DD267617A1

DD267617A1 - Schaltungsanordnung eines halbbrueckenwechselrichters

Info

Publication number: DD267617A1
Application number: DD30907287A
Authority: DD
Inventors: Matthias Horn; Bernd Rudolph
Original assignee: Narva Rosa Luxemburg K
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1989-05-03
Also published as: DE3841095A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung eines Halbbrueckenwechselrichters fuer die Zuendung und den Betrieb von Entladungslampen, insbesondere von Niederdruckentladungslampen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung fuer die Zuendung mit vorgeheizten Elektroden und den Betrieb von Niederdruckentladungslampen zu schaffen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass parallel zu den Emitterwiderstaenden (R1; R2) der Schalttransistoren (V3; V4) eines Halbbrueckenwechselrichters Darlingtontransistoren (V5/V6; V7/V8) geschaltet sind, wobei einer der beiden Darlingtontransistoren (V7/V8; V5/V6) mit der Basis an einen Zeitschalter (3) angeschlossen ist, der Eingang eines Schwellwertschalters (4) an eine Wicklung des Steuertransformators (Tri) des Halbbrueckenwechselrichters geschaltet ist und der Ausgang des Schwellwertschalters (4) die Stromversorgung des anderen Darlingtontransistors (V5/V6; V7/V8) schaltet. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betri !ft eine Schaltungsanordnung eines Halbbrückenwechselrichters für die Zündung und den Betrieb von Gas- und Dampfentladungslampen, insbesondere für die verzögerte Zündung und den Betrieb von Niederdruckentladungslampen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannte Vorschaltgeräte bestehen aus einer Drcisel-Starteranordnung, die die Zündung und den Betrieb von Niederdruckentladungslampen ermöglicht (Sturm, C.H.: Vorschaltgeräte und Schaltungen für Niederdruckentladungslampen; Girardet-Verlag, Essen). Die Nachteile dieser Anordnung bestehen im hohen Materialaufwand für den Drosselkern und für die Kupferwicklung, der großen Masse und besonders bei Lampen kleiner Leistung im erreichbaren niedrigen Gesamtwirkungsgrad durch große Drosselverluste.

Es sind daher elektronische Vorschaltgeräte entwickelt worden, die die gleichgerichtete Netzwechsel ipannung in eine Wechselspannung höherer Frequenz (etwa 20 bis 100Hz) umwandeln und die üben genannten Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere hat sich die Halbbrückenschaltung des Wechselrichters des elektronischen Vorschaltgerätes durchgesetzt; was vor allem auf die geringe Spannungsbelastung der Schaltiransistoren zurückzuführen ist.

Bei t iner bekannten Schaltung (vergl. EP 0093469) lassen sicn durch Steuerung der Frequenz und des Testverhältnisses des Halübrückenwechselrichte.'s definierte Heiz- und Zündbedingungen für die Niedordruckentladungslampe einstellen. Nachteilig bei dieser Schaltung ist der hohe Schaltungsaufwand sowie die große Tolaranzauhängigkeit der Heiz-, Zünd- und Betriebsparameter von den verwendeten Bauelementen.

In der Patentschrift AT 38C373 wird ein elektronisches Vorschaltgerät beschrieben, das mit geringerem Aufwand eine verzögerte Zündung einer Niedeidruckentladungslampe ermöglicht. Nachteilig bei dieser Schaltung iät die große Toleranzabhängigkeit der Heizparameter von der Versorgungsspannung des Wechselrichters und dem Widerstand dar Wendelelektroden sowie der Betriebsleistung der Niederdruckentladungslampe von der Versorgungsspannung des Wechselrichters.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung eines Halbbrückenwechselrichters für Niederdruckentladungslampen anzugeben, die eine geringe Toleranzabhängigkoit der Heiz-, Zünd- und Betriebsparameter von den eingesetzten Bauelementen sowie von der Versorpungsspuinung des Wechselrichters aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für die Zündung mit vorgeheizten Elektroden und den Betrieb von Niederdruckentladungslampen zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß parallel zu den beiden gleich großen Emitterwiderständen der Schalttransistoren eines Halbbrückenwechselrichters als Darlingtontransistor ausgebildete elektronische Schalter angeordnet sind, wobei dor eine dieser beiden Darlingtontransistoren durch einen Zeitschalter nach einer frei wählbaren Zeit (Heizzeit der Wendelelektroden der Niederdruckentladungslampe) nach dem Zuschalten der Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters eingeschaltet wird, wodurch während der einen Halbwelle der arithmetische Mittelwert der Spannung der entsprechenden Steuerwicklung des gesättigten Steuertransformators des Halbbrückenwechselrichters gegenüber dem ι. :ht eingeschalteten Zustand des Darlingtontransistors reduziert wird. Diese Spannung liegt, mit dem entsprechenden Übersetzungsverhältnis transformiert, über der Primärwicklung des Steuertransformators und steuert einen Schwellwertschalter an, der durch das Absinken der Spannung über der Primärwicklung geöffnet wird. Damit gibt der Schwellwertschalter die Stromversorgung für den anderen Darlingtontransistor frei, der dadurch ebenfalls eingeschaltet wird. Durch diese Schaltungsanordnung ist es möglich, zwei sich auf unterschiedlichem elektrischen Potential befindliche elektronische Schalter aus einer Zeitbasis mit Hilfe eines Schwellwertschalters und des für selbstschwingende Halbbrückenwechselrichter für Niederdruckentladungslampen ohnehin notwendigen Steuertransformators anzusteuern und damit die Vorteile des symmetrischen Betriebs des Wechselrichters beim Heizen der Wendelelektroden der Lampe (gute Stabilität der Heizparameter, großer zulässiger Wertebereich von Heizstrom und Heizspannung) zu nutzen. Infolge der Verwendung von Darlingtontransistoren als Schalter ist der Spannungsabfall im eingeschalteten Zustand (Sättigungsspannung) weitgehend strom- und exemplarunabhängig. Daher ergibt sich auch eine gute Stabilität der Betriebsfrequenz des Halbbrückenwechselrichters und der Lampenleistunj, da die Schwingfrequenz über den gesättigten Steuertransformator wesentlich durch das Spannungs-Zeit-Integral und damit Hie Sättigungsspannung bestimmt wird. Es ist möglich, daß von einem Halbbrückenwechselrichter mehrere Niederdruckentladungslampen gezündet ι ind betrieben werden. Dazu sind dann die Lampenzweige parallel geschaltet und jeder Lampenzweig'enthält einen zu einer Niederdruckentladungslampe parallelgeschalteten Kondensator und eine in Reihe zu ihr geschaltete Drossel.

Ausfuhrungsbeispiel Die Erfindung soll anhand eir.üs Ausführungsbeispiels und derzugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Die Fig. zeigt das Schaltbild einos erfindungsgemäßen Halbbrückenwechselrichters zum Zünden mit vorgeheizten Elektroden und Betrieb von Niederdruckentladungslampen. Der Halbbrückenwechselrichter wird aus einer Gleichspannung mit dem Pluspol 1 und dem Minuspol 2 versorgt. Nach dem Zuschalten der Versorgungsspannung werden zunächst mit Hilfe eiqer an sich bekannten nicht in die Fig. gezeichneten Anschwingschaltung Triggerimpulse auf den Schalttransistor V4 geschaltet, die, durch V4 verstärkt, den infolge noch nicht

gezündeter Entladungslampe La 1 wenig bedämpften Resonanzkreis mit der Drossel L3 und dem Kondensator C3 zu

Schwingungen anregen. Aufgrund der Rückkopplung über den Steuertransformator Tr 1 werden die Schalttransistoren V3; V4

alternierend ein- und ausgeschaltet, der Halbbrückenwechselrichter arbeitet.

Durch das Zuschalten der Versorgungsspannung wird der Zeitschalter 3 in Betrieb gesetzt, der vor dem Anschwingen des Wechselrichters den Darlingtontransistor V7/ V8 sperrt. Mit dem Anschwingen des Halbbrückenwechselrichters werden die Emitterwiderstände: 1; R 2 der Schalttransistoren V3, V4 wirksam, da auch der Schwellwertschalter 4 durch die positive Spannung über der Wicklung w, des Steuertransformators Tr 1 über die Diode V10 eingeschaltet wird, den Kondensator C 2

entlädt und damit den Darlingtontransistor V5/V6 sperrt.

Der Schwellwertschalter 4 besteht einfacherweise aus einem Transistor, an dessen Basis ein Schwellwertelement (Diode, Leuchtdiode, Z-Diode! geschaltet ist, wobei es sich i.a. empfiehlt, die auszuwertende Spannung durch einen RC-Tiefpr,ß von Störspitzen zu befreien. Durch den Spannungsabfall an den Emitterwiderständen R1; R2 wird die Sättigungszeit des Steuerübertragers Ti 1 und dsmit

die sich einstollende Schwing'requenz des Halbbrückenwechselrichtors wesentlich oeeinflußt. Die Emitterwiderstände R1; P.'i sind zu dem Zweck der schonenden Zündung der Niederdruckentladungslampe La 1 so dimensioniert, daß sich nach dem

Anschwingen des Halbbrückenwechselrichters oine Spannung über La 1 einstellt, die einerseits einen genügend großen Heizstrom durch die Wondelelektroden der Lampe La 1 treibt, andererseits nicht zur Zündung führt (Heizphase der Lampe La 1). Dabei ist die Heizzeit durch den Zeitschalter 3 vorgegeben und kann frei gewählt werden. Nach Ablauf der Heizzeit wird durch den Zeitschalter 3 der Darlingtontransistor V7/V8 eingeschaltet und damit dor arithmetische Mittelwert der Spannung der Wicklung W₃ des Steuertransformators Tr 1 während der positiven Halbwelle gegenüber der Heizphase reduziert. Jie positive Halbwelle der Spannung über der Wicklung W₃ des öteuertransformators liegt, mit dem

entsprechenden Übersetzungsverhältnis transformiert, über der Wicklung w,, und öffnet über die Diode V10 den

Schwellwertschalter A. Damit kann sich der Kondensator C 2 über die Diode V9 und den Widerstand R 8 aufladen und die Stromversorgung des Darlingtontransistors V5/ V6 über den Widerstand R7 gewährleisten. Infolge der nunmehr

eingeschalteten Darlingtontransistoren V5/ V6 sowie V7/ V8 ist der jeweilige arithmetische Mittelwert der Halbwel.'qn der

Spannung über den Wicklungen W₁; W₂; W₃ des Steuertransformators Tr 1 gegenüber der Heizphase der Lampe La 1 reduziert,

wodurch sich die Sättigungszeit des Steuertransformators Tr 1 vergrößert. Daher verschiebt sich die Schwingfrequenz des

Halbbrückenwechselrichters in Richtung der Resonanzfrequenz des Lastkreises, über dem Kondensator C3 stellt sich eine

g ößerß Spannung als beim Heizen der Elektroden der Entladungslampe La 1 ein und La 1 kann zünden.

Nach dem Zünden stellt sich die Betriebsfrequenz des Halbbrückenwechselrichters ein, der die Entladungslampe La 1 mit der Betriebsleistung versorgt. Im Brennbetrieb von La 1 sind die Darlingtontransistoren V5/ V6 sowie V7/ V8 weiterhin

eingeschaltet.

In bekannter Weise sind die Drossel L1; L2 und die Widerstände R3-R6zur verlustarmen Ansteuerung der Schalttransistoren V3; V4 des Halbbrückenwechselrichters geschaltet. Die Dioden V1; V2 wirken als Freilaufdioden, der Kondensator C1 als SOAR-Kondensator für die Schalttransistoren V3; V4. Als Auskoppelkondensatoren dienen die Kondensatoren C4; C5.

Claims

1. Schaltungsanordnung eines Halbbrückenwechsälrichters für die Zündung und den Wechselstrombetrieb einer oder mehrerer Entladungslampen, der Emitterwiderstände für die Schalttransistoren aufweist, aus einer Gleichspannungsquelle gespeist wird und bei dem die Klemmen der Gleichspannungsquelle miteinander verbunden sind durch eine Reihenschaltung aus mindestens einem Transistor und dem Lastkreis, mindestens bestehend aus einer Reihenschaltung einer Wicklung eines Steuertransformators, einer Drossel, einer Entladungslampe, welcher mindestens ein Kondensator parallel geschaltet ist, und einem Kondensator, gekennzeichnet dadurch, daß parallel zu den Emitterwiderständen (R 1; R2) der Schalt.ronsistoren (V3; V4) des Halbbrückenwechselrichters Darlingtontransistoren (V5/ V6; V7/ V8'; geschaltet sind, wobei einer der beiden Darlingtontransistoren (V7/ V8; V5/ V6) mit der Basis an einen Zeitschalter (3) angeschlossen ist und der Eingang eines Schwellwertschalters (4) an eine Wicklung (W₁) des Steuertransformators (Tri) des Halbbrückenwechselrichters geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, nekennzelchnet dadurch, daß der Zeitschalter (3) an die Speisespannung des Halbbrückenwechselrichters mit dem Pluspol (1) und dem Minuspol (2) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang des Schwellwertschalters (4} über einen Widerstand (R7) an die Basis des anderen Dartingtontransistors (V5/ V6; V7/ V8) geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang des Schwellwertschalters (4) an einen Kondensator (C2) geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Eingang des Schwellwertschalters (4) über eine Diode (V10) an eine Wicklung (W₁) des Steuertransformators (Tri) geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwellwertschalter (4) aus einem Transistor besteht, an dessen Basis ein Schwellwertelement (Diode, Leuchtdiode, Z-Diode) geschaltet ist.