[发明专利]操作至少一个电灯的电路装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作至少一个电灯的电路装置，该电路装置具有带有彼此串联布置的至少一个第一和第二桥式晶体管的逆变器、用于第一桥式晶体管的第一驱动电路、用于第二桥式晶体管的第二驱动电路以及具有至少一个保护装置，其中第一驱动电路和第二驱动电路被设计来驱动第一桥式晶体管和第二桥式晶体管，以致这些桥式晶体管在灯正常工作时交替地完全接通和关断。此外，本发明还涉及一种使用这种电路装置的、针对至少一个电灯的操作方法。

背景技术

根据前序部分所述的电路装置已在EP 0 753 987中公知。在此，保护装置被设计来在检测到不正常的工作状态时(例如检测到故障的灯或者由于老化引起的提高的点火电压时)停止半桥的振荡。为了检测不正常的工作状态而分析断路信号，该断路信号包括两个电压分量，即包括与灯电压成比例的电压以及与逆变器输出电压的时间倒数成比例的同步信号。

本发明涉及另一问题，更确切地说涉及保护根据前序部分所述的电路装置中的桥式晶体管免受过压损害。下面以紧凑型荧光灯(节能灯)的电子镇流器中的半桥装置为例来说明该问题。但是，在原则上，根据本发明的解决方案也可被用于任意设备中的全桥或者其他桥式电路。

针对这样的问题：所有常用的电子镇流器将低频电网交流电压转换成高频交流电压，用于给电压放电灯进行供电。为此，利用整流器将电网电压转换成脉动式直流电压。连接在后面的滤波电容器将该脉动式直流电压平滑成足够恒定的直流电压。接着，利用桥式电路，滤波电容器的恒定的直流电压被“斩波”成高频交流电压，该高频交流电压接着通过电感和至少一个耦合电容器例如被施加在灯上并且给该灯进行供电。电桥电压的值与滤波电容器的电压相同，该滤波电容器在每个电网半波中充电到电网电压的峰值。

在桥式电路中，除了短暂的换向阶段之外，每个电桥臂上的一个晶体管总是完全被接通；整个电桥电压因此总是施加在另一被关断的晶体管上。“完全接通”或“关断”在本发明的意义上意味着晶体管的非线性的开关工作。概念“接通”因此包括将桥式晶体管驱动为使得该桥式晶体管“完全被接通”，而且包括将桥式晶体管驱动为使得该桥式晶体管线性工作。如所提及的那样，由于整个电桥电压总是施加在被关断的晶体管上，所以这两个桥式晶体管的耐压强度因此至少与电桥电压的最大可能峰值一样大。

现在必须附加考虑，电网电压由于环境影响与高电压峰值(所谓的浪涌脉冲)叠加。电压峰值可以达到值为电网电压大小的多倍的振幅并且具有从数微秒至数毫秒的周期持续时间。标准EN 61547为标准化的测量确定了具有1.2μs的电压上升时间和50μs的下降时间的三角形标准脉冲的波形。具有集成的镇流器的灯必须被实施为使得具有直至500V的振幅的这种波形的脉冲不会引起灯的故障。但是在现实中也会出现具有明显更高的振幅的脉冲，尤其是由于雷击电源设备或者由于相同电路中的电感性负载而引起。

如果灯被加载有这种电压峰值，则滤波电容器充电到明显更高的电压。由于这样的原因，半桥的桥式晶体管的耐压强度必须高于电网电压的最大峰值。最小的耐压强度根据滤波电容器在出现电压峰值(尤其是浪涌脉冲)时最大充电到的电压值来确定。

在通常用于进行滤波的电解电容器中，电压例如还未升高到浪涌脉冲的振幅的值，而是通过该电解电容器中的化学和/或电过程被限制到基本上由电解材料的特性所限定的最大值上。相对高阻的输入阻抗(即高阻串联电阻)在电源引入线中的至少一个中的使用也会导致滤波电容器上的最大出现的电压值降低。

此外，在桥式电路中还必须考虑的是，在瞬间被关断的桥式晶体管的电压击穿开始时不存在电流限制，因为其他桥式晶体管完全被接通并且因此通过两个桥式晶体管而平行于滤波电容器构成第二电流路径。MOS晶体管的在超过其反向电压时无干扰地流动受限电流的能力(所谓的抗雪崩性)作为自我保护是不够的。MOS晶体管在该工作模式(所谓的雪崩工作)下可吸收的能量与浪涌脉冲的能量相比明显小。

由于主要在MOS晶体管中，耐压强度由于平方关系而对必要的硅芯片面积有很大的影响，所以出于成本原因十分有利的是，将最小必要的耐压强度确定得尽可能低。在理想情况下，耐压强度仅须略微高于电网输入电压的最大振幅值。

发明内容

本发明的任务在于，进一步研发根据前序部分所述的电路装置或根据前序部分所述的方法，以致能采用耐压强度降低的桥式晶体管，而在此在出现高浪涌脉冲时不必损害工作可靠性。

该任务通过具有权利要求1的特征的电路装置和通过具有权利要求12的特征的操作方法来解决。