起到升壓轉(zhuǎn)換器和逆變器的開關(guān)元件的作用，而開關(guān)元件Q1僅起到逆變器的開關(guān)元件的作用。
除了平滑電容器C1初始充電期間以外，根據(jù)電源的接法，二極管D5和D6幾乎不接收電流，其作用是防止電容器C3和C4被反向充電，保持輸入電流失真最小。
現(xiàn)在在本實(shí)施例中，利用漏磁變壓器T1可以防止電流低頻分量流入作為負(fù)載的放電燈La。改善了輸入電流失真的電流流入漏磁變壓器T1的初級(jí)繞組n1，初級(jí)繞組n1形成的電感元件相對于交流電源1來說為低阻抗的，所以不會(huì)與傳統(tǒng)裝置一樣缺乏輸入電流，可以減少流入負(fù)載的電流低頻分量，同時(shí)保持小的輸入電流失真。
在圖30所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，除了省略了二極管D5和D6以及電容器C2之外，其結(jié)構(gòu)基本上與圖29的實(shí)施例相同。
在此情況下，交流電源1的電壓Vs保持在正極，開關(guān)元件Q1導(dǎo)通而開關(guān)元件Q2截止，逆變操作電流流過平滑電容器C1→開關(guān)元件Q1→初級(jí)繞組n1→電容器C4→平滑電容器C1的路徑，斬波操作電流流過交流電源1→二極管D3→開關(guān)元件Q1→初級(jí)繞組n1→交流電源1的路徑。
當(dāng)交流電源1的電壓Vs保持在正極，開關(guān)元件Q1截止而開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)，逆變操作電流流過電容器C4→初級(jí)繞組n1→開關(guān)元件Q2→電容器C4的路徑，積聚在由初級(jí)繞組n1組成的電感元件內(nèi)的能量通過初級(jí)繞組n1→交流電源1→二極管D3→平滑電容器C1→二極管D2→初級(jí)繞組n1的路徑釋放，向平滑電容器C1充電。
在本實(shí)施例中，也與圖29的實(shí)施例相似，交流電源1的正極電壓Vs使開關(guān)元件Q1同時(shí)起到升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件和逆變器的開關(guān)元件的作用。當(dāng)交流電源1的電壓Vs為負(fù)極時(shí)，開關(guān)元件Q2同時(shí)起到升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件和逆變器的開關(guān)元件的作用，而開關(guān)元件Q1僅起到逆變器的開關(guān)元件的作用。
本實(shí)施例這種結(jié)構(gòu)的其它方面和其功能和作用與圖29實(shí)施例相同。
在圖31所示的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，電感器L2串聯(lián)連接到交流電源1上，而不是如圖30的實(shí)施例把漏磁變壓器T1的初級(jí)繞組n1連接到交流電源1上，把包含電感器L1、放電燈La和電容器C3的逆變器的諧振負(fù)載電路并聯(lián)連接到電感器L2。
在本實(shí)施例中，交流電源1的電流低頻分量主要流入電感器L2，而高頻電流隨開關(guān)元件Q1和Q2的開關(guān)頻率流入由電感器L1、放電燈La和電容器C3組成的諧振負(fù)載電路一側(cè)。因此，在本實(shí)施例中，也可以減少流入作為負(fù)載的放電燈La的電流的低頻分量。由于電感器L2相對于交流電源1來說為低阻抗，所以不會(huì)與傳統(tǒng)裝置一樣缺乏輸入功率。
在本實(shí)施例中，也可以減少流入負(fù)載的電流低頻分量，同時(shí)保持輸入電流失真較小。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的其它方面、功能和效果與圖30的實(shí)施例相同。
在圖32所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，把一二極管D6反向并聯(lián)連接到圖30實(shí)施例的電容器C4。
在這種情況下，二極管D6把電容器C4的充電方向限制到僅一個(gè)方向，所以可以防止電容器C4被反向充電，這種結(jié)構(gòu)的作用是降低加到電容器C4上的電壓。該實(shí)施例結(jié)構(gòu)的其它方面、功能和效果與圖30的實(shí)施例基本相同。
在圖33所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，用變壓器T1’代替漏磁變壓器T1，漏磁變壓器T1的漏感部分由與初級(jí)繞組n1串聯(lián)的電感器L1構(gòu)成。在這種情況下，電感器L1連接在初級(jí)繞組n1與二極管D1和D2的連接點(diǎn)之間。
在本實(shí)施例中，由變壓器T1’切斷出流入作為負(fù)載的放電燈La的電流中的低頻分量。另外，對于交流電源1來說，電感器L1與初級(jí)繞組n1的電感元件組成的串聯(lián)電路的阻抗比傳統(tǒng)的設(shè)置電容器的情況更低。因而，在本實(shí)施例中也不會(huì)缺乏輸入功率，可以減少流入負(fù)載的電流的低頻分量，同時(shí)保持輸入電流失真減小的狀態(tài)。
在本發(fā)明圖34所示的另一個(gè)實(shí)施例中，接入容量為電容器C4容量一半的電容器C4’代替圖33實(shí)施例中的電容器C4，把容量與電容器C4’基本相等的另一個(gè)電容器C2’串接到電容器C4’。這時(shí)，與初級(jí)繞組n1串聯(lián)的電容量為(c2’+C4’)，從初級(jí)繞組n1一側(cè)來看的容量與圖33實(shí)施例相等。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)其它方面、功能和效果基本上與圖33的實(shí)施例相同。
在圖35所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，把圖30實(shí)施例中的電容器C4布置成連接到二極管D4兩端，而不是插在交流電源1中間。在該實(shí)施例中，考慮了串接到漏磁變壓器T1的初級(jí)繞組n1的電容分量，把電容器C4通過交流電源1連接到初級(jí)繞組n1，從初級(jí)繞組n1一側(cè)來看，其容量與圖30實(shí)施例相等。
該實(shí)施例結(jié)構(gòu)的其它方面、功能和效果基本與圖30實(shí)施例相同。
在本發(fā)明圖36所示的另一個(gè)實(shí)施例中，用變壓器T1’代替了圖29實(shí)施例中的漏磁變壓器T1，漏磁變壓器T1的漏感部分由與初級(jí)繞組n1串接的電感器L1構(gòu)成。在這種情況下，電感器L1連接在變壓器T1’的初級(jí)繞組n1與二極管D1和D2的連接點(diǎn)之間。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的其它方面、功能和效果基本與圖29實(shí)施例相同。
在本發(fā)明的圖37所示的另一個(gè)實(shí)施例中，由電容器C7和C8對交流電源1的電壓進(jìn)行分壓，初級(jí)繞組n1和交流電源1不直接連接，而是初級(jí)繞組n1的一端連接到電容器C7和C8的連接點(diǎn)上。另外，在本實(shí)施例中，用變壓器T1’來代替圖29實(shí)施例中的漏磁變壓器T1，漏磁變壓器T1的漏感部分由串接到初級(jí)繞組n1的電感器L1構(gòu)成。再有，在本實(shí)施例中，省略了電容器C2，電容器C4的電容量約為圖29實(shí)施例的電容器C4的二倍。
由于在本實(shí)施例中，與上述實(shí)施例不同，其結(jié)構(gòu)是由電容器C7和C8對交流電源1進(jìn)行分壓，所以可以有效地減少輸入到平滑電容器C1的電壓。另外，在本實(shí)施例中，平滑電容器C1上電壓的減少使變壓器T1’、初級(jí)繞組n1、電容器C4等保持不變，不需要改動(dòng)。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的其它方面、功能和效果不僅與圖29所示的實(shí)施例相同，而且與上述其它各實(shí)施例基本相同。
在本實(shí)施例中，把減少了低頻分量的高頻電流由變壓器T1提供給諸如放電燈La等的負(fù)載。而且，相對于交流電源1來說，電感器L1與初級(jí)繞組n1構(gòu)成的電感元件組成的串聯(lián)電路為低阻抗，所以不會(huì)缺少輸入功率，輸入電流的失真也較小。
在圖38所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，圖36實(shí)施例的電感L1連接在變壓器T1的次級(jí)繞組n2與放電燈La之間，而不是串接在變壓器T1的初級(jí)繞組n1上。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的其它方面、功能和效果基本上與圖36的實(shí)施例相同。
在本發(fā)明的圖39所示的另一個(gè)實(shí)施例中，在變壓器T1的次級(jí)繞組n2與放電燈La之間連接了圖33所示的電感器L1，而不是串接到變壓器T1的初級(jí)繞組n1上。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的其它方面、功能和效果基本上與圖33的實(shí)施例相同。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，包含第一平滑電容器、連接到第一電容器兩端的第一和第二開關(guān)元件的串聯(lián)電路、分別與串接的每個(gè)第一和第二開關(guān)元件反向并聯(lián)的第一和第二二極管、包括一端連接到第一和第二開關(guān)元件連接點(diǎn)上的電感元件的電感電路、與電感元件并聯(lián)的負(fù)載、連接在電感電路另一端與第一電容器一端之間的第二電容器，以及輸出端連接在電感電路的另一端與第一電容器至少一端之間的交流電源整流裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，第一和第二開關(guān)元件并聯(lián)在第一電容器上，以高頻交替導(dǎo)通和截止，電感元件與第二電容器形成諧振電路。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包含與電感元件形成串聯(lián)電路的交流電源，整流裝置包含進(jìn)行全波整流的二極管電橋，其輸入端連接到交流電源和電感元件的串聯(lián)電路上，其直流輸出端的兩端連接有第一平滑電容器，第一和第二二極管分別連接到整流裝置的一端，第一和第二開關(guān)元件設(shè)置成以比交流電源的頻率足夠高的頻率交替導(dǎo)通和截止，第一電容器連接在整流裝置的直流輸出端之一與交流電源的一端之間。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，負(fù)載為放電燈。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包含具有初級(jí)和次級(jí)繞組的變壓器，負(fù)載連接到次級(jí)繞組，電感元件由連接在第一和第二開關(guān)元件連接點(diǎn)與整流裝置的直流輸出端之一之間的初級(jí)繞組構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，變壓器為漏磁變壓器。
7.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包含控制裝置，它可變地控制第一和第二開關(guān)元件的導(dǎo)通和截止頻率。
8.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包含控制裝置，它可變地控制各第一和第二開關(guān)元件的導(dǎo)通周期。
9.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包含檢測第一電容器兩端電壓的裝置和控制裝置，控制裝置根據(jù)電壓檢測裝置檢測到的第一電容器兩端電壓至少可變地控制各第一和第二開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止頻率和導(dǎo)通周期之一。
10.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包含檢測整流裝置的直流輸出端電壓的裝置和至少可變地控制各第一和第二開關(guān)元件導(dǎo)通/截止頻率和導(dǎo)通周期之一的裝置，當(dāng)整流裝置的直流輸出端電壓為高期間，降低導(dǎo)通/截止頻率，擴(kuò)大輸出到負(fù)載的導(dǎo)通周期，在整流裝置的直流輸出端電壓基本接近零時(shí)，提高導(dǎo)通/截止頻率，減小輸出到負(fù)載的導(dǎo)通周期。
11.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包含至少檢測負(fù)載和變壓器之一電流的裝置和至少可變地控制各第一和第二開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止頻率和導(dǎo)通周期之一的裝置，以根據(jù)電流檢測裝置檢測到的電流保持電流基本恒定。
12.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，與變壓器的次級(jí)繞組和負(fù)載串聯(lián)連接一個(gè)第三電容器。
13.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，設(shè)置一個(gè)開關(guān)裝置，用于斷開整流裝置的輸出端與第一電容器的兩端。
14.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，設(shè)置一個(gè)改變第二電容器容量的裝置。
15.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，設(shè)置多個(gè)負(fù)載。
16.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，電感元件與變壓器和負(fù)載串聯(lián)連接，電感元件的至少一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)第一和第二開關(guān)元件導(dǎo)通和截止。
17.一種電源裝置，包含整流交流電源的交流輸出的整流裝置、第一平滑電容器、并聯(lián)連接到第一電容器并以高頻交替導(dǎo)通和截止的一對第一和第二開關(guān)元件的串聯(lián)電路、分別反向并聯(lián)到第一和第二開關(guān)元件的第一和第二二極管、每個(gè)初級(jí)繞組分別連接在第一和第二開關(guān)元件的連接點(diǎn)與整流裝置的一個(gè)直流輸出端之間的多個(gè)變壓器、分別連接到每個(gè)變壓器次級(jí)繞組的多個(gè)負(fù)載電路、一端連接每個(gè)變壓器的初級(jí)繞組與整流裝置的直流輸出端的連接點(diǎn)上而另一端連接到第一電容器的一端上并隨第一和第二開關(guān)元件導(dǎo)通和截止各變壓器的初級(jí)繞組形成諧振電路的多個(gè)第二電容器，以及連接在整流裝置的直流輸出端與變壓器的各初級(jí)繞組與各電容器的連接點(diǎn)之間，形成從交流電源流過變壓器的電流路徑的多個(gè)第三二極管。
18.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，全波整裝置的至少一個(gè)直流輸出端通過二極管連接在交流電源與電感元件之間。
19.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，變壓器包含漏磁變壓器，由漏磁變壓器的初級(jí)繞組形成電感元件，負(fù)載連接到漏磁變壓器的次級(jí)繞組。
20.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，電感元件包含電感器，負(fù)載并聯(lián)到該電感器上。
21.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，電感元件包含變壓器的初級(jí)繞組，負(fù)載連接到變壓器的次級(jí)繞組上，把一電感器與變壓器的初級(jí)繞組串接。
22.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，電感元件包含變壓器的初級(jí)繞組，負(fù)載與電感器的串聯(lián)電路連接到變壓器的次級(jí)繞組上。
全文摘要
一種電源裝置,構(gòu)筑成使連接到整流器的直流輸出端兩端的第一電容器的容量較小,由變壓器的初級(jí)繞組與第二電容器形成諧振電路,與平滑電容器并聯(lián)的第一和第二開關(guān)元件交替導(dǎo)通和截止,產(chǎn)生電流流動(dòng),在交流電源的源電壓變?yōu)榻咏銜r(shí),第一電容器兩端的電壓下降到基本接近零伏,在交流電源的源電壓的一個(gè)周期的整個(gè)范圍內(nèi)可以平滑地取得輸入電流,從而可以減少輸入電流的高次諧波,可以使流入負(fù)載的電流的波動(dòng)最小,同時(shí)減少了電源裝置需要的部件數(shù)量,以簡化電路,降低成本。
文檔編號(hào)H02M1/00GK1194493SQ9810586
公開日1998年9月30日 申請日期1998年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月26日
發(fā)明者前原稔, 三正德, 大西尚樹, 村上善宣 申請人:松下電工株式會(huì)社