CN1739320A - 三电平dc－ac转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于供给TL灯的DC/AC转换器，其包括开关元件的桥接电路、用于控制开关元件的控制电路，由此在第一输出端上相继得到地电压、正电压、地电压、负电压以及地电压，其中TL灯将被连接在第一和第二输出端之间。开关元件的这一安排避免了灯电压持续浮动的时间段，由此避免了灯的闪烁。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于供给TL灯的DC/AC转换器，其适于为灯提供三电平电压。
背景技术
这样的转换器被普遍了解。它们包括适于分别以正的和负的电源电压相继连接到灯的一个接线的两个开关元件。为了避免正电压和负电压之间的短路，处于接通状态的开关元件在另一个开关元件接通之前被断开。因此在一个短的时间段内，灯既没有连接正的电源电压也没有连接负的电源电压。在这些短的时间段内，提供给灯的电压是浮动的。这意味着该电压是由所述电压的导体与地面等之间的电容决定的，并且由相关开关元件断开期间出现的电荷决定的。其结果是灯将易发生令人讨厌的闪烁。
发明内容
本发明的目的是避免在开关周期的任意时刻期间提供给灯的电压的浮动。
这个目的通过用于供给TL灯的DC/AC转换器达到，该DC/AC转换器包括将被连接到正DC电压的第一输入端、将被连接到负DC电压的第二输入端、将被连接到地电压的第三输入端、第一接线和第二接线之间的第一、第二、第三以及第四开关元件的串行接线、阳极被连接到第三输入端并且阴极被连接到第一与第二开关元件的连接点的第一二极管、阳极被连接到第三与第四开关元件的连接点并且阴极被连接到第三输入端的第二二极管、被连接在第二和第三开关元件之间的连接点与第一输出端之间的电感器、被连接到第三输入端的第二输出端，以及用于控制第一到第四开关元件的控制电路，由此在第一输出端上相继得到地电压、正电压、地电压、负电压以及地电压，其中TL灯将被连接到第一和第二输出端之间。
开关元件的这种安排避免了灯电压持续浮动的时间段，由此避免了灯的闪烁。
应注意，在US-A-5 155 675中公开了一种三相DC/AC转换器，其包括与本发明相同的开关元件的配置。这一文献涉及对用于电动有轨车的三相马达的控制，这是一个不同的工程领域。此外，这一现有技术设计的目的是使从三脉冲模式到用在更高速度时的单脉冲模式的转换更加不引人注意。这是在气体放电灯的供给中不存在的另一个问题。
此外，在允许使用更容易并因此更廉价生产的半导体的情况下，根据本发明的构造具有以下优点，即击穿电压可以是现有技术构造中两个晶体管中每一个的击穿电压的一半，其中必须针对该击穿电压值来确定每个晶体管的尺寸。
根据一个优选实施例，第三输入端通过第一电容器连接到第一输入端，并且通过第二电容器连接到第二输入端，其中这两个电容器基本上具有相同的电容。
根据主要权利要求的配置可以被应用于有三个电源电压、即正电源电压、地电压以及负电源电压可用的情况。在多数情况中，只有正电压和负电压可用。这一优选实施例能够提供一种简易的成本有效的解决方法来产生可以被用作地电压的中间电压。
根据本发明的配置尤其可作为用于TL灯的电源单元被应用。由于目前其数量巨大，因此改进这些单元以便进行大规模生产是可行的。
一个优选实施例说明每个开关元件都是由半导体开关元件构成的，并且每个开关元件都包括与半导体元件反向并联连接的旁路二极管。
这使得开关元件、自由旋转二极管、其它二极管以及控制单元能够在单个集成电路中实现，由此为降低成本做出贡献。
在这方面应当注意，为了能够吸收由仅包括两个开关元件的现有技术电路中的开关元件的开关所引起的电涌，自由旋转二极管必须具有特殊构造，从而通过用于实现开关元件的技术来抑制集成形式的实现。本发明产生更低的高电涌，其可被具有更加常规的构造的自由旋转二极管吸收，这使自由旋转二极管可通过与开关元件相同的技术被集成。
当开关元件和控制电路被合并到单个半导体芯片上时，集成的优势将拓展更远。
附图说明
随后将在附图的帮助下对本发明进行说明，其中：
图1示出用于供给TL灯的现有技术电路的电路图；
图2示出根据本发明的电路的电路图；以及
图3示出开关元件位置与所得到的输出电压的时间图。
具体实施方式
图1中描绘的现有技术电路包括待连接到DC电源上的两个输入端1、2，并且在两个输入端之间连接了串联的两个开关元件11和14。这两个开关元件11、14之间的连接点与TL灯15连接，并且提供了与TL灯15串联的电感器16。TL灯15的另一个接线与具有基本上相同的电容的串联的两个电容器3、4连接，这两个电容器的连接点与TL灯15相连接。
此外，控制电路5被提供来控制开关元件11和14。应该注意，这些开关元件11、14通常将由半导体元件构成，自由旋转二极管必须与开关元件反向并联连接。
为了避免输入端1和2之间的短路，控制电路适于仅闭合开关元件中的一个11或12。由于不可能打开一个开关元件并且同时闭合另一个开关元件，因此在短的时间段内两个开关元件都将被闭合是不可避免的。在这些时间段内，那些开关元件之间的连接点上的电压仅由寄生电容和电感决定，这导致电压波动，并由此导致灯的闪烁。
图2中描绘的根据本发明的电路通过两个附加的开关元件11-14的出现而避免了这些问题。
根据本发明的这一电路包括与现有技术中相同的两个输入端1、2，用以提供DC电压。
在这两个输入端1、2之间提供具有基本上相等的值的两个电容器3、4的串联连接。这些电容器具有相当大的值，因此尽管不排除其它类型，但将这些电容器实现为电解电容是有利的。这些电容器用于从两个电源电压导出一个中间电压。很明显，在这样的中间电压已经可用的情况下，将不需要电容器。
此外，在输入端1、2之间提供了4个开关元件11、12、13、14的串联连接。中间的开关元件12、13之间的连接点与TL灯15连接，灯15的另一个接线与电容器3、4之间的连接点连接以便施加中间电压。很明显，在来自外部源的中间电压可用的情况下，灯将被连接到所述中间电压的源上。此外，电感器16与灯串联连接。
二极管17的阴极与开关元件11与12之间的连接点连接，而二极管17的阳极与电容器3与4之间的连接点连接。二极管18的阳极与开关元件13与14的连接点连接，而二极管18的阴极与电容器3与4的连接点连接。
控制电路5被提供来控制开关元件11-14的打开和闭合。
随后将在图3中所描绘的图表的帮助下阐述这一电路的运行。
从图3中在t＝0时描绘的所有开关元件11、12、13、14都打开的情况出发，最初开关元件12闭合，因此灯连接到中间电压上。这避免了灯的闪烁。不久之后开关元件11闭合，因此来自输入端1的电压被施加到灯上。在一个确定的时间段之后，开关11再次打开，这中断了电压到灯的施加。灯再次与中间电压连接。
作为连接到更低电压的准备，闭合开关元件13来提供另一个到中间电压的连接。这使得开关元件12能够打开，同时保持到中间电压的连接。随后开关元件14可以闭合，从而将灯连接到负电压上。很明显，在不背离本发明范围的前提下，很多变型方案可以被应用于所公开的电路。
再次地，可以在一个确定的时段内将这一负电压施加到灯上，之后开关元件14可以被打开，从而切断电压供给并且将灯连接到中间电压上。这种情况提供了闭合开关元件12、打开开关元件13并且重新开始该周期的可能性。
通过对于正电压或负电压被施加到灯上的时间段的占空比的控制，可以控制供给灯15的功率，从而执行一种变暗功能。这描绘在图3的后半部分中，其中对灯施加正电压或负电压的时间段明显比图表的前半部分短。
二极管用来在开关元件11和14闭合的时间段期间避免短路，另外用来提供与中间电压的连接。
在控制开关元件时，应该当心在任何时候打开开关元件中的任意三个，因为这会导致短路。
很明显，在不背离本发明范围的前提下，许多变型方案可以应用于所公开的电路。
Claims (5)
1.用于供给TL灯的DC/AC转换器，其包括：
-将被连接到正DC电压的第一输入端；
-将被连接到负DC电压的第二输入端；
-将被连接到地电压的第三输入端；
-在第一接线和第二接线之间的第一、第二、第三以及第四开关元件的串联连接；
-第一二极管，其阳极连接到第三输入端并且其阴极连接到第一和第二开关元件的连接点；
-第二二极管，其阳极连接到第三和第四开关元件之间的连接点并且该二极管的阴极连接到第三输入端；
-电感器，被连接在第二和第三开关元件之间的连接点与第一输出端之间；其中TL灯将被连接在第一和第二输出端之间；
-连接到第三输入端的第二输出端；以及
-控制电路，用于控制第一到第四开关元件，由此在第一输出端上相继得到地电压、正电压、地电压、负电压以及地电压，其中TL灯将被连接在第一和第二输出端之间。
2.根据权利要求1的DC/AC转换器，其特征在于，第三输入端通过第一电容器连接到第一输入端、并且通过第二电容器连接到第二输入端，其中这两个电容器具有基本上相同的电容。
3.根据权利要求1或2的DC/AC转换器，其特征在于，每个开关元件都由半导体开关元件构成并且每个开关元件包括与半导体元件反向并联连接的旁路二极管。
4.根据权利要求3的DC/AC转换器，其特征在于，开关元件和控制电路被合成到单个半导体芯片中。
5.根据前述权利要求中任一的DC/AC转换器，其特征在于，控制电路适于通过脉冲宽度调制来控制有效输出电压。
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