用于将DC转换为AC脉冲电压的电路.pdf

摘要
申请专利号：	CN201080029954.5	申请日：	2010.06.24
公开号：	CN102484932A	公开日：	2012.05.30
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H05B 41/28申请公布日:20120530\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H05B 41/28申请日:20100624\|\|\|公开
IPC分类号：	H05B41/28; H05B41/282; H02M3/335	主分类号：	H05B41/28
申请人：	皇家飞利浦电子股份有限公司
发明人：	C·刘; A·丁; B·吴
地址：	荷兰艾恩德霍芬
优先权：	2009.06.30 CN 200910139595.8
专利代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司 72001	代理人：	初媛媛;刘鹏
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内容摘要

本发明提出一种用于将DC转换为AC脉冲电压的电路。该电路包括两个可控半导体开关。通过控制半导体开关的断开和闭合，该电路能够以不同的模式工作，也就是高输入电压模式和低输入电压模式。本发明所提出的用于将DC转换为AC脉冲电压的电路适于较宽的输入电压范围。当将该电路用作DBD灯的驱动电路时，在AC电源失效的情况下通过切换至低压DC电源，DBD灯仍然能正常工作，并且DBD灯具有较高的发光效率。

权利要求书

1：一种用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路，包括：转换器电路，配置为驱动负载，所述转换器电路包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器和变压器，其中所述第一可控半导体开关与所述变压器的初级侧串联连接，所述第二可控半导体开关和所述电容器的串联电路与所述变压器的初级侧或所述第一可控半导体开关并联连接；检测器单元，配置为检测所述转换器电路的输入电压；以及控制器单元，配置为根据所述检测器单元检测的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制所述转换器电路的工作。
2：根据权利要求 1 的电路，其中所述控制器单元配置为，如果所述输入电压高于第一预设阈值，则利用第一预设控制模式控制所述第一和第二可控半导体开关的断开和闭合。
3：根据权利要求 2 的电路，其中所述第一预设控制模式配置为控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段 T 期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间 t1，然后断开一段时间 t2，且所述第二可控半导体开关断开一段时间 t1，然后闭合一段时间 t2，其中 t1+t2 ＝ T。
4：根据权利要求 2 的电路，其中所述第一预设控制模式配置为控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段 T 期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间 t1，然后断开一段时间 t2，且所述第二可控半导体开关断开一段时间 t1，然后闭合一段时间 t3，然后断开一段时间 t4，然后闭合一段时间 t5，其中 t1+t2 ＝ T 且 t1+t3+t4+t5 ＝ T。
5：根据权利要求 3 或 4 的电路，其中所述负载在点火模式或正常工作模式下工作，且所述第一预设控制模式进一步包括检测所述负载是工作于点火模式还是正常工作模式下；以及如果所述负载工作于点火模式下，控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段 T 期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间 t6，然后断开一段时间 t7，且所述第二可控半导体开关断开一段时间 t8，然后闭合一段时间 t9，其中 t6+t7 ＝ T， t8+t9 ＝ T，且 t6 ＜ t8。
6：根据权利要求 1 的电路，其中所述控制器单元配置为，如果所述输入电压低于第二预设阈值，则利用第二预设控制模式控制所述第一和第二可控半导体开关的断开和闭合。
7：根据权利要求 6 的电路，其中所述第二预设控制模式配置为：断开所述第二可控半导体开关；以及控制所述第一可控半导体开关，从而使该开关在以下模式中周期性地闭合和断开：在时间段 T 期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间 t10，然后断开一段时间 t11，其中 t10+t11 ＝ T， t10 ＞ t11， t11 比由所述变压器和所述负载组成的电路的半个谐振周期更长，且比所述半个谐振周期和所述第一可控半导体开关 1011 的惯性延续时间之和更短。
8：一种用于驱动介质阻挡放电灯的电子驱动电路，包括按照权利要求 1 至 7 中任一项的电路。
9：一种配置为控制用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路的方法，其中所述转换器电路配置为驱动负载，所述转换器电路包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器 2 和变压器，其中所述第一可控半导体开关与所述变压器的初级侧串联连接，所述第二可控半导体开关和所述电容器的串联电路与所述变压器的初级侧或所述第一可控半导体开关并联连接，该方法包括以下步骤： a. 检测所述转换器电路的输入电压； b. 根据所述检测器单元检测的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制所述转换器电路的工作。
10：根据权利要求 9 的方法，其中所述步骤 b 包括以下步骤：如果所述输入电压高于第一预设阈值，则利用第一预设控制模式控制所述第一和第二可控半导体开关的断开和闭合。
11：根据权利要求 10 的方法，其中所述第一预设控制模式包括以下步骤：控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段 T 期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间 t1，然后断开一段时间 t2，且所述第二可控半导体开关断开一段时间 t1，然后闭合一段时间 t2，其中 t1+t2 ＝ T。
12：根据权利要求 10 的方法，其中所述第一预设控制模式包括以下步骤：控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段 T 期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间 t1，然后断开一段时间 t2，且所述第二可控半导体开关断开一段时间 t1，然后闭合一段时间 t3，然后断开一段时间 t4，然后闭合一段时间 t5，其中 t1+t2 ＝ T 且 t1+t3+t4+t5 ＝ T。
13：根据权利要求 11 或 12 的方法，其中所述负载在点火模式或正常工作模式下工作，且所述第一预设控制模式进一步包括以下步骤：检测所述负载是工作于点火模式还是正常工作模式下；以及如果所述负载工作于点火模式下，控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段 T 期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间 t6，然后断开一段时间 t7，且所述第二可控半导体开关断开一段时间 t8，然后闭合一段时间 t9，其中 t6+t7 ＝ T， t8+t9 ＝ T，且 t6 ＜ t8。
14：根据权利要求 9 的方法，其中所述步骤 b 包括以下步骤：如果所述输入电压低于第二预设阈值，则利用第二预设模式控制所述第一和第二可控半导体开关的断开和闭合。
15：根据权利要求 14 的方法，其中所述第二预设控制模式包括以下步骤：断开所述第二可控半导体开关；以及控制所述第一可控半导体开关，从而使该开关在以下模式中周期性地闭合和断开：在时间段 T 期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间 t10，然后断开一段时间 t11，其中 t10+t11 ＝ T 且 t10 ＞ t11， t11 比由所述变压器和所述负载组成的电路的半个谐振周期更长，且比所述半个谐振周期和所述第一可控开关 1011 的惯性延续时间之和更短。

说明书

用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路
    技术领域本发明涉及用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路，特别是涉及用于驱动介质阻挡放电灯的驱动电路。
     背景技术介质阻挡放电 ( 也称为 “DBD” ) 也被称为 “无声放电” 。具有氙填充物的介质阻挡放电灯引起了人们广泛的兴趣，因为其优点是稳定工作而与环境温度无关、即时发光、寿命长、高能 UV 辐射、不需要汞，等等。
     DBD 灯能利用连续激励或利用脉冲激励工作。已经揭示的是，结合修正后的气体压力的脉冲型工作方式能产生相当高的灯发光效率。对于高效率 DBD 灯而言，脉冲型工作方式是优选的，但在效率要求不高的应用中普遍使用的是连续激励。
     在点火前， DBD 灯是几乎完美的电容性负载。这是因为两个电极在几何上互相靠近的同时被电介质材料封装。在点火后，存在由气体放电引起的附加电容和耗能组分。因此任何 DBD 灯的标准电气模型可以被认为是由两个电容和一个电阻组成。通常，点亮 DBD 灯可能需要大约 5kVpp 的电压，且在正常工作模式中，驱动电压可大约为 3kVpp，同时灯的功率因数低于 0.3。此外，工作频率和驱动电压的 dv/dt 影响着灯的效率以及放电稳定性。
     由于气体放电后产生的高能 UV 辐射，水消毒是 DBD 灯的一个主要应用。通常，用于消毒应用的 DBD 灯在 220V 或 100V 的电源电压下工作。万一失去电力，则 DBD 灯需要自动切换到备用电池以保持工作。通常，备用电池的电压很低，例如 12V。因此，如何使 DBD 灯的驱动电路既能在高输入电压下又能在低输入电压下工作并获得高发光效率是需要解决的问题。
     发明内容
     在一个实施例中，本发明提出一种用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路。该电路包括两个可控半导体开关。通过控制可控半导体开关的断开和闭合，该电路能在不同模式下工作，也就是高输入电压模式和低输入电压模式。
     根据本发明的一个实施例，提出一种用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路，该电路包括转换器电路，检测器单元和控制器单元。所述转换器电路配置为驱动负载并包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器和变压器，其中，所述第一可控半导体开关与所述变压器的初级侧串联连接，且所述第二可控半导体开关和所述电容器的串联电路与所述变压器的初级侧或所述第一可控半导体开关并联连接。所述检测器单元配置为检测所述转换器电路的输入电压。所述控制器单元配置为，根据所述检测器单元所检测的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制所述转换器电路的工作模式。
     根据本发明的另一个实施例，提出一种驱动 DBD 灯的电子驱动电路，其包括上述用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路。
     根据本发明的另一个实施例，提出一种配置为控制电路的方法，该电路用于将 DC转换为 AC 脉冲电压，其中所述转换器电路配置为驱动负载并包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器和变压器，所述第一可控半导体开关与所述变压器的初级侧串联连接，且所述第二可控半导体开关和所述电容器的串联电路与所述变压器的初级侧或所述第一可控半导体开关并联连接，该方法包括以下步骤：检测所述转换器电路的输入电压，根据所述检测器单元检测的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制所述转换器电路的工作。
     本发明中提出的用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路适于较宽的输入电压范围。当该电路被用作 DBD 灯的驱动电路时，在 AC 电源失效的情况下，通过切换到低压 DC 电源， DBD 灯仍能正常工作，且 DBD 灯具有较高的发光效率。附图说明通过以下详细说明，结合考虑附图，本发明的以上及其他目的、特性和优点将变得更加明显，其中：
     图 1 为根据本发明的一个实施例的用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路的示意图；
     图 2 为图 1 中的电路的工作过程的流程图；图 3(a) 为显示图 1 中的第一和第二可控半导体开关的第一预设控制模式的示意图；图 3(b) 和 3(c) 为分别对应于在点火模式和正常工作模式下工作的 DBD 灯的示意图，描绘了当第一和第二可控半导体开关受图 3(a) 中所示的第一预设控制模式控制时的灯的电压和电流的波形；
     图 4(a) 为显示图 1 中所示的第一和第二可控半导体开关的另一种第一预设控制模式的示意图；
     图 4(b) 和 4(c) 为分别对应于在点火模式和正常工作模式下工作的 DBD 灯的示意图，描绘了当第一和第二可控半导体开关受图 4(a) 中所示的第一预设控制模式控制时的 DBD 灯的电压和电流的波形；
     图 5 为显示图 1 中的第一和第二可控半导体开关的另一种第一预设控制模式、以及 DBD 灯在点火模式下工作时相应的电压波形和电流波形的另一示意图；
     图 6 为根据本发明的另一个实施例的图 1 中电路的工作过程的另一个流程图；
     图 7 为显示图 1 中的第一和第二可控半导体开关的第二预设控制模式以及 DBD 灯相应的电压波形和电流波形、以及当 DBD 灯在第二预设控制模式下工作时第一可控半导体开关的相应电流波形的示意图；
     图 8 为当图 1 中的转换器电路的输入电压低于第二预设阈值时，也就是第二可控半导体开关断开时，图 1 中的电路的等效电路的示意图；
     图 9 为当图 1 中的负载为 DBD 灯时由负载和变压器组成的谐振电路的等效电路的示意图；
     图 10 为根据本发明的另一个实施例的用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路的示意图；
     图 11 为根据本发明的一个实施例控制电路的方法的流程图，该电路用于将 DC 转
     换为 AC 脉冲电压，其中在全部附图中，相似的附图标记被用于表示相似的步骤、特性、装置或模块。具体实施方式
     下面，将参照附图详细说明本发明的实施例。
     图 1 为根据本发明的一个实施例的用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路 100 的示意图。在图 1 中，电路 100 包括转换器电路 101、检测器单元 102、控制器单元 103、电源 104 以及负载 105，其中转换器电路 101 包括第一可控半导体开关 1011、第二可控半导体开关 1012、电容器 1013 以及变压器 1014，第一可控半导体开关 1011 与变压器 1014 的初级侧串联连接，第二可控半导体开关 1012 和电容器 1013 的串联电路与变压器 1014 的初级侧并联连接。图 1 显示了变压器 1014 的等效电路，包括漏电感 Lr、磁化电感 Lm、寄生电容 Cs 以及初级到次级匝数比 1 ∶ n，其中 n 的值可根据实际电路的要求进行修改。第一和第二可控半导体开关 1011 和 1012 可以由诸如双极晶体管、场效应晶体管等的半导体器件构成。
     图 2 显示了根据本发明的一个实施例的图 1 中的电路的工作过程的流程图。下面，参照图 2 详细描述图 1 中的电路的工作过程，以负载 105 是 DBD 灯为例。
     首先，在步骤 S201 中，检测器单元 102 检测转换器电路的输入电压的幅值 (magnitude)，也就是电源 104 的输出电压的幅值。本领域技术人员应当理解的是，电源 104 可以是 DC 电源或由 AC 电源和整流电路构成。
     接下来，在步骤 S202 中，控制器单元 103 根据检测器单元 102 的检测结果，也就是电路的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制转换器电路的工作。
     具体而言，如果检测器单元 102 检测到转换器电路的输入电压高于第一预设阈值，则控制器单元 103 利用第一预设控制模式控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012 的断开和闭合。如果检测器单元 102 检测到输入电压低于第二预设阈值，则控制器单元 103 利用第二预设控制模式控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012 的断开和闭合。
     如果输入电压高于第一预设阈值，例如 110V、 220V 等，则图 1 中的电路在正向模式下工作。第一预设控制模式为正向模式所采用的模式，用于控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012 的断开和闭合。如果输入电压低于第二预设阈值，例如 5V、 12V 等，则图 1 中的电路在逆向模式下工作。第二预设控制模式为逆向模式所采用的模式，用于控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012 的断开和闭合。
     下面，分别说明第一预设控制模式和第二预设控制模式。
     如果检测器单元 102 检测到转换器电路的输入电压高于第一预设阈值，则控制器单元 103 控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012，从而使开关在图 3(a) 中所示的模式下周期性地闭合和断开。如图 3(a) 所示，在时间段 T 期间，第一可控半导体开关 1011 闭合一段时间 t1，然后断开一段时间 t2，且第二可控半导体开关 1012 断开一段时间 t1，然后闭合一段时间 t2，其中 t1+t2 ＝ T。在一个实施例中， t1 比 t2 短得多。也就是说，控制器单元 103 生成用于驱动第一和第二可控半导体开关 1011 和 1012 的驱动信号 V 1011 和 V1012，并将这些信号分别施加到第一和第二可控半导体开关 1011 和 1012。在图 3(a) 和下面的图 4(a)、 5、 7 中，高电平电压表示能够分别闭合第一或第二可控半导体开关 1011 或 1012 的电压，而低电平电压表示能够分别断开第一或第二可控半导体开关 1011 或 1012 的电压。
     应当注意的是， t1 的值决定了时间段 T 期间的输入能量。T 的值可根据 DBD 灯的功率需求以及转换器电路的电气参数进行修改。在一个实施例中， T 的值可以为 5μs 至 50μs，而 t1 的值可以为 100ns 至 1μs。T 和 t1 的值可以是常数或随时间改变。
     通常， DBD 灯的工作模式可以划分为两类：点火模式和正常工作模式。根据 DBD 灯的特性，在点火前，也就是在点火模式中， DBD 灯是几乎完美的电容性负载。这是因为电极在几何上互相靠近的同时被电介质材料封装。在点火后，存在附加电容和耗能组分，两者都是由气体放电引起的。因此 DBD 灯的标准电气模型包括两个电容和一个电阻。通常，点亮 DBD 灯可能需要大约 5kVpp 的电压，而在正常工作模式中，驱动电压可大约为 3kVpp。
     图 3(b) 和 3(c) 分别为对应于在点火模式和正常工作模式中工作的 DBD 灯的示意图，描绘了当采用图 3(a) 中的第一预设控制模式时的 DBD 灯的电压和电流的波形。如图 3(b) 和 3(c) 所示，在时间段 T 期间，由于电压和电流的缓慢衰减，仍然存在许多电能损耗。为了减少不必要的能量损失，可在第二可控半导体开关本该闭合的时段期间内插入断开时段。如图 4(a) 所示，控制器单元 103 控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012，从而使开关在图 4(a) 所示的模式中周期性地断开和闭合。如图 4(a) 所示，在时间段 T 期间，控制器单元 103 控制第一可控半导体开关，从而使该开关闭合一段时间 t1，然后断开一段时间 t2，且控制器单元 103 控制第二可控半导体开关 1012，从而使该开关断开一段时间 t1，然后闭合一段时间 t3，然后断开一段时间 t4，然后再闭合一段时间 t5，其中 t1+t2 ＝ T 且 t1+t3+t4+t5 ＝ T。
     图 4(b) 和 (c) 分别为对应于在点火模式和正常工作模式下工作的 DBD 灯的示意图，描绘了当采用图 4(a) 中的第一预设控制模式时 DBD 灯的电压和电流的波形。如图 4(c) 所示，当 DBD 灯在正常工作模式下工作时，电压和电流幅度被很好地抑制，且有效节约了电能。但在图 4(b) 中，由于电压和电流的缓慢衰减，仍然存在大量电能损耗。
     可选的是，对于在点火模式下工作的 DBD 灯而言，可以采用图 5 中所示的第一预设控制模式。
     首先，控制器单元 103 检测 DBD 灯是在点火模式还是在正常工作模式下工作。可替换的是，控制器单元 103 还能指示检测器单元 102 检测 DBD 是在点火模式还是在正常工作模式下工作，然后将检测结果发送到控制器单元 103。如果 DBD 灯工作于点火模式下，那么控制器单元 103 控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012，从而使开关在图 5 所示的模式中周期性地闭合和断开。如图 5 所示，在时间段 T 期间，控制器单元 103 控制第一可控半导体开关 1011，从而使开关闭合一段时间 t6，然后断开一段时间 t7，且控制器单元 103 控制第二可控半导体开关 1012，从而使开关断开一段时间 t8，然后闭合一段时间 t9，其中 t6+t7 ＝ T， t8+t9 ＝ T，且 t6 ＜ t8。
     图 5 的下半部分分别显示了电压 Vlamp 和电流 Ilamp 的波形的示意图。如图 5 中所示，当采用图 5 中的第一预设控制模式且 DBD 灯工作于点火模式下时，灯两端的电压和通过灯的电流的幅度都被很好地抑制，且有效地节约了电能。
     图 6 显示了当区分输入电压幅值和 DBD 灯的工作模式时图 1 中的电路 100 的工作流程图，下面将对其进行详细描述。
     具体而言，在步骤 S601 中，检测器单元 102 检测转换器电路的输入电压。如果输入电压高于第一预设阈值，则在步骤 S602 中，控制器 103 检测 DBD 灯的工作模式。具体而言，控制器单元 103 可检测 DBD 灯两端的电压或通过灯的电流。如上所述，点火模式中的 DBD 灯两端的电压远高于正常工作模式。在点火模式中，通过 DBD 灯的平均电流为零，而在正常工作模式中，通过 DBD 灯的平均电流远高于零。
     如果 DBD 灯工作于正常工作模式下，则在步骤 S603 中，控制器单元 103 控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012，从而使开关在图 4(a) 所示的模式中周期性地断开和闭合。如图 4(a) 所示，在时间段 T 期间，控制器单元 103 控制第一可控半导体开关 1011，从而使该开关闭合一段时间 t1，然后断开一段时间 t2，且控制器单元 103 控制第二可控半导体开关 1012，从而使该开关断开一段时间 t1，然后闭合一段时间 t3，然后断开一段时间 t4，然后再闭合一段时间 t5，其中 t1+t2 ＝ T 且 t1+t3+t4+t5 ＝ T。图 4(c) 显示了该情况下 DBD 灯两端的电压 Vlamp 和通过 DBD 灯的电流 Ilamp 的波形的示意图。
     如果在步骤 S601 中检测器单元 102 检测到转换器电路的输入电压高于第一预设阈值，且如果在步骤 S602 中控制器单元 103 检测到 DBD 灯工作于点火模式下，那么在步骤 S604 中控制器单元 103 控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012，从而使开关在图 5 所示的模式中周期性地断开和闭合。如图 5 所示，在时间段 T 期间，控制器单元控制第一可控半导体开关 1011，从而使该开关闭合一段时间 t6，然后断开一段时间 t7，且控制器单元 103 控制第二可控半导体开关 1012，从而使该开关断开一段时间 t8，然后闭合一段时间 t9，其中 t6+t7 ＝ T， t8+t9 ＝ T，且 t6 ＜ t8。图 5 的下半部分显示了在该情况下 DBD 灯两端的电压和通过灯的电流的波形的示意图。
     图 4(c) 和图 5 的示意图显示了 DBD 灯两端的电压 Vlamp 和通过灯的电流 Ilamp 的波形，从中可以看到，电压和电流的幅度得到很好地抑制，且由于存在插入第二可控半导体开关本该闭合的时段期间的断开时段而有效节约了电能，如图 4(a) 中所示。
     如果在步骤 S601 中，检测器单元 102 检测到转换器电路的输入电压低于第二预设阈值，则在步骤 S605 中控制器单元 103 利用第二预设控制模式控制第一可控半导体开关 1011 和第二可控半导体开关 1012 的断开和闭合。图 7 显示了根据本发明的一个实施例的第二预设控制模式的示意图。如图 7 中所示，控制器单元 103 断开第二可控半导体开关 1012 并利用图 7 中的控制模式控制第一可控半导体开关 1011 的闭合和断开。在图 8 中显示了该情况下的等效电路的示意图。
     如图 7 中所示，在时间段 T 期间，控制器单元 103 控制第一可控半导体开关 1011，从而使该开关闭合一段时间 t10，然后断开一段时间 t11，其中 t10+t11 ＝ T， t10 ＞ t11，且 t11 比由变压器 1014 和负载 105 组成的电路的半个谐振周期更长，比半个谐振周期和第一可控半导体开关 1011 的惯性延续时间 (freewheeling time) 之和更短。
     第一可控半导体开关的惯性延续时间表示的是，电流从变压器的次级侧传输到初级侧，逆向流过第一可控半导体开关 1011 然后将电能反馈回电路电源的时间。图 7 示意性显示了通过第一可控半导体开关 1011 的电流波形，其中， t12 表示第一可控半导体开关 1011 的惯性延续时间。以负载 105 是 DBD 灯为例，如上所述，在正常工作模式中， DBD 灯和变压器 1014 组成了图 9 所示的谐振电路 900。谐振电路 900 包括变压器 1014 的磁化电感 Lm 和寄生电容 Cs，以及 DBD 灯的等效电路，该等效电路是由电容 C’ d，电容 C’ g 和电阻 R’ dis 构成的串并联电路，其中电容 C’ d 串联连接电容 C’ g 和电阻 R’ dis 构成的并联电路。图 9 中所示的谐振电路的谐振周期 Tr 可以通过以下公式来表达：
     具体而言，在变压器缠绕完成之后，其参数，例如磁化电感 Lm 和寄生电容 Cs，是可以被测量的。类似地，在 DBD 灯制造完成后，其参数，例如电容 C’ d 和 C’ g，是可以被测量的。当工作于点火模式下时， DBD 灯的电容 C’ d 和 C’ g 与 DBD 灯的正常工作模式所对应的电容不同，这就导致正常工作模式所对应的电路谐振频率比点火模式对应的更低。可选的是， t11 的值是在对应于正常工作模式的较低谐振频率的基础上确定的。
     当图 8 中的电路工作于逆向模式下时，转换器电路的输入电压相对较低。因此，在时间段 T 期间，第一可控半导体开关 1011 的闭合时段 t10 比断开时段 t11 长。在第一可控半导体开关 1011 的闭合时段期间，变压器 1014 积聚能量。在第一可控半导体开关 1011 的闭合时段期间，变压器 1014 向 DBD 灯馈送能量。
     图 7 还显示了 DBD 灯两端的电压 Vlamp 和通过灯的电流 Ilamp 的波形的示意图。
     应当注意的是，在图 7 中， t11 的值决定了时间段 T 期间的输入能量，且 T 的值可根据 DBD 灯的功率需求和转换器电路的电气参数进行修改。T 和 t11 的值可以是常数或随时间变化的。
     作为图 1 中的电路的变体，图 10 显示了根据本发明的另一个实施例的用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路的示意图。与图 1 中的拓扑结构不同的是，第二可控半导体开关 1012 和电容 1013 构成的串联电路与第一可控半导体开关 1011 并联连接，而不是与变压器 1014 的初级侧并联连接。图 10 中的电路的工作过程与图 1 中的电路的工作过程相同，在此不再重复。
     图 11 显示了根据本发明的一个实施例的控制用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路的方法的流程图。转换器电路配置为驱动负载，该电路包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器和变压器，其中第一可控半导体开关与变压器的初级侧串联连接，第二可控半导体开关和电容器构成的串联电路与变压器的初级侧或第一可控半导体开关并
     联连接。图 1 或图 10 中已显示了该电路的示意图。
     首先，步骤 S1101 检测转换器电路的输入电压。在一个实施例中，步骤 S1101 可以由图 1 或图 10 中的检测器单元 102 来执行。
     接下来，在步骤 S1102 中，根据步骤 S1101 中检测的电压幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制转换器电路的工作。在一个实施例中，步骤 S1102 可以由图 1 或图 10 中的控制器单元 103 来执行。
     具体而言，在步骤 S1102 中，如果转换器电路的输入电压高于第一预设阈值，那么利用第一预设控制模式控制第一可控半导体开关和第二可控半导体开关的断开和闭合。第一预设控制模式可以是图 3(a) 或图 4(a) 中所示的模式。
     可选的是，当转换器电路的输入电压高于第一预设阈值时，根据负载的工作模式，可以利用不同的控制模式来控制第一可控半导体开关和第二可控半导体开关。以负载是工作于点火模式或正常工作模式下的 DBD 灯为例，对于点火模式而言，第一预设控制模式是图 5 中所示的模式，而对于正常工作模式而言，第一预设控制模式是图 4(a) 中所示的模式。
     如果转换器电路的输入电压低于第二预设阈值，则利用第二预设控制模式控制第一可控半导体开关和第二可控半导体开关的断开和闭合。第二预设控制模式可以是图 7 中所示的模式。
     应当注意的是，上述周期性表示的是，在图 3(a)、 4(a)、 5 和 7 中， T 的值随时间保持不变。可选的是， T 的值也可以随时间变化。第一和第二预设阈值可以根据转换器电路的实际输入电压而修改，而不受上文所叙述的示例性数值的限制。t1 至 t11 的值可根据实际电路的要求而修改，且对于各个实施例而言， t1 和 t2 的值可以相同或不同。检测器单元 102 和控制器单元 103 的功能可以仅通过硬件或通过软件与硬件的组合来实现。例如，检测器单元 102 和控制器单元 103 的功能可以用执行对应程序的 MCU 来实现。
     在上文中，已经描述了本发明的多个实施例。应当注意的是，本发明不受限于上述具体实施例。本领域技术人员在所附权利要求的范围内可以作出多种修改或变形。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102484932 A(43)申请公布日 2012.05.30CN102484932A*CN102484932A*(21)申请号 201080029954.5(22)申请日 2010.06.24200910139595.8 2009.06.30 CNH05B 41/28(2006.01)H05B 41/282(2006.01)H02M 3/335(2006.01)(71)申请人皇家飞利浦电子股份有限公司地址荷兰艾恩德霍芬(72)发明人 C刘 A丁 B吴(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人初媛媛刘鹏(54) 发明名称用于将DC转换为AC脉。

2、冲电压的电路(57) 摘要本发明提出一种用于将DC转换为AC脉冲电压的电路。该电路包括两个可控半导体开关。通过控制半导体开关的断开和闭合，该电路能够以不同的模式工作，也就是高输入电压模式和低输入电压模式。本发明所提出的用于将DC转换为AC脉冲电压的电路适于较宽的输入电压范围。当将该电路用作DBD灯的驱动电路时，在AC电源失效的情况下通过切换至低压DC电源，DBD灯仍然能正常工作，并且DBD灯具有较高的发光效率。(66)本国优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2011.12.30(86)PCT申请的申请数据PCT/IB2010/052883 2010.06.24(87)PCT申请的公布数据。

3、WO2011/001339 EN 2011.01.06(51)Int.Cl.权利要求书2页说明书7页附图8页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页说明书 7 页附图 8 页1/2页21.一种用于将DC转换为AC脉冲电压的电路，包括：转换器电路，配置为驱动负载，所述转换器电路包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器和变压器，其中所述第一可控半导体开关与所述变压器的初级侧串联连接，所述第二可控半导体开关和所述电容器的串联电路与所述变压器的初级侧或所述第一可控半导体开关并联连接；检测器单元，配置为检测所述转换器电路的输入电压；以及控制器单元，配置。

4、为根据所述检测器单元检测的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制所述转换器电路的工作。2.根据权利要求1的电路，其中所述控制器单元配置为，如果所述输入电压高于第一预设阈值，则利用第一预设控制模式控制所述第一和第二可控半导体开关的断开和闭合。3.根据权利要求2的电路，其中所述第一预设控制模式配置为控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段T期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间t1，然后断开一段时间t2，且所述第二可控半导体开关断开一段时间t1，然后闭合一段时间t2，其中t1+t2T。4.根据权利要求2的电路，其中所述第一预设控。

5、制模式配置为控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段T期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间t1，然后断开一段时间t2，且所述第二可控半导体开关断开一段时间t1，然后闭合一段时间t3，然后断开一段时间t4，然后闭合一段时间t5，其中t1+t2T且t1+t3+t4+t5T。5.根据权利要求3或4的电路，其中所述负载在点火模式或正常工作模式下工作，且所述第一预设控制模式进一步包括检测所述负载是工作于点火模式还是正常工作模式下；以及如果所述负载工作于点火模式下，控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段T。

6、期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间t6，然后断开一段时间t7，且所述第二可控半导体开关断开一段时间t8，然后闭合一段时间t9，其中t6+t7T，t8+t9T，且t6t8。6.根据权利要求1的电路，其中所述控制器单元配置为，如果所述输入电压低于第二预设阈值，则利用第二预设控制模式控制所述第一和第二可控半导体开关的断开和闭合。7.根据权利要求6的电路，其中所述第二预设控制模式配置为：断开所述第二可控半导体开关；以及控制所述第一可控半导体开关，从而使该开关在以下模式中周期性地闭合和断开：在时间段T期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间t10，然后断开一段时间t11，其中t10+t11T，t1。

7、0t11，t11比由所述变压器和所述负载组成的电路的半个谐振周期更长，且比所述半个谐振周期和所述第一可控半导体开关1011的惯性延续时间之和更短。8.一种用于驱动介质阻挡放电灯的电子驱动电路，包括按照权利要求1至7中任一项的电路。9.一种配置为控制用于将DC转换为AC脉冲电压的电路的方法，其中所述转换器电路配置为驱动负载，所述转换器电路包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器权利要求书CN 102484932 A2/2页3和变压器，其中所述第一可控半导体开关与所述变压器的初级侧串联连接，所述第二可控半导体开关和所述电容器的串联电路与所述变压器的初级侧或所述第一可控半导体开关并。

8、联连接，该方法包括以下步骤：a.检测所述转换器电路的输入电压；b.根据所述检测器单元检测的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制所述转换器电路的工作。10.根据权利要求9的方法，其中所述步骤b包括以下步骤：如果所述输入电压高于第一预设阈值，则利用第一预设控制模式控制所述第一和第二可控半导体开关的断开和闭合。11.根据权利要求10的方法，其中所述第一预设控制模式包括以下步骤：控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段T期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间t1，然后断开一段时间t2，且所述第二可控半导体开关断开一段时间t1，然后。

9、闭合一段时间t2，其中t1+t2T。12.根据权利要求10的方法，其中所述第一预设控制模式包括以下步骤：控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段T期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间t1，然后断开一段时间t2，且所述第二可控半导体开关断开一段时间t1，然后闭合一段时间t3，然后断开一段时间t4，然后闭合一段时间t5，其中t1+t2T且t1+t3+t4+t5T。13.根据权利要求11或12的方法，其中所述负载在点火模式或正常工作模式下工作，且所述第一预设控制模式进一步包括以下步骤：检测所述负载是工作于点火模式还是正常工作模式下；以及如果所述负载。

10、工作于点火模式下，控制所述第一和第二可控半导体开关，从而使所述开关在以下模式中周期性地断开和闭合：在时间段T期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间t6，然后断开一段时间t7，且所述第二可控半导体开关断开一段时间t8，然后闭合一段时间t9，其中t6+t7T，t8+t9T，且t6t8。14.根据权利要求9的方法，其中所述步骤b包括以下步骤：如果所述输入电压低于第二预设阈值，则利用第二预设模式控制所述第一和第二可控半导体开关的断开和闭合。15.根据权利要求14的方法，其中所述第二预设控制模式包括以下步骤：断开所述第二可控半导体开关；以及控制所述第一可控半导体开关，从而使该开关在以下模式中周期性地闭。

11、合和断开：在时间段T期间，所述第一可控半导体开关闭合一段时间t10，然后断开一段时间t11，其中t10+t11T且t10t11，t11比由所述变压器和所述负载组成的电路的半个谐振周期更长，且比所述半个谐振周期和所述第一可控开关1011的惯性延续时间之和更短。权利要求书CN 102484932 A1/7页4用于将 DC 转换为 AC 脉冲电压的电路技术领域0001 本发明涉及用于将DC转换为AC脉冲电压的电路，特别是涉及用于驱动介质阻挡放电灯的驱动电路。背景技术0002 介质阻挡放电(也称为“DBD”)也被称为“无声放电”。具有氙填充物的介质阻挡放电灯引起了人们广泛的兴趣，因为其优点是稳。

12、定工作而与环境温度无关、即时发光、寿命长、高能UV辐射、不需要汞，等等。0003 DBD灯能利用连续激励或利用脉冲激励工作。已经揭示的是，结合修正后的气体压力的脉冲型工作方式能产生相当高的灯发光效率。对于高效率DBD灯而言，脉冲型工作方式是优选的，但在效率要求不高的应用中普遍使用的是连续激励。0004 在点火前，DBD灯是几乎完美的电容性负载。这是因为两个电极在几何上互相靠近的同时被电介质材料封装。在点火后，存在由气体放电引起的附加电容和耗能组分。因此任何DBD灯的标准电气模型可以被认为是由两个电容和一个电阻组成。通常，点亮DBD灯可能需要大约5kVpp的电压，且在正常工作模式中，驱动电压可大。

13、约为3kVpp，同时灯的功率因数低于0.3。此外，工作频率和驱动电压的dv/dt影响着灯的效率以及放电稳定性。0005 由于气体放电后产生的高能UV辐射，水消毒是DBD灯的一个主要应用。通常，用于消毒应用的DBD灯在220V或100V的电源电压下工作。万一失去电力，则DBD灯需要自动切换到备用电池以保持工作。通常，备用电池的电压很低，例如12V。因此，如何使DBD灯的驱动电路既能在高输入电压下又能在低输入电压下工作并获得高发光效率是需要解决的问题。发明内容0006 在一个实施例中，本发明提出一种用于将DC转换为AC脉冲电压的电路。该电路包括两个可控半导体开关。通过控制可控半导体开关的断开和闭合。

14、，该电路能在不同模式下工作，也就是高输入电压模式和低输入电压模式。0007 根据本发明的一个实施例，提出一种用于将DC转换为AC脉冲电压的电路，该电路包括转换器电路，检测器单元和控制器单元。所述转换器电路配置为驱动负载并包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器和变压器，其中，所述第一可控半导体开关与所述变压器的初级侧串联连接，且所述第二可控半导体开关和所述电容器的串联电路与所述变压器的初级侧或所述第一可控半导体开关并联连接。所述检测器单元配置为检测所述转换器电路的输入电压。所述控制器单元配置为，根据所述检测器单元所检测的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制所述转。

15、换器电路的工作模式。0008 根据本发明的另一个实施例，提出一种驱动DBD灯的电子驱动电路，其包括上述用于将DC转换为AC脉冲电压的电路。0009 根据本发明的另一个实施例，提出一种配置为控制电路的方法，该电路用于将DC说明书CN 102484932 A2/7页5转换为AC脉冲电压，其中所述转换器电路配置为驱动负载并包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器和变压器，所述第一可控半导体开关与所述变压器的初级侧串联连接，且所述第二可控半导体开关和所述电容器的串联电路与所述变压器的初级侧或所述第一可控半导体开关并联连接，该方法包括以下步骤：检测所述转换器电路的输入电压，根据所述检测器单。

16、元检测的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制所述转换器电路的工作。0010 本发明中提出的用于将DC转换为AC脉冲电压的电路适于较宽的输入电压范围。当该电路被用作DBD灯的驱动电路时，在AC电源失效的情况下，通过切换到低压DC电源，DBD灯仍能正常工作，且DBD灯具有较高的发光效率。附图说明0011 通过以下详细说明，结合考虑附图，本发明的以上及其他目的、特性和优点将变得更加明显，其中：0012 图1为根据本发明的一个实施例的用于将DC转换为AC脉冲电压的电路的示意图；0013 图2为图1中的电路的工作过程的流程图；0014 图3(a)为显示图1中的第一和第二可控半导体开。

17、关的第一预设控制模式的示意图；0015 图3(b)和3(c)为分别对应于在点火模式和正常工作模式下工作的DBD灯的示意图，描绘了当第一和第二可控半导体开关受图3(a)中所示的第一预设控制模式控制时的灯的电压和电流的波形；0016 图4(a)为显示图1中所示的第一和第二可控半导体开关的另一种第一预设控制模式的示意图；0017 图4(b)和4(c)为分别对应于在点火模式和正常工作模式下工作的DBD灯的示意图，描绘了当第一和第二可控半导体开关受图4(a)中所示的第一预设控制模式控制时的DBD灯的电压和电流的波形；0018 图5为显示图1中的第一和第二可控半导体开关的另一种第一预设控制模式、以及DBD。

18、灯在点火模式下工作时相应的电压波形和电流波形的另一示意图；0019 图6为根据本发明的另一个实施例的图1中电路的工作过程的另一个流程图；0020 图7为显示图1中的第一和第二可控半导体开关的第二预设控制模式以及DBD灯相应的电压波形和电流波形、以及当DBD灯在第二预设控制模式下工作时第一可控半导体开关的相应电流波形的示意图；0021 图8为当图1中的转换器电路的输入电压低于第二预设阈值时，也就是第二可控半导体开关断开时，图1中的电路的等效电路的示意图；0022 图9为当图1中的负载为DBD灯时由负载和变压器组成的谐振电路的等效电路的示意图；0023 图10为根据本发明的另一个实施例的用于将DC。

19、转换为AC脉冲电压的电路的示意图；0024 图11为根据本发明的一个实施例控制电路的方法的流程图，该电路用于将DC转说明书CN 102484932 A3/7页6换为AC脉冲电压，其中在全部附图中，相似的附图标记被用于表示相似的步骤、特性、装置或模块。具体实施方式0025 下面，将参照附图详细说明本发明的实施例。0026 图1为根据本发明的一个实施例的用于将DC转换为AC脉冲电压的电路100的示意图。在图1中，电路100包括转换器电路101、检测器单元102、控制器单元103、电源104以及负载105，其中转换器电路101包括第一可控半导体开关1011、第二可控半导体开关1012、电容器10。

20、13以及变压器1014，第一可控半导体开关1011与变压器1014的初级侧串联连接，第二可控半导体开关1012和电容器1013的串联电路与变压器1014的初级侧并联连接。图1显示了变压器1014的等效电路，包括漏电感Lr、磁化电感Lm、寄生电容Cs以及初级到次级匝数比1n，其中n的值可根据实际电路的要求进行修改。第一和第二可控半导体开关1011和1012可以由诸如双极晶体管、场效应晶体管等的半导体器件构成。0027 图2显示了根据本发明的一个实施例的图1中的电路的工作过程的流程图。下面，参照图2详细描述图1中的电路的工作过程，以负载105是DBD灯为例。0028 首先，在步骤S201中，检测器。

21、单元102检测转换器电路的输入电压的幅值(magnitude)，也就是电源104的输出电压的幅值。本领域技术人员应当理解的是，电源104可以是DC电源或由AC电源和整流电路构成。0029 接下来，在步骤S202中，控制器单元103根据检测器单元102的检测结果，也就是电路的输入电压的幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制转换器电路的工作。0030 具体而言，如果检测器单元102检测到转换器电路的输入电压高于第一预设阈值，则控制器单元103利用第一预设控制模式控制第一可控半导体开关1011和第二可控半导体开关1012的断开和闭合。如果检测器单元102检测到输入电压低于第二预设阈值，则控。

22、制器单元103利用第二预设控制模式控制第一可控半导体开关1011和第二可控半导体开关1012的断开和闭合。0031 如果输入电压高于第一预设阈值，例如110V、220V等，则图1中的电路在正向模式下工作。第一预设控制模式为正向模式所采用的模式，用于控制第一可控半导体开关1011和第二可控半导体开关1012的断开和闭合。如果输入电压低于第二预设阈值，例如5V、12V等，则图1中的电路在逆向模式下工作。第二预设控制模式为逆向模式所采用的模式，用于控制第一可控半导体开关1011和第二可控半导体开关1012的断开和闭合。0032 下面，分别说明第一预设控制模式和第二预设控制模式。0033 如果检测器单。

23、元102检测到转换器电路的输入电压高于第一预设阈值，则控制器单元103控制第一可控半导体开关1011和第二可控半导体开关1012，从而使开关在图3(a)中所示的模式下周期性地闭合和断开。如图3(a)所示，在时间段T期间，第一可控半导体开关1011闭合一段时间t1，然后断开一段时间t2，且第二可控半导体开关1012断开一段时间t1，然后闭合一段时间t2，其中t1+t2T。在一个实施例中，t1比t2短得多。也就是说，控制器单元103生成用于驱动第一和第二可控半导体开关1011和1012的驱动信号V1011和V1012，并将这些信号分别施加到第一和第二可控半导体开关1011和1012。在说明书C。

24、N 102484932 A4/7页7图3(a)和下面的图4(a)、5、7中，高电平电压表示能够分别闭合第一或第二可控半导体开关1011或1012的电压，而低电平电压表示能够分别断开第一或第二可控半导体开关1011或1012的电压。0034 应当注意的是，t1的值决定了时间段T期间的输入能量。T的值可根据DBD灯的功率需求以及转换器电路的电气参数进行修改。在一个实施例中，T的值可以为5s至50s，而t1的值可以为100ns至1s。T和t1的值可以是常数或随时间改变。0035 通常，DBD灯的工作模式可以划分为两类：点火模式和正常工作模式。根据DBD灯的特性，在点火前，也就是在点火模式中，DBD灯。

25、是几乎完美的电容性负载。这是因为电极在几何上互相靠近的同时被电介质材料封装。在点火后，存在附加电容和耗能组分，两者都是由气体放电引起的。因此DBD灯的标准电气模型包括两个电容和一个电阻。通常，点亮DBD灯可能需要大约5kVpp的电压，而在正常工作模式中，驱动电压可大约为3kVpp。0036 图3(b)和3(c)分别为对应于在点火模式和正常工作模式中工作的DBD灯的示意图，描绘了当采用图3(a)中的第一预设控制模式时的DBD灯的电压和电流的波形。如图3(b)和3(c)所示，在时间段T期间，由于电压和电流的缓慢衰减，仍然存在许多电能损耗。为了减少不必要的能量损失，可在第二可控半导体开关本该闭合的时。

26、段期间内插入断开时段。0037 如图4(a)所示，控制器单元103控制第一可控半导体开关1011和第二可控半导体开关1012，从而使开关在图4(a)所示的模式中周期性地断开和闭合。如图4(a)所示，在时间段T期间，控制器单元103控制第一可控半导体开关，从而使该开关闭合一段时间t1，然后断开一段时间t2，且控制器单元103控制第二可控半导体开关1012，从而使该开关断开一段时间t1，然后闭合一段时间t3，然后断开一段时间t4，然后再闭合一段时间t5，其中t1+t2T且t1+t3+t4+t5T。0038 图4(b)和(c)分别为对应于在点火模式和正常工作模式下工作的DBD灯的示意图，描绘了当采用。

27、图4(a)中的第一预设控制模式时DBD灯的电压和电流的波形。如图4(c)所示，当DBD灯在正常工作模式下工作时，电压和电流幅度被很好地抑制，且有效节约了电能。但在图4(b)中，由于电压和电流的缓慢衰减，仍然存在大量电能损耗。0039 可选的是，对于在点火模式下工作的DBD灯而言，可以采用图5中所示的第一预设控制模式。0040 首先，控制器单元103检测DBD灯是在点火模式还是在正常工作模式下工作。可替换的是，控制器单元103还能指示检测器单元102检测DBD是在点火模式还是在正常工作模式下工作，然后将检测结果发送到控制器单元103。如果DBD灯工作于点火模式下，那么控制器单元103控制第一可控。

28、半导体开关1011和第二可控半导体开关1012，从而使开关在图5所示的模式中周期性地闭合和断开。如图5所示，在时间段T期间，控制器单元103控制第一可控半导体开关1011，从而使开关闭合一段时间t6，然后断开一段时间t7，且控制器单元103控制第二可控半导体开关1012，从而使开关断开一段时间t8，然后闭合一段时间t9，其中t6+t7T，t8+t9T，且t6t8。0041 图5的下半部分分别显示了电压Vlamp和电流Ilamp的波形的示意图。如图5中所示，当采用图5中的第一预设控制模式且DBD灯工作于点火模式下时，灯两端的电压和通过灯的电流的幅度都被很好地抑制，且有效地节约了电能。说明书C。

29、N 102484932 A5/7页80042 图6显示了当区分输入电压幅值和DBD灯的工作模式时图1中的电路100的工作流程图，下面将对其进行详细描述。0043 具体而言，在步骤S601中，检测器单元102检测转换器电路的输入电压。如果输入电压高于第一预设阈值，则在步骤S602中，控制器103检测DBD灯的工作模式。具体而言，控制器单元103可检测DBD灯两端的电压或通过灯的电流。如上所述，点火模式中的DBD灯两端的电压远高于正常工作模式。在点火模式中，通过DBD灯的平均电流为零，而在正常工作模式中，通过DBD灯的平均电流远高于零。0044 如果DBD灯工作于正常工作模式下，则在步骤S603中。

30、，控制器单元103控制第一可控半导体开关1011和第二可控半导体开关1012，从而使开关在图4(a)所示的模式中周期性地断开和闭合。如图4(a)所示，在时间段T期间，控制器单元103控制第一可控半导体开关1011，从而使该开关闭合一段时间t1，然后断开一段时间t2，且控制器单元103控制第二可控半导体开关1012，从而使该开关断开一段时间t1，然后闭合一段时间t3，然后断开一段时间t4，然后再闭合一段时间t5，其中t1+t2T且t1+t3+t4+t5T。图4(c)显示了该情况下DBD灯两端的电压Vlamp和通过DBD灯的电流Ilamp的波形的示意图。0045 如果在步骤S601中检测器单元10。

31、2检测到转换器电路的输入电压高于第一预设阈值，且如果在步骤S602中控制器单元103检测到DBD灯工作于点火模式下，那么在步骤S604中控制器单元103控制第一可控半导体开关1011和第二可控半导体开关1012，从而使开关在图5所示的模式中周期性地断开和闭合。如图5所示，在时间段T期间，控制器单元控制第一可控半导体开关1011，从而使该开关闭合一段时间t6，然后断开一段时间t7，且控制器单元103控制第二可控半导体开关1012，从而使该开关断开一段时间t8，然后闭合一段时间t9，其中t6+t7T，t8+t9T，且t6t8。图5的下半部分显示了在该情况下DBD灯两端的电压和通过灯的电流的波形的示。

32、意图。0046 图4(c)和图5的示意图显示了DBD灯两端的电压Vlamp和通过灯的电流Ilamp的波形，从中可以看到，电压和电流的幅度得到很好地抑制，且由于存在插入第二可控半导体开关本该闭合的时段期间的断开时段而有效节约了电能，如图4(a)中所示。0047 如果在步骤S601中，检测器单元102检测到转换器电路的输入电压低于第二预设阈值，则在步骤S605中控制器单元103利用第二预设控制模式控制第一可控半导体开关1011和第二可控半导体开关1012的断开和闭合。图7显示了根据本发明的一个实施例的第二预设控制模式的示意图。如图7中所示，控制器单元103断开第二可控半导体开关1012并利用图7中。

33、的控制模式控制第一可控半导体开关1011的闭合和断开。在图8中显示了该情况下的等效电路的示意图。0048 如图7中所示，在时间段T期间，控制器单元103控制第一可控半导体开关1011，从而使该开关闭合一段时间t10，然后断开一段时间t11，其中t10+t11T，t10t11，且t11比由变压器1014和负载105组成的电路的半个谐振周期更长，比半个谐振周期和第一可控半导体开关1011的惯性延续时间(freewheeling time)之和更短。0049 第一可控半导体开关的惯性延续时间表示的是，电流从变压器的次级侧传输到初级侧，逆向流过第一可控半导体开关1011然后将电能反馈回电路电源的时间。。

34、图7示意性显示了通过第一可控半导体开关1011的电流波形，其中，t12表示第一可控半导体开关1011的惯性延续时间。说明书CN 102484932 A6/7页90050 以负载105是DBD灯为例，如上所述，在正常工作模式中，DBD灯和变压器1014组成了图9所示的谐振电路900。谐振电路900包括变压器1014的磁化电感Lm和寄生电容Cs，以及DBD灯的等效电路，该等效电路是由电容Cd，电容Cg和电阻Rdis构成的串并联电路，其中电容Cd串联连接电容Cg和电阻Rdis构成的并联电路。图9中所示的谐振电路的谐振周期Tr可以通过以下公式来表达：0051 0052 具体而言，在变压器缠绕完成之。

35、后，其参数，例如磁化电感Lm和寄生电容Cs，是可以被测量的。类似地，在DBD灯制造完成后，其参数，例如电容Cd和Cg，是可以被测量的。当工作于点火模式下时，DBD灯的电容Cd和Cg与DBD灯的正常工作模式所对应的电容不同，这就导致正常工作模式所对应的电路谐振频率比点火模式对应的更低。可选的是，t11的值是在对应于正常工作模式的较低谐振频率的基础上确定的。0053 当图8中的电路工作于逆向模式下时，转换器电路的输入电压相对较低。因此，在时间段T期间，第一可控半导体开关1011的闭合时段t10比断开时段t11长。在第一可控半导体开关1011的闭合时段期间，变压器1014积聚能量。在第一可控半导体开。

36、关1011的闭合时段期间，变压器1014向DBD灯馈送能量。0054 图7还显示了DBD灯两端的电压Vlamp和通过灯的电流Ilamp的波形的示意图。0055 应当注意的是，在图7中，t11的值决定了时间段T期间的输入能量，且T的值可根据DBD灯的功率需求和转换器电路的电气参数进行修改。T和t11的值可以是常数或随时间变化的。0056 作为图1中的电路的变体，图10显示了根据本发明的另一个实施例的用于将DC转换为AC脉冲电压的电路的示意图。与图1中的拓扑结构不同的是，第二可控半导体开关1012和电容1013构成的串联电路与第一可控半导体开关1011并联连接，而不是与变压器1014的初级侧并联连。

37、接。图10中的电路的工作过程与图1中的电路的工作过程相同，在此不再重复。0057 图11显示了根据本发明的一个实施例的控制用于将DC转换为AC脉冲电压的电路的方法的流程图。转换器电路配置为驱动负载，该电路包括第一可控半导体开关、第二可控半导体开关、电容器和变压器，其中第一可控半导体开关与变压器的初级侧串联连接，第二可控半导体开关和电容器构成的串联电路与变压器的初级侧或第一可控半导体开关并联连接。图1或图10中已显示了该电路的示意图。0058 首先，步骤S1101检测转换器电路的输入电压。在一个实施例中，步骤S1101可以由图1或图10中的检测器单元102来执行。0059 接下来，在步骤S110。

38、2中，根据步骤S1101中检测的电压幅值，利用第一预设控制模式或第二预设控制模式控制转换器电路的工作。在一个实施例中，步骤S1102可以由图1或图10中的控制器单元103来执行。0060 具体而言，在步骤S1102中，如果转换器电路的输入电压高于第一预设阈值，那么利用第一预设控制模式控制第一可控半导体开关和第二可控半导体开关的断开和闭合。第一预设控制模式可以是图3(a)或图4(a)中所示的模式。0061 可选的是，当转换器电路的输入电压高于第一预设阈值时，根据负载的工作模式，说明书CN 102484932 A7/7页10可以利用不同的控制模式来控制第一可控半导体开关和第二可控半导体开关。以。

39、负载是工作于点火模式或正常工作模式下的DBD灯为例，对于点火模式而言，第一预设控制模式是图5中所示的模式，而对于正常工作模式而言，第一预设控制模式是图4(a)中所示的模式。0062 如果转换器电路的输入电压低于第二预设阈值，则利用第二预设控制模式控制第一可控半导体开关和第二可控半导体开关的断开和闭合。第二预设控制模式可以是图7中所示的模式。0063 应当注意的是，上述周期性表示的是，在图3(a)、4(a)、5和7中，T的值随时间保持不变。可选的是，T的值也可以随时间变化。第一和第二预设阈值可以根据转换器电路的实际输入电压而修改，而不受上文所叙述的示例性数值的限制。t1至t11的值可根据实际电路的要求而修改，且对于各个实施例而言，t1和t2的值可以相同或不同。检测器单元102和控制器单元103的功能可以仅通过硬件或通过软件与硬件的组合来实现。例如，检测器单元102和控制器单元103的功能可以用执行对应程序的MCU来实现。0064 在上文中，已经描述了本发明的多个实施例。应当注意的是，本发明不受限于上述具体实施例。本领域技术人员在所附权利要求的范围内可以作出多种修改或变形。说明书CN 102484932 A10。

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