Устройство для питания газоразрядных ламп

)5 Н 05 В 41/ ГО СУДА Р СТ В Е ННЫЙ КОМИТЕ ТПО ИЗОБРЕ ГЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А.Е,КраснопоННШ газоразрядных ламп ток прямоугольной формы в тановках широкого прим бретения является устройства. повышение дежности работы, сниже тового потока газоразря введения дополнительн дросселя и выполнения моточными, а также чет ных ключей с формиров управления этими ключа улучшение формы огиба ка низкой частоты, осущ рация запасенной в др нагрузку и источник пос ния. 1 3 и, ф лы,4 ил. аучно-исследовате кторский и технол еский институт льский, Е,Г,Овсеп скии ичеьянц(53) 621.327.5 (56) Авторско М 1023679,Патент С 1988, (54) УСТРОЙ РАЗРЯДНЫХ (57) Изобрет ке и может б 34(088.8)е свидетельство СССРкл. Н 05 В 41/392, 1983,ША М 4734624, кл, Н 05 В 37/00,СТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЗОЛАМПние относится к электротехнить использовано для питания отехн к электрано для низкойветительения, ышениеичивости ового по тока лампы, накопительныи дроссель 7, блок 8 управления. включающий в себя два формирователя высокочастотных импульсов управления соответственно первым 1 и четвертым 4 ключами инвег тора в положительный полупериод низкочастотного нап ряжения, кратного по частоте высокочастотному, и вторым 2 и третьим 3 ключами инвертора в отрицательный полупериод низкочастотного напряжения, причем входы формирователей соединены с выходом усилителя 6 сигнала обратной связи, а выходы - с базами соответствующих транзисторов инвертора, коллекторы первого 1 и третьего 3 транзисторов инвертора и эмиттеры второго 2 и четвертого 4 транзисторов соединены с соответствующими выводами 9 и 10 для подключения источника постоянного напряжения. а объединенные итания астоты ных усКПД усработы ока гасхема устроистдной лампы; на ммы; н ртора с г.3 олзрядны газор верто 1 - 4 гнала ючен к из четы- датчик 5 обратной датчику 5 Изобретение относится ке и может быть испольэов газоразрядных ламп током прямоугольной формы в ос тановках широкого применЦель изобретения - пов тройства, повышение усто и снижение пульсации свет зоразрядной лампы.На фиг.1 представлена ва для питания газораэря фиг.2 - временные диагр и 4 - варианты схемы инв нительными ключами.Устройство для питания ламп содержит мостовой ин рех транзисторных ключей тока лампы, усилитель 6 си связи, вход которого подкл ом ниэкои частоты осветительных усенения. Целью изоповышение КПД устойчивости и нание пульсации сведнойлампы. Засчет ого накопительного дросселей двухобырех дополнительателями импульсов ми, обеспечивается ющей выходного тоествляется рекупеосселях энергии в тоянного напряже 168494355 между собой выводы первого 1 и второго 2 транзисторов и третьего 3 и четвертого 4 транзисторов связаны с выводами 11 и 12 для подключения гаэоразрядной лампы 13, накопительный дроссель 14, причем дроссели 7 и 14 выполнены двухобмоточными, четыре, дополнительных транзисторных ключа 15 - 18, начальные выводы основных обмоток дросселей 7 и 14 соединены соответственно с эмиттерами первого 1 и третьего 3 транзисторов инвертора, параллельно основной обмотке дросселя 7 подключены соединенные последовательно встречно включенная дополнительная обмотка дросселя 7, первый 15 и второй 16 дополнительные ключи, параллельно основной обмотке дросселя 14 подключены соединенные последовательно встречно включенная дополнительная обмотка дросселя 14, третий 17 и четвертый 18 дополнительные ключи, причем объединенные выводы ключей 15 и 16 и обьедине ые выводы третьего 17 и четвертого 1 Ь ключей соединены через датчик 5 тока лампы с выводами 11 и 12 для подключения гэзоразрядной лампы 13, Блок 8 управления, помимо указанных двух формирователей, содержит третий формирователь высокочастотных импульсов управления в положительный полупериод низкочастотного напряжения, инвертированных по отношению к высокочастотным импульсам управления первого формирователя, обеспечивающий пропуск первого импульса управления и соединенный с управляющим входом ключа 15, четвертый формирователь высокочастотных импульсов управления в отрицательный полупериод низкочастотного напряжения, инвертированных по отношению к высокочастотным импульсам управления второго формирователя, обеспечивающий пропуск первого импульса управления и соединенный с управляющим входом ключа 17, пятый формирователь, формующий одиночный импульс управления в начале отрицательного полупериода низкочастотного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом ключа 16, шестой формирователь, формирующий одиночный импульс управления в начале положительного полупериода низкочастотного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом ключа 18, Для повышения надежности дроссели 7 и 14 могут быть снабжены третьей обмоткой, включенной встречно по Отношению к основным обмоткам соответствующих дросселей, которые через обратные диоды 19 и 20 (фиг.З, фиг.4) соединены с выводами 9 и 10 для 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 подключения источника постоянного напряжения,Устройство для питания гаэоразрядных ламп работает следующим образом,После включения питания на ключи 1-4 инвертора и вспомогательные ключи 15 - 18 с блока 8 управления поступают импульсы управления в соответствии с временными диаграммами, приведенными на фиг.2, где э - напряжение на нагрузке; б - ток в нагрузке в граничном между прерывистым и непрерывным режимом работы; в - ток в нагрузке в режиме непрерывных токов; г,д,з,и - напряжение управления ключами инвертора; е, к - напряжение управления первым и третьим дополнительными ключами: ж, л - напряжение управления вторым и четвертым дополнительными ключами.На временных диаграммах для установившегося режима (фиг.2) выделены период ОТ огибающей низкой частоты и ряд интервалов высокой частоты, Из этих диаграмм следует:1) на выходе инвертора формируются напряжение и ток с огибающими низкой (до 100 Гц) частоты, заполненными импульсами высокой частоты (от 20 кГц и выше);2) в течение положительной полуволны огибающей низкой частоты работают:а) на интервалах 11 лг, тзл 4, , 1 глгп запасания энергии в дросселе 7 - ключи 1 и 4б) на интервалах тглз, Ил 5, . го-глгпрассеяния энергии, запасенной в дросселе 7 - вспомогательный ключ 15 цепи возвратного тока;в) на первом интервале тол 1 рассеяния энергии, запасенной в дросселе 14, - вспомогательный ключ 18 цепи возвратного тока;3) в течение отрицательной полуволны огибающей низкой частоты работают:а) на интервалах т 1 лг, т 3 латгплг запасания энергии в дросселе 14 - силовь е ключи 2 и 3;б) на интервалах 1 г ., Лз, 14 Л 5, , тгп-г,.лгпраССЕяНИя ЭНЕРГИИ, ЗаПаСЕН- ной в дросселе 14, - вспомогательный ключ 17 цепи возвратного тока;в) на первом интервале 1 о Л 1 рассеяния энергии, запасенной в дросселе 7 на интервале тгплг, - вспомогательный ключ 16 цепи возвратного тока. В течение интервалов открытого состояния ключей 1 и 4 (3 и 2) происходит запасание энергии в дросселе 7 (14), При этом ток от источника, увеличиваясь от минимальнога до максимального значения, проходит по контуру, содержащему ключ 1 (3). основнуюобмотку дросселя 7 (14), нагрузку 13, датчик 5 тока и ключ 4 (2).В течение интервалов открытого состояния вспомогательного ключа 15 (17) цепи возвратного тока происхОдит рассеяние энергии, запасенной в дросселе 7 (14). При этом ток, поддерживаемый энергией, запасенной в предшествующем интервале, уменьшаясь от максимального до минимального значения, проходит по контуру, содержащему основную обмотку дросселя 7 (14), нагрузку 13, датчик 5 тока и ключ 15 (17) цепи возвратного тока,В течение интервалов открытого состояния вспомогательного ключа 16 (18) цепи возвратного тока происходит рассеяние энергии, запасенной в дросселе 7 (14). Однако при работе этого ключа ток, поддерживаемый энергией, запасенной в течение предшествующего интервала, и проходящий по контуру, содержащему первую дополнительную обмотку дросселя 7 (14), нагрузку 13, датчик тока 5 и ключ 16 (18), имеет в нагрузке направление противоположное предшествующему. Это обусловлено тем, что перед рассматриваемым интервалом рассеяния энергии обеспечивается реверс огибающей тока низкой частоты на выходе инвертора.Диапазон изменения тока в нагрузке 13 от минимального до максимального значения и наоборот определяется настройкой цепи обратной связи 5, 6 блока 8 управления и можег изменяться в широких пределах в зависимости от требуемых конкретных условий работы газоразрядной лампы 13.Каждый период высокой частоты, например 11 лз, содержит интервалы (полупериоды) нарастания тока - 1 л 2 и спада - т 2.,Лз, причем соотношение их длительностей определяется параметрами конкретного комплекта.В каждом полупериоде 0 - Т/2, Т/2 - Т огибающей тока низкой частоты формируется 2 и полупериодов тока высокой частоты, Длительность полупериода тока высокой частоты зависит от индуктивности накопительного дросселя 7 (14), величины сопротивления нагрузки, а также параметров источника постоянного напряжения, питающего инвертор, цепи обратной связи 5, 6, блока 8 управления. Поэтому при постоянном числе полупериодов тока высокой частоты длительность огибающей тока низкой частоты тока зависит от вышеуказанных параметров. На практике это означает, что в рассматриваемом случае. на этапе разгорания разряда лампы высокого давления (когда ее сопротивление значительно меньше установившегося значения) длительность 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 полупериода огибающей тока низкой частоты будет больше, чем в установившемся режиме.Кроме рассмотренных на фиг.2. возможно создание таких управляющих сигналов, при которых импульсы тока высокой частоты образуются за счет переключения только одного ключа, например 1(3), и непрерывно открытого второго 4(2), В принципе возможен также режим работы основной цепи возвратного тока при непрерывно открытом вспомогательном ключе 15(17) в пределах этапа его действия 12,.л 2 п(фиг.2),Без изменения сущности изобретения в его различных вариантах, могут быть использованы; цепи формирования безопасной траектории переключения ключей инвертора; цепи, обеспечивающие рекуперацию излишней энергии, накопленной в дросселях инвертора, в основной источник питания либо в другие накопители энергии; цепи ограничения перенапряжений на ключах инвертора; цепи защиты от перенапряжений, возникающих при работе устройства в комплекте с газоразрядной лампой высокого давления, требующей напряжения зажигания 20-50 кВ, создаваемого отдельным зажигающим устройством, обычно включаемым последовательно с лампой; другие соединения выводов инвертора, датчика тока и лампы, а также датчики тока различного типа, в т.ч. работающие на переменном токе; ключи любого типа(на биполярных или униполярных транзисторах, обычных или запираемых тиристорах и т,д.).Кроме представленных в описании диаграмм управляющих напряжений, возможны и другие варианты управления, не меняющие сущности изобретения и вариантов выполнения,Изобретение позволяет упростить устройство и увеличить его КПД за счет уменьшения количества узлов и элементов, в которых происходит полное преобразование энергии, поступающей в нагрузку; расширить конструктивны возможности устройства за счет использования как блочного, так и модульного исполнения аппарата, унификации узлов для ламп различного типа и мощности; расширить функциональные возможности устройства за счет создания унифицированного аппарата, способного работать с лампами различного типа и мощности (в пределах максимальной), обеспечения плавного или ступенчатого регулирования тока лампы и ее светового потока; увеличить надежность за счет обеспечения устойчивой работы устройства в любых переходных и аномальных режимах, 1684943Формула изобретения 1. Устройство для питания газоразрядных ламп, содержащее мостовой инвертор из четырех транзисторных ключей, датчик тока лампы, усилитель сигнала обратной связи, вход которого подключен к датчику тока лампы, накопительный дроссель, блок управления, включающий в себя два формирователя высокочастотных импульсов управления соответственно первым и четвертым ключами инвертора в положительный полупериод низкочастотного напряжения, кратного по частоте высокочастотному, и вторым и третьим ключами инвертора - в отрицательный полупериод низкочастотного напряжения, причем входы формирователей соединены с выходом усилителя сигнала обратной связи, а выходы - с базами соответствующих транзисторов инвертора, коллекторы первого и третьего транзистров, инвертора и эмиттеры второго и четвертого транзисторов соединены с соответствующими выводами для подключения источника постоянного напряжения, а другие выводы второго и четвертого транзисторов связаны с выводами для подключения газоразрядой лампы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД устройства, повышения устойчивости работы и снижения пульсации светового потока газораэрядной лампы, в устройство дополнительно введены второй накопительный дроссель, при этом оба дросселя выполнены двухобмоточными, и четыре дополнительных транзисторных ключа, причем начальные выводы основных обмоток дросселей соединены соответственно с эмиттерами первого и третьего транзисторов инвертора, а их конечные выводы - соответственно с коллекторами второго и четвертого транзисторов инвертора, параллельно основной обмотке первого дросселя подключены соединенные последовательно встречно включенная дополнительная обмотка этого дросселя, первый и второй дополнительные ключи, параллельно основной обмотке второго дросселя подключены соединенные 5 10 15 20 25 30 35 40 45 последовательно встречно включенная дополнительная обмотка этого дросселя, третий и четвертый дополнительные ключи, причем обьединенные выводы первого и второго дополнительных ключей и объединенные выводы третьего и четвертого дополнительных ключей соединены через датчик тока лампы с выводами для подключения газоразрядной лампы, а в блок управления введены третий формирователь высокочастотных импульсов управления в положительный полупериод низкочастотного напряжения, инвертированных по отношению к высокочастотным импульсам управления первого формирователя, обеспечивающий пропуск первого импульса управления и соединенный с управляющим входом первого дополнительного ключа, четвертый формирователь высокочастотных импульсов управления в отрицательный полупериод низкочастотного напряжения, инвертированных по отношению к высокочастотным импульсам управления второго формирователя, обеспечивающий пропуск первого импульса управления и соединенный с управляющим входом третьего дополнительного ключа, пятый формирователь, формирующий одиночный импульс управления в начале отрицательного полупериода низкочастотного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом второго дополнительного ключа, шестой формирователь, формирующий одиночный импульс управления в начале положительного полупериода низкочастотного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом четвертого дополнительного ключа.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности устройства,в оба накопительных дросселя введены третьи обмотки, включенные встречно по отношению к основным обмоткам соответствующих дросселей и соединенные через обратные диоды с выводамидля подключения источника постоянного напряжения.16 В 4943 Ср Л. Веселовская Т Корректор Т. Пали оставитель М. Мхитаровехред М,Моргентал Ре роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 01 аказ 3516 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5