專利名稱：開關裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種開關裝置，它宜于通過極性變化的脈沖電流引燃和操作高壓放電燈。該裝置具有一個橋式網絡，該網絡含有第一開關裝置，用來交替地改變導通和截止狀態，以獲得極性變化的脈沖電流;驅動所述開關裝置的驅動電路，它包括開關裝置的主電極和控制極之間的短路開關，用來在開關裝置變為截止狀態的期間內在主電極和控制極之間保持短路;以及一個給驅動電路提供控制信號的控制電路。
開頭所述的那種開關裝置的一個在GB2102641A中已經知道了。
在這個已知開關裝置的橋式網絡中存在相當大的電壓差，為了避免大的電位差對驅動電路的不利影響，在開關裝置和驅動電路之間提供直流隔離電路。因此，在這個已知的開關裝置中，呈光晶體管形式的短路裝置同時組成了橋式網絡和驅動電路之間的直流隔離電路，這種光晶體管有較小的尺寸，因而有利于開關裝置結構較緊湊。不過，這種光晶體管要求較高的控制功率。
另一種可能的直流隔離電路是采用變壓器，不過，這導致用大尺寸傳輸低功率的缺點。
本發明的特別目的是提供一種減小控制功率而保持開關裝置結構緊湊的措施。
按照本發明，開頭一節所述的那種開關裝置的特征在于，驅動電路包括一控制短路開關的可控電流源，通過由可控電流源得到短路開關的控制功率，使得不再需要驅動電路和橋式網絡之間的直流隔離電路。這提供了使用一種用較低的控制功率控制的開關作為短路開關的可能性，一種特別合適的短路開關是一種晶體管，由于它通常具有相當大的放大系數，故可用較低的功率控制。
更可取的是，晶體管的基極D、C連接于可控電流源上。
可控電流源可以較簡單方式由半導體獲得，這尤其適合于小型化，因而至少保留了開關裝置的緊湊結構。
在按照本發明的一個最佳實施例中，可控的電流源同時又用來控制與橋式網絡的第二開關裝置相連的半導體開關，第二開關裝置與第一開關裝置交替地被轉換到導通狀態，這更加有利于開關裝置結構的小型化。
在含有4個開關裝置的橋式網絡中，開關裝置被成對地交替轉換到截止狀態，從而獲得極性變化的脈沖電流，從開關裝置運轉的可靠性的觀點來看，開關裝置和成對驅動電路配置是有利的。
其實，從美國專利4649321已經知道，只要保證橋式網絡的開關裝置通過相關開關裝置的控制極和主電極相互短路而處于截止狀態，電壓差就可以被抵消，主電極和控制極，僅當主電極處于低電位時，才被短路。這在兩個開關裝置中實現了，開關裝置被交替地轉換成導通狀態，在某段時間內同時處于導通狀態，以改變所產生方波電流的極性。的確，用這種方式能夠使橋式網絡與驅動電路之間的直流隔離電路僅限于一個二極管，但另一方面，這種方案有一個主要缺點，即每當極性改變時，橋式網絡實際上被短路了。此外，在這種短路條件下需要一個熾熱線圈電阻元件與橋式網絡串聯以防止過電流通過開關裝置。這導致不希望的功率損失。
本發明開關裝置的一個實施例將參照
。圖中圖1是開關裝置的方塊電路圖，圖2是開關裝置的橋式網絡的進一步說明，圖3是開關裝置的驅動電路的進一步說明。
圖1所示的開關裝置由開關電源1，橋式網絡Ⅱ，輔助電路Ⅲ及控制電路Ⅳ組成。輔助電路Ⅲ包含兩個驅動電路25，26，被操縱的高壓放電燈Ⅴ與橋式網絡Ⅱ相連，在本實施例中，放電燈是一種高壓金屬鹵化物燈，其額定功率為200W。
橋式網絡Ⅱ及輔助電路Ⅲ進一步詳細地示于圖2中，橋式網絡包含開關裝置21，22，23，24，它們成對地交替地轉換為導通和截止狀態，以便得到流經燈Ⅴ的極性改變的脈沖電流。
燈Ⅴ包括在網絡4中，該網絡被連接在橋路接點C和D之間，由電感40，變壓器41的副繞組41b及燈的接點42，43形成網絡4，副繞組41b以及燈的接點42，43被電容器46分流。變壓器41的原繞組41a形成產生電壓脈沖電路，并連有充氣擊穿元件44和升壓網絡45。
開關裝置21，22，23，24被驅動電路25，26成對地驅動。驅動電路25進一步詳細地示于圖3。在圖3中，短路開關27連接在開關元件21的控制極215和主電極211之間。短路開關呈晶體管形式，其基極27b連于驅動電路的可控的電流源28上。可控電流源被控制電路在接點A供給的控制信號檢測。
可控電流源28和短路開關27經一輔助電壓接點+Ⅴ供電，由控制電路經接點A供給的控制信號由一方波電壓脈沖序列組成。當在A點有一方波脈沖時，可控電流源28的晶體管導通，由發射極281確定的電流從輔助電壓接點+Ⅴ流經可控的電流源28，因而，短路開關27的基極27b電壓比較低，短路開關截止。結果，由于在輔助電壓接點+Ⅴ存在的輔助電壓，開關裝置21將呈導通狀態。
只要在A端存在電壓脈沖，可控電流源28中的晶體管就截止，從而電流不再流經可控電流源，這使得短路開關27的基極27b的電壓相對升高而導通，結果，開關裝置21的主電極211和控制極215之間形成短路，此狀態一直維持到下一個電壓脈沖出現在A端，由于這一短路，開關裝置21保持截止狀態。
在橋式網絡Ⅱ中的開關裝置以高頻工作(通斷)情況下，燈被起燃，在本實施例中，大約選用55KHz的高頻。在控制電路Ⅳ中，用已知方式產生開關脈沖。高頻如此選擇，使得在網絡4中，電感40，相連的燈和電容46組成一諧振振蕩電路。因此，在燈的接點42，43之間產生高電壓，從而在連接的燈Ⅴ的燈電極之間發生擊穿。由于燈的擊穿，振蕩電路便失去諧振。
假如所連接的燈在由振蕩電路產生的電壓下不發生擊穿，經過一段時間，網絡45中產生的電壓也將上升到使充氣擊穿元件44達到其擊穿電壓而擊穿。然后，網絡45中的電容器通過擊穿元件44和變壓器41的原繞組41a突然放電。結果在副邊41b產生一個非常高的電壓，此電壓也出現在燈的連接點42處。
在所述電路裝置中，擊穿元件44如此選擇，使得它有3KV的擊穿電壓。一方面，適當選擇變壓器的結構和繞組比，另一方面，適當調整由繞組和連到電容器的電導體形成的電容器值，使得在所述實施例中產生一個使擊穿元件44被擊穿的25KV峰值電壓。
借助產生電壓脈沖的電路，該電路由變壓器41，擊穿元件44和網絡45組成，在所連的燈熄滅之后，完全能夠使其立即再起燃，這一般被稱為“熱再起燃”。
燈被起燃之后，經過一段時間達到穩定運行條件。燈起燃之后，橋式網絡開關裝置以約400Hz的頻率轉換，借助所述開關裝置運動的燈，有恒定功率和基本恒定的光通量強度，因而特別適用于投影光源。
權利要求
1.一種用于由極性改變的脈沖電流引燃并運行的高壓放電燈的開關裝置，包括，含有為獲得交變極性脈沖電流而交替轉換為導通和截止狀態的第一開關裝置；驅動該開關裝置的驅動電路，該電路包括開關裝置的主電極和控制極之間的短路開關，在開關裝置轉換為截止狀態的期間內，該短路開關在主電極與控制極之間保持短路；以及給驅動電路提供控制信號的控制電路，其特征在于，所述驅動電路包括一可控電流源用來控制短路開關。
2.控照權利要求1的開關裝置，其特征在于短路開關是一晶體管，其基極被D.C連接于電流源。
3.按照權利要求1或2的開關裝置，其特征在于，電流源同時用于控制與橋式網絡中的第二開關裝置相連的短路開關，該第二開關裝置與第一開關裝置交替地轉換為導通狀態。
全文摘要
本發明涉及用于一種由極性變化的電流引燃并運行的高壓放電開關裝置，為此目的，開關裝置含有橋式網絡(II)，它包括交替地轉換為導通和截止狀態的開關裝置(21)，該開關裝置具有一控制極215和主電極211。在這兩電極之間，在開關裝置處于截止狀態期間，借助短路開關(27)保持短路。按照本發明，短路開關由一可控的電流源(28)控制。
文檔編號H05B41/292GK1047429SQ9010425
公開日1990年11月28日 申請日期1990年5月14日 優先權日1989年5月17日
發明者亨德里克·簡·布蘭卡斯 申請人:菲利浦光燈制造公司