DE3029672C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für eine Entladungs­ lampe gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a ballast for a discharge lamp according to the preamble of claim 1.

Bei einem derartigen Vorschaltgerät nach Patent P 30 14 419.5 kann es zu einem unbeabsichtigten Ansprechen der bistabilen Schalteinrichtung und damit zu einer Abschaltung des Vorschalt­ gerätes kommen, wenn das Vorschaltgerät sehr schnell nach einer vorangegangenen Abschaltung und Beseitigung des Fehlers wieder in Betrieb genommen wird: Wenn diese Zeitspanne zu klein ist, kann das RC-Glied im Eingangskreis der bistabilen Schalteinrichtung noch soweit aufgeladen sein, daß dadurch ein erneutes Ansprechen ausgelöst wird.With such a ballast according to patent P 30 14 419.5, the bistable switching device may respond unintentionally and the ballast may be switched off if the ballast is put back into operation very quickly after a previous switch-off and elimination of the fault: if this If the time period is too short, the RC element in the input circuit of the bistable switching device can still be charged to such an extent that a new response is triggered.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dies zu vermeiden. Hierzu wird erfindungsgemäß das RC-Glied im Abschaltzustand der bistabilen Schalteinrichtung über eine Entkopplungsdiode entladen.The object of the invention is to avoid this. For this purpose, according to the invention, the RC element is discharged via a decoupling diode when the bistable switching device is switched off.

Bei dem Vorschaltgerät gemäß Hauptpatent wird nach einer Abschal­ tung des Wechselrichters der ihn speisende Gleichstromregler ab­ geschaltet, wenn dessen Spannung einen Ansprechgrenzwert er­ reicht. Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Erfindung besteht darin, den Regler des Gleichstromreglers direkt mittels des Tran­ sistors der bistabilen Schalteinrichtung abzuschalten.With the ballast according to the main patent, after a shutdown tion of the inverter from the DC controller feeding it switched when its voltage has a response limit enough. An advantageous further development of this invention exists in it, the regulator of the DC regulator directly by means of the Tran switch off the bistable switching device.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert, es zeigtAn embodiment of the invention is based on the figures explained in more detail, it shows

Fig. 1 das Schaltbild des Wechselrichters mit vorgeschaltetem Gleichstromregler und Steuerteil, und Fig. 1 shows the circuit diagram of the inverter with an upstream DC regulator and control part, and

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild des Steuerteiles. Fig. 2 is a detailed circuit diagram of the control part.

Der Wechselrichter - rechts der strichpunktierten Linie in Fig. 1 - enthält zwischen seinen Klemmen w 1, w 2 zwei Transistoren V 7, V 8 in Reihenschaltung. Parallel zur Schaltstrecke des Transistors V 7 liegt ein die Betriebsfrequenz bestimmender Serienresonanzkreis mit der Drossel L 7 und dem Kondensator C 23 in Reihe mit einem Entkopplungskondensator C 22 und der Primärwicklung L 81 eines Transformators T 8; die Resonanzfrequenz liegt bei etwa 40 kHz. Parallel zu dem Kondensator C 23 ist die Entladungslampe L ange­ ordnet, so daß deren Elektroden 11, 12 in Reihenschaltung mit dem Serienresonanzkreis liegen. Parallel zu jeder Elektrode ist die Parallelschaltung aus einem Kondensator C 26, C 27 angeordnet.The inverter - to the right of the dash-dotted line in FIG. 1 - contains two transistors V 7 , V 8 connected in series between its terminals w 1 , w 2 . Parallel to the switching path of the transistor V 7 is a series resonance circuit determining the operating frequency with the inductor L 7 and the capacitor C 23 in series with a decoupling capacitor C 22 and the primary winding L 81 of a transformer T 8 ; the resonance frequency is around 40 kHz. In parallel to the capacitor C 23 , the discharge lamp L is arranged so that its electrodes 11, 12 are connected in series with the series resonant circuit. The parallel circuit comprising a capacitor C 26 , C 27 is arranged in parallel with each electrode.

Die Transistoren V 7, V 8 werden mit Hilfe eines an sich bekannten Steuersatzes St abhängig von der Spannung an weiteren, nicht dar­ gestellten, Sekundärwicklungen des Transformators T 8 abwechselnd durchgesteuert bzw. gesperrt, wodurch sich abwechselnd eine Auf­ ladung des Kondensators C 23 über V 8 aus C 18 und anschließend eine Entladung von C 23 über V 7 ergibt.The transistors V 7 , V 8 are alternately turned on or off with the aid of a known tax rate St depending on the voltage at other, not shown, secondary windings of the transformer T 8 , thereby alternately charging the capacitor C 23 over V 8 from C 18 and then a discharge of C 23 via V 7 .

Der Wechselrichter wird gespeist von einem Gleichrichter G 1 über einen Gleichstromregler - links der strichpunktierten Linie in Fig. 1; letzterer wird gebildet von einer Ladedrossel L 4, einer Ladediode D 27, einem Speicherkondensator C 18, einem Haupttransis­ tor V 6 und einem Steuerteil X.The inverter is fed by a rectifier G 1 via a DC regulator - to the left of the dash-dotted line in FIG. 1; the latter is formed by a charging inductor L 4 , a charging diode D 27 , a storage capacitor C 18 , a main transistor V 6 and a control part X.

Der Speicherkondensator C 18 ist einerseits über eine Sperrdrossel L 1, die Ladediode D 27 und die Ladedrossel L 4, andererseits über einem Meßwiderstand R 33 an den Gleichrichter G 1 angeschlossen, der von einem Wechselspannungsnetz N gespeist wird. Zur Regelung der Spannung an dem Speicherkondensator C 18 dient der Haupttran­ sistor V 6, über den die Ladedrossel L 4 an den Hauptgleichrichter schaltbar und dadurch aufladbar ist. Das Signal an dem zwischen Haupttransistor und Speicherkondensator einerseits und Haupt­ gleichrichter G 1 andererseits liegenden Meßwiderstand R 33 wird über ein Verzögerungsglied (Widerstand R 27 und Kondensator C 14) dem Eingang x 6 des Steuerteiles X zugeführt, das aus einer Über­ wachungseinrichtung und einem Regler (siehe Fig. 2) besteht; letz­ terer steuert den Haupttransistor V 6 als Schalter.The storage capacitor C 18 is connected on the one hand via a blocking choke L 1 , the charging diode D 27 and the charging choke L 4 , and on the other hand via a measuring resistor R 33 to the rectifier G 1 , which is fed by an AC voltage network N. The main transistor V 6 is used to regulate the voltage across the storage capacitor C 18 , via which the charging inductor L 4 can be switched to the main rectifier and can thus be charged. The signal at the measuring resistor R 33 between the main transistor and the storage capacitor on the one hand and the main rectifier G 1 on the other is fed via a delay element (resistor R 27 and capacitor C 14 ) to the input x 6 of the control part X , which consists of a monitoring device and a controller ( see Figure 2); the latter controls the main transistor V 6 as a switch.

Der Anlauf des Wechselrichters wird mit Hilfe eines Kondensators C 19 sichergestellt, der über eine Triggerdiode D 34 der Steuer­ strecke und über eine Diode D 33 der Schaltstrecke dieses Tran­ sistors parallel geschaltet ist: Bei ausreichender Spannung an C 19 wird V 8 durchgesteuert und dabei C 19 über D 33 wieder entla­ den.The start-up of the inverter is ensured with the aid of a capacitor C 19 , which is connected via a trigger diode D 34 to the control circuit and is connected in parallel via a diode D 33 to the switching path of this transistor: If there is sufficient voltage at C 19 , V 8 is turned on and C at the same time 19 unload via D 33 again.

C 19 ist seinerseits über einen Kondensator C 20 und eine Diode D 32 der Schaltstrecke des Haupttransistors V 6 parallel gelegt und kann sich daher erst auf eine zum Anschwingen des Wechselrichters ausreichenden Wert aufladen, wenn der Regler ordnungsgemäß tak­ tet. Die hierzu erforderliche periodische Entladung des Kondensa­ tors C 20 bei durchgesteuertem Haupttransistor V 6 ist über eine Diode D 31 und eine Drossel L 6 sichergestellt. C 19 is in turn connected in parallel via a capacitor C 20 and a diode D 32 of the switching path of the main transistor V 6 and can therefore only charge to a value sufficient for the inverter to oscillate when the controller is operating properly. The periodic discharge of the capacitor C 20 required for this with the main transistor V 6 turned on is ensured via a diode D 31 and a choke L 6 .

Der Steuerteil X nach Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt und besteht aus einem Regler (links der strichpunktierten Linie) und einer Überwachungseinrichtung; der Regler ist als Zweipunktregler auf­ gebaut und hat als Herzstück einen Komparator V 13, dessen Ausgang über einen Widerstand R 25 an einer positiven Klemme x 3 liegt und der einen Transistor V 4 steuert. Dessen Kollektor ist mit der Ba­ sis eines weiteren Transistors V 5 verbunden, über den dann der Steuerstrom des Haupttransistors V 6 geführt ist.The control part X according to FIG. 1 is shown in FIG. 2 and consists of a controller (on the left of the dash-dotted line) and a monitoring device; the controller is built as a two-point controller and has a comparator V 13 at its heart, the output of which is connected to a positive terminal x 3 via a resistor R 25 and which controls a transistor V 4 . Whose collector is connected to the base of a further transistor V 5 , through which the control current of the main transistor V 6 is then passed.

Aufgabe der Überwachungseinrichtung in Fig. 2 ist es, bei bestimm­ ten kritischen Betriebsbedingungen den Haupttransistor V 6 mit Sicherheit zu sperren. Hierzu wird mit Hilfe eines Transistors V 3 die Stromversorgung des Reglers (ausgenommen der Endtransistor V 5) unterbrochen. Eine solche Sperrung der Stromversorgung ist erforderlich, solange die positive Betriebsspannung nach einem Einschalten des Gerätes noch nicht ihren Sollwert erreicht hat, da dann keine eindeutige Steuerung des Haupttransistors V 6 im Schaltbetrieb gewährleistet ist; ferner ist bei Überlastung oder Leerlauf des Wechselrichters für eine Abschaltung und für eine Spannungsbegrenzung bei Betrieb mit einer Lampe zu geringer Lei­ tung zu sorgen.The task of the monitoring device in FIG. 2 is to block the main transistor V 6 with certainty in certain critical operating conditions. For this purpose, the power supply to the controller (except the end transistor V 5 ) is interrupted with the aid of a transistor V 3 . Such a blocking of the power supply is necessary as long as the positive operating voltage has not yet reached its setpoint after switching on the device, since then no clear control of the main transistor V 6 in switching operation is guaranteed; furthermore, if the inverter is overloaded or idling, switch it off and limit the voltage when operating with a lamp with insufficient power.

Zur Abschaltung des Reglers dient der Transistor V 3, über den die positive Betriebsspannung an Klemme x 4 an den Regler (Klemme x 3) schaltbar ist. Dieser Transistor erhält seinen Steuerstrom von einem Spannungsteiler im Kollektorkreis eines weiteren Transis­ tors V 2, dessen Basis an einem zwischen x 4 und einer Diode D 17 angeschlossenen Spannungsteiler R 8, R 9 und dessen Emitter an ei­ ner Zenerdiode D 13 liegt, die über einen Widerstand R 3 zwischen x 4 und O angeschlossen ist. Zenerdiode und Spannungsteiler sind so bemessen, daß Transistor V 2 erst durchgesteuert wird, wenn die Betriebsspannung den für den Betrieb erforderlichen Sollwert er­ reicht hat. In diesem Fall ist das Potential der Basis von V 2 ausreichend größer als das am Emitter, das durch die Zenerdiode D 13 bestimmt ist: Damit werden die Transistoren V 2 und V 3 leitend und die Versorgungsspannung für den Regler liegt an x 3.The transistor V 3 is used to switch off the controller, via which the positive operating voltage at terminal x 4 can be switched to the controller (terminal x 3 ). This transistor receives its control current from a voltage divider in the collector circuit of a further transistor V 2 , the base of which is connected to a voltage divider R 8 , R 9 connected between x 4 and a diode D 17 and whose emitter is connected to a Zener diode D 13 , which has a Resistor R 3 between x 4 and O is connected. Zener diode and voltage divider are dimensioned so that transistor V 2 is only turned on when the operating voltage has reached the setpoint required for operation. In this case, the potential of the base of V 2 is sufficiently greater than that at the emitter, which is determined by the Zener diode D 13 : the transistors V 2 and V 3 become conductive and the supply voltage for the controller is at x 3 .

Solange dagegen die Betriebsspannung zu klein ist, ist Transistor V 4 des Reglers über Diode D 17 und Widerstand R 25 durchgesteuert und damit V 5 und V 6 gesperrt.In contrast, as long as the operating voltage is too low, transistor V 4 of the regulator is turned on via diode D 17 and resistor R 25 and thus V 5 and V 6 are blocked.

V 3 bleibt durchgesteuert, bis eine bistabile Schalteinrichtung K mit einem über Diode D 16 rückgekoppelten Komparator V 12 und einem von ihm gesteuerten Transistor V 10 in den Abschaltzustand kippt, in dem der Transistor V 10 durchgesteuert ist. Letzterer ist im normalen Betrieb gesperrt: Seine Basis liegt hierzu am Ausgang des Komparators 12, der auf einem negativen Potential liegt, da die Spannung der Zenerdiode D 13 am Negativeingang normalerweise größer als die am Positiveingang ist. Der Komparator V 12 schal­ tet erst um (positives Potential am Ausgang), wenn die Spannung an seinem Positiveingang größer wird als die Spannung an der Ze­ nerdiode D 13: Damit beginnt die Umladung eines Kondensators C 12 am Ausgang von V 12 durch das dann positive Potential, bis schließ­ lich V 10 über R 13 einen Durchsteuerstrom erhält. Damit sperren die Transistoren V 2 und V 3 und schalten über V 5 auch den Haupt­ transistor V 16 ab. Die Transistoren V 7, V 8 des Wechselrichters selbst werden in diesem Fall durch Kurzschließen der Wicklung L 82 des Transformators T 8 über Diode D 41 und Transistor V 10 ge­ sperrt. Mit der Durchsteuerung des Transistors V 10 wird zugleich der Kondensator C 11 über Diode D 43 und V 10 entladen, so daß bei erneuter Inbetriebnahme keine sofortige Abschaltung erfolgt. V 3 remains activated until a bistable switching device K with a comparator V 12 fed back via diode D 16 and a transistor V 10 controlled by it tilts into the switch-off state in which the transistor V 10 is activated. The latter is blocked in normal operation: its base for this is at the output of the comparator 12 , which is at a negative potential, since the voltage of the Zener diode D 13 at the negative input is normally greater than that at the positive input. The comparator V 12 only switches to (positive potential at the output) when the voltage at its positive input becomes greater than the voltage at the diode D 13 : This begins the recharging of a capacitor C 12 at the output of V 12 through the then positive Potential until finally V 10 receives a control current via R 13 . This blocks the transistors V 2 and V 3 and also switch off the main transistor V 16 via V 5 . The transistors V 7 , V 8 of the inverter itself are blocked in this case by short-circuiting the winding L 82 of the transformer T 8 via diode D 41 and transistor V 10 . When the transistor V 10 is turned on, the capacitor C 11 is simultaneously discharged via diodes D 43 and V 10 , so that there is no immediate shutdown when restarted.

Eine Abschaltung ist abhängig von der Spannung an den Kondensa­ toren C 11 und C 10, die über R 14 entladen und über eine Diode D 40 mit einer Spannung aufgeladen werden, die von der Sekundär­ wicklung L 82 des Transformators T 8 im Wechselrichter geliefert wird und die dem Laststrom durch C 23 und die Lampe L proportional ist.A shutdown is dependent on the voltage at the capacitors C 11 and C 10 , which are discharged via R 14 and charged via a diode D 40 with a voltage supplied by the secondary winding L 82 of the transformer T 8 in the inverter and which is proportional to the load current through C 23 and the lamp L.

Voraussetzung für eine Durchsteuerung von V 10 ist somit, daß die Spannung an C 10 (am Positiveingang des Komparators V 12) während einer durch die Umladung von C 12 bestimmten Mindestzeit über dem Ansprechwert von V 12 bleibt; erst dann hält sich auch der Kompa­ rator V 12 in diesem Schaltzustand, unabhängig vom weiteren Ver­ lauf der Spannung an L 82: Hierzu wird die Spannung am Positivein­ gang des Komparators V 12 mit Hilfe eines Spannungsteilers R 12, D 16 und R 14 über dem Wert der Spannung am Negativeingang (Zener­ diode D 13) gehalten; eine Wiederinbetriebnahme ist nur durch Weg­ nahme der Netzspannung und einen Neustart möglich.A prerequisite for a control of V 10 is that the voltage at C 10 (at the positive input of the comparator V 12 ) remains above the response value of V 12 for a minimum time determined by the recharge of C 12 ; Only then does the comparator V 12 hold in this switching state, regardless of the further course of the voltage at L 82 : For this purpose, the voltage at the positive input of the comparator V 12 is using a voltage divider R 12 , D 16 and R 14 above Value of the voltage at the negative input (Zener diode D 13 ) held; Restarting is only possible by removing the mains voltage and restarting.

Die beschriebene Abschaltung ist somit nicht nur von der Größe der in C 10 integrierten Laststromimpulse, sondern auch - wegen R 14 - von deren Abstand abhängig: Daher führen eine schnelle Folge weniger Stromimpulse (neue Lampe) ebenso wenig zur Abschal­ tung wie eine größere Anzahl von Impulsen mit größerem Abstand (alte Lampe). Andererseits wird das Gerät bei dauernd zündunwil­ liger Lampe ebenso abgeschaltet wie bei Betrieb mit Überlast.The shutdown described is therefore not only dependent on the size of the load current pulses integrated in C 10 , but also - because of R 14 - on their distance: Therefore, a quick succession of fewer current pulses (new lamp) leads to the shutdown as little as a larger number Pulses with a greater distance (old lamp). On the other hand, the device is switched off when the lamp is permanently ignited as well as when operating with an overload.

Wird der beschriebene Wechselrichter mit einer Entladungslampe betrieben, deren Leistungsaufnahme unter der Nennleistung des Wechselrichters liegt, dann hätte das ein stetiges Ansteigen der Spannung an C 18 zur Folge, da die in den Speicherkondensator C 18 gepumpte Energie von der Lampe nicht verbraucht wird. Um dies zu vermeiden, wird dem Regler über die Klemme x 8 ein Teil der Span­ nung an C 18 (Spannungsteiler R 5, R 6 in Fig. 1) zugeführt und über eine Zenerdiode D 12 (Fig. 2) an die Steuerstrecke eines Transis­ tors V 1 gelegt, dessen Schaltstrecke dem Widerstand R 12 im Span­ nungsteiler am Eingang des Komparators V 13 des Reglers parallel geschaltet ist: Übersteigt daher die Spannung an C 18 einen durch die Bemessung des Spannungsleiters R 5, R 6 und der Zenerdiode D 12 vorgegebenen Wert, so wird V 1 leitend und dadurch der dem Kompa­ rator über seinen Negativeingang zugeführte, im übrigen von der Spannung an x 2 abhängige, Sollwert mehr oder weniger stark redu­ ziert. Auf diese Weise wird eine Begrenzung der Spannung des Speicherkondensators auf einen vorgegebenen Wert erreicht.If the inverter described is operated with a discharge lamp whose power consumption is below the nominal power of the inverter, this would result in a constant rise in the voltage at C 18 , since the energy pumped into the storage capacitor C 18 is not consumed by the lamp. To avoid this, part of the voltage at C 18 (voltage divider R 5 , R 6 in FIG. 1) is fed to the controller via terminal x 8 and to the control path of a transis via a Zener diode D 12 ( FIG. 2) tors V 1 placed, the switching path of the resistor R 12 in the voltage divider at the input of the comparator V 13 of the controller is connected in parallel: Therefore, the voltage at C 18 exceeds a predetermined by the dimensioning of the voltage conductor R 5 , R 6 and the Zener diode D 12 Value, then V 1 becomes conductive and thus the setpoint supplied to the comparator via its negative input, which is also dependent on the voltage at x 2 , is more or less reduced. In this way, the voltage of the storage capacitor is limited to a predetermined value.

Claims (2)

1. Vorschaltgerät für eine Entladungslampe (L), die parallel zum Kondensator (C 23) eines Reihenresonanzkreises (C 23, L 7) im Last­ kreis eines Wechselrichters angeordnet ist, dessen Schalter (V 7, V 8) abhängig von den Spannungen an Sekundärwicklungen eines Transformators (T 8) gesteuert werden, der mit seiner Primärwick­ lung (L 81) ebenfalls im Lastkreis liegt, mit einer bistabilen Schalteinrichtung (K), die über ein RC-Glied (C 11, R 14, C 10) ab­ hängig vom Strom im Lastkreis des Wechselrichters angesteuert wird und bei einem Grenzwert ihrer Eingangsspannung in den Ab­ schaltzustand kippt und dadurch einen Kurzschluß einer Sekundär­ wicklung (L 82) des Transformators (T 8) bewirkt, nach Patent 30 14 419, dadurch gekennzeichnet,, daß das RC-Glied (C 11, R 14, C 10) im Eingangskreis der bistabilen Schalteinrichtung (K) in deren Abschaltzustand über eine Entkopp­ lungsdiode (D 43) entladen wird.1. Ballast for a discharge lamp (L) , which is arranged in parallel with the capacitor (C 23 ) of a series resonant circuit (C 23 , L 7 ) in the load circuit of an inverter, the switch (V 7 , V 8 ) depending on the voltages on secondary windings a transformer (T 8 ) can be controlled, which is also in the load circuit with its primary winding (L 81 ), with a bistable switching device (K) , via an RC element (C 11 , R 14 , C 10 ) depending on Current in the load circuit of the inverter is controlled and at a limit of their input voltage in the switch-off state and thereby causes a short circuit of a secondary winding (L 82 ) of the transformer (T 8 ), according to Patent 30 14 419, characterized in that the RC - Link (C 11 , R 14 , C 10 ) in the input circuit of the bistable switching device (K) in the switched-off state is discharged via a decoupling diode (D 43 ). 2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 mit einem Gleichstromregler zwischen Wechselrichter und einer Gleichspannungsquelle, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gleichstromreg­ ler in Steuerabhängigkeit von der bistabilen Schalteinrichtung (K) arbeitet, derart, daß der Gleichstromregler abgeschaltet ist, wenn sich die Schalteinrichtung im Abschaltzustand befindet.2. Ballast according to claim 1 with a DC regulator between the inverter and a DC voltage source, characterized in that the DC regulator operates in a manner dependent on the control of the bistable switching device (K) , such that the DC regulator is switched off when the switching device is in the switched-off state.