[发明专利]电子镇流器

说明书

本发明涉及到用于高频操作诸如萤光灯等放电灯的电子镇流器，特别涉及到那种具有最少数量有源部件的镇流器。

大多数灯镇流器的逆变器是为了在高度竞争的市场上销售而大量制造的，因此主要是考虑可靠性和成本。之所以广泛采用半桥逆变器是因为它具有价格相对低廉并且高效的零件。一种特别有效的电子镇流器或变换器具有一个负载电路，它采用一个具有线性线圈往往还有MOSFET开关(金属氧化硅场效应晶体管)的谐振电感或变压器。在本文中，线性线圈是指这样一种线圈，它在所有正常工作条件下都能够伴随着磁通等级的明显增加而明显地增大磁化电流。然而，因为二极管和逆变器晶体管的开关动作，电路在不同级的高频和线电压周期当中的操作仅仅是分段线性的。

为了即要改善线电流功率因数又将灯电流波顶因素保持在可以接受的限度之内，已经对电路提出了许多修改建议。例如，已知在低频输入功率的各个周期中可以改变逆变器频率。为改进动作镇流器的性能而提出的大多数早期建议都包括实质的附加电路，但是近年来已经出现了许多比较简单的高频功率反馈电路，令为逆变器供电的DC母线的整流器二极管在整个低频周期内全都导通。一般来说，这些反馈电路可以将部分或全部负载电流连接到一个逆变器端子上，或者是通过一个反馈电容将来自逆变器或负载电路的高频电压连接到这些端子当中的一个。

然而，按照公知的功率反馈电路，灯镇流器的设计者不得不在灯的波顶因素，线电流功率因数，以及电路成本和复杂性之间采取不得以的折衷。另一个复杂因素是，在需要降低灯的亮度时总是希望使灯变暗而节省功率。

美国专利US5,608,295提供了功率反馈的例子，等于谐振电容C8上的电压加上加在一个匹配变压器上的一部分灯电压的一个电压通过一个电容2A被送到倍压电源的一个输入端。抽头1T在绕组上的位置使得该电压的幅值大于输入线电压，因此，在每个高频周期的一部分时间内，有一个或另一个整流器二极管会导通。图1表示一种全桥整流器的实施例，串联跨接在线输入到电桥上的两个电容C2A和C2B之间的节点上有类似的反馈。

这种反馈的缺点在于，如果为了使灯变暗而提高逆变器频率，或者是因为拆掉了灯(或者是在多个灯的装置中拆掉一个灯)而造成频率上升，反馈就会增大，并且使DC母线电压趋向上升。这样会增大所有部件上的应力，并且会因为要求各部件的额定值比实际需要高而降低了可靠性或增加成本。

本发明的目的是提供一种用于驱动可变负载的低频到高频转换器，能避免DC母线在轻负载时过度升压。

本发明的另一个目的是提供一种供萤光灯镇流器使用的转换器。

本发明的再一个目的是提供一种萤光灯镇流器，在为了暗淡而升高频率时能够避免过度升压。

按照本发明的高频功率转换器包括一个DC电源电路，它通过一个输入网络从一个低频电压源接收低频功率。一个大容量存储电容电路在低频线电压的一周期内维持来自电源电路的电压基本上恒定。连接一个从DC电压接收功率的高频电压源。在高频电压源和DC电源电路低频功率一侧的节点之间连接一个反馈网络。该网络构成一个反馈路径的一部分，反馈电路在高频电源的工作频率范围内的一或多个频率上具有感性阻抗。

按照上文所述的功率转换器具有这样的优点，在电压源的工作范围内比正常工作频率高的频率上，反馈路径中的总阻抗会上升。这一特性在无负载或轻负载工作期间能够降低过高的DC母线电压。另外，对于电压源的高频谐波来说，感性反馈能使反馈电流比容性反馈更接近正弦波。这样就能减小跨接在低频电源和整流器上的输入电容。

按照第一实施例，高频电压源被连接到由一个半桥逆变器的输出提供的负载电路。负载电路最好是包括一个谐振电感，并且负载电路的连接点即反馈网络被连接成接收一个与负载电压成比例的电压。

在按照本发明第一实施例的莹光灯镇流器，莹光灯直接或是通过一个匹配变压器被连接到负载连接点上。匹配变压器可以是具有高输出电压的增压变压器。有一个谐振电容与灯并联连接，并且/或是可以有一个小电容与灯串联。使用增压变压器能够操作一个以上的灯，只要每个灯具有自己的串联电容，就不需要特别选择的起动电路。