CN1389087A - 开关装置 - Google Patents

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Abstract

一个开关设备旨在具有相反极性的连续周期的一个电压处控制一个高压放电灯。这个开关设备提供:连接供电电源的输入终端,连接被操作灯的输出终端,用于控制开关电源的一个开关模式电源和控制器,和响应于通过灯的电压用于形成灯信号的装置。根据本发明,此开关设备提供了用于检测流经高压放电灯的直流电流和DC电压的装置。

Description

开关装置
本发明是关于在具有相反极性的连续周期的电压用于控制高压放电灯的一个开关装置，包括：
-连接供电电源的输入终端，
-连接被操作灯的输出终端，
-用于控制开关电源的一个开关模式电源和控制装置，
-响应于通过该灯的电压形成灯信号的装置。
本发明还涉及包括一个适用于操作一个高压放电灯的开关装置的一个投影设备。
在上述段落中提到的这种类型的开关装置不同于WO00/36882(D98161)。该已知的开关装置包括：装置，它们使得给放电灯供电的电源依靠一个微处理器被操作，这样流经灯的电流波形可以在具有相反极性的连续周期的供电电压之每一个周期被调整。流经灯的电流波形根据响应通过灯的电压的灯信号而被调整。在这种方式下，灯的闪烁和不稳定放电可以被充分地抵消。这已知的开关装置特别适用于操作在一个投影系统中的高压放电灯，例如投影电视接收机。
然而，该已知的开关装置的一个缺点在于它非常复杂，此外，没有灯故障的保护，其后果例如是会导致灯长时间不对称的工作。
本发明一个目的是提出一种消除所谓缺点的方法。这一点是通过在上述段落中提到的这类开关装置获得的，其特征在于依照本发明开关装置包括用于检测流经高压放电灯的直流电流或DC电压的装置。
依照本发明的开关装置的一个优点在于用一个相对简单的方式检测灯工作的不希望的、长时间的不对称。灯的不对称工作是基于这样一个事实，在包括至少二个相反极性的连续周期的时间长度内灯有效地携带了直流电压和/或直流电流。依靠灯信号更适宜检测通过高压放电灯的直流电流或DC电压。其优点在于开关装置的复杂度是有限的。
在依照本发明的一个开关装置的一个有益实施例中，灯信号的形成与时序电压的检测有关，且用于实现检测的装置包括用于比较连续电压检测的比较器。在这种方式下，连续电压检测的电压差可以被很好地建立。
优选地，开关装置提供一个换向器，且灯信号是在开关电源输出和所谓的换向器之间形成的。其主要的优势在于换向器的不适当的操作也能被检测到。换向器不适当的操作，通常是由换向器开关中的一个不适当的切换导致的，它是引起灯直流电流或直流电压操作的一个重要的原因。考虑到用于高压放电灯的开关电路中换向器包括4个开关元件，因为热检测至少需要2个，但最好是4个，热检测电路，这将导致非常复杂的程序，依靠热检测的方法监视换向器的正常功能的可能性是不切实际的。
在一个开关装置有益的实施例中，检测装置适用于实现一个算法，其中在每一电压检测之后，一个计数寄存器在比较已经建立的电压差和平均电压之间的结果的基础上被保持，直到计数寄存器超过一个阈值，产生一个控制信号用于将开关电源切换到等待模式。
令人惊奇地是，我们发现关于连续电压检测，在相反极性的连续周期的每一个周期里的电压检测是充分的。结果是，开关装置仍然比较简单。如果被检测的灯信号包含比较多的噪声，那么在开关装置中使用一个滤波电路可能是有益的，例如模拟低通滤波器。另一个可能的滤波技术是数字滤波器，例如使相反极性的连续周期的每一个周期进行2次或更多的电压检测平均。
优选地，平均电压由前4个相反极性的连续周期中的电压检测的滑动平均构成。这个主要的好处是平均电压，其使用的是一个参考值，与每一个不同的灯都相关。结果是，各个灯之间的特性扩散对开关装置的可靠工作没有明显的影响。
实验中发现如果已经建立的电压差超过平均电压50％，那么这个电压差可以用作流经灯的直流电流和DC电压的发生的测度。在这样的情况下，计数寄存器增加一，使得流经灯的直流电流和DC电压的频率被检测到。更适宜地，如果已经建立的电压差小于或等于平均电压的50％，计数寄存器就减一。这样，流经灯的电流和通过灯的电压的异常波动利用一个简单可靠的方法被充分地消除。
本发明的这些和其他方面参照以下描述的实施例，将是显然的和明确的。
图中：
图1概略地给出依照本发明的一个开关装置，
图2给出了在正常操作时电压的电压图表，
图3给出了在直流电流工作时电压的电压图表，和
图4概略地给出了依照图1所示的开关装置中用到的一种算法。
图1显示了一个开关装置，其适用于在相反极性的连续周期的电压处操作一个高压放电灯，其中K1，K2是用于连接一个供电电源的输入终端，L1，L2是用于连接一个被操作的高压放电灯LA的输出终端。I表示一个开关电源，II表示一个换向器，III表示用于控制开关电源和换向器的控制器。开关装置还包括用于响应通过灯的电压形成灯信号的VD装置。这个开关装置还包括用于检测流经高压放电灯的直流电流和DC电压的DCM装置。
用于形成灯信号的VD装置被连接到在开关电源输出和换向器之间的一个连接点L3。结果是，灯信号是由开关电源的电压检测形成的。
依照以上所述的例子中开关电源的实际实施例中，开关电源可以适用于控制由菲利浦生产的UHP132W型灯。换向器包括4个MOSFET开关，其在规则的时间间隔导通和阻断。在上面所述的例子中，换向器开关的切换以一个固定频率发生，例如90赫兹。可选择地，依靠一个控制信号换向器的开关同步于来自投影系统的一个视频信号。开关电源是一个阶跃变换器或由一个开关元件提供的(步)下变换器，这个开关元件通过一个由控制器，比如一个PWM，产生的控制信号被高频的导通和阻断。阶跃变换器和(步)下变换器可能在一个推进变换器或(步)上变换器之前。一个被连接到连接点L3的电阻电压分配器形成了响应于通过灯的电压用于形成灯信号的VD装置的一部分。在所描述的情况中，和电阻电压分配器所选择的电压的时序电压检测一样形成灯信号的VD装置的一部分，构成了由菲利浦生产的83747型可编程IC80C51的一部分。可编程IC，下面将描述它提供一个算法，也构成了用于检测流经高压放电灯的直流电流和DC电压的DCM装置。IC也构成了控制器Ⅲ的一部分。DCM装置负责周期性地比较连续电压检测。
在IC中提供一个RAM内存用作计数寄存器。在实际例子中，当计数寄存器到达750时，开关电源被切换到等待状态。在开关电源的等待状态，控制器确保开关电源的输出电压足够低使得灯内放电不能维持。
在图2和图3中，横轴表示时间，纵轴表示电压。如图2所示的电压图表中，VL1表示如果灯的不对称工作没有发生，被连接的通过灯的电压值。在t1，t2，t3，t4和t5时刻，换向器发生转向，导致电压具有相反极性的连续周期，而在t2和t3间隔和t4和t5间隔是负极性周期。通过VD装置的周期电压检测导致灯电流的形成有一个依照S1的变量。
在图3中，如果灯发生不对称工作，VL2在相似的方式下形成被连接灯的端电压值，在这种情况下，直流电流流经灯或DC产生直流电压。在这种情况下，电压检测的灯信号的形式对应于S2。
在这里描述的这个例子的可编程IC上的算法在图4中被概略地给出。在灯被点燃且达到稳定放电的条件时，通过START指示，在tn时刻发生电压检测，其结果由Uln指示。随后，由Uln到Ul(n-4)这前4个结果计算平均电压 U，且计算Uln和Ul(n-1)之间的电压差。然后，比较器执行比较CI来决定电压差Uv是否超过平均电压 U的某个分数f，例如50％。如果是，计数寄存器加1。在下一个比较器CII中，接着判定计数比较器的内容是否已经到达一个门限值G。如果是，开关电源被切换到等待模式SBM。如果不是，执行接下来的电压检测。如果比较CI指示Uv小于或等于平均电压 U的分数，那么计数寄存器的内容减1，进行下面的电压检测。
这里描述的例子构成了一个投影系统，特别是一个光电子投影灯，的一部分。

Claims (11)

1.一个用于在具有相反极性的连续周期的电压处操作一个高压放电灯的开关装置，包括：
-连接供电电源的输入终端
-连接被控制灯的输出终端
-用于控制开关电源的开关电源和控制器
-响应于通过灯的电压用于形成灯信号的装置
其特征在于开关装置包括用于检测流经高压放电灯的直流电流或DC电压的装置。
2.如权利要求1所述的一个开关装置，其特征在于利用灯信号对流经高压放电灯的直流电流或DC电压进行检测。
3.如权利要求1所述的一个开关装置，其特征在于灯电流的形成与时序电压检测有关，且进行检测的装置包括用于比较连续电压检测的比较器。
4.如权利要求1所述的一个开关装置，其特征在于比较器适于在连续电压检测之间建立电压差。
5.如权利要求2所述的一个开关装置，其特征在于开关装置提供一个换向器，且在开关电源的输出端和换向器之间形成灯信号。
6.如权利要求4所述的一个开关装置，其特征在于检测器适用于执行一种算法，其中在每次电压检测之后，一个计数寄存器在已经建立的电压差和平均电压，并且计数寄存器超出某个阈值的基础上被保持，产生控制信号用来切换开关电源到等待模式。
7.如权利要求1所述的一个开关装置，其特征在于依靠在相反极性的连续周期的每一个周期内的电压检测来进行连续电压检测。
8.如权利要求7所述的一个开关装置，其特征在于平均电压是从在前4个连续的相反极性周期内对电压检测作滑动平均得到的。
9.如权利要求6或8所述的一个开关装置，其特征在于如果已经建立的电压差超过平均电压的50％，计数寄存器加一。
10.如权利要求6或8所述的一个开关装置，其特征在于如果已经建立的电压差小于或等于平均电压的50％，计数寄存器减一。
11.一个投影设备，提供一个适于被用于控制如前面任何一个权利要求所述的一个高压放电灯的开关装置。
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