Устройство для питания люминесцентной лампы однополярными импульсами

ОП ЫСАНЙЕЫ ЗОЗРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскиюСоциалистическимиРеспублик(22) Заявлено 07,01.80 (2) 2892386/24-0 1)М. Кл. Н 05 В 41/1 присоединением э23) Приоритет и йЪ уаарстеенный квинтетСССРделам изобретенийн открытий 9.81. бюллетень М 36 публиковано 30 Д 621.327 514 (088. 8) ликования описания О 1, 10 Да с Е, И. Цветков, О, А, Захаржевский, А, И. Александро и Е. В. ОхонскаЯ(71) Заявител НЕСЦЕНТНОЙ ЛАМПЫЛЬСАИИ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ОДНОПОЛЯРНЫМИИзобретение ике и может носится к электроыть использовано в ановках с люминесловои цепи нительных держит несколько дополнзисторов и других элеветительных у енто объясняются потерями в активном сопротивлении дросселя. Если питаниеустройства происходит от нестабилизированной по напряжению сети переменного тока, то для ограничения тока в цепь переменного тока перед юпрямителем включают дополнительныйбалласт в виде резистора или дросселя, что создает доПолнительные потери в устройстве. При индуктивномбалласте дросселе коэфициент мощности на входе устройства отстающий,и устройство является потребителемреактивной мощности из сети. Это,в свою очередь, увеличивает мощностьпотерь в сети или требует созданияв сети дополнительных компенсирунщихустройств,Низкая надежность известного уст=.ройства связана с тем, чток транзкс-. центными лампами.Известно устройство для питания люминесцентных ламп, содержащее мос 5 товой выпрямитель, конденсатор на выходе выпрямителя, транзисторный ключ в цепи выпрямленного тока, включенный последовательно с люминесцент 1 О ной лампой и дросселем, причем лампа и дроссель шунтированы диодом, управление транзистором, работающим в ключевом режиме, осуществляется от отдельного генератора импульсов 1 .15Недостатками устройства являются его сложность, низкие энергетические показатели и недостаточная надежность работы, Сложность устройства связана с наличием в силовой цепи дросселя и диода, шунтирующего дроссель и лампу, а также тем, что генератор импульсов, обеспечивающий ключевой импульсный режим работы транзистора сиизкие энергетические показ25 тору силовой цепи в период его закрытого состояния прикладывается напряжение, близкое амплитуде переменного .напряжения сети, В случае применения в качестве дополнительного балласта в цепи переменного тока дросселя, напряжение на выходе выпрямителя может оказаться еще выше (до двойной величины от амплитуды переменного напряжения сети) . При выходе из строя ди р ода, шунтирующего лампу и дроссель, напряжение на транзисторе в момент его запирания за счет ЭДС самоиндукции дросселя может быть существенно(в несколько раз) выше рабочего напряжения транзистора. Дополнительный . источник для питания генератора импульсов управления транзисторным ключем (транзистором силовой цепи) исам генератор содержит немало эле- .20 ментов, что дополнительно уменьшаетнадежность работы устройства.Наиболее близким к предлагаемомутехническим решением является устройство, содержащее выпрямительный мост, входом подключенный через балластный конденсатор к выводам дляприсоединения к сети переменного тока, а выходсм соединенный с конденсатором сглажизающего фильтра, с выво 30 дом для подкю.ючения люминесцентной лампы и с эмиттером и-р-и транзистора, коллектор которого подключен к выводу для присоединения лампы, а база через транзисторный усилитель подключена к выходу мультивибратора. Дляпитания мультивибратора и усилителяпредусмотрен отдельный трансформатор,выпрямитель и сглаживающий конденсатор Г 23.Недостаток этого устройства состоит в большой его сложности и малой надежности.Цель изобретения - повышение надежности устройстваПоставленная цель достигается тем, 45что устройство для питания люминесцентной лампы однополярными импульсами, содержащее выпряиительный мост, подключенный входом через балластныйконденсатор к выводам для присоедине- ЗО ния к сети переменного тока, а выходом соединенный с конденсатором сглаживающего фильтра, с одним иэ выводов для подключения люминесцентной лампы и с эмиттером и-р-и транзистора, снабжено импульсным трансформатором, конденсатором, делителем напряженИя двумя резисторами обратной связи и другим конденсатором, причем делитель напряжения входом подключенмежду эмиттером и-р-п транзистораи выводом для присоединения люминесцентной лампы, параллельно делителюнапряжения подключены последовательно соединенные конденсатор и первичная обмотка импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого черед указанные два резистора и другойконденсатор подключена к базе и-р-итранзистора, коллектор которого подключен к выходу делителя напряжения,На чертеже приведена схема предлагаемого устройства,Люминесцентная лампа 1 точками 2и 3 разных своих электродов подключена через транзистор 4 к выходным точкам 5 и 6 мостового выпрямителя, образованного диодами 7-10, вход которого точками 11 и 12 через конденсатор 13 подключен к сети 14 переменного тока. На выходе выпрямителя 7-10установлен конденсатор 15, служащийдля сглаживания.выпрямляемого напряжения. Другие концы 16 и 17 электродов лампы 1 соединены со стартером 18тлеющего разряда,Конденсатор.,19 подключен через первичную обмотку 20 импульсного трансформатора 21 с сердечником из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Конец обмотки 20 и начало вторичной обмотки 22 того же трансформатора 21 соединены с эмиттером транзистора 4, а конец обмотки 22 соединен через последовательно включенные резисторы 23 и 24 обратной связи с базойтранзистора 4. Параллельно резистору 23 подсоединен конденсатор 25 обратной связи. Резисторы 26 и 27 образуют делитель напряжения,Устройство работает следующим образом.До подключения устройства к сети 14 цепь находится в нерабочем состоянии, токи и напряжения на всехэлементах равны нулю.При включении напряжения сети 14через конденсатор 13, выпрямитель 7-10начинает протекать ток заряда конденсатора 15, так как емкость конденсатора 15 много больше емкости конденсатора 13, напряжение на конденсаторе 15 увеличивается ступенчато по полупериодам сети.При малом напряжении на выходе выпрямителя (на конДенсаторе 15) черезлампу 1 и стартер 18 протекает лишь20 30 35 40 45 50 55 5, 86 ток утечкУ между электродами и ток инициирующего разряда, а напряжение на транзисторе 4, шунтированном высокоомным резистором 27 практически равно нулю. Стартер 18 и лампа 1 подбираются так, что тлеющий разряд развивается в стартере 18 применьшем напряжении, чем в лампе 1. Появление тока тлеющего разряда стартера 18 увеличивает напряжение на транзисторе 4 и может создать условия для возникновения генерации импульсов управления транзистором 4 от цепи положительной обратной связи.В цепи коллектора транзистора 4 включено относительно небольшое сопротивление, образуемое сопротивлением между точками и концами электродов 2-16 и 3-17 .пампыи резистором 26. В результате к эмиттер-коллекторному переходу транзистора 4 прикладывается большое напряжение и возникает регенеративный процесс, При увеличении напряжения на транзисторе 4 через конденсатор 19 и обмотку 20 начинает протекать ток, причем к началу обмотки 20 приложен положительный потенциал. Полярность напряжения, наведенного на вторичной обмотке 22 трансформатора 21 оказывается такой, что положительный полюс его приложен к эмиттеру, а отрицательный к базе транзистора 4. За счет конденсатора 25 увеличивается крутизна переднего фронта прикладываемого к базе транзистора напряжения, запирающего транзистор 4 и тем самым способствующего еще большему увеличению напряжения на транзисторе 4 Если нарастание напряжения на транзисторе 4 прекращается,то прекращается и ток через конденсатор 19, исчезает напряжение на обмотках трансформатора 21, а к базовой цепи транзистора 4 уже прикладывается на запирание напряжение, а остаточное напряжение конденсатора 25, созданное в процессе протекания в базе тока в предшествующем интервале времени. Это напряжение оказывается отпирающим для транзистора 4. В результате несколько уменьшается его сопротивление и уменьшается напряжение на транзисторе. Возникает ток через конденсатор 19 такого направления, что к об- мотке 20 прикладывается напряжение в отрицательной полярности на ее начале. На вторичной обмотке 22 наводится ЭДС также в отрицательной полярнос 9081 6 ти на ее начале. Эта ЭДС оказываетсяотпираюей для транзистора 4, что вызывает дальнейший процесс отпираниятранзистора 4, Конденсатор 25 увеличивает крутизну переднего фронта напряжения, отпирающего транзистор 4.Отпирающее напряжение формируется дотех пор, пока происходит заряд конденсатора 9, или до. тех пор, пока не происходит насыщениЕ сердечникатрансформатора 21. В обоих этих случаях отпирающее напряжение, наведенное на обмотке 22 уменьшается, а к базе транзистора 4 прикладывается запирающее напряжение конденсатора 25,созданное в предшествующем,интервале.времени. Развивается процесс запирания транзистора 4, сопровождающийся увеличением напряжения на нем.Запертое состояние транзистора 4 сохраняется до тех пор, пока не заканчивается заряд конденсатора 19 или не произойдет насыщения сердечника трансформатора 21, после чегоснова возникает процесс перехода25транзистора 4 из запертого в открытое состояние, Использование конденсатора 25 и сердечника с прямоугольной петлей гистерезиса в трансформаторе 21 обеспечивает резкий перелом из запертого.состояния транзистора 4 в открытоесостояние и обратный переход, чтодает возможность свести коммутационные потери в транзисторе 4 до возможно малой величины, Этой же целиснижения коммутационных потерь втранзисторе 4 служит выбор глубиныобратной связи за счет соответствующей величины коэффициента трансформации трансформатора 21. Глубокая обратная связь позволяет также обеспечить устойчивую генерацию в широкомдиапазоне изменения сопротивлениянагрузки в цепи коллектора транзистора 4 и напряжения сети. Такое решение упрощает устройство, так как не требует дополнительных источников питания, Таким образом, при появлении напряжения на транзисторе возникает устойчивый ключевой режим чередующегося открытого и закрытого состояния транзистора 4 со скважностью и частотой, зависящими от йара" метров элементов цепи обратной связи.При каждом запирании транзистора 4 его ток уменьшается до весьма малой величины. Чтобы при этом не про- изошло выключения лампы, параллель86908 1 В но транзистору 4 включен резистор 27. Величина этого сопротивления выбирается возможно большей, чтобы лишь сохранить проводимость плазмы за интервал запертого состояния транзистора 4,Одновременно с повышением надежности зажигания и перезажигания лампы использование резистора 27 несколько снижает рабочее напряжение транзистора 4 и улучшает условия возникновения тлеющего разряда в стартере 18. Это повышает надежность работы устройства. Обеспечение в предлагаемом устройстве горячего зажигания также увеличивает надежность устройстваИспользование балластного конденсатора 13 увеличивает устойчивость устройства при случайных коротких замыканиях в цепи выпрямленного тока и повышает его эксплуатационную надежностьТехнико-экономический эффект при использовании предлагаемого изобретения достигается за счет уменьшения эксплуатационных расходов на осветительные установки. Форчула изобретения30Устройство для питания люминесцент"ной лампы однополярными импульсами,ВНИИПИ Заказ 8360/87Тираж 892 Подписное филиал ППП "Патент",Ужгород,ул.Проектна 1 8йсодержащее выпрямительный мост, подключенный входом через балластный конденсатор к выводам для присоединенияк сети переменного тока, а выходомсоединенный с конденсатором сглаживающего фильтра, с одним из выводовдля подключения люминесцентной лампы и с эмиттером и-р-и транзистора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения надежности устройства, оно снабжено импульсным трансформатором, конденсатором, делителемнапряжения, двумя резисторами и другим конденсатором, причем делительнапряжения входом подключен междуэмиттером и-р-и транзистора и выводомдля присоединения люминесцентной лампы, параллельно делителю напряженияподключены последовательно соединенные конденсатор и первичная обмоткаимпульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через указанныедва резистора и другой конденсаторподключена к базе и-р-и транзистора,коллектор которого подключен к выходу делителя напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США В 3591830, кл,315290, 06.06,71.2. Заявка ФРГ Ф 2646621,кл. Н 05 В 41/14, 20.04.78.