用于在运输工具中驱动白炽灯的电路装置

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的电路装置。此处 尤其涉及在运输工具中提供一种用于驱动白炽灯的交流电压，其中所 述的运输工具具有一个机载供电电压，该电压为直流电压，且该直流 电压值大于所述白炽灯的额定工作电压值。

背景技术

对于运输工具中的机载供电电压，通常采用额定值为13.2V的直 流电压。在运输工具中所采用的白炽灯也具有该额定值，或具有与额 定工作电压相类似的值。但有些运输工具具有另外的机载供电电压 值。譬如此处涉及具有机载供电电压24V的公用车辆。

几年来，汽车工业着眼于把机载供电电压提高到42V。对于卤素 白炽灯的结构，事实表明通用的13.2V机载供电电压表现为近似最佳 的值。除了逻辑上的原因之外，还有一个原因就是在机载供电电压为 42V的运输工具中，应该为该运输工具中所采用的白炽灯保持13.2V 的额定工作电压。与此相应地需要一个变换器，以实现把机载供电电 压42V转换到白炽灯的额定工作电压13.2V。

在文献US 6,340,848(Maeda)中讲述过这类的变换器。此处一律 涉及DC/DC变换器；也就是说该变换器的输出电压基本上是一个直流 电压。在该情形下大多涉及所谓的降压器，除了白炽灯之外利用该降 压器还可以服务于其它耗电器，譬如电子控制装置或无线电。

已知有脉冲工作方式来驱动白炽灯。在此，借助电子开关把额定 工作电压为13.2V的白炽灯周期性地连接到机载供电电压42V上。由 此产生白炽灯的脉冲式工作。该灯利用具有某个脉冲时延和42V幅值 的脉冲进行工作。脉冲地间隔决定了施加给灯的灯电压的周期时间。 该周期时间应该如此地短，使得根据灯丝的热惰性而不至于使灯丝温 度紧随于灯电压。脉冲时延与周期时间之比确定了一个占空比，利用 该占空比可以调整灯电压的有效值。为了拓宽灯电压的范围，也可以 变化所述的周期时间。

所述脉冲工作方式的变换器的特征在于脉冲的单极性。灯电压可 以分解为一个交流成分和一个直流成分，其中直流成分意味着灯电压 的主要成分。已经表明，利用单极脉冲驱动白炽灯对灯的寿命是不利 的。另外，如果不采取来限制脉冲沿的陡度，则该脉冲可能引起电磁 干扰。

发明内容

本发明的任务在于提供一种如权利要求1的前序部分所述的电路 装置，以便在不损害灯寿命的情况下实现白炽灯的运行。

利用具有如权利要求1的前序部分所述的特征的电路装置，该任 务通过权利要求1的特征部分的特征来解决。非常有利的改进方案由 从属权利要求给出。

在本发明的电路装置中，通过输入端馈入基本为直流电压的机载 供电电压。根据本发明，所述的电路装置包含有一个逆变器，该逆变 器把机载供电电压的直流电压变换成交流电压，并在输出端上以输出 电压的形式提供给白炽灯。输出电压的直流成分是可以忽略的。由此 相对于现有技术的单极性脉冲工作方式获得了更长的白炽灯寿命。

据此，本发明的一个方面是白炽灯的双极性工作。下面列举了由 本领域文献公开的逆变器的4个典型电路技术实施例，它们可以在本 发明的电路装置中采用：半桥逆变器，全桥逆变器，推挽式逆变器和 正向-闭塞变流器。

半桥逆变器需要两个串联的电子开关和至少一个耦合电容。白炽 灯可以直接被连接在电子开关和耦合电容的连接点之间。灯电压的有 效值可以通过电子开关的占空比来调节。但也可以通过变压器把白炽 灯耦合到所述的半桥逆变器上。于是，灯电压的有效值也通过变压器 的变比来确定。由此可以实现0.5的占空比。从而实现本发明的另一 个方面。通过用交流电压驱动白炽灯，可以利用变压器来使机载供电 电压与白炽灯的额定工作电压相匹配；在占空比方面，可以由此达到 一个自由度，它可以被用来减小本发明电路装置所产生的电磁干扰。 通过一同使用滤波装置，可以优选地在占空比为0.5的情况下实现电 路装置的近似正弦形的输出电压曲线，这可以导致非常小的电磁干 扰。寄生电容和电感、以及变压器的磁化特性和耦合电容等可以被用 来实现所述的滤波装置。

全桥逆变器不需要耦合电容，为此需要四个电子开关，这些电子 开关被划分为由分别两个串联电子开关组成的串联电路。与半桥电路 相类似，白炽灯可以直接连接在所述两个串联电路的连接点之间，或 者通过一个变压器与所述的全桥逆变器相耦合。半桥逆变器的其它实 施方案也相应地适用于全桥逆变器。

推挽式逆变器只需要两个电子开关，不需要耦合电容，但总是需 要一个变压器。

对于正向-闭塞变流器也一直需要一个变压器，而它只需要一个 电子开关。该变流器可以被实施为谐振的或非谐振的。

在实践中，选择逆变器的电路拓扑基本上是由成本决定的。从技 术的观点来看，上面所列举的三个实施例的优缺点在本领域文献中早 已被公开。

附图说明

下面借助实施例并参考附图来详细讲述本发明。图中：

图1示出了半桥逆变器形式的本发明实施例，

图2示出了全桥逆变器形式的本发明实施例，

图3示出了推挽逆变器形式的本发明实施例，以及

图4示出了正向-闭塞变流器形式的本发明实施例，。

下文用字母T表示晶体管，用字母J表示接线端子，用字母L表 示电感，用字母C表示电容，其后分别跟随了一个数字。下面还为不 同实施例的相同和作用相同的元件使用了完全相同的参考符号。

具体实施方式

在图1中示出了本发明的电路装置，其中用一个半桥逆变器来实 现逆变器。输入端J1和J2被馈入机载供电电压UB。在J1和J2之间 连接了由两个电子开关T1和T2组成的串联电路，所述的电子开关在 该实施例中被实施为MOSFET。在J1和J2之间还连接了由耦合电容C1 和C2组成的串联电路。在T1与T2的连接点和C1与C2的连接点之 间连接了变压器Tr的一次绕组。在所述变压器的二次绕组上，通过 输出端J3和J4连接了白炽灯Lp。T1和T2的门极端被连接到未示出 的脉冲发生器上，该脉冲发生器使各个晶体管被接通一个所需的脉冲 时延。

在图2中示出了本发明的电路装置，其中逆变器通过一个全桥逆 变器来实现。该拓扑对应于图1的拓扑，其区别在于图1所示的耦合 电容C1和C2由另外两个电子开关T3和T4代替。T3和T4的门极也 被连接到未示出的脉冲发生器上，由该脉冲发生器使各个晶体管被接 通一个所需的脉冲时延。通常，T1与T4同时导通，T2与T3同时导 通。但从上述的文献中还公开了所谓的相移模式，该模式允许改变被 馈入变压器Tr的脉冲的脉冲时延。而且还公开了以下模式，其中一 个桥臂(譬如T1和T2)所施加的脉冲频率要远远大于另一个桥臂。

在图3中示出了本发明的一个电路装置，其中逆变器是通过一个 推挽式逆变器来实现的。与图1和2的实施例不同的是，在推挽式逆 变器的前面连接了一个由电感L1和电容C3组成的滤波装置。在由L1 和C3组成的滤波装置中，经输入端J1和J2馈入所述的机载供电电 压UB。L1与C3的连接点被耦合到变压器Tr的一次绕组的中间抽头 上。该中间抽头通过L1与J1相耦合。一次绕组的两个端子分别通过 一个电子开关T1、T2与J2相连接。在变压器Tr的二次绕组上，经 输出端J3和J4连接了白炽灯Jp。T1和T2的门极端被连接到未示出 的脉冲发生器上，由该脉冲发生器使各个晶体管被接通一个所需的脉 冲时延。

所述由L1和C3组成的滤波装置的谐振频率可以根据T1和T2被 切换的频率进行校正。于是，输出电压是正弦形的。当只存在L1时， 也可以实现近似正弦形的输出电压UA。在图3所示的实施例中，所述 的滤波装置被连接在逆变器之前。也可以构想，把滤波装置连接在逆 变器之后，譬如通过并联在一次或二次绕组上的电容。

图1和2所示的实施例也可以配备类似的滤波装置。

在图4中示出了本发明的一个电路装置，其中逆变器通过一个正 向-闭塞变流器来实现。

在施加了机载电压UB的端子J1和J2之间，连接了变压器Tr的 一次绕组的串联电路和电子开关T5。电子开关T5被实施为MOSFET。 可选地，譬如也可以采用双极晶体管或IGBT。T5的门极端被连接到 一个未示出的脉冲发生器上，由该脉冲发生器使T5被接通一个所需 的脉冲时延。

在电子开关T5上并联了一个二极管D1和一个电容C4。二极管D1 作用为空载二极管。如果包含在T5中的体二极管满足所需的性能- 例如快速的反向恢复时间，则可以取消该空载二极管。

在变压器Tr的二次绕组上连接了电感L2的串联电路，并通过端 子J3、J4连接了灯Lp。在灯上施加了输出电压UA。

电感L2根据电容C4被如此地调谐，使得达到所述正向-闭塞变 流器的谐振工作方式。变压器Tr可以被构造成一同完成电感L2的任 务。

如果所述的正向-闭塞变流器不需要谐振工作方式，则可以取消 电感L2和电容C4。