專利名稱：用于操作高壓放電燈的電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于操作高壓放電燈的電路裝置，包括-與電壓源連接的輸入端，-耦合到輸入端的DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于利用電壓源提供的電源電壓生成DC電流，并且包括-控制電路，用于將DC電流控制為基準(zhǔn)信號(hào)Sref表示的值，-基準(zhǔn)電路，用于生成基準(zhǔn)信號(hào)Sref，以及-輸出電容，-用于使DC電流的極性方向轉(zhuǎn)換并且包括燈的連接端和點(diǎn)燃電感的換向器，-用于以等于DC電流的換向頻率的調(diào)制頻率調(diào)制基準(zhǔn)信號(hào)Sref的第一電路部分，并且上述調(diào)制是通過下面的連續(xù)過程實(shí)現(xiàn)的-在第一時(shí)間間隔Δt1內(nèi)使基準(zhǔn)信號(hào)Sref降低一個(gè)量ΔSref，從而在DC電流每次換向之前開始第二時(shí)間間隔Δt2，-在第三時(shí)間間隔Δt3內(nèi)將基準(zhǔn)信號(hào)保持在降低后的值，-在第四時(shí)間間隔Δt4內(nèi)將基準(zhǔn)信號(hào)Sref提高一個(gè)量ΔSref。
這種電路裝置是已知的并且例如通常用于操作投影裝置中的超高壓放電燈。實(shí)際上，換向的頻率在10Hz的數(shù)量級(jí)。在兩次連續(xù)的換向之間，在大部分時(shí)間內(nèi)將DC電流控制在基準(zhǔn)值Sref表示的恒定值。因此流過高壓放電燈的電流是低頻的、基本上為方波形的AC電流。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)利用這種電流可以非常有效地操作高壓放電燈。與該電路裝置有關(guān)的問題在于DC電流極性的方向轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致該電路裝置的負(fù)載產(chǎn)生基本上階梯狀的變化。該電路裝置的負(fù)載的這種階梯變化使得DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出電容與點(diǎn)燃電感共振。這種共振通常又引起音頻噪聲并影響燈的光輸出。而且，這種共振會(huì)縮短燈的壽命。實(shí)際上，通常通過在換向的短暫前后臨時(shí)降低Sref的值來抵消這種共振。這種Sref的降低通常稱為“浸漬(dip)”并且使DC電流在發(fā)生換向的短暫時(shí)間段內(nèi)具有比較小的值。因此，很大程度上抑制了階梯負(fù)載變化引起的共振?！敖n”可以視為按照與DC電流的換向相同的頻率對基準(zhǔn)信號(hào)Sref進(jìn)行的調(diào)制。該“浸漬”的特征在于浸漬參數(shù)，例如ΔSref(浸漬的深度)；Sref保持在降低后電平的時(shí)間段；在浸漬開始時(shí)Sref的降低速率；在浸漬結(jié)束時(shí)Sref的增長速率以及受調(diào)制信號(hào)Sref與燈電流之間的相位關(guān)系。在已知的電路裝置中，為新的燈優(yōu)化浸漬參數(shù)的設(shè)置(具有該設(shè)置的燈僅有較短的點(diǎn)燃時(shí)間)以及為等于標(biāo)稱燈功率的燈的功耗優(yōu)化浸漬參數(shù)的設(shè)置。然而，許多先進(jìn)電路裝置包括用于調(diào)整燈的功率的裝置。類似的是，當(dāng)燈的點(diǎn)燃時(shí)間增加時(shí)，燈的電壓也會(huì)發(fā)生變化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上燈的功耗量不同，就需要不同地設(shè)置浸漬參數(shù)，以便最大程度上抑制共振。對于不同的燈電壓也是這樣。因此，已知電路裝置中實(shí)現(xiàn)的共振抑制僅僅對于一種特定燈功率電平和一種燈電壓值而言是最佳的。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于操作高壓放電燈的電路裝置，其中對于燈消耗的多種不同級(jí)別的功率和/或燈電壓的多種不同值實(shí)現(xiàn)了對DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電容與點(diǎn)燃電感之間的共振的有效抑制。
因此，根據(jù)本發(fā)明的如開篇段落中提到的電路裝置的特征在于該電路裝置還包括-第二電路部分，用于根據(jù)從該燈消耗的功率、燈的電壓以及燈的電流構(gòu)成的組中選擇的參數(shù)，調(diào)整從由ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4構(gòu)成的組中選擇的至少一個(gè)參數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置中，根據(jù)燈消耗的功率和/或燈的電壓和/或燈的電流控制至少部分浸漬參數(shù)的設(shè)置。觀察到，燈電流的變化對應(yīng)于燈功率的變化。因此根據(jù)燈的電流調(diào)整一個(gè)或多個(gè)浸漬參數(shù)實(shí)際上等同于根據(jù)燈的功率調(diào)整一個(gè)或多個(gè)浸漬參數(shù)。因此，在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置中的浸漬參數(shù)響應(yīng)于該燈消耗的功率變化和/或燈電壓的變化而自動(dòng)地優(yōu)化。因此，對于一定范圍內(nèi)的該燈消耗的功率值和/或燈的電壓，DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電容上存在的AC電壓的振幅以及由DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電容與點(diǎn)燃電感之間的共振引起的AC電壓的振幅得到了有效抑制。
對于根據(jù)本發(fā)明的電路裝置來講已經(jīng)獲得了良好的結(jié)果，其中第二電路部分包括存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)了一個(gè)或多個(gè)表格，每個(gè)表格包括一個(gè)范圍內(nèi)的燈的功率電平，以及對于該范圍內(nèi)每個(gè)燈功率電平值的、、ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的相應(yīng)值。優(yōu)選的是，每個(gè)表格包括預(yù)定范圍內(nèi)燈電壓的數(shù)據(jù)。按照這種方法，通過比較簡單的裝置實(shí)現(xiàn)了為該燈消耗的許多不同功率值和許多不同的燈電壓值優(yōu)化該“浸漬”。
可選擇的是，第二電路部分可以包括存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)了一個(gè)或多個(gè)表格，該表格包括一個(gè)范圍內(nèi)的燈電壓值，以及對于該范圍內(nèi)每個(gè)燈電壓值的、ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的相應(yīng)值。優(yōu)選的是，每個(gè)表格包括預(yù)定范圍內(nèi)燈電壓的數(shù)據(jù)。同樣，利用表格中后面這些內(nèi)容，通過比較簡單的裝置實(shí)現(xiàn)了為該燈消耗的許多不同功率值和許多不同的燈電壓值優(yōu)化了該“浸漬”。
優(yōu)選的是，該第二電路包括微控制器。
參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的實(shí)施例。在附圖中

圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的實(shí)施例，并且其中燈與其相連；圖2表示了在圖1所示的實(shí)施例中，作為時(shí)間函數(shù)的受調(diào)制信號(hào)Sref和流過燈的電流的形狀。
在圖1中，K1和K2是與電壓源相連的輸入端。通過開關(guān)元件Sd、電感元件L1和輸出電容Cout的串聯(lián)排列連接了輸入端K1和K2。輸入端K2通過二極管D1與開關(guān)元件Sd和電感L1的公共端相連。CSG是用于生成控制信號(hào)的電路部分，該控制信號(hào)用于交替地使開關(guān)元件Sd導(dǎo)通和不導(dǎo)通。電路部分CSG的輸出端耦合到開關(guān)元件Sd的控制電極。電路部分CSG的第一輸入端耦合到輸入端K2。電路部分CSG的第二輸入端與電路部分ADD的輸出端相連。電路部分ADD是用于在其輸出端生成一種信號(hào)的電路部分，該信號(hào)是電路部分ADD的第一輸入端出現(xiàn)的第一信號(hào)與電路部分ADD的第二輸入端出現(xiàn)的第二信號(hào)的和。電路部分ADD的第一輸入端與電路部分Srefgen的輸出端相連。電路部分Srefgen是用于生成基準(zhǔn)信號(hào)Sref的基準(zhǔn)電路。開關(guān)元件Sd、電路部分CSG、電感元件L1、輸出電容Cout、二極管D1和電路部分Srefgen共同構(gòu)成了DC-DC轉(zhuǎn)換器，以便從電壓源提供的電源電壓生成DC電流。在圖1所示的實(shí)施例中，該DC-DC轉(zhuǎn)換器為下變頻器類型。電路部分Srefgen以及電路部分CSG一起構(gòu)成了用于將DC電流控制在基準(zhǔn)信號(hào)Sref表示的值的控制電路。信號(hào)Sref表示在燈電流的每個(gè)半周期的大部分時(shí)間內(nèi)由下變頻器生成的希望得到的DC電流值。輸出電容Cout被開關(guān)元件S1和開關(guān)元件S2的串聯(lián)排列分流，也被開關(guān)元件S 3和開關(guān)元件S4的串聯(lián)排列分流。開關(guān)元件S1和開關(guān)元件S2的公共端通過點(diǎn)燃電感l(wèi)ign和電容Cres的串聯(lián)排列與開關(guān)元件S3和開關(guān)元件S4的公共端相連。電容Cres被超高壓放電燈LA和電流感應(yīng)電阻R的串聯(lián)排列分流，該串聯(lián)排列與位于電容Cres各側(cè)的燈連接端K3和K4相連。開關(guān)元件S1-S4的控制電極耦合到電路部分BC的各個(gè)輸出端，該電路部分BC用于生成控制信號(hào)從而控制開關(guān)元件S1-S4的導(dǎo)通狀態(tài)。在圖1中，用虛線表示這種耦合關(guān)系。開關(guān)元件S1-S4、電路部分BC、點(diǎn)燃電感l(wèi)ign、燈的連接端K3和K4以及電容Cres共同構(gòu)成了用于使DC-DC轉(zhuǎn)換器生成的DC電流的極性方向轉(zhuǎn)換的換向器。電路部分SC是用于測量燈的功率和燈的電壓的電路部分。燈的連接端K3和K4與電路部分SC的各個(gè)輸入端相連。燈LA和電流感應(yīng)電阻R的公共端與電路部分SC的另一輸入端相連。電路部分SC的第一輸出端與微控制器μP的第一輸入端相連。電路部分SC的第二輸出端與微控制器μP的第二輸入端相連。微控制器μP的輸出端與電路部分ADD的第二輸入端相連。電路部分ADD和微控制器μP共同構(gòu)成了用于以等于DC電流的換向頻率的調(diào)制頻率調(diào)制基準(zhǔn)信號(hào)Sref的第一電路，并且上述調(diào)制是通過下面的連續(xù)過程實(shí)現(xiàn)的-在第一時(shí)間間隔Δt1內(nèi)使基準(zhǔn)信號(hào)Sref降低一個(gè)量ΔSref，從而在DC電流每次換向之前開始第二時(shí)間間隔Δt2，-在第三時(shí)間間隔Δt3內(nèi)將基準(zhǔn)信號(hào)保持在降低后的值，-在第四時(shí)間間隔Δt4內(nèi)將基準(zhǔn)信號(hào)Sref提高一個(gè)量ΔSref。
電路部分SC以及微控制器μP一起構(gòu)成了第二電路部分，其用于根據(jù)從該燈消耗的功率和燈的電壓構(gòu)成的組中選擇的參數(shù)，調(diào)整從由ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4構(gòu)成的組中選擇的至少一個(gè)參數(shù)。實(shí)際上，在圖1所示的實(shí)施例中，在該燈消耗的功率發(fā)生變化以及燈的電壓發(fā)生變化的情況下，第二電路部分調(diào)整浸漬。微處理器μP包括存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)了多個(gè)表格。每個(gè)表格包括燈的電壓的多個(gè)值，以及對于每個(gè)燈電壓值的每個(gè)參數(shù)ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4的對應(yīng)值。每個(gè)表格包括該燈消耗的一個(gè)(小)范圍內(nèi)的功率值的數(shù)據(jù)。
圖1所示的電路裝置的操作如下。
當(dāng)輸入端K1和K2與圖1所示的實(shí)施例中提供DC電源電壓的電壓源相連時(shí)，電路部分CSG生成控制信號(hào)，從而使得開關(guān)元件Sd以高頻(例如35KHz)交替地導(dǎo)通和不導(dǎo)通。因此，在輸出電容Cout上出現(xiàn)振幅小于DC電源電壓的DC電壓，同時(shí)將DC電流提供給換向器。電路部分BC對開關(guān)S1-S4進(jìn)行控制，使其交替地處于兩種不同的狀態(tài)。在第一種狀態(tài)中，開關(guān)元件S1和S4是導(dǎo)通的，開關(guān)元件S2和S3是非導(dǎo)通的。在第二種狀態(tài)中，開關(guān)元件S2和S3是導(dǎo)通的，開關(guān)元件S1和S4是非導(dǎo)通的。
當(dāng)仍未點(diǎn)燃該燈時(shí)，電路部分BC改變開關(guān)S1-S4的狀態(tài)的頻率比較高，因此，點(diǎn)燃電感與電容Cres共振。因此，在電容Cres上出現(xiàn)點(diǎn)燃該燈的較高電壓。在點(diǎn)燃該燈之后，電路部分BC改變開關(guān)S1-S4的狀態(tài)的頻率比較低，例如90Hz。因此，燈電流為低頻的、基本上為方波形的AC電流。對于兩種狀態(tài)之間的非常短的時(shí)間段而言，將所有開關(guān)元件保持在非導(dǎo)通狀態(tài)，以防止構(gòu)成同一串聯(lián)排列的不同部分的開關(guān)元件同時(shí)變?yōu)閷?dǎo)通的，從而形成短路。在這個(gè)非常短的時(shí)間段過程中，DC-DC轉(zhuǎn)換器的負(fù)載為0。在這個(gè)非常短的時(shí)間段之前和之后，DC-DC轉(zhuǎn)換器的負(fù)載不為0。在換向過程中發(fā)生的負(fù)載的突然變化使得輸出電容Cout和點(diǎn)燃電感共振。在換向之間，當(dāng)輸出電容Cout和點(diǎn)燃電感Lign之間沒有共振時(shí)，電路部分ADD的第二輸入端處的信號(hào)大體上等于0。因此，電路部分ADD的輸出端處的信號(hào)以及電路部分CSG的第一輸入端處的信號(hào)等于Sref。歐姆電阻R上的電壓表示DC-DC轉(zhuǎn)換器生成的DC電流的實(shí)際值(＝燈的電流)，并且電流部分CSG控制開關(guān)元件Sd，使得這個(gè)電流保持在對應(yīng)于Sref的級(jí)別上。在鄰近換向時(shí)，通過浸漬來調(diào)制信號(hào)Sref，并且該浸漬的特征在于參數(shù)ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4。因此，在鄰近換向時(shí)，流過燈的電流降低了，因此抑制了輸出電容Cout和點(diǎn)燃電感l(wèi)ign之間的共振。
電流部分SC監(jiān)測燈的電壓和流過電流感應(yīng)電阻R的電流，并且在其第一輸出端生成表示燈的功率的信號(hào)以及在其第二輸出端生成表示燈的電壓的信號(hào)。
在這個(gè)階段，要注意的是，為了生成表示燈的功率的信號(hào)和/或表示燈的電壓的信號(hào)，不必像圖1中的實(shí)施例那樣直接在燈上測量。實(shí)際上，還有許多其它的可以采用的方法，通過在該電路裝置中的其它位置測量另一電壓和/或另一電流而生成表示燈的功率的信號(hào)和/或表示燈的電壓的信號(hào)。
微控制器周期性地重復(fù)以下操作。根據(jù)實(shí)際的燈功率，該微控制器選擇存儲(chǔ)器中的適當(dāng)表格。在適當(dāng)表格中，該微處理器選擇相關(guān)于與電路部分SC測得的燈的實(shí)際電壓值最接近的、所存儲(chǔ)的燈電壓值的參數(shù)ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4的值。這些參數(shù)ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4的值隨后用于調(diào)制信號(hào)Sref。因此，浸漬的形狀和位置通常對于實(shí)際的燈電壓和該燈消耗的實(shí)際功率值是最優(yōu)化的。
圖3中表示了受調(diào)制的基準(zhǔn)信號(hào)的形狀?？梢钥吹?，Sref的值大部分時(shí)間是恒定的，而該調(diào)制影響了基準(zhǔn)信號(hào)Sref的周期性臨時(shí)降低。這些周期性降低在換向之前的時(shí)間間隔Δt2處開始并且具有由參數(shù)ΔSref、Δt1、Δt3和Δt4確定的形狀。圖3還表示了作為時(shí)間函數(shù)的燈電流的形狀。該燈電流大部分時(shí)間具有恒定的振幅。在每次換向之前的時(shí)間段Δt2中，該振幅在時(shí)間間隔Δt1內(nèi)降低。然后在時(shí)間間隔Δt3內(nèi)將燈電流的振幅保持為恒定值。在時(shí)間間隔Δt3過程中，發(fā)生DC電流的換向。在時(shí)間間隔Δt3之后，在時(shí)間間隔Δt4內(nèi)，燈電流的振幅再次增加到其初始值。值得注意的是，Δt1不必等于Δt4，并且不必在時(shí)間間隔Δt3已經(jīng)經(jīng)過了一半時(shí)發(fā)生換向，而是根據(jù)例如Δt2的值在時(shí)間間隔Δt3中的任何其它時(shí)刻發(fā)生換向。
僅僅通過舉例的方式，為其中調(diào)整了所有參數(shù)ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4的實(shí)施例描述了圖1所示的電路裝置的功能。當(dāng)然，可以使該微處理器調(diào)整更少的參數(shù)。調(diào)整更多的參數(shù)通?？梢愿玫匾种戚敵鲭娙莺忘c(diǎn)燃電感之間的共振。
已經(jīng)提到了，本發(fā)明非常適合實(shí)現(xiàn)為用于操作高壓放電燈的電路裝置，該電路裝置配有用于在燈電流的每半個(gè)周期的末端，在短時(shí)間間隔內(nèi)提高燈電流的振幅的電路部分。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，燈電流的振幅的這種臨時(shí)增長較平緩地降低。在這種電路裝置中，浸漬引起的燈電流的降低僅僅在短時(shí)間間隔之后開始，在該時(shí)間間隔內(nèi)燈的電流增加。
權(quán)利要求
1.一種用于操作高壓放電燈的電路裝置，包括-與電壓源連接的輸入端，-耦合到輸入端的DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于通過電壓源提供的電源電壓生成DC電流，并且包括-控制電路，用于將DC電流控制為基準(zhǔn)信號(hào)Sref表示的值，-基準(zhǔn)電路，用于生成基準(zhǔn)信號(hào)Sref，以及輸出電容，-換向器，用于使DC電流的極性換向并且包括燈的連接端和點(diǎn)燃電感，-用于以等于DC電流的換向頻率的調(diào)制頻率調(diào)制基準(zhǔn)信號(hào)Sref的第一電路部分，并且上述調(diào)制是通過下面的連續(xù)過程實(shí)現(xiàn)的-在第一時(shí)間間隔Δt1內(nèi)使基準(zhǔn)信號(hào)Sref降低一個(gè)量ΔSref，從而在DC電流每次換向之前開始第二時(shí)間間隔Δt2，-在第三時(shí)間間隔Δt3內(nèi)將基準(zhǔn)信號(hào)保持在降低的值，-在第四時(shí)間間隔Δt4內(nèi)將基準(zhǔn)信號(hào)Sref提高一個(gè)量ΔSref，其特征在于該電路裝置還包括-第二電路部分，用于根據(jù)從由該燈消耗的功率、燈的電壓以及燈的電流構(gòu)成的組中選擇的參數(shù)，調(diào)整從由ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4構(gòu)成的組中選擇的至少一個(gè)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其中該第二電路部分包括存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)了一個(gè)或多個(gè)表格，每個(gè)表格包括一個(gè)范圍內(nèi)的燈功率電平，以及對于該范圍內(nèi)每個(gè)燈功率電平值的、參數(shù)ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的相應(yīng)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路裝置，其中每個(gè)表格包括對于預(yù)定范圍內(nèi)的燈電壓的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其中該第二電路部分包括存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)了一個(gè)或多個(gè)表格，該表格包括一個(gè)范圍內(nèi)的燈電壓值，以及對于該范圍內(nèi)每個(gè)燈電壓值的、參數(shù)ΔSref、Δt1、Δt2、Δt3和Δt4中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的相應(yīng)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路裝置，其中每個(gè)表格包括預(yù)定范圍內(nèi)的燈功率的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的電路裝置，其中該第二電路部分包括微控制器。
全文摘要
一種用于操作高壓放電燈的電路裝置，包括配有輸出電容的下變頻器和配有點(diǎn)燃節(jié)流器的換向器。利用控制電路來控制下變頻器生成的DC電流的振幅。為了抑制由于DC電流的換向造成的點(diǎn)燃節(jié)流器與輸出電容的共振，每次換向之前和之后即刻根據(jù)燈的功耗以及燈電壓來調(diào)整電流控制的電流基準(zhǔn)信號(hào)。
文檔編號(hào)G01R33/32GK1711806SQ200380102949
公開日2005年12月21日 申請日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月11日
發(fā)明者J·E·K·G·德克勒, H·A·費(fèi)詹, R·H·A·M·范曾德特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司