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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entladungslampen-Vorschaltgerät mit DC/DC- bzw. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern zum Erleuchten einer Entladelampe.
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STAND DER TECHNIK
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Zum Einschalten einer Entladelampe ist es an erster Stelle nötig, einen Durchschlag bzw. eine Entladung zwischen Elektroden der Entladelampe durch Anlegen einer hohen Spannung über den Elektroden zu erzeugen. Zum Erzeugen des Durchschlags zwischen den Elektroden wird ein Impuls hoher Spannung verwendet, der über der Sekundärwicklung eines Zünd(von nun an mit IGN abgekürzt)-Transformators bzw. -Trafos erzeugt wird, wenn die in einem Kondensator gespeicherten Ladungen über die Primärwicklung des IGN-Transformators entladen werden.
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Das Windungsverhältnis zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen des IGN-Transformators kann durch Erhöhen der vom Kondensator zur Primärwicklung des IGN-Transformators zu entladenden Spannung reduziert werden. Anders ausgedrückt macht es ein Erhöhen der an die Primärwicklung des IGN-Transformators angelegten Spannung möglich, die Anzahl von Windungen der Sekundärwicklung zu reduzieren. Dies ermöglicht ein Verwenden eines dicken Drahts zum Reduzieren eines Widerstands und eine Miniaturisierung des IGN-Transformators. Aus diesem Grund hat das Entladungslampen-Vorschaltgerät eine Schaltung zum Anlegen einer hohen Spannung an den IGN-Transformator.
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Ein herkömmliches Entladungslampen-Vorschaltgerät hat einen Aufwärtstransformator zum Erhöhen der Spannung einer AC- bzw. Wechselstrom-Energieversorgung und erzeugt eine hohe DC- bzw. Gleichspannung durch eine Spannungsverdoppelungs-Gleichrichterschaltung, die aus einer Vielzahl von Dioden auf der Sekundärseite des Aufwärtstransformators besteht. Die Entladelampe wird durch Laden des Kondensators mit der hohen Gleichspannung und durch Verwenden der im Kondensator gespeicherten Ladungen gestartet (siehe beispielsweise das Patentdokument 1).
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Alternativ dazu gibt es eine weitere Vorrichtung, die veranlasst, dass die Sekundärwicklung eine erhöhte AC- bzw. Wechselspannung durch Unterbrechen der von einer Vorschaltung mit einer Schaltvorrichtung, wie beispielsweise Saidac, ausgegebenen DC-Spannung und durch Anlegen von ihr an die Primärwicklung eines Transformators ausgibt; eine hohe Spannung durch Zuführen der Wechselspannung zu einer Spannungsverdoppelungs-Gleichrichterschaltung erzeugt; und die Entladelampe durch Laden des Kondensators mit der hohen Spannung und durch Zuführen der vom Kondensator entladenen Ladungen zum IGN-Transformator auf dieselbe Weise einschaltet, wie es oben beschrieben ist (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
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Zusätzlich gibt es noch eine weitere Vorrichtung, die eine DC- bzw. Gleichstrom-Erhöhungsschaltung mit einem Transformator, eine DC-zu-AC- bzw. Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlerschaltung und eine Startpuls-Generatorschaltung hat und die die Entladelampe dadurch einschaltet, dass sie einen Kondensator in der Startpuls-Generatorschaltung veranlasst, eine Spannung mit hohem Puls synchron zum Betrieb der DC-zu-AC-Wandlerschaltung auszugeben. Auf der Sekundärseite des Transformators der DC-Erhöhungsschaltung ist eine Wicklung zum Erzeugen der hohen Spannung zum Starten der Entladelampe vorgesehen und speichert die Startpulsschaltung die von der Wicklung zugeführte Energie im Kondensator. Wenn die Spannung über dem Kondensator einen vorbestimmten Wert erreicht, führt eine Schaltvorrichtung für einen eigenen Durchschlag in der Startpulsschaltung zu einem Durchschlag. Die beim Durchschlag erzeugte Pulsspannung wird einer von einer Brückenschaltung, die eine DC-zu-AC-Wandlerschaltung bildet, ausgegebenen Pulsspannung überlagert und die Spannung wird an die Entladelampe angelegt, um sie einzuschalten (siehe beispielsweise das Patentdokument 3).
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Die Schaltvorrichtung für einen eigenen Durchschlag in der Startpuls-Generatorschaltung hat einen Luftspalt, der zu einem Durchschlag führt und zu einem Leiten gebracht wird, wenn eine Spannung von etwa 1000 V angelegt wird. Anders ausgedrückt lädt die Startpuls-Generatorschaltung den Kondensator mit der Spannung, die höher als 1000 V ist. Um die hohe Spannung von etwa 1000 V unter Verwendung der Spannungsverdoppelungs-Gleichrichterschaltung zu erzeugen, ist es nötig, eine hohe Spannung, die größer als 500 V ist, einzugeben oder die Spannungsverdoppelungs-Gleichrichterschaltung als Multipliziererschaltung für drei oder mehr Spannungen auszubilden, wenn die Eingabe etwa 300 V beträgt. Um eine hohe Spannung von etwa 1000 V zu erzeugen, ist die Schaltung unter Verwendung von Komponenten einer hohen Durchschlagsspannung konfiguriert, oder der Schaltung zum Erzeugen der multiplizierten Spannung mit vielen Komponenten. Angesichts von diesem erhält die vorangehende Vorrichtung die hohe Spannung durch Verwenden der DC-Erhöhungsschaltung, der DC-zu-AC-Wandlerschaltung und der Startpuls-Generatorschaltung. Genauer gesagt ist es bevorzugt, die hohe Spannung durch Erzeugen einer Dreifachspannung zu erhalten.
- Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung JP 59-196 594 A (Seiten 2 und 3 und 2)
- Patentdokument 2: Japanische offengelegte Patentanmeldung JP 09-69 393 A (Seiten 4 und 5 und 1)
- Patentdokument 3: Japanische offengelegte Patentanmeldung JP 07-142 182 A (Seiten 3 und 4 und 1)
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Mit einer solchen Konfiguration hat das herkömmliche Entladungslampen-Vorschaltgerät die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung auf der Ausgangsseite der DC-zu-AC-Wandlerschaltung (des DC/AC-Inverters) platziert, die eine AC-Spannung mit vergleichsweise niedriger Frequenz ausgibt. Somit dauert es nicht nur eine lange Zeit zum erneuten Laden des Kondensators der IGN-Schaltung zum Starten der Entladelampe, sondern ist auch ein Kondensator mit einer großen Kapazität für die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung erforderlich. Zusätzlich präsentiert eine große Anzahl von Teilen, die zum Aufbauen der Schaltung erforderlich sind, ein derartiges Problem, dass eine Miniaturisierung schwer gemacht wird.
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Die vorliegende Erfindung ist implementiert, um die vorangehenden Probleme zu lösen. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Entladungslampen-Vorschaltgerät zur Verfügung zu stellen, welches zu einer Miniaturisierung und einer Kostenreduzierung durch Eliminieren der Wicklung zum Starten der Entladelampe vom Transformator im DC/DC-Wandler und durch Vereinfachen der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung fähig ist.
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Zusätzlich zu den oben genannten Druckschriften ist aus der
DE 102 06 178 A1 eine Entladungslampen-Zündschaltung mit mehreren Transformatoren, aus der
US 5 796 595 A und aus der
US 5 416 364 A eine Rücklaufschaltung mit zwei Leistungsumsetzern an einem Kondensator, und schließlich aus der
JP S49-125 220 U sowie der
JP 09-191 649 A eine Schaltung zur Spannungserhöhung bekannt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die genannten Probleme werden durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Im allgemeinen wird also ein Entladungslampen-Vorschaltgerät mit zwei abwechselnd betriebenen DC/DC-Wandlern bereitgestellt, welches einen derartigen Vorteil bietet, dass dessen Größe und dessen Kosten reduziert werden können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Entladungslampen-Vorschaltgerät eines Ausführungsbeispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Diagramm, das den Betrieb des Entladungslampen-Vorschaltgeräts des Ausführungsbeispiels 1 darstellt; und
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3 ist ein Diagramm, das den Betrieb des Entladungslampen-Vorschaltgeräts des Ausführungsbeispiels 1 darstellt.
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BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Die beste Art zum Ausführen der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung detaillierter zu erklären.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
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1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Entladungslampen-Vorschaltgerät eines Ausführungsbeispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Transformator T1 und ein Transformator T2 haben jeweils ein erstes Ende ihrer Primärwicklung an eine positive Elektrode einer Energieversorgung 1 angeschlossen, die DC-Energie zuführt. Der Transformator T1 hat ein zweites Ende seiner Primärwicklung an eine Schaltvorrichtung 2 angeschlossen, die zwischen dem Transformator T1 und der negativen Elektrode der Energieversorgung 1 EIN und AUS schaltet. Der Transformator T2 hat ein zweites Endes seiner Primärwicklung an eine Schaltvorrichtung 3 angeschlossen, die zwischen dem Transformator T2 und der negativen Elektrode der Energieversorgung 1 EIN und AUS schaltet. Ein Steuerabschnitt (eine Steuereinrichtung) 4 ist an die Steuersignal-Eingangsanschlüsse der Schaltvorrichtungen 2 und 3 angeschlossen. Wenn beispielsweise FETs als die Schaltvorrichtungen 2 und 3 verwendet werden, ist der Steuerabschnitt 4 an ihre Gateanschlüsse angeschlossen.
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Der Transformator T1 hat ein erstes Ende seiner Sekundärwicklung an die Anode einer Diode 5, die Anode einer Diode 7 und ein erstes Ende eines Kondensators 10 angeschlossen. Der Transformator T2 hat ein erstes Ende seiner Sekundärwicklung an die Anode einer Diode 6 und ein erstes Ende eines Kondensators 11 angeschlossen. Der Kondensator 11 hat sein zweites Ende an die Kathode der Diode 7 angeschlossen. Die Diode 7 hat ihre Kathode an die Anode der Diode 8 angeschlossen und die Diode 8 hat ihre Kathode an die Anode einer Diode 9 angeschlossen. Anders ausgedrückt sind die Dioden 7–9 in Reihe geschaltet. Der Kondensator 10 hat sein zweites Ende an die Verbindungsstelle der Diode 8 und der Diode 9 angeschlossen.
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Die Diode 5 hat ihre Kathode an die Kathode der Diode 6 angeschlossen und weiterhin an ein erstes Ende eines Kondensators 12, ein erstes Ende eines Kondensators 13 und Transistoren 14 und 16. Die Verbindungsstelle ist geerdet. Der Transformator T1 hat ein zweites Ende seiner Sekundärwicklung an ein zweites Ende der Sekundärwicklung des Transformators 2 angeschlossen, und weiterhin an ein zweites Ende des Kondensators 13 und Transistoren 15 und 17.
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Die Schaltvorrichtung 2, der Steuerabschnitt 4, der Transformator T1, die Diode 5 und der Kondensator 13, die angeschlossen sind, wie es oben beschrieben ist, bilden einen DC/DC-Wandler zum Erhöhen der DC-Spannung der Energieversorgung 1. Zusätzlich bilden die Schaltvorrichtung 3, der Steuerabschnitt 4, der Transformator T2, die Diode 6 und der Kondensator 13 einen DC/DC-Wandler gleich demjenigen, der oben beschrieben ist. Somit hat das Entladungslampen-Vorschaltgerät, wie sie in 1 gezeigt ist, zwei parallel geschaltete DC/DC-Wandler. Die Ausgaben der zwei DC/DC-Wandler werden zu einer einzigen Spannung über dem Kondensator 13 kombiniert und zu einem DC/AC-Inverter zugeführt, der später beschrieben werden wird.
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Zusätzlich bilden die Dioden 7–9 und die Kondensatoren 10–12 eine Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung. In Kombination mit den zwei DC/DC-Wandlern erzeugt die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung eine Verdoppelung der Spannung der Ausgangsspannung der DC/DC-Wandler und führt sie zu einer IGN-Schaltung zu, die später beschrieben werden wird.
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Der Transistor 14 und der Transistor 15 sind in Reihe geschaltet und der Transistor 16 und der Transistor 17 sind in Reihe geschaltet. Die Transistoren 14–17 bilden eine Brückenschaltung vom H-Typ. Wenn beispielsweise n-Kanal-FETs als die Transistoren 14–17 verwendet werden, hat der Transistor 14 seinen Sourceanschluss an den Drainanschluss des Transistors 15 angeschlossen und hat der Transistor 16 seinen Sourceanschluss an den Drainanschluss des Transistors 17 angeschlossen. Der Transistor 14 hat seinen Drainanschluss an den Drainanschluss des Transistors 16 angeschlossen und der Transistor 15 hat seinen Sourceanschluss an den Sourceanschluss des Transistors 17 angeschlossen. Bei einer solchen Konfiguration haben die Transistoren 14 und 16 ihre Drainanschlüsse an die Kathoden der Dioden 5 und 6 und an die ersten Enden der Kondensatoren 12 und 13 angeschlossen, wie es oben beschrieben ist. Die Transistoren 15 und 17 haben ihre Sourceanschlüsse an die zweiten Enden der Sekundärwicklungen der Transformatoren T1 und T2 und an das zweite Ende des Kondensators 13 angeschlossen.
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Die Verbindungsstelle des Transistors 14 und des Transistors 15 ist an eine erste Elektrode der Entladelampe 22 angeschlossen. Die Verbindungsstelle des Transistors 16 und des Transistors 17 ist an ein erstes Ende eines Kondensators 20 und ein Ende der Primärwicklung eines IGN-Transformators T3 angeschlossen. Der EIN- und AUS-Betrieb der Transistoren 14–17 wird durch einen Steuerabschnitt 18 gesteuert. Wenn n-Kanal-FETs als die Transistoren 14–17 verwendet werden, wie es oben beschrieben ist, haben die Transistoren 14–17 ihre Gateanschlüsse an den Steuerabschnitt 18 angeschlossen, der die Gatespannungen steuert. Die Transistoren 14–17 und der Steuerabschnitt 18, die in der Form der Brückenschaltung vom H-Typ angeschlossen sind, bilden einen DC/AC-Inverter zum Zuführen einer AC-Spannung zur Entladelampe 22.
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Der IGN-Transformator T3 hat sein Ende der Sekundärwicklung an eine zweite Elektrode der Entladelampe 22 angeschlossen. Die Diode 9 hat ihre Kathode an ein erstes Ende eines Widerstands 19 angeschlossen. Der Widerstand 19 hat sein zweites Ende an ein erstes Ende eines zweiten Endes des Kondensators 20 und an einen SPALT- bzw. GAP-Schalter 21 angeschlossen. Der GAP-Schalter 21 ist ein Schalter, der in einen leitenden Zustand gebracht wird, wenn eine hohe Spannung an seine zwei Enden angelegt wird. Er hat einen Entladungsspalt, der zu einem Durchschlag führt und leitet, wenn ein hohe Spannung von beispielsweise etwa 800 V angelegt wird. Der IGN-Transformator T3 ist ein automatischer bzw. Auto-Transformator, der eine einzige Wicklung hat, von welcher ein Teil für sowohl die Primärwicklung als auch die Sekundärwicklung gemeinsam ist. Das gemeinsame Ende der Primärwicklung und der Sekundärwicklung ist an ein zweites Ende des GAP-Schalters 21 angeschlossen. Der IGN-Transformator T3, der Widerstand 19, der Kondensator 20 und der GAP-Schalter 21, die so angeschlossen sind, bilden eine IGN-Schaltung zum Starten der Entladelampe 22.
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Der Steuerabschnitt 4 ist auf eine derartige Weise angeschlossen, dass die Ausgangsspannung der DC/DC-Wandler erfasst werden, die zum Einschalten der Entladelampe 22 verwendet wird. Beispielsweise ist er an die Verbindungsstelle des Kondensators 13 und der Transistoren 15 und 17 angeschlossen, um die Spannung über dem Kondensator 13 zu erfassen.
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Als nächstes wird der Betrieb beschrieben werden.
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Um die Entladelampe 22 einzuschalten, führt der Steuerabschnitt 18 die Steuerung auf eine derartige Weise aus, dass die Transistoren 14 und 17 in den EIN-Zustand und die Transistoren 15 und 16 in den AUS-Zustand gebracht werden. In diesem Zustand steuert der Steuerabschnitt 4 den Betrieb der Schaltvorrichtungen 2 und 3 so, dass die hohe Spannung über der Sekundärwicklung der Transformatoren T1 und T2 erzeugt wird. Die hohe Spannung wird durch die Dioden 5 und 6 und den Kondensator 13 zu einer DC-Spannung von beispielsweise 400 V umgewandelt, die über die Transistoren 14 und 17 im EIN-Zustand an die Entladelampe 22 angelegt wird. Hier ist die Spannung über dem Kondensator 13 gleich den Ausgangsspannungen der DC/DC-Wandler. Zusätzlich sind die Ausgangsspannungen der DC/DC-Wandler eine Vorschaltspannung zum Beleuchten der Entladelampe 22 nach dem Einschalten.
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Wie es zuvor beschrieben ist, erhöht die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung, die aus den Dioden 7–9 und den Kondensatoren 10–12 besteht, die über den Sekundärwicklungen des Transformators T1 und des Transformators T2 erzeugte Pulsspannung und erzeugt die hohe DC-Spannung. Die hohe DC-Spannung wird über den Widerstand 19 an den Kondensator 20 angelegt. Wenn der Kondensator 20 geladen ist und die Spannung über dem Kondensator 20 die vorbestimmte hohe Spannung erreicht, schließt der GAP-Schalter 21. Somit wird die im Kondensator 20 gespeicherte Energie zur Primärspule des IGN-Transformators T3 zugeführt. Zu dieser Zeit wird die über der Sekundärspule des IGN-Transformators T3 erzeugte Pulsspannung der vom Kondensator 13 an die Entladelampe 22 angelegten Vorschaltspannung überlagert. Somit wird die Entladung zwischen den Elektroden der Entladelampe 22 begonnen. Wenn die Entladelampe 22 einmal gestartet worden ist, schaltet der Steuerabschnitt 18 die Transistoren 14 und 17 und die Transistoren 15 und 16 abwechselnd EIN und AUS, um die Richtung des Stroms, der von den DC/DC-Wandlern zu der Entladelampe 22 fließt, zu ändern. Somit wird die AC-Spannung zur Entladelampe 22 zugeführt, was das Entladeleuchten stabilisiert und das ständige Leuchten ermöglicht. Das Entladungslampen-Vorschaltgerät des Ausführungsbeispiels 1 arbeitet auf diese Weise allgemein zum Erleuchten der Entladelampe 22.
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Das Entladungslampen-Vorschaltgerät des Ausführungsbeispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch den Betrieb charakterisiert, der die Entladelampe 22 während des vorangehenden Betriebs startet. Hier wird die Beschreibung des Betriebs während des ständigen Leuchtens unter der Steuerung des Steuerabschnitts 18 weggelassen werden.
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Der Transformator T1 und der Transformator T2 führen einen Rücklaufbetrieb aus. Beispielsweise speichert der Transformator T1 die von der Energieversorgung 1 zu der Primärwicklung während des EIN-Zustands der Schaltvorrichtung 2 zugeführte Energie und gibt die gespeicherte Energie von der Sekundärwicklung aus, wenn die Schaltvorrichtung 2 AUS geschaltet wird. Der Transformator T2 führt denselben Ausgabebetrieb in Reaktion auf den EIN- und AUS-Betrieb der Schaltvorrichtung 3 aus.
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2 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Entladungslampen-Vorschaltgeräts des Ausführungsbeispiels 1 darstellt, welches ein Zeitdiagramm ist, das von den Sekundärwicklungen des Transformators T1 und des Transformators T2 ausgegebene Spannungswellenformen darstellt. Die Wellenformen am obersten Ende der 2, die durch ”Tastgrad kleiner als 50%” angezeigt sind, sind Ausgangswellenformen, wenn das Tastverhältnis von EIN und AUS (welches von nun an ”EIN-Tastverhältnis” genannt wird) der Schaltvorrichtungen 2 und 3 kleiner als 50% ist, was bedeutet, dass der EIN-Zustand kürzer als der AUS-Zustand ist. Die Wellenformen in der Mitte der 2, die durch ”Tastgrad 50%” angezeigt sind, sind Wellenformen, wenn das EIN-Tastverhältnis der Schaltvorrichtungen 2 und 3 50% ist, das heißt dann, wenn die Dauer des EIN-Zustands gleich derjenigen des AUS-Zustands ist. Die Wellenformen am untersten Ende der 2, die durch ”Tastgrad 50% oder darüber” angezeigt sind, sind Ausgangswellenformen, wenn das EIN-Tastverhältnis der Schaltvorrichtungen 2 und 3 gleich oder größer als 50% ist, was bedeutet, dass der EIN-Zustand länger als der AUS-Zustand ist.
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Die Schaltvorrichtung 2 und die Schaltvorrichtung 3 werden durch den Steuerabschnitt 4 auf eine derartige Weise gesteuert, dass abwechselnd EIN und AUS geschaltet wird. Die Primärwicklungen des Transformators T1 und des Transformators T2 sind zur Energieversorgung 1 parallel geschaltet. Somit veranlassen die Schaltvorrichtungen 2 und 3, die abwechselnd EIN und AUS geschaltet werden, dass der Strom abwechselnd durch die Primärwicklungen fließt.
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Nun wird anhand eines Beispiels der Transformator T1 beschrieben werden. Beim Rücklaufbetrieb wird dann, wenn die Schaltvorrichtung 2 im AUS-Zustand ist, eine Spannung E ausgegeben, die auf die hohe Spannung erhöht ist. Wenn die Schaltvorrichtung 2 im EIN-Zustand ist, gibt der Transformator T1 eine Spannung e aus, die durch e = VIN·N2/N1 gegeben ist, wobei N1 die Anzahl von Windungen der Primärwicklung des Transformators T1 ist, N2 die Anzahl von Windungen seiner Sekundärwicklung ist und VIN die von der Energieversorgung 1 zugeführte Spannung ist. Somit geben, wie es in 2 dargestellt ist, der Transformator T1 und der Transformator T2 die asymmetrischen Pulsspannungen, wie beispielsweise abwechselnd eine positive Spannung E und eine negative Spannung e, aus.
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Um den GAP-Schalter 20 einzuschalten, ist eine Energieversorgung hoher Spannung von 1000 V oder darüber erforderlich. Somit erzeugt die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung, die aus den Dioden 7–9 und den Kondensatoren 10–12, die in 1 gezeigt sind, aufgebaut ist, die hohe Spannung durch Verwenden der Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsspannungen der zwei Transformatoren T1 und T2, das heißt durch Verwenden der Spitze-zu-Spitze-Spannung der Überlagerung der Ausgangsspannungen der Transformatoren T1 und T2. Wie es später beschrieben werden wird, wird dann, wenn die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsspannungen der zwei Transformatoren T1 und T2 groß ist, die hohe Spannung auf einfache Weise erzeugt, welche ein schnelles Laden des Kondensators 20 ermöglicht, der die IGN-Schaltung bildet. Zusätzlich kann im Vergleich mit dem Fall, in welchem die Ausgangsspannung eines einzigen Transformators verwendet wird, die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung mit einer geringeren Anzahl von Dioden und Kondensatoren konfiguriert sein.
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Beispielsweise wird, was die Ausgangsspannung des Transformators T1 und die Ausgangsspannung des Transformators T2 anbetrifft, deren Phasen um 180° verschoben sind, wie die Wellenformen, die durch ”Tastgrad 50%” in der Mitte der 2 angezeigt sind, die Überlagerung dieser Wellenformen eine Spitze-zu-Spitze-Spannung von E + e liefern. Im Fall eines Verwendens der zwei Transformatoren auf diese Weise behält dann, wenn ein jeweiliger EIN-Zustand der Schaltvorrichtung 2 kürzer als ihr jeweiliger AUS-Zustand ist, wie die Wellenform, die durch ”Tastgrad kleiner als 50%” obersten Ende der 2 angezeigt ist, und somit die im Transformator T1 gespeicherte Energie unzureichend ist, die Pulsspannung, die während des AUS-Zustands der Schaltvorrichtung 2 von dem Transformator T1 ausgegeben wird, die Spannung E für eine kurze Periode bei und fällt auf den Erdungs- bzw. GND-Pegel ab, was in dem Zustand ohne die Spannungsausgabe resultiert. Wenn die Transformatoren T1 und T2 die Spannung E für eine kurze Periode ausgeben und darauffolgend die Ausgangsspannung fehlt, ist es schwierig, ausreichende Ladungen in den Kondensator 11 zu speichern, der die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung bildet. Dies wird den normalen Betrieb der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung sperren.
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Um den normalen Betrieb der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung durchzuführen, ist es vorzuziehen, dass der Transformator T1 und der Transformator T2 die Pulsspannung mit gleichen EIN-Zustands- und AUS-Zustandsperioden als die Wellenformen ausgeben, die in der Mitte der 2 durch ”Tastgrad 50%” angezeigt sind, und dass der Betrieb der Schaltvorrichtungen 2 und 3 auf eine derartige Weise gesteuert wird, dass die Spannung E + e, welche die Überlagerung der Ausgangsspannungen ist, immer erhalten wird. Alternativ dazu werden als die Wellenformen, die am untersten Ende der 2 durch ”Tastgrad 50% oder darüber” angezeigt sind, die Transformatoren T1 und T2 auf eine derartige Weise betrieben, dass ihre Spannungsausgaben nicht eliminiert werden. Anders ausgedrückt werden die Transformatoren T1 und T2 auf eine derartige Weise betrieben, dass die Ausgangsspannung E der hohen Seite und die Ausgangsspannung e der niedrigen Seite, welche von den Transformatoren T1 und T2 ausgegeben werden, überlagert werden.
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Der Steuerabschnitt 4 betätigt die Schaltvorrichtung 2 und die Schaltvorrichtung 3 auf eine derartige Weise, dass ihre EIN/AUS-Zeitgaben um 180° verschoben sind und dass der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung die Spannung E + e zugeführt wird, das heißt die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsspannungen des Transformators T1 und des Transformators T2, in dem das EIN-Tastverhältnis auf 50% oder darüber eingestellt ist. Vorzugsweise betätigt der Steuerabschnitt 4 die Schaltvorrichtungen 2 und 3 auf eine derartige Weise, dass die Spannung E + e für eine lange Zeit beibebehalten wird, indem das EIN-Tastverhältnis auf 50% eingestellt wird.
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Somit betreibt der Steuerabschnitt 4 die Transformatoren T1 und T2 und jeden der DC/DC-Wandler, die den Transformator T1 oder den Transformator T2 enthalten, auf eine derartige Weise, dass der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung von den Transformatoren T1 und T2 solange wie möglich eine große Potentialdifferenz zugeführt wird, um dadurch der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung die größtmögliche Energie zuzuführen.
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Zu einem ersten Ende des Kondensators 11 wird die vom Transformator T1 ausgegebene Spannung über die Diode 7 zugeführt, und zu seinem zweiten Ende die Spannungsausgabe vom Transformator T2, um dadurch geladen zu werden und die Spannung E + e über ihm zu erzeugen. Der Anode der Diode 8 wird die Spannung E + e vom Kondensator 11 zugeführt, so dass die Spannung 2E + 2e über dem Kondensator 10 erzeugt wird, welcher über die Diode 8 geladen wird. Die Diode 9, der die Spannung 2E + 2e zugeführt wird, hat ihre Kathode an das erste Ende des Kondensators 12 angeschlossen, so dass die Spannung über dem Kondensator 12 2E + 2e wird. Der Kondensator 12 ist in Reihe zum Kondensator 13 geschaltet. Der in Reihe geschaltete Kondensator des Kondensators 12 und des Kondensators 13 hat die Potentialdifferenz 3E + 2e über ihm und erzeugt die hohe Spannung von beispielsweise etwa 1200 V.
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Dem ersten Ende des Kondensators 20 wird ein Strom von der Verbindungsstelle zwischen der Diode 9 und dem Kondensator 12 zugeführt. Der Kondensator 20 wird durch den Strom geladen, so dass die Spannung über dem Kondensator 20 an ihrer Spitze auf die Spannung 3E + 2e erhöht wird. Wenn der Kondensator 20 auf diese Weise geladen wird und die Spannung über ihm die vorbestimmte hohe Spannung von 800 V oder darüber erreicht, schließt der GAP-Schalter 21 und fließt der Entladestrom des Kondensators 20 durch die Primärspule des IGN-Transformators T3, um dadurch die hohe Pulsspannung über der Sekundärspule des IGN-Transformators T3 zu erzeugen. Die Pulsspannung wird an die Entladelampe 22 angelegt, um ein Leuchten zu starten.
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Um die Entladelampe 22 zu starten, müssen sowohl der Kondensator 13 als auch der Kondensator 20 auf die vorbestimmten hohen Spannungen geladen werden. Um die Entladelampe 22 in einen ständigen Leuchtzustand zu bringen, genügt es, die Spannung von etwa 400 V an die Entladelampe 22 vor einem Durchschlag anzulegen. Der Kondensator 13 empfängt die Energieversorgung von den Transformatoren T1 und T2, um die Spannung über ihm auf der Spannung beizubehalten, die für das ständige Leuchten nötig ist, das heißt auf der Vorschaltspannung.
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Allgemein wird das EIN-Tastverhältnis der Transformatoren T1 und T2 auf eine derartige Weise eingestellt, dass die Spannung über dem Kondensator 13 beibehalten wird, wenn sie einmal den vorbestimmten Wert erreicht hat. Somit bringt ein Variieren des EIN-Tastverhältnisses zum Einstellen des Stroms den Zustand hervor, in welchem das EIN-Tastverhältnis kleiner als 50% wird, wie es unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Dies präsentiert ein Problem beim Betrieb der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung.
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Im Verlauf eines Startens der Entladelampe 22 durch Laden des Kondensators 13 und des Kondensators 20 erreicht die Spannung über dem Kondensator 13 die hohe Spannung von beispielsweise etwa 400 V im Voraus. Wenn die Steuerung zum Reduzieren des EIN-Tastverhältnisses der Transformatoren T1 und T2 in Reaktion darauf ausgeführt wird, wird der Kondensator 20 nicht ausreichend geladen. Dies präsentiert ein derartiges Problem, dass die Spannung über dem Kondensator 20 die hohe Spannung von beispielsweise etwa 800 V nicht erreicht und der GAP-Schalter 21 nicht schließt.
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In dem Entladungslampen-Vorschaltgerät des Ausführungsbeispiels 1 fixiert der Steuerabschnitt 4 das EIN-Tastverhältnis der Transformatoren T1 und T2 auf 50% oder darüber und betreibt sie in einem intermittierenden Betriebsmode, der eine Periode zum Durchführen des Ausgabebetriebs und eine Periode zum Nehmen einer Ruhepause hat. Der intermittierende Betrieb, der ausgeführt wird, während das EIN-Tastverhältnis der Transformatoren T1 und T2 konstant auf 50% gehalten wird, kann die Spannung über dem Kondensator 13 durch effektives Betreiben des DC/DC-Wandlers und der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung auf dem vorbestimmten Wert halten und den Kondensator 20 laden. Anders ausgedrückt hält der Steuerabschnitt 4 die Spannung über den Kondensator 13 auf der Vorschaltspannung eher durch Wiederholen eines Zuführens des Ladestroms einer konstanten Größe und darauffolgendes Anhalten der Zufuhr als durch Unterdrücken durch Reduzieren des EIN-Tastverhältnisses des Ladestroms, der zu dem Kondensator 13 zugeführt wird, der die Vorschaltspannung über ihm entwickelt. Zusätzlich wird deshalb, weil das EIN-Tastverhältnis während des gesamten Betriebs konstant ist, die vorbestimmte Spannung, wie beispielsweise E + e, zu der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung zugeführt. Dies ermöglicht, dass die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung die hohe Spannung normal erzeugt, um dadurch den Kondensator 20 effektiv laden zu können.
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3 ist ein Diagramm, das den Betrieb des Entladungslampen-Vorschaltgerät des Ausführungsbeispiels 1 darstellt: ein Zeitdiagramm, das die Ausgangsspannungen des Transformators T1 und des Transformators T2 darstellt. Wie es in 3 dargestellt ist, bringt der Steuerabschnitt 4 sowohl den Transformator T1 als auch den Transformator T2 zur selben Zeitgabe in einen Betrieb oder zur Ruhe. Wie es zuvor beschrieben ist, ist der Steuerabschnitt 4 auf eine derartige Weise angeschlossen, dass die Spannung über dem Kondensator 13 erfasst wird. Er steuert die Schaltvorrichtungen 2 und 3, bis die Spannung über dem Kondensator 13 beispielsweise 400 V erreicht, und veranlasst, dass die Transformatoren T1 und T2 Rechteckwellenspannungen ausgeben, deren Phasen voneinander verschoben sind.
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Übrigens hat der Kondensator 13 sein erstes Ende, das die Ausgangsstelle der hohen Seite des DC/DC-Wandlers bildet, geerdet. Demgemäß wird die durch den Steuerabschnitt 4 erfasste Spannung des Kondensators 13 in Bezug auf den GND-Pegel negativ. Somit wird das vorangehende ”400 V” zu –400 V. In der folgenden Beschreibung wird jedoch die Spannung über dem Kondensator 13 als die Potentialdifferenz über dem Kondensator 13 eher als der Wert behandelt, der von dem GND-Pegel aus gesehen wird.
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Der Steuerabschnitt 4 hält dann, wenn die Potentialdifferenz, die er erfasst, 400 V erreicht, den EIN/AUS-Betrieb der Schaltvorrichtungen 2 und 3 an, um dadurch den Ausgabebetrieb der Transformatoren T1 und T2 zu stoppen. Wenn die Potentialdifferenz, die er erfasst, kleiner als der vorbestimmte Wert wird, das heißt kleiner als 400 V, versetzt der Steuerabschnitt 4 die Schaltvorrichtungen 2 und 3 in Betrieb, um die Transformatoren T1 und T2 die Spannungen ausgeben zu lassen. Auf diese Weise versetzt der Steuerabschnitt 4 den DC/DC-Wandler mit dem Transformator T1 und den DC/DC-Wandler mit dem Transformator T2 in einen intermittierenden Betrieb. Zusätzlich sind beide DC/DC-Wandler auf eine derartige Weise aufgebaut, dass ihre Ausgangsspannungen unter Verwendung des Kondensators 13 beibehalten werden. Demgemäß steuert der Steuerabschnitt 4 auf eine derartige Weise, dass der intermittierende Betrieb der zwei DC/DC-Wandler synchronisiert ist. Das EIN-Tastverhältnis der Transformatoren T1 und T2 wird während des gesamten Betriebs immer konstant auf 50% gehalten. Somit empfängt die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung die konstante hohe Spannung und hält Sie die Ausgangsspannung auf der konstanten hohen Spannung. Daher wird der Kondensator 20 der IGN-Schaltung effektiv geladen.
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Allgemein hat die zu der Entladelampe 22 in dem ständigen Beleuchtungszustand zugeführte AC-Spannung, das heißt die von dem DC/AC-Inverter ausgegebene AC-Spannung, eine Frequenz von etwa einigen Hundert Hertz. Gegensätzlich dazu ist die Frequenz der Ausgangsspannungen der Transformatoren T1 und T2, das heißt die Betriebsfrequenz des DC/DC-Wandlers, viel höher als die Frequenz der AC-Spannung. Ein Verwenden der Ausgangsspannungen der Transformatoren T1 und T2 ermöglicht, dass die Kondensatoren in einer kurzen Zeit geladen werden. Ein Betreiben der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung unter Verwendung der Ausgangsspannungen der Transformatoren T1 und T2 macht es möglich, eine Spannung zu erzeugen, die hoch genug ist, und zwar selbst dann, wenn die Kapazitäten der Kondensatoren 10–12, die die Schaltung bilden, auf kleine Werte eingestellt sind, um dadurch die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung unter Verwendung des Kondensators mit kleineren Außendimensionen miniaturisieren zu können.
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Zusätzlich können deshalb, weil die Ausgangsspannungen der DC/DC-Wandler und die Ausgangsspannung der Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung unter Verwendung der Ausgangsspannungen der Transformatoren T1 und T2 erzeugt werden, die parallel geschaltet sind, wenn sie von der Energieversorgung 1 aus gesehen werden, und die abwechselnd arbeiten, die Transformatoren T1 und T2 die Spannungen mit geringen Welligkeiten erzeugen und das während des Betriebs der Schaltung erzeugte Rauschen unterdrücken.
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Wie es oben beschrieben ist, bildet das Ausführungsbeispiel 1 die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung auf eine derartige Weise aus, dass die hohe Spannung erzeugt wird, die zum Starten der Entladelampe 22 verwendet wird, indem die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsspannungen der zwei Transformatoren T1 und T2 eingegeben wird. Somit kann das vorliegende Ausführungsbeispiel 1 die Anzahl von Komponenten beschränken, und kann somit die Kosten einsparen und die Vorrichtung miniaturisieren.
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Zusätzlich arbeitet der Steuerabschnitt 4 auf eine derartige Weise, dass die Transformatoren T1 und T2 betrieben werden, während der EIN-Tastgrad der Schaltvorrichtungen 1 und 3 auf dem konstanten Wert gehalten wird; dass der Betrieb der Transformatoren T1 und T2 angehalten wird, wenn der Kondensator 13 zum Halten der Ausgangsspannungen der DC/DC-Wandler die Vorschaltspannung erreicht; und dass dem Kondensator 13 die Spannungen zugeführt werden, indem die Transformatoren T1 und T2 betrieben werden, wenn die Spannung über dem Kondensator 13 unter die Vorschaltspannung abfällt. Somit kann die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung die vorbestimmte Potentialdifferenz empfangen und die normale hohe Spannung erzeugen. Dies bietet einen derartigen Vorteil, dass man den Kondensator 20 der IGN-Schaltung effektiv laden kann.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Wie es oben beschrieben ist, hat die vorliegende Erfindung die Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebs der Transformatoren der DC/DC-Wandler und die Spannungsmultiplizierer-Gleichrichterschaltung zum Erzeugen der hohen Spannung. Somit ist die vorliegende Erfindung zum Implementieren eines kleinen, billigen Entladungslampen-Vorschaltgeräts geeignet.
