[发明专利]带有电压变换器的电路装置和相关的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有电压变换器的电路装置，其中该电压变换器包括 以下部件：输入端；输出端；用于提供参考电势的端子；第一电感线圈和 电子开关的串联电路，第一电感线圈和电子开关的串联电路耦合在输入端 和用于提供参考电势的端子之间，其中在第一电感线圈和电子开关之间形 成第一节点；第一电容器和第二电感线圈的串联电路，第一电容器和第二 电感线圈的串联电路与该电子开关并联，其中在第一电容器和第二电感线 圈之间形成第二节点；第一二极管和模式开关的串联电路，第一二极管和 模式开关的串联电路耦合在第一节点和输出端之间，其中第一二极管的极 性设置为使得其允许从第一节点至输出端的电流，其中该模式开关具有工 作电极、参考电极和控制电极，其中模式开关的参考电极与输出端耦合并 且模式开关的工作电极与第一二极管耦合；第二二极管，其正极与第二节 点耦合并且其负极与输出端耦合；以及带有输出端的控制装置，控制装置 的输出端与模式开关的控制电极耦合，其中控制装置具有第一端子用于输 送控制信号，其中该电路装置还包括设计用于在电路装置工作中提供交变 信号的端子。此外，本发明还涉及一种用于驱动这种电路装置的方法。

背景技术

在时钟控制的电源情况下，拓扑升压转换器和SEPIC(单端初级电 感转换器)通常已知。特别是在放电灯的两级驱动装置中，这些转换器类 型在第一级中广泛应用。第一级进行功率因数校正并且提供中间回路电 压，而第二级通常产生高频交流电压用于为放电灯馈电。电子开关实现在 两个时钟控制的电源中的节拍，这些电子开关相对于电网频率以高的频率 开关。

在WO02/41480中讨论了在第一级中用于功率因数校正的两种转换 器类型的相应的优点和缺点。升压转换器的主要优点相应地在于高的效 率，而缺点是将输出电压向下限制到输入电压的峰值。SEPIC的特征相 反：有利的是其输出电压可以与输入电压无关地选择，而其效率明显低于 升压转换器的情况。

WO02/41480现在描述了一种电压变换器，其拓扑结构是可切换的。 根据切换开关的位置，所公开的电压变换器作为升压转换器以升压模式工 作，或者作为SEPIC以SEPIC模式工作。在WO02/41480中公开的电 压变换器具有的缺点是，为了在拓扑结构之间切换需要带有三个极的切换 开关。这虽然可以用机械开关来实现，然而借助半导体开关来实现是费事 的，因为需要两个开关。此外，这两个开关必须被同步。另一缺点是，在 升压模式中关断了对于SEPIC所需的电感线圈。在升压模式中，关闭的 SEPIC电感线圈没有功能。这导致不但在SEPIC模式中而且在升压模式 中都活动的电感线圈在相同功率输出的情况下在电压变换器的输出端上 在两种模式中经受不同的负载。该电感线圈必须设计为使得在升压模式中 不超过该电感线圈的最大可存储的能量。在SEPIC模式中，该电感线圈 于是被设计得过大。这导致可切换的电压变换器比不可切换的、电压变换 器恰好在其模式中工作的变换器更为昂贵。

最后提及的问题排除了EP1710898中公开的图1所示的电压变换 器。在输入端J1和参考电势M之间连接有第一电感线圈L1和电子开关 S1的串联电路，其中在连接点形成第一节点N1。在输入端J1和参考电 势M之间可由能源对电压变换器馈电，电压变换的输入端J1产生输入电 压U_e。必要时，在中间还连接有用于降低无线电干扰或者过电压的滤波 器。

与电子开关S1并联连接有第一电容器C1和第二电感线圈L2的串联 电路，其中在第一电容器C1和第二电感线圈L2的连接点上形成第二节 点N2。通过电感线圈L1和L2的磁性耦合，还可以实现纹波电流补偿。

在第一节点N1和输出端J2之间连接有第一二极管D1和模式开关 S2的串联电路，其中第一二极管D1的极性设置为使得其允许从第一节点 N1至输出端J2的电流。在J2和参考电势M之间有输出电压U_a。该输 出电压通常通过存储电容器缓存，负载、特别是放电灯从该存储电容器获 取能量。在存储电容器上于是有所谓的中间回路电压。连接在电压转换器 之后的逆变器可以由中间回路电压产生高频交流电压，该交流电压用于驱 动放电灯。

在闭合的模式开关S2的情况下，电压变换器作为升压转换器工作。 当在J2上需要比J1上更高的电压时，这是有利的。