專利名稱：具有串并聯(lián)諧振的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有串并聯(lián)揩振的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，特別適用于驅(qū)動包括氣體放電管在內(nèi)的任何電阻或電感負(fù)載，其中晶體管類型的轉(zhuǎn)換開關(guān)被用來串聯(lián)連接在直流電源的負(fù)電極和電感器第一端之間;而一脈沖發(fā)生器電路被設(shè)置在該電壓源和已被用作一脈沖發(fā)生器電路的晶體管控制極之間;其中電感器的第二端連接到該變壓器初級繞組。
近些年來可以看到由于功率轉(zhuǎn)換器的實際尺寸明顯降低而增加了工作頻率。通常的準(zhǔn)方波脈沖轉(zhuǎn)換器相對于例如20KHZ的轉(zhuǎn)換而言，現(xiàn)在達到的工作范圍上限可實現(xiàn)大約0.5MHZ。這就允許最重要的無源功率元件如磁元件和電容的尺寸明顯降低。但是，當(dāng)用于更大部分脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器時，這些轉(zhuǎn)換器在功率半導(dǎo)體器件中具有高的轉(zhuǎn)換損耗，導(dǎo)致效率的降低，并因此而需要更多的冷卻。從而減小了降低轉(zhuǎn)換器實際尺寸的可能性。
例如當(dāng)提供功率于氣體放電管時，為增加功率轉(zhuǎn)換器處理過載或大的負(fù)載變化的能力，已建議采用特殊的電路結(jié)構(gòu)作為監(jiān)視器或避免開關(guān)晶體管飽和，這從例如PCTWO90/01248和GB-PS1378465申請中可明顯看出。
在愈加高的頻率上，一種功率轉(zhuǎn)換的更有效方法是基于所謂的“零電流轉(zhuǎn)換”，其中被使用的正弦電壓可由并聯(lián)或串聯(lián)連接的LC-諧振回路產(chǎn)生，這樣的轉(zhuǎn)換器被稱為“諧振轉(zhuǎn)換器”。使用正弦電壓的優(yōu)點是該功率半導(dǎo)體器件的損耗明顯降低，如果轉(zhuǎn)換發(fā)生在零交叉處的話。該諧振轉(zhuǎn)換器的缺點是，在給定的功率電平處該峰值電流比調(diào)制轉(zhuǎn)換器的脈沖寬度大許多倍。利用傳導(dǎo)電阻較低的半導(dǎo)體器件，增加工作頻率到1MHZ以上，這無論如何是可能的，這樣的功率密度會達到1W/cm3以上。
對于這種轉(zhuǎn)換器的使用，現(xiàn)在已知有一種集成電路形式的頻率調(diào)制控制，可用于超過1MHZ的范圍。標(biāo)志為LD405的該集成電路可從Gennum公司、Burlington、ontario、canada獲得。在一頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器中這一控制電路的使用在該Gennum公司的LD405應(yīng)用記錄中加以描述，標(biāo)題為“在一種125W諧振型電源中使用的LD405”在該公司說明的結(jié)尾介紹了這種諧振電路，其原理實施電路表示在附

圖1中。該電路包括一電感L、電容C、電阻R和負(fù)載RL，在電感L之前有一例如晶體管形式的轉(zhuǎn)換開關(guān)S，它的作用是提供來自電源V的直流給一串聯(lián)諧振回路LC。該負(fù)載RL的電阻從該回路泄漏電流，一旦該諧振過程終止，該開關(guān)S打開，并且從源S到負(fù)載RL的功率轉(zhuǎn)換被截止。在給定的一時間周期之后，該開關(guān)S再次閉合，該過程被重復(fù)。該轉(zhuǎn)換頻率可以改變，這樣，在負(fù)載RL中消耗的平均功率也被改變。
這種工作模式的諧振轉(zhuǎn)換器的一種實用實施例具有兩個轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中每一個處理該諧振循環(huán)的一個相應(yīng)周期，該開關(guān)采用MOS場效應(yīng)晶體管，其自身由相應(yīng)的MOSFET級驅(qū)動。已表明的實施例的輸出級采用肖特基整流二極管。
但是，利用這一在先技術(shù)的諧振轉(zhuǎn)換器實施例，對于在該揩振電壓中完全避免諧波是困難的，而且要在每半個周期中取得對稱化的相同能量值也是困難的，在該功率轉(zhuǎn)換和該肖特基輸出二極管中最終仍然存在實質(zhì)性損耗。此外被提供的該Rc網(wǎng)絡(luò)還與該功率開關(guān)并聯(lián)，以便阻尼電壓瞬態(tài)現(xiàn)象，而這些阻尼電路導(dǎo)致附加損耗，因此，效率降低至少25%，即使輸出級沒有采用整流二極管，該損耗大約在16%左右。
如上所討論的通常所述的轉(zhuǎn)換器和同一類型的現(xiàn)有技術(shù)的裝置，其電容器用電感器直接并聯(lián)連接，該開關(guān)同電壓源串聯(lián)連接。另外，該負(fù)載將也可從被制成為變壓器的諧振電路中取得能量。在先技術(shù)的這些裝置，由于該諧振的能量容量的限制，通常很難計算和實現(xiàn)。如果從LC電路泄漏太多的能量，該頻率會發(fā)生變化，并且它必須采用復(fù)雜的電子控制裝置，以便控制該轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換，這樣來維持該電路的諧振狀態(tài)。在這樣的電路中如果過載上升，該晶體管的轉(zhuǎn)換電流會不可控地增加，并且如果該晶體管斷開，這可能導(dǎo)致該轉(zhuǎn)換器瞬變而遭受無可挽救的損壞。問題是該保護晶體管的控制裝置在有效時間內(nèi)沒有工作，從而該晶體管，即開關(guān)承受著非正常的負(fù)載，如已經(jīng)述及的，實質(zhì)性損耗仍然存在，這樣，在不使用整流輸出的情況下，轉(zhuǎn)換器的效率不多于84%。本發(fā)明的目的是提供一種諧振電路而沒有上述的以及其他的缺點。依照本發(fā)明所實現(xiàn)的該頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器包括分別設(shè)置在該晶體管電荷發(fā)射極和電荷收集極之間的第1和第2并聯(lián)支路中的第一諧振電容器和整流二極管;第二諧振電容器和電壓流電極并聯(lián)，并經(jīng)由該二極管與電感器串接;該變壓器、電感器和電容器對該晶體管構(gòu)成一以串并聯(lián)工作方式的RCL諧振器，并具有分別由該電感電壓或該電容電壓之間的相互關(guān)系可確定的品質(zhì)因素;和該電源電壓以及連接在變壓器第一次級繞組端之間的負(fù)載，該負(fù)載以串聯(lián)方式與電感器相連接。從從屬權(quán)利要求中可以看出明顯的進一步的特點和優(yōu)點。
參考附圖，下面將對本發(fā)明作進一步詳細討論。
圖1是已經(jīng)論述的現(xiàn)有技術(shù)中并聯(lián)諧振器的基本電路;
圖2是相應(yīng)本發(fā)明并使用具有冷陰極氣體放電管的具有串并聯(lián)諧振的調(diào)制轉(zhuǎn)換器的基本電路圖;
圖3是圖2中使用的具有熱陰極氣體放電管的一種不同的轉(zhuǎn)換器的截面圖;
圖4a-c分別表示在該轉(zhuǎn)換器的電感器端測量的在輸出處于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載，輸出為短路情況下不在同的傳導(dǎo)狀態(tài)和負(fù)載條件下的一個周期的電壓曲線圖;
圖5是相應(yīng)于本發(fā)明并應(yīng)用于驅(qū)動熱陰極氣體放電管的該頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器的具體實施例;
圖6是在圖2電路中提供的該變壓器的具體實施例的細節(jié)。
在圖2中、第一諧振電容器C1并聯(lián)在作為轉(zhuǎn)換開關(guān)運行的晶體管2的電荷發(fā)射極和電荷收集極之間;該負(fù)載RG與電感器L串聯(lián)，該電感器L分別與晶體管2和電容器C1相連接;第二諧振電容器C3并聯(lián)于電壓源的電極并通過二極管D2與電感器L相連接，該二極管D2還以并聯(lián)支路的形式連接在晶體管2的電荷發(fā)射極和電荷收集極之間;進而變壓器T的初級繞組P連接到電感器L，這樣，變壓器T、電感器L和電容器C1、C3構(gòu)成對晶體管2以并聯(lián)形式運行的RCL諧振器，并具有如已知的由電感電壓UL或電容器電壓
和
以及電源電壓U的相互關(guān)系所確定的品質(zhì)因素。負(fù)載RG連接在如所述的與電感器L相串聯(lián)的變壓器T的第一次級繞組S1的端點之間。諧振器的尺寸可以根據(jù)視在功率的需要方便地這樣來確定，即在該揩振器運行頻率選定的情況下，該諧振器或諧振回路的尺寸可根據(jù)比所需要的視在功率大30%來確定。該晶體管Q被控制在確定的不受負(fù)載改變的頻率處。
現(xiàn)在對相應(yīng)于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的運行加以更詳細的解釋。當(dāng)該晶體管Q由近似的方波脈沖所控制的晶體管導(dǎo)通時，電流通過電感L和變壓器T，從而存在磁化。該電感器L由一線圈和一磁芯例如具有空氣隙的鐵氧體制成。當(dāng)該晶體管Q終止導(dǎo)通時，電感器L的逆感應(yīng)使由容器C1或C3充電。電容器C3的電容量無論如何是遠大于電容器C1的電容量并以相反的極性也被充電。該變壓器T現(xiàn)在用和通過晶體管Q所接收的極性相同的全部電流饋入，當(dāng)電容器C1的電壓達到極大值時，電流的方向翻轉(zhuǎn)并且該電容器C1對電感器L和變壓器T放電。從而，電流的方向再一次被翻轉(zhuǎn)，電感器L把二極管D2和變壓器T的能量泄放給電容器C3’。晶體管Q再次導(dǎo)通并且這一過程將被重復(fù)。
這一過程可由4個階段描述。在階段1中，晶體管Q導(dǎo)通，電流以IA方向通過變壓器T流動。在階段2中，晶體管終止導(dǎo)通，但事實上由于電感器L的工作如“儲能電路”的作用一樣，電流仍然按IA方向流動(圖2)通過變壓器T，而電容器C1在同一時刻由于電感器L的逆感應(yīng)而放電。在階段3中，來自電感器L的逆感應(yīng)終止，并且電容器C1放電，該放電電流按IB方向(圖2)通過變壓器T1向電容器C3流動，而電感器L被“填滿”;在階段4中，電感器L經(jīng)由二極管D2、電容器C3及變壓器T被“排空”，直到晶體管Q再次導(dǎo)通。
應(yīng)注意到，晶體管Q可在該二極管D2導(dǎo)通并從而處于零電流電壓狀態(tài)的每一時刻被轉(zhuǎn)換。來自電感器L的負(fù)的逆感應(yīng)電壓UL’也附加到電源電壓U并提供給變壓器T的初級繞組P，而電容器C3由U和UL’這兩者放電。
來自次級繞組S1并送到負(fù)載RG的泄放能量在同一階段并不如在初級繞組P中發(fā)生，從而只有諧振能量的一部分可以被利用。如果相應(yīng)本發(fā)明的該轉(zhuǎn)換器是使用在通常的氣體放電燈中，這會在該電流和電壓之間提供極好的關(guān)系。
如果該晶體管Q僅僅作為給變壓器T注入能量的注入裝置來運行的話，由于相位移，該二極管D2已經(jīng)可以在瞬間釋放該晶體管，使它再次轉(zhuǎn)換到上述的階段4，因此，相應(yīng)于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器獲得了很高的效率。當(dāng)二極管D2導(dǎo)通時如果該晶體管轉(zhuǎn)換到該諧振的負(fù)相位中，那么該轉(zhuǎn)換損耗被完全消除，而當(dāng)晶體管Q被斷開時，電壓源由電容器C1提供，從而該晶體管Q僅僅用維持該電感器L中的電感曲線特性所必須的電壓運行。
如果該第一次級繞組S1被短路，那么該變壓器T的阻抗降到零并在電感器L和變壓器T之間引起相位移。然后全部能量都用于維持諧振。該轉(zhuǎn)換器的能量損耗被減少到“零”。那就是說，該轉(zhuǎn)換器在任何方面的電路短路都是安全的。
如果負(fù)載RG從該次級繞組S1中移去，那么，該變壓器的阻抗會增加，頻率會降低，以及由于該晶體管Q在不正常時間內(nèi)被轉(zhuǎn)換而導(dǎo)致電流損耗增加。為預(yù)防這種情況，在變壓器中使用第二次級繞組S2并與整流器橋相連接，以便對該電壓源的正極和負(fù)極分別恢復(fù)一部分能量。在這一方法中，該變壓器T中總是有一確定的最小阻抗。該諧振器將在給定的頻率范圍內(nèi)運行，并且能量經(jīng)由如圖2所示的整流器橋B1在電壓電源和次級繞組S2之間循環(huán)。
依靠次級繞組S2校正電壓量的作用，該自激振蕩的損耗可減至最小，并且可設(shè)置一種檢測器(未示出)對負(fù)載RG可能的故障發(fā)生警報，例如一種故障氣體放電管，以便斷開被連接到晶體管Q的控制電極的脈沖發(fā)生器電路，從而使晶體管Q終止對該諧振器的再注入。
如果在變壓器T的次級一側(cè)使用熱陰極氣體放電管作為負(fù)載的話，這如圖3所示能簡單地實現(xiàn)，由至少一個電容器C5通過在氣體放電管中的電極K1、K2，連接次級繞組S1的兩端。
如人們已知的，具有熱陰極的氣體放電管必須由電極的予熱裝置來啟動，以便使管中的氣體充分電離并使放電產(chǎn)生。這可由次級繞組S1和匹配于具有加熱狀態(tài)陰極K1、K2的變壓器T的諧振頻率的電容器C5來完成。這種匹配可由經(jīng)驗確定或由測量并附加到該阻抗中的陰極加熱電阻來確定，如果電極K1、K2被充分加熱，該阻抗就太低了，而來自次級繞組S1的大部分電流被用于加熱陰極。僅當(dāng)出現(xiàn)用于諧振的條件時，該電壓增加到點燃該電極的電平。當(dāng)電極K1、K2之間正建立起放電時，電容器C5就不再作為諧振電容器，但無論如何它提供了一定的灼熱電壓以保證該電極被加熱，這是由于前者的阻抗同頻率相比是太低了。只要降低電源電壓能使光線暗淡這是又一個優(yōu)點。
相應(yīng)于本發(fā)明的該轉(zhuǎn)換器也可以使用沒有濾波的脈動直流電直接驅(qū)動具有如新歐洲規(guī)范的要求的COS中高達0.95的功率因數(shù)且不用相位補償?shù)臍怏w放電管。如果頻率為60KHZ，該電容量C1選定例如為0.005μF，電容器C3為0.22μF，但在100KHZ時，電容器C1被選定為0.003μF，電容器C3為0.15μF。此外，在電極之間陰極材料對傳輸波長的條件表示當(dāng)前氣體放電管的長度在30到35KHZ運行頻率是最佳值。
相應(yīng)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器在實踐中如何運行，參照圖4a-c都可很容易理解。
圖4a和4b說明電感器L兩端測量的感應(yīng)電壓UL的特性曲線，圖4a和4b所涉及的電壓是UL的平均峰一峰值。圖4a和4b中該電壓的整個周期是脈沖t1，而晶體管在t2導(dǎo)通。在圖4a中位于次級繞組S1的負(fù)載是標(biāo)準(zhǔn)的，該電壓是低的(在這里為0.6UL)，而由于能量泄漏，t1是短的(在這里為0.15t1)。在圖4b中次級繞組被短路，該電壓增加(在這里達1.3UL)，同樣，由于能量泄漏，t2同樣是短的。
圖4c表明在不同負(fù)載條件諧振電壓的一個周期。F1表明該標(biāo)準(zhǔn)的正弦特性;曲線F2表明的是當(dāng)變壓器T挪用能量的情況;曲線F3是當(dāng)次級繞組S1被短路的情況。在負(fù)的半周中，即在周期TD中的所有期間自激二極管導(dǎo)通。無論什么負(fù)載條件，Q在周期
導(dǎo)通。如果能量通過變壓器T泄漏，Q運行在周期
，則該系統(tǒng)是處于自我控制的狀態(tài)。如果次級繞組S1被短路，晶體管Q在周期
中導(dǎo)通，能量沒有更多地泄漏到變壓器T，那么在負(fù)半周里，電感器L傳輸較大部分能量返回到電容器C3。
相應(yīng)于本發(fā)明的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器的具體實施例將參照圖5加以描述，在該圖中的參數(shù)標(biāo)號并不與圖2、3中那些相應(yīng)元件完全等同，它所表示的是相應(yīng)于本發(fā)明的更基本的實施例。
如圖15所示，橋式整流器B2傳送來自交流源的直流電壓，該電壓在電容器C2、C3中濾波，經(jīng)由二極管D12，在實施例中表示的一脈沖發(fā)生器電路包括一具有由六個門A1-A6構(gòu)成的反相輸出的以斯米特觸發(fā)器電路形式構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。脈沖發(fā)生器電路的電壓由齊納二極管Z整流并由電容器C4濾波。該實施例的該脈沖發(fā)生器電路通過電阻器R6、二極管D1及可變電阻RP(所示為電阻器R5)提供一非穩(wěn)態(tài)的多諧振蕩器電路，這樣，通過電阻器R5和R6和電器C5就可提供對所要求的基本頻率和脈沖寬度的調(diào)諧。門A1的輸出傳送近似方波的脈沖并控制近似并聯(lián)的A3-A6四個門的輸入。相同門的各自的輸出也以并聯(lián)形式連接并送到用作開關(guān)的晶體管Q的控制極。如果使用普通的雙極型晶體管，控制輸入當(dāng)然是該晶體管的基極，但如果使用MOS場效應(yīng)晶體管，該控制電極當(dāng)然是和柵極等同的。相應(yīng)于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器可以方便地由集成自激二極管來實現(xiàn)，那樣，整流器二極管D2和在圖2中的第2并聯(lián)支路可以去掉。
當(dāng)晶體管Q導(dǎo)通時，激磁電流被傳送到電感器L和變壓器T的初級繞組P，該諧振過程被啟動。該諧振頻率的精細調(diào)節(jié)可通過可變電阻RP進行。
變壓器T的次級繞組S1傳送電壓和電流給負(fù)載，這如結(jié)合圖2更詳細討論過的那樣。在圖5中，在變壓器T中進一步設(shè)置了第3繞組S3，如果后者是一氣體放電管的話，它被用來增加負(fù)載的電離電壓，以便在極低的溫度下保證可靠點燃，如圖所示，它的第1端與氣體放電管的電極相連接，它的第2端接地。
如在圖6中詳細表示的，在實施例中的變壓器T由E型芯變壓器構(gòu)成，它用于MHZ范圍內(nèi)的高頻頻率，該芯和繞組可以由例如具有介質(zhì)薄膜的鐵氧體片和噴涂在該膜上的繞組制成。但是用在例如頻率在30-100KHZ的非通常應(yīng)用范圍內(nèi)的E型芯變壓器仍然提供非常密實的結(jié)構(gòu)。進而如圖5實施例中所示明的，該電感器L和變壓器T的初級繞組P構(gòu)成一整體。
連接于橋式整流器B1的次級繞組S2的尺寸是這樣選定的，使通過橋B1中的整流二極管D7-D10所獲得的直流電壓低于C2和C3兩端正常運行的電壓，電阻器R10和R11對該電容器20構(gòu)成一分壓器，以便在脈沖發(fā)生器電路之前給出所要求的確定時間周期值，并通過二極管D5斷開非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。如果在A1的信號是低的，則門A3-A6的輸出也低。借助電容器C20通過電阻器R7和R8確定斷開時間間隔，在某一確定的時間之后，反相放大器A2的輸入也變低并且它的輸出變高，這樣多諧振蕩器再次被觸發(fā)。但是，利用現(xiàn)有技術(shù)的用另一種方法來實現(xiàn)這一可靠的功能是可能的，在這里，所表明的該電路僅僅相應(yīng)于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的一個示例性的實例，而并沒有在任何方面限制本發(fā)明的范圍。
相應(yīng)于本發(fā)明轉(zhuǎn)換器的基本點是，在圖5實施例中的諧振電容器C1是作為并聯(lián)電路的9個電容器C5a-C5m(未示出)的體現(xiàn)，在該頻率的半個周期期間，它僅作為諧振電容器。用于再充滿諧振回路，即電感器上L的該諧振頻率的第2個半周期是利用C1經(jīng)電容器C3放電提供的，按照這種連接，在技術(shù)上這是熟悉的，即回掃振蕩器(fly-back oscillators)由于在第1回掃能量中從諧振回路已經(jīng)抽取了能量，這樣，下一個半周期接收較低的能量值，從而該振蕩器傾向于給出不對稱的頻率特性。為使變壓器T作為一個對稱的負(fù)載運行，從而圖2中的諧振電容器C1在第2個半周期期間必須接收較多的電荷。這一作用由經(jīng)由二極管D2與電感器L以串聯(lián)形式相連接的，并且在與第1個半周期相等的電壓電平上已經(jīng)存有電荷的電容器C3來完成。借助于諧振電容器C3的校正計算和相配的電源電壓U的作用，該變壓器將在兩個半周期中饋送相同的能量。但是，在諧振器的每個半周期中提供了對稱的能量。在變壓器T中使用空氣隙，使得該諧振器提供一種近似完美的正弦電壓而沒有直流分量加偏的變壓器初級續(xù)組P。
由于電感器L的電感的校正選擇值和變壓器T的阻抗，以及對電容器C1和C3的校正電容值，再加上相配的電源電壓U，它可能達到開關(guān)損耗完全被抵消的非常高的效率，而由于在該電感分量中電流和電壓之間的相位移，該晶體管Q僅僅工作在該電路電流的極小部分，實際上該晶體管Q可以認(rèn)為是電壓開關(guān)，相對于諧振的正負(fù)周期它能調(diào)節(jié)諧振電路到零，從而該晶體管能消除該諧振器傾向衰減的趨勢并維持給定的頻率，而當(dāng)晶體管Q沒有導(dǎo)通時，電流主要由電感器L提供。在變壓器T中也可以單個配合的空氣隙來實現(xiàn)負(fù)載RG的特性，從而空氣隙可以有效地用于控制電感L和電容C1的能量泄漏。變壓器T的校正量和使用的空氣隙可以使得當(dāng)在晶體管Q所確定的頻率范圍內(nèi)由S1的完全短路導(dǎo)致該諧振器的完全諧振。
最后必須提到，對于本技術(shù)領(lǐng)域的精通技術(shù)的人員明顯是，該脈沖發(fā)生器也可以不用非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，用另一種方法加以相應(yīng)地實現(xiàn)，例如非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器可由數(shù)字頻率合成器代替。當(dāng)使用非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器時，該頻率只能在10-15%的范圍內(nèi)得到控制，一數(shù)字頻率綜合器可以驅(qū)動相應(yīng)于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器使頻率范圍從AF域延伸到100MHZ甚至更寬的范圍，而所產(chǎn)生的頻率可以容易地加以控制超過倍頻程或更多。該轉(zhuǎn)換器也可以在HF和VHF中應(yīng)用需要高的，穩(wěn)定的和對稱化的諧振電壓的那些地方，再則，這也是顯然的，即在該脈沖發(fā)生器電路中的所有元件，如肖特基觸發(fā)器門A1-A6和晶體管Q也可以方便地集成在一芯片上。利用相應(yīng)于本發(fā)明的頻率轉(zhuǎn)換器，其變壓器損耗，脈沖發(fā)生器電路的損耗，在諧振電感器中的能量損耗和在輸入端上的橋式整流器的損耗等等均受到限制，總的損耗可以保持在50%或更少，這樣相應(yīng)于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的具體實施例中達到97%量級的效率。
權(quán)利要求
1.具有串并聯(lián)諧振的，特別是用于驅(qū)動其中包括氣體放電管的任何電阻或電感負(fù)載RG的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其中，用晶體管構(gòu)成的一轉(zhuǎn)換開關(guān)(Q)串接在直流電源的負(fù)極和一電感器(L)的第一端之間；其中，在該電流和晶體管(Q)的控制極之間設(shè)置有一脈沖發(fā)生器電路，在那里該電感器(L)的第2端被連接于一變壓器(T)的一初級繞駔，其特征在于該頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器包括分別設(shè)置在晶體管(Q)的電荷發(fā)射極和電荷收集極之間的第1和第2并聯(lián)支路上的第1諧振電容器(C1)和一整流二極管，第2諧振電容器C3設(shè)置在該電壓源的電極兩端，通過二極管(D2)與電感器(L)相串接，變壓器(T)、電感器(L)和電容器(C1，C3)組成RCL諧振器，和晶體管以串并聯(lián)方式工作，并具有分別由電感器電壓(UL)或電容器電壓(Uc1和Uc3)和該電源(U)之間的相互關(guān)系所確定的品質(zhì)因數(shù)，該負(fù)載(RG)被連接在該變壓器(T)中的第一次級繞組(S1)的兩端之間，這樣，該負(fù)載(RG)是與電感器(L)相串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，晶體管(Q)是一具有內(nèi)部自激二極管的MOS場效應(yīng)晶體管，從而在第2并聯(lián)支路中的整流二極管(D2)被取消。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該脈沖發(fā)生器電路包括一非穩(wěn)定多諧振蕩器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該脈沖發(fā)生電路包括一數(shù)字頻率合成器。
5.根據(jù)前述任何權(quán)利要求的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在該變壓器(T)中的次級繞組的阻抗是在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(RG)下調(diào)諧到該諧振器的品質(zhì)因數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，如果負(fù)載(RG)的瞬時值小于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載，那么該負(fù)載(RG)用補償負(fù)載來平衡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，設(shè)置在變壓器的次級繞組(S2)兩端之間的橋式整流器(B1)用于平衡該負(fù)載(RG)，該橋式整流器(B1)被連接到電壓源的電極之間，這樣，變壓器(T)的初級繞組(P)的阻抗就低于給定的最大值。
8.根據(jù)前述的任一權(quán)利要求的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該電容器(C1)限制該由電感器(L)通過晶體管(Q)所產(chǎn)生的逆感應(yīng)脈沖電壓。
9.根據(jù)前述任何一權(quán)利要求的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該電容器(C3)具有比電容器(C1)大若干倍的電容量，從而被用于電源電壓(U)的濾波。
10.根據(jù)前述任何一權(quán)利要求的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，為驅(qū)動熱陰極氣體放電管，第1次級繞組(S1)的兩端，經(jīng)由該氣體放電管的電極(K1，K2)連接于一電容器(C5)，該次級繞組(S1)和該電容與在電極(K1，K2)加熱狀態(tài)下的變壓器(T)的諧振頻率相匹配。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器，其特征在于，為驅(qū)動熱陰極氣體放電管，作為陰極(K1，K2)運行的電極進而連接到該變壓器(T)的第3次級繞組(C3)兩端中之一端。
全文摘要
具有串并聯(lián)諧振的頻率調(diào)制轉(zhuǎn)換器具有一串聯(lián)在直流電壓負(fù)極和電感器第1端間的晶體管，電感器第2端連接到變壓器的初級。轉(zhuǎn)換器包括分別接在晶體管發(fā)射極和收集極之間的并聯(lián)支路上的第一諧振電容器(C
文檔編號H02M7/5383GK1073556SQ9211106
公開日1993年6月23日 申請日期1992年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月27日
發(fā)明者朱利葉斯·哈泰 申請人:朱利葉斯·哈泰