三電平dc－ac轉換器的製作方法
2023-06-03 01:29:41
專利名稱：三電平dc－ac轉換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於供給TL燈的DC/AC轉換器，其適於為燈提供三電平電壓。
背景技術：
這樣的轉換器被普遍了解。它們包括適於分別以正的和負的電源電壓相繼連接到燈的一個接線的兩個開關元件。為了避免正電壓和負電壓之間的短路，處於接通狀態的開關元件在另一個開關元件接通之前被斷開。因此在一個短的時間段內，燈既沒有連接正的電源電壓也沒有連接負的電源電壓。在這些短的時間段內，提供給燈的電壓是浮動的。這意味著該電壓是由所述電壓的導體與地面等之間的電容決定的，並且由相關開關元件斷開期間出現的電荷決定的。其結果是燈將易發生令人討厭的閃爍。
發明內容
本發明的目的是避免在開關周期的任意時刻期間提供給燈的電壓的浮動。
這個目的通過用於供給TL燈的DC/AC轉換器達到，該DC/AC轉換器包括將被連接到正DC電壓的第一輸入端、將被連接到負DC電壓的第二輸入端、將被連接到地電壓的第三輸入端、第一接線和第二接線之間的第一、第二、第三以及第四開關元件的串行接線、陽極被連接到第三輸入端並且陰極被連接到第一與第二開關元件的連接點的第一二極體、陽極被連接到第三與第四開關元件的連接點並且陰極被連接到第三輸入端的第二二極體、被連接在第二和第三開關元件之間的連接點與第一輸出端之間的電感器、被連接到第三輸入端的第二輸出端，以及用於控制第一到第四開關元件的控制電路，由此在第一輸出端上相繼得到地電壓、正電壓、地電壓、負電壓以及地電壓，其中TL燈將被連接到第一和第二輸出端之間。
開關元件的這種安排避免了燈電壓持續浮動的時間段，由此避免了燈的閃爍。
應注意，在US-A-5 155 675中公開了一種三相DC/AC轉換器，其包括與本發明相同的開關元件的配置。這一文獻涉及對用於電動有軌車的三相馬達的控制，這是一個不同的工程領域。此外，這一現有技術設計的目的是使從三脈衝模式到用在更高速度時的單脈衝模式的轉換更加不引人注意。這是在氣體放電燈的供給中不存在的另一個問題。
此外，在允許使用更容易並因此更廉價生產的半導體的情況下，根據本發明的構造具有以下優點，即擊穿電壓可以是現有技術構造中兩個電晶體中每一個的擊穿電壓的一半，其中必須針對該擊穿電壓值來確定每個電晶體的尺寸。
根據一個優選實施例，第三輸入端通過第一電容器連接到第一輸入端，並且通過第二電容器連接到第二輸入端，其中這兩個電容器基本上具有相同的電容。
根據主要權利要求的配置可以被應用於有三個電源電壓、即正電源電壓、地電壓以及負電源電壓可用的情況。在多數情況中，只有正電壓和負電壓可用。這一優選實施例能夠提供一種簡易的成本有效的解決方法來產生可以被用作地電壓的中間電壓。
根據本發明的配置尤其可作為用於TL燈的電源單元被應用。由於目前其數量巨大，因此改進這些單元以便進行大規模生產是可行的。
一個優選實施例說明每個開關元件都是由半導體開關元件構成的，並且每個開關元件都包括與半導體元件反向並聯連接的旁路二極體。
這使得開關元件、自由旋轉二極體、其它二極體以及控制單元能夠在單個集成電路中實現，由此為降低成本做出貢獻。
在這方面應當注意，為了能夠吸收由僅包括兩個開關元件的現有技術電路中的開關元件的開關所引起的電湧，自由旋轉二極體必須具有特殊構造，從而通過用於實現開關元件的技術來抑制集成形式的實現。本發明產生更低的高電湧，其可被具有更加常規的構造的自由旋轉二極體吸收，這使自由旋轉二極體可通過與開關元件相同的技術被集成。
當開關元件和控制電路被合併到單個半導體晶片上時，集成的優勢將拓展更遠。
隨後將在附圖的幫助下對本發明進行說明，其中圖1示出用於供給TL燈的現有技術電路的電路圖；圖2示出根據本發明的電路的電路圖；以及圖3示出開關元件位置與所得到的輸出電壓的時間圖。
具體實施例方式
圖1中描繪的現有技術電路包括待連接到DC電源上的兩個輸入端1、2，並且在兩個輸入端之間連接了串聯的兩個開關元件11和14。這兩個開關元件11、14之間的連接點與TL燈15連接，並且提供了與TL燈15串聯的電感器16。TL燈15的另一個接線與具有基本上相同的電容的串聯的兩個電容器3、4連接，這兩個電容器的連接點與TL燈15相連接。
此外，控制電路5被提供來控制開關元件11和14。應該注意，這些開關元件11、14通常將由半導體元件構成，自由旋轉二極體必須與開關元件反向並聯連接。
為了避免輸入端1和2之間的短路，控制電路適於僅閉合開關元件中的一個11或12。由於不可能打開一個開關元件並且同時閉合另一個開關元件，因此在短的時間段內兩個開關元件都將被閉合是不可避免的。在這些時間段內，那些開關元件之間的連接點上的電壓僅由寄生電容和電感決定，這導致電壓波動，並由此導致燈的閃爍。
圖2中描繪的根據本發明的電路通過兩個附加的開關元件11-14的出現而避免了這些問題。
根據本發明的這一電路包括與現有技術中相同的兩個輸入端1、2，用以提供DC電壓。
在這兩個輸入端1、2之間提供具有基本上相等的值的兩個電容器3、4的串聯連接。這些電容器具有相當大的值，因此儘管不排除其它類型，但將這些電容器實現為電解電容是有利的。這些電容器用於從兩個電源電壓導出一個中間電壓。很明顯，在這樣的中間電壓已經可用的情況下，將不需要電容器。
此外，在輸入端1、2之間提供了4個開關元件11、12、13、14的串聯連接。中間的開關元件12、13之間的連接點與TL燈15連接，燈15的另一個接線與電容器3、4之間的連接點連接以便施加中間電壓。很明顯，在來自外部源的中間電壓可用的情況下，燈將被連接到所述中間電壓的源上。此外，電感器16與燈串聯連接。
二極體17的陰極與開關元件11與12之間的連接點連接，而二極體17的陽極與電容器3與4之間的連接點連接。二極體18的陽極與開關元件13與14的連接點連接，而二極體18的陰極與電容器3與4的連接點連接。
控制電路5被提供來控制開關元件11-14的打開和閉合。
隨後將在圖3中所描繪的圖表的幫助下闡述這一電路的運行。
從圖3中在t＝0時描繪的所有開關元件11、12、13、14都打開的情況出發，最初開關元件12閉合，因此燈連接到中間電壓上。這避免了燈的閃爍。不久之後開關元件11閉合，因此來自輸入端1的電壓被施加到燈上。在一個確定的時間段之後，開關11再次打開，這中斷了電壓到燈的施加。燈再次與中間電壓連接。
作為連接到更低電壓的準備，閉合開關元件13來提供另一個到中間電壓的連接。這使得開關元件12能夠打開，同時保持到中間電壓的連接。隨後開關元件14可以閉合，從而將燈連接到負電壓上。很明顯，在不背離本發明範圍的前提下，很多變型方案可以被應用於所公開的電路。
再次地，可以在一個確定的時段內將這一負電壓施加到燈上，之後開關元件14可以被打開，從而切斷電壓供給並且將燈連接到中間電壓上。這種情況提供了閉合開關元件12、打開開關元件13並且重新開始該周期的可能性。
通過對於正電壓或負電壓被施加到燈上的時間段的佔空比的控制，可以控制供給燈15的功率，從而執行一種變暗功能。這描繪在圖3的後半部分中，其中對燈施加正電壓或負電壓的時間段明顯比圖表的前半部分短。
二極體用來在開關元件11和14閉合的時間段期間避免短路，另外用來提供與中間電壓的連接。
在控制開關元件時，應該當心在任何時候打開開關元件中的任意三個，因為這會導致短路。
很明顯，在不背離本發明範圍的前提下，許多變型方案可以應用於所公開的電路。
權利要求
1.用於供給TL燈的DC/AC轉換器，其包括-將被連接到正DC電壓的第一輸入端；-將被連接到負DC電壓的第二輸入端；-將被連接到地電壓的第三輸入端；-在第一接線和第二接線之間的第一、第二、第三以及第四開關元件的串聯連接；-第一二極體，其陽極連接到第三輸入端並且其陰極連接到第一和第二開關元件的連接點；-第二二極體，其陽極連接到第三和第四開關元件之間的連接點並且該二極體的陰極連接到第三輸入端；-電感器，被連接在第二和第三開關元件之間的連接點與第一輸出端之間；其中TL燈將被連接在第一和第二輸出端之間；-連接到第三輸入端的第二輸出端；以及-控制電路，用於控制第一到第四開關元件，由此在第一輸出端上相繼得到地電壓、正電壓、地電壓、負電壓以及地電壓，其中TL燈將被連接在第一和第二輸出端之間。
2.根據權利要求1的DC/AC轉換器，其特徵在於，第三輸入端通過第一電容器連接到第一輸入端、並且通過第二電容器連接到第二輸入端，其中這兩個電容器具有基本上相同的電容。
3.根據權利要求1或2的DC/AC轉換器，其特徵在於，每個開關元件都由半導體開關元件構成並且每個開關元件包括與半導體元件反向並聯連接的旁路二極體。
4.根據權利要求3的DC/AC轉換器，其特徵在於，開關元件和控制電路被合成到單個半導體晶片中。
5.根據前述權利要求中任一的DC/AC轉換器，其特徵在於，控制電路適於通過脈衝寬度調製來控制有效輸出電壓。
全文摘要
本發明涉及一種用於供給TL燈的DC/AC轉換器，其包括開關元件的橋接電路、用於控制開關元件的控制電路，由此在第一輸出端上相繼得到地電壓、正電壓、地電壓、負電壓以及地電壓，其中TL燈將被連接在第一和第二輸出端之間。開關元件的這一安排避免了燈電壓持續浮動的時間段，由此避免了燈的閃爍。
文檔編號H02M7/48GK1739320SQ200380108721
公開日2006年2月22日 申請日期2003年12月5日 優先權日2003年1月14日
發明者M·A·M·亨德裡西 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司