專利名稱：用于在運輸工具中驅動白熾燈的電路裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的電路裝置。此處尤其涉及在運輸工具中提供一種用于驅動白熾燈的交流電壓，其中所述的運輸工具具有一個機載供電電壓，該電壓為直流電壓，且該直流電壓值大于所述白熾燈的額定工作電壓值。
背景技術：
對于運輸工具中的機載供電電壓，通常采用額定值為13.2V的直流電壓。在運輸工具中所采用的白熾燈也具有該額定值，或具有與額定工作電壓相類似的值。但有些運輸工具具有另外的機載供電電壓值。譬如此處涉及具有機載供電電壓24V的公用車輛。
幾年來，汽車工業(yè)著眼于把機載供電電壓提高到42V。對于鹵素白熾燈的結構，事實表明通用的13.2V機載供電電壓表現(xiàn)為近似最佳的值。除了邏輯上的原因之外，還有一個原因就是在機載供電電壓為42V的運輸工具中，應該為該運輸工具中所采用的白熾燈保持13.2V的額定工作電壓。與此相應地需要一個變換器，以實現(xiàn)把機載供電電壓42V轉換到白熾燈的額定工作電壓13.2V。
在文獻US 6,340,848(Maeda)中講述過這類的變換器。此處一律涉及DC/DC變換器；也就是說該變換器的輸出電壓基本上是一個直流電壓。在該情形下大多涉及所謂的降壓器，除了白熾燈之外利用該降壓器還可以服務于其它耗電器，譬如電子控制裝置或無線電。
已知有脈沖工作方式來驅動白熾燈。在此，借助電子開關把額定工作電壓為13.2V的白熾燈周期性地連接到機載供電電壓42V上。由此產生白熾燈的脈沖式工作。該燈利用具有某個脈沖時延和42V幅值的脈沖進行工作。脈沖的間隔決定了施加給燈的燈電壓的周期時間。該周期時間應該如此地短，使得根據燈絲的熱惰性而不至于使燈絲溫度緊隨于燈電壓。脈沖時延與周期時間之比確定了一個占空比，利用該占空比可以調整燈電壓的有效值。為了拓寬燈電壓的范圍，也可以變化所述的周期時間。
所述脈沖工作方式的變換器的特征在于脈沖的單極性。燈電壓可以分解為一個交流成分和一個直流成分，其中直流成分意味著燈電壓的主要成分。已經表明，利用單極脈沖驅動白熾燈對燈的壽命是不利的。另外，如果不采取來限制脈沖沿的陡度，則該脈沖可能引起電磁干擾。
發(fā)明內容
本發(fā)明的任務在于提供一種如權利要求1的前序部分所述的電路裝置，以便在不損害燈壽命的情況下實現(xiàn)白熾燈的運行。
利用具有如權利要求1的前序部分所述的特征的電路裝置，該任務通過權利要求1的特征部分的特征來解決。非常有利的改進方案由從屬權利要求給出。
在本發(fā)明的電路裝置中，通過輸入端饋入基本為直流電壓的機載供電電壓。根據本發(fā)明，所述的電路裝置包含有一個逆變器，該逆變器把機載供電電壓的直流電壓變換成交流電壓，并在輸出端上以輸出電壓的形式提供給白熾燈。輸出電壓的直流成分是可以忽略的。由此相對于現(xiàn)有技術的單極性脈沖工作方式獲得了更長的白熾燈壽命。
據此，本發(fā)明的一個方面是白熾燈的雙極性工作。下面列舉了由本領域文獻公開的逆變器的4個典型電路技術實施例，它們可以在本發(fā)明的電路裝置中采用半橋逆變器，全橋逆變器，推挽式逆變器和正向-閉塞變流器。
半橋逆變器需要兩個串聯(lián)的電子開關和至少一個耦合電容。白熾燈可以直接被連接在電子開關和耦合電容的連接點之間。燈電壓的有效值可以通過電子開關的占空比來調節(jié)。但也可以通過變壓器把白熾燈耦合到所述的半橋逆變器上。于是，燈電壓的有效值也通過變壓器的變比來確定。由此可以實現(xiàn)0.5的占空比。從而實現(xiàn)本發(fā)明的另一個方面。通過用交流電壓驅動白熾燈，可以利用變壓器來使機載供電電壓與白熾燈的額定工作電壓相匹配；在占空比方面，可以由此達到一個自由度，它可以被用來減小本發(fā)明電路裝置所產生的電磁干擾。通過一同使用濾波裝置，可以優(yōu)選地在占空比為0.5的情況下實現(xiàn)電路裝置的近似正弦形的輸出電壓曲線，這可以導致非常小的電磁干擾。寄生電容和電感、以及變壓器的磁化特性和耦合電容等可以被用來實現(xiàn)所述的濾波裝置。
全橋逆變器不需要耦合電容，為此需要四個電子開關，這些電子開關被劃分為由分別兩個串聯(lián)電子開關組成的串聯(lián)電路。與半橋電路相類似，白熾燈可以直接連接在所述兩個串聯(lián)電路的連接點之間，或者通過一個變壓器與所述的全橋逆變器相耦合。半橋逆變器的其它實施方案也相應地適用于全橋逆變器。
推挽式逆變器只需要兩個電子開關，不需要耦合電容，但總是需要一個變壓器。
對于正向-閉塞變流器也一直需要一個變壓器，而它只需要一個電子開關。該變流器可以被實施為諧振的或非諧振的。
在實踐中，選擇逆變器的電路拓撲基本上是由成本決定的。從技術的觀點來看，上面所列舉的三個實施例的優(yōu)缺點在本領域文獻中早已被公開。
下面借助實施例并參考附圖來詳細講述本發(fā)明。圖中圖1示出了半橋逆變器形式的本發(fā)明實施例，圖2示出了全橋逆變器形式的本發(fā)明實施例，圖3示出了推挽逆變器形式的本發(fā)明實施例，以及圖4示出了正向-閉塞變流器形式的本發(fā)明實施例，。
下文用字母T表示晶體管，用字母J表示接線端子，用字母L表示電感，用字母C表示電容，其后分別跟隨了一個數(shù)字。下面還為不同實施例的相同和作用相同的元件使用了完全相同的參考符號。
具體實施例方式
在圖1中示出了本發(fā)明的電路裝置，其中用一個半橋逆變器來實現(xiàn)逆變器。輸入端J1和J2被饋入機載供電電壓UB。在J1和J2之間連接了由兩個電子開關T1和T2組成的串聯(lián)電路，所述的電子開關在該實施例中被實施為MOSFET。在J1和J2之間還連接了由耦合電容C1和C2組成的串聯(lián)電路。在T1與T2的連接點和C1與C2的連接點之間連接了變壓器Tr的一次繞組。在所述變壓器的二次繞組上，通過輸出端J3和J4連接了白熾燈Lp。T1和T2的門極端被連接到未示出的脈沖發(fā)生器上，該脈沖發(fā)生器使各個晶體管被接通一個所需的脈沖時延。
在圖2中示出了本發(fā)明的電路裝置，其中逆變器通過一個全橋逆變器來實現(xiàn)。該拓撲對應于圖1的拓撲，其區(qū)別在于圖1所示的耦合電容C1和C2由另外兩個電子開關T3和T4代替。T3和T4的門極也被連接到未示出的脈沖發(fā)生器上，由該脈沖發(fā)生器使各個晶體管被接通一個所需的脈沖時延。通常，T1與T4同時導通，T2與T3同時導通。但從上述的文獻中還公開了所謂的相移模式，該模式允許改變被饋入變壓器Tr的脈沖的脈沖時延。而且還公開了以下模式，其中一個橋臂(譬如T1和T2)所施加的脈沖頻率要遠遠大于另一個橋臂。
在圖3中示出了本發(fā)明的一個電路裝置，其中逆變器是通過一個推挽式逆變器來實現(xiàn)的。與圖1和2的實施例不同的是，在推挽式逆變器的前面連接了一個由電感L1和電容C3組成的濾波裝置。在由L1和C3組成的濾波裝置中，經輸入端J1和J2饋入所述的機載供電電壓UB。L1與C3的連接點被耦合到變壓器Tr的一次繞組的中間抽頭上。該中間抽頭通過L1與J1相耦合。一次繞組的兩個端子分別通過一個電子開關T1、T2與J2相連接。在變壓器Tr的二次繞組上，經輸出端J3和J4連接了白熾燈Jp。T1和T2的門極端被連接到未示出的脈沖發(fā)生器上，由該脈沖發(fā)生器使各個晶體管被接通一個所需的脈沖時延。
所述由L1和C3組成的濾波裝置的諧振頻率可以根據T1和T2被切換的頻率進行校正。于是，輸出電壓是正弦形的。當只存在L1時，也可以實現(xiàn)近似正弦形的輸出電壓UA。在圖3所示的實施例中，所述的濾波裝置被連接在逆變器之前。也可以構想，把濾波裝置連接在逆變器之后，譬如通過并聯(lián)在一次或二次繞組上的電容。
圖1和2所示的實施例也可以配備類似的濾波裝置。
在圖4中示出了本發(fā)明的一個電路裝置，其中逆變器通過一個正向-閉塞變流器來實現(xiàn)。
在施加了機載電壓UB的端子J1和J2之間，連接了變壓器Tr的一次繞組的串聯(lián)電路和電子開關T5。電子開關T5被實施為MOSFET。可選地，譬如也可以采用雙極晶體管或IGBT。T5的門極端被連接到一個未示出的脈沖發(fā)生器上，由該脈沖發(fā)生器使T5被接通一個所需的脈沖時延。
在電子開關T5上并聯(lián)了一個二極管D1和一個電容C4。二極管D1作用為空載二極管。如果包含在T5中的體二極管滿足所需的性能-例如快速的反向恢復時間，則可以取消該空載二極管。
在變壓器Tr的二次繞組上連接了電感L2的串聯(lián)電路，并通過端子J3、J4連接了燈Lp。在燈上施加了輸出電壓UA。
電感L2根據電容C4被如此地調諧，使得達到所述正向-閉塞變流器的諧振工作方式。變壓器Tr可以被構造成一同完成電感L2的任務。
如果所述的正向-閉塞變流器不需要諧振工作方式，則可以取消電感L2和電容C4。
權利要求
1.用于在運輸工具中驅動白熾燈的電路裝置，具有以下特征與機載供電電壓(UB)相耦合的輸入端(J1，J2)，其中所述的機載供電電壓(UB)基本為直流電壓，與白熾燈(Lp)相耦合的輸出端(J3，J4)，其特征在于，所述的電路裝置包含一個逆變器，該逆變器在所述的輸出端(J3，J4)上提供一個基本為交流電壓的輸出電壓(UA)。
2.按權利要求1的電路裝置，其特征在于所述的逆變器被實施為與所述機載供電電壓(UB)相耦合的半橋逆變器。
3.按權利要求1的電路裝置，其特征在于所述的逆變器被實施為與所述機載供電電壓(UB)相耦合的全橋逆變器。
4.按權利要求1的電路裝置，其特征在于所述的逆變器被實施為與所述機載供電電壓(UB)相耦合的推挽式逆變器。
5.按權利要求1的電路裝置，其特征在于所述的逆變器被實施為與所述機載供電電壓(UB)相耦合的正向-閉塞變流器。
6.按權利要求1的電路裝置，其特征在于所述的逆變器包含一個與所述輸出端(J3，J4)相耦合的變壓器(Tr)。
7.按權利要求1的電路裝置，其特征在于所述的機載供電電壓(UB)具有一個位于28V-50V之間的值，所述的輸出電壓(UA)具有一個位于8.8V-15.7V之間的有效值。
8.按權利要求1的電路裝置，其特征在于所述逆變器的脈沖工作方式。
全文摘要
用于在運輸工具中驅動白熾燈的電路裝置，具有以下特征與機載供電電壓(UB)相耦合的輸入端(J1，J2)，其中所述的機載供電電壓(UB)基本為直流電壓；與白熾燈(Lp)相耦合的輸出端(J3，J4)；其特征在于，所述的電路裝置包含一個逆變器，該逆變器在所述的輸出端(J3，J4)上提供一個基本為交流電壓的輸出電壓(UA)。
文檔編號H05B41/24GK1452443SQ0312250
公開日2003年10月29日 申請日期2003年4月16日 優(yōu)先權日2002年4月16日
發(fā)明者G·希爾施曼, R·羅姆博格, C·維蒂 申請人:電燈專利信托有限公司