DE69500031T2 - Steuerungsschaltung und Anordnung für eine Niederdruckleuchtstofflampe - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Steuerung von Niederdruck-Leuchtstofflampen.
• Diese Leuchtstofflampen enthalten Gase (Neon, Argon) unter niedrigem Druck. Das elektrische Verhalten einer Leuchtstofflampe ist ähnlich dem einer (Lawinen-) Zenerdiode, mit einem Widerstand im Gas, der nach dem Durchbruch sehr klein und negativ wird. Auf große Geschwindigkeiten beschleunigte Ionen überführen durch Zusammenstoß die Gasatome in Anregungszustände, in welchen diese Atome Lichtstrahlen emittieren.
• Es wird eine Vorrichtung zum Steuern der Lampe benötigt, die eine Stromquelle umfaßt. Um jedoch eine Ionenwanderung zu vermeiden, müssen sich die im Betrieb zwischen zwei Elektroden der Lampe auftretenden Entladungen abwechselnd in einer Richtung und dann in der anderen bewegen. Bisher wurde üblicherweise eine Induktivität als Vorrichtung zum Steuern der Entladungen verwendet, jedoch hat die Entwicklung der Elektronik dazu geführt, daß Steuervorrichtungen eingesetzt werden, die typisch zwei elektronische Umschalter auf der Basis von mit hoher Gleichspannung gespeisten Leistungstransistoren und einen Stromübertrager zum Steuern dieser Transistor-Steuervorrichtungen umfassen. Eine eine Induktivität und eine Kapazität umfassende Resonanzschaltung führt der Leuchtstoffiampe einen Wechselstrom zu. Gemäß dem Stand der Technik ist der Übertrager ein Sattigungswandler, der den Strom in der Lampe durch Sättigung seines Magnetkerns begrenzt und das Umschalten der Umschalter der Steuervorrichtungen herbeiführt. Die Umschalter verwenden zum Umschalten vorwiegend bipolare Leistungstransistoren mit parallelen, in Sperrichtung gepolten Dioden, um den Strom zum Zeitpunkt der Wechsel zu übergeben, sowie verschiedene Schutzelemente wie Dioden und Kondensatoren.
• Diese Übertrager-Vorrichtungen sind sehr groß und teuer, da sie viele Komponenten benötigen und nur eine geringe Integration erlauben. Darüber hinaus ist die Speicherzeit der bipolaren Transistoren eine sehr variable Kenngröße, die beispielsweise einen Wert zwischen 2 und 7 Mikrosekunden annimmt. Diese Schwankung ist nicht vernachlässigbar vor dem Zeitraum, an dessen Ende der Ubertrager für eine Stromhalbperiode in die Sättigung geht, etwa 3 Mikrosekunden bei einer Halbperiodendauer von etwa 10 Mikrosekunden. Infolgedessen schwankt der Zeitraum, an dessen Ende der bipolare Transistor nach der Sättigung des Übertragers in einer Halbperiode nichtleitend wird, zwischen 5 und 10 Mikrosekunden. Dies ist sehr störend. In der Praxis wird am Ende des Herstellungsvorgangs eine Messung der Speicherzeit jedes Transistors durchgeführt, um ihn entsprechend einem sich gabelförmig aufweitenden Anstieg von Werten in eine Klasse einzugruppieren, und um ihn in einer durch Widerstände an diese Wertegabel angepaßten Steuervorrichtung zu verwenden. Dies alles ist sehr nachteilig und sehr kostspielig.
• Die EP 0 274 303 (Electricité de France) betrifft ein System zum Steuern eines Wellengenerators mit Umschaltern, die eine Last durch Induktion versorgen, bei dem die Frequenz der Versorgungsspannung permanent auf eine Frequenz in der Nähe der Eigenfrequenz der Last geregelt werden soll.
• Diese Druckschrift beschreibt eine Frequenzregelschleife, die Meßaufnehmer für das Zeitintervall τ2 zwischen dem Beginn der Leitung einer Diode und dem Augenblick der Unterbrechung des Laststroms umfaßt. In Abhängigkeit des Werts von τ2 korrigieren Frequenzkorrekturmittel die Frequenz des Steuersignals des Wechselrichters.
• Die EP 0 320 410 (MERLIN GERIN) betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines statischen Unterbrechers, für welche eine feste Totzeit zwischen der Sperrung eines der Unterbrecher und dem Leitendwerden des anderen eingeführt werden muß.
• Gemäß dieser Druckschrift werden die Leistungstransistoren durch eine Logikschaltung gesteuert, deren Ausgänge durch eine Schaltung zum Erfassen der Zeitpunkte des Übergangs des Stroms in der Last Z auf Null freigegeben werden (UND-Tore).
• Die EP A-0 430 357 (Philips) betrifft eine Steuerung der Leistung bei Leuchtstofflampen.
• Gemäß dieser Druckschrift wird zur Lösung dieses Problems ein Stromdetektor in die Lastschaltung der Lampe (Induktivität) integriert und an den Klemmen der Lastschaltung eine Schaltung zum Steuern dieser Leistung angeschlossen, die ein geeignetes Steuersignal an die Steuerlogik der Leistungsunterbrecher abgibt, um die Frequenz und die Leitungszeit jedes Transistors zu ändern.
• Ein Ziel der Erfindung ist, den Stromübertrager in Entfall zu bringen. Erfindungsgemäßen wird eine Messung des Stroms in den Umschaltern zur abwechselnden Steuerung dieser Umschalter verwendet.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine einfache und monolithisch integrierbare Steuervorrichtung vorzuschlagen, d.h., daß sich der Umschalter und die Steuerschaltung auf ein und demselben Chip befinden können.
• Wie kennzeichnend angegeben, betrifft die Erfindung eine Schaltung zum Steuern der Umschaltung für Niederdruck-Leuchtstofflampen. Erfindungsgemäß ist eine Schaltung zum Steuern der Umschaltung eines Leistungstransistors und einer in Sperrichtung zwlschen zwei Elektroden dieses Transistors angeordneten Diode gekennzeichnet durch eine Schaltung zum Erfassen der Spannung an den Klemmen der Diode und des Transistors, um den Transistor in den leitenden Zustand zu steuern, wenn diese Spannung kleiner ist als ein Spannungs-Referenzwert, und eine Schaltung zum Messen des in dem Transistor fließenden Stromes, um den Transistor in den Sperrzustand zu steuern, wenn das Integral dieses Stromes größer ist als ein Strom-Referenzwert.
• Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Steuern einer Niederdruck-Leuchtstofflampe. Diese Vorrichtung zum Steuern einer Niederdruck-Leuchtstofflampe umfaßt zwei Schaltungen zum Steuern der Umschaltung eines Leistungstransistors, die erfindungsgemäß in Reihe zwischen einer hohen Spannung und der Masse angeordnet sind. Eine Induktivität, die Niederdruck-Leuchtstofflampe und ein Kondensator sind in Reihe zwischen dem Mittenpunkt der beiden Umschalt-Schaltungen und der Masse angeordnet. Ein Anlaßkondensator ist parallel zu der Lampe vorgesehen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden beispielhaften und nicht beschränkenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angegeben. Es zeigen:
• Fig. 1 ein Blockschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern einer Niederdruck-Leuchtstofflampe;
• Fig. 2 ein detailliertes Schema einer Umschalt-Steuerschaltung gemäß der Erfindung, die in der in Fig. 1 dargestellten Steuervorrichtung verwendet wird; und
• Fig. 3 die Strom- und Spannungskurven an den Klemmen einer erfindungsgemäßen Umschalt-Steuerschaltung, wie sie beispielsweise in der in Fig. 1 dargestellten Steuervorrichtung verwendet wird.
• Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung.
• Sie umfaßt im wesentlichen zwei Schaltungen Coma und Comb, die in Reihe zwischen einer hohen Spannung und der Masse angeordnet sind. Im Beispiel wird die hohe Spannung durch eine Versorgungsstufe E mit einem Gleichrichter und einer Filterkapazität C0 bereitgestellt, die eine Versorgungsspannung von etwa 300V bereitstellen. Die Schaltungen Coma und Comb werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher beschrieben. Sie umfassen drei externe, mit B1a, B2a, B3a bezeichnete Klemmen für die Schaltung Coma und B1b, B2b, B3b für die Schaltung Comb. Die Klemmen B1a und B2a (bzw. B1b und B2b) sind die Anschlußklemmen der Schaltung. Die Klemme B3a (bzw. B3b) ist eine entkoppelte Klemme zur Versorgung der Logik der Schaltung.
• Jede der Klemmen B3a und B3b ist an einen Entkoppelkondensator Ca bzw. Cb angeschlossen, der mit dem Referenzpunkt der Schaltung, entweder B2a oder B2b, verbunden ist. Die Aufgabe dieser Kondensatoren ist es, den internen Logikspannungspegel der Schaltungen Coma und Comb bereitzustellen, wenn zwischen deren Anschlußklemmen B1a und B2a bzw. B1b und B1b keine Spannung liegt.
• Die Schaltungen Coma und Comb umfassen, zwischen den beiden Anschlußklemmen B1a und B2a bzw. B1b und B2b, im wesentlichen einen Leistungstransistor Ta und Tb und dessen Umschalt-Steuerschaltung (CCa und CCb). Die Umschalt-Steuerschaltung steuert das Gate ga, gb des zugeordneten Leistungstransistors. Eine Diode Da, Db ist parallel zu dem Transistor Ta, Tb in Sperrichtung angeordnet.
• Der Mittenpunkt M zwischen den beiden Schaltungen Coma und Comb ist mit einer Klemme einer Induktivität L verbunden, die an der anderen Klemme an eine erste Elektrode e1 einer Niederdruck-Leuchtstofflampe angeschlossen ist. Die andere Elektrode e2 der Lampe ist an einen mit der Masse verbundenen Kondensator Cs angeschlossen. Die Induktivität L, die Lampe F und der Kondensator Cs sind infolgedessen in Reihe zwischen dem Mittenpunkt M und der Masse verschaltet und bilden einen Schwingkreis.
• Schließlich ist ein Start- oder Anlaßkondensator Cp parallel zu der Lampe verschaltet.
• Nachstehend wird nun das allgemeine Funktionsprinzip der Vorrichtung beschrieben. In der Lampe F fließt der Strom mal in der einen, dann in der anderen Richtung. Dieser Strom fließt beispielsweise während einer ersten Periode durch den dann leitenden Leistungstransistor Ta der Schaltung Coma, die sich in einem Schließzustand befindet: zwischen ihren Klemmen B1a und B2a liegt keine Spannung, die gesamte hohe Spannung findet sich an den Klemmen der anderen Schaltung Comb. Wenn die Umschalt-Steuerschaltung erfaßt, daß genügend Strom in dem Transistor geflossen ist, steuert sie die Schaltung Coma in den Öffhungszustand, indem sie ihren Leistungstransistor Ta sperrt: Der Lampenstrom fließt dann in der anderen Schaltung Comb durch die parallel angeordnete und in Sperrichtung gepolte Diode Db. Die Spannung an den Klemmen dieser Diode wird in Bezug auf den Referenzpunkt B2b der Schaltung negativ. Die Steuerschaltung CCb erfaßt diesen Spannungsabfall an den Klemmen der Diode und steuert den zugeordneten Leistungstransistor Tb in den leitenden Zustand: der äußere Schwingkreis veranlaßt die Anderung der Richtung des Stroms, der nun durch den sich im leitenden Zustand befindenden Umschalter fließen kann, und so weiter.
• Die beiden Schaltungen Coma und Comb arbeiten infolgedessen voneinander unabhängig, wobei jede einen Spannungsabfall an ihren Klemmen erfaßt, um sich in den Schließzustand zu versetzen, und erfaßt, daß ausreichend Strom zwischen ihren Klemmen geflossen ist, um sich in den Öffnungszustand zu versetzen.
• Das Stromkriterium entspricht der Nennleistung der zu steuernden Lampe. Auf diese Weise entspricht ein Strom-Referenzwert der Nennleistung der Lampe, und die Stromerfassung besteht darin, die in einer Halbperiode in dem Transistor geflossene Stromfläche zu messen und mit diesem Strom-Referenzwert zu vergleichen.
• Bekanntermaßen wird zum Starten der Lampe üblicherweise der Anlaßkondensator Cp verwendet, der die Lampe kurzschließt. Die Überspannung an dem Anlaßkondensator führt zur Zündung des Gases in der Lampe, so daß dann der gesamte Strom durch die Lampe fließt: dann ist der Anlaßkondensator kurzgeschlossen, und der Resonankkreis umfaßt im folgenden nur den Kondensator in Reihe mit der Lampe und der Induktivität.
• Fig. 2 ist ein detailliertes Schema der Schaltung Coma, die die Umschalt-Steuerschaltung CCa und den Leistungstransistor Ta gemäß der Erfindung umfaßt. Sie weist drei externe Anschlußklemmen B1a und B2a sowie eine dritte, entkoppelte Klemme B3a für die Logikversorgung V1 auf.
• Der Leistungstransistor Ta ist zwischen den Klemmen B1a und B2a mit einer parallel angeordneten und in Sperrichtung gepolten Diode Da verschaltet. Infolgedessen sind der Drain-Bereich des Transistors und die Kathode der Diode mit der Klemme B1a und der Source-Bereich des Transistors und die Anode der Diode mit der Klemme B2a verbunden.
• Die Umschalt-Steuerschaltung umfaßt eine Schaltung zum Erfassen einer Spannung an den Klemmen der Diode und des Transistors kleiner oder größer als ein Spannungs-Referenzwert Vref, und eine Schaltung zum Messen des in dem Transistor fließenden Stroms, um eine Stromfläche größer oder kleiner als ein Strom-Referenzwert Iref zu ermitteln.
• Die Spannungserfässungsschaltung umfaßt einen Widerstandsteiler 3, der im Beispiel zwei mit R1 und R2 bezeichnete und in Reihe zwischen der ersten Klemme B1a und der zweiten Klemme B2a angeordnete Widerstandselemente aufweist. Die Widerstandselemente können beispielsweise Diffusionen oder ein sich in der Sättigung befindender Transistor sein. Dieser Widerstandsteiler hat vor allem die Aufgabe, die Spannungsexkursion zwischen den beiden Klemmen, die im Beispiel etwa 500 Volt betragen kann, zu reduzieren, um sie auf einen für eine Logikschaltung akzeptablen Logikpegel von beispielsweise etwa 15 Volt zu verringern.
• Der Mittenpunkt P zwischen den beiden Widerstandselementen ist mit einem Eingang eines Spannungsvergleichers 4 verbunden, der an einem weiteren Eingang eine Referenzspannung Vref empfängt. Im Beispiel soll eine Spannung von praktisch Null erfaßt werden: die Referenzspannung ist eine Spannung von etwa null Volt.
• Der Spannungsvergleicher liefert am Ausgang ein Signal s1 der Erfassung einer Spannung größer oder kleiner als die Referenzspannung, welches dazu dient, das Gate des Leistungstransistors Ta zu steuern.
• Die Strommeßschaltung umfaßt eine Stromableitschaltung, die im Beispiel zwei resistive Lasten umfaßt. Eine erste Last 5a ist zwischen dem Leistungstransistor und dem Eingang eines Integrators 6 angeordnet. Eine weitere Last 5b ist zwischen dem Leistungstransistor und dem Referenzpunkt B2a angeordnet.
• Andere Ableitschaltungen sind denkbar. Beispielsweise kann, da der Leistungstransistor aus Millionen von MOSFET-Zellen zusammengesetzt ist, auch eine vierte Klemme an diesem Transistor vorgesehen werden, um den Strom nur einiger Zellen abzuleiten: Denn das Verhältnis des Gesamtstroms zum abgeleiteten Strom ist auf diese Weise sehr genau. Diese vierte Ableitklemme wird dann mit einer in Reihe mit dem Integrator verschalteten resistiven Last verbunden.
• Der Integrator 6 kann ein einfaches RC-Tiefpaßfilter sein. Er kann auch, wie in Fig. 2 dargestellt, einen als Integrator geschalteten Operationsverstärker umfassen, bei dem ein Eingang den durch die Last 5 abgeleiteten Strom aufnimmt und ein Eingang mit einer Referenz ref6 verbunden ist, die, wie dem Fachmann gut bekannt ist, auf herkömiliche Weise von der Spannungsexkursion am ersten Eingang abhängt. Schließlich ist eine Kapazität parallel zu diesem ersten Eingang und dem Ausgang des Verstärkers angeordnet.
• Ein Vergleicher 7 empfängt den Ausgang des Integrators sowie einen entsprechend der Nennleistung der Lampe und in Abhängigkeit von der Stromableitlast berechneten Strom-Referenzwert Iref Für eine 7 Watt-Lampe zum Beispiel kann der Strom-Referenzwert entsprechend der Ableitlast die Größenordnung von einhundert Milliampere haben. Der Ausgang des Stromvergleichers 7 stellt das Stromerfassungssignal 52 bereit, welches dazu dient, das Gate des Leistungstransistors Ta zu steuern.
• Die Signale s1 und s2 werden einer Logikschaltung zugeführt, die die Spannungsanweisung für das Gate erzeugt. Wie beschrieben, muß der Transistor bei Erfassung einer ausreichenden durch den Transistor geflossenen Stromfläche, eine Information, die durch das Signal 52 gegeben wird, gesperrt werden, und bei Erfassung einer Nullspannung an den Klemmen der Diode (und infolgedessen des Transistors), eine Information, die durch das Signal s1 gegeben wird, in den leitenden Zustand versetzt werden.
• Im Beispiel umfaßt die Logikschaltung ein bistabiles RS-Kippglied mit einem Setzeingang S, der durch das Spannungserfassungssignal s1 gesteuert wird, und einem Rücksetzeingang, der durch das Stromerfassungssignal s2 gesteuert wird. In dem bevorzugten Beispiel eines N-Kanal-MOSFET-Leistungstransistors wird eine Spannung von etwa fünfzehn Volt am Gate benötigt, um dieses in den leitenden Zustand zu versetzen, und von etwa null Volt, um dieses zu sperren. Infolgedessen wird, falls eine Nullspannung erfaßt wird, das Gate ga des Leistungstransistors mit einer Logikspannung von etwa fünfzehn Volt angesteuert, und falls genügend Strom erfaßt wird, das Gate des Leistungstransistors mit einer Logikspannung von etwa null Volt angesteuert.
• Als Schutzmaßnahme wird bevorzugt, daß der Transistor in dem Fall, in dem eine positive Spannung an der Klemme B1a auftritt, während der Stromerfassungsausgang nicht auf Eins liegt (d.h., wenn der Strom in dem anderen Umschalter fließt), gesperrt werden kann. Hierzu ist vorgesehen, daß die Logikschaltung außerdem ein Logiktor 9 umfaßt, im Beispiel ein UND-Tor, um in diesem Fall das Gate g des Transistors unabhängig vom Stromerfassungsausgang auf null Volt zu zwingen. Im Beispiel empfängt das Logiktor am Eingang den Ausgang Q des bistabilen Kippglieds und das inverse Spannungserfassungssignal/s1. Das Logiktor kann beispielsweise einen invertierenden Eingang haben, oder es kann ein Inverter in Reihe zwischen dem Ausgang des Vergleichers und dem Eingang dieses Logiktors 9 vorgesehen sein.
• Schließlich umfaßt die Logikschaltung bevorzugt eine Start- oder Anlaßschaltung, die ein Logiktor 10 und einen Zufallsimpulsgenerator 11 aufweist. Das Logiktor 10 ist im Beispiel ein ODER-Tor, welches am Eingang das Spannungserfassungssignal s1 und das Ausgangssignal des Zufallsimpulsgenerators 11 empfängt. Dieser Generator 11 liefert einen Impuls am Ende einer bestimmten Zufallszeit nach dem Anlegen von Spannung. Das Logiktor 10 liefert am Ausgang ein Signal s1' zum Steuern des Setzeingangs des bistabilen Kippglieds 8. Der Zweck dieser Anlaßschaltung besteht darin, die Spannungserfassung auf dem der Erfassung einer Nullspannung entsprechenden Pegel erzwingen zu können, wenn der Impuls abgegeben wird, um die Umschalt-Steuerschaltung dazu zu bringen, in den Schließzustand (Transistor leitend) zu steuern. Für eine zwei eriiindungsgemäße Schaltungen Coma und Comb verwendende Vorrichtung besteht der Nutzen darin, daß eine der beiden Schaltungen in den Schließzustand zwingbar ist, und zwar diejenige, für welche der Impuls zuerst erzeugt wird, um die Vorrichtung in Betrieb zu setzen. Andernfalls teilt sich die Spannung zwischen den beiden Schaltungen Coma und Comb auf, und das System startet nicht.
• Wenn jedoch ein Generator als erster seinen Impuls übermittelt hat, muß der andere gesperrt werden. Erfindungsgemäß erfolgt dies einfach dadurch, daß der Ausgang Q des Kippglieds auf einen Rücksetzeingang R des Generators gefülrrt wird. Da eine Halbperiode der Umschaltung etwa 10 Mikrosekunden lang ist, ist vorgesehen, daß der Impuls nach einer größeren verstrichenen Zeit auftritt.
• Der Zufallsimpulsgenerator kann beispielsweise einen Leckstrom in einem Halbleiter- Übergang nutzen, von dem bekannt ist, daß er sich aufgrund von dem Herstellungsverfahren eigenen und nicht steuerbaren Schwankungen von einer integrierten Schaltung zur anderen ändert, um eine Kapazität zu laden, die dann den Zufallsimpuls abgibt. Der Leckstrom kann beispielsweise zwischen 1 Nanoampere und 1 Milliampere schwanken. Das Auftreten des Impulses kann infolgedessen zufällig nach 0,1 bis 100 Millisekunden nach dem Anlegen von Spannung erfolgen.
• Schließlich ist eine Logikversorgungsvorrichtung 12 vorgesehen, die eine Logikspannung von etwa fünfzehn Volt erzeugt, um die verschiedenen Logikkreise (Integrator, Vergleicher etc.) zu steuern und die zum Versetzen des Leistungstransistors in den leitenden Zustand erforderliche Gatespannung von etwa fünfzehn Volt bereitzustellen.
• In der Praxis ist die parallel zu dem Leistungstransistor angeordnete und in Sperrichtung gepolte Diode eine parasitäre Diode des Transistors und infolgedessen Teil seiner Struktur, und die Steuerschaltung steuert demzufolge zum einen die Spannung an den Klemmen der Diode (und infolgedessen des Transistors) und den durch den Transistor fließenden Strom.
• Fig. 3 zeigt für die die in Fig. 2 im einzelnen dargestellten Schaltungen Coma und Comb verwendende Steuervorrichtung gemäß Fig. 1 die Spannungs- und Stromkurven in Abhängigkeit von der Zeit für eine Halbperiode.
• Es wird von einem Öffnungszustand der Schaltung Coma (Leistungstransistor Ta gesperrt) ausgegangen: die gesamte hohe Spannung liegt an den Klemmen des Transistors, und es fließt kein Strom. Dann fließt, entsprechend dem Augenblick, in dem die andere Schaltung Comb beginnt, in den Öffnungszustand überzugehen, der Strom in der Lampe, der teilweise weiterfließen muß, in der zu dem Transistor Ta parallelen Diode Da, der dann in Sperrichtung gepolt wird: dies entspricht dem negativen Abschnitt der Stromkurve in Fig. 3. Die Stromleitung in der Diode läßt die Spannung an ihren Klemmen B1a und B2a auf eine Spannung nahe Null (Schwellenspannung der Diode) abfallen. Dieser Spannungsabfäll wird durch die Spannungserfassungsschaltung, die den Leitungszustand des Transistors steuert, erfaßt: die Schaltung Coma geht in den Schließzustand über. In derselben Zeit, bei in den Öffnungszustand versetzter Schaltung Comb, löscht der Schwingkreis: der negative Strom steigt progressiv wieder in Richtung Null an. Der Strom ändert dann die Richtung, um, durch den Leistungstransistor Ta geleitet, in der Schaltung Coma positiv zu werden. Dieser Strom wird durch die Strommeßschaltung gemessen. Wenn entsprechend der Nennleistung der Lampe ausreichend Strom geflossen ist, erfaßt die Strommeßschaltung dies (s2) und steuert den Transistor in den Sperrzustand: die Schaltung Coma geht in den Öffiiungszustand über, und die gesamte (oder nahezu gesamte) hohe Spannung liegt an ihren Klemmen (bis auf etwa die - vernachlässigbare- Schwellenspannung der Diode der anderen Schaltung Comb).
• Erfindungsgemäß liegt demzufolge die gesamte Spannung abwechselnd an den Klemmen der einen bzw. anderen Schaltung Coma bzw. Comb, und die Halbperioden werden über die Messung der Stromfläche gesteuert.
• Um nur den positiven Teil des Stroms zu integrieren, erfolgt bevorzugt die Steuerung des Transistors in den leitenden Zustand erst nach einer kleinen bekannten Zeit τ, die dem Löschen des Resonankkreises der Lampe entspricht.
• Hierzu kann ein monostabiles Kippglied am Ausgang des Vergleichers verwendet werden (nicht gezeigt). Es ist ferner vorgesehen, daß das Spannungserfassungssignal auch den Integrationsbeginn steuert (nicht gezeigt).
• Die den Leistungstransistor und seine Umschalt-Steuerschaltung umfassende, erfindungsgemäße Schaltung wird vorteilhaft in Form einer kleinen integrierten Schaltung mit drei Pins oder Anschlüssen dargestellt. Von diesen werden für eine erfindungsgemäße Steuerschaltung zwei Stück benötigt. In der Vorrichtung sind sie undifferenziert, da vollkommen voneinander unabhängig und isoliert: intern sehen sie nur den im Transistor fließenden Strom und die Spannung an den Klemmen.
• Die einzige Besonderheit betrifft die Definition des Referenzstroms, der sich entsprechend der Nennleistung der zu steuernden Niederdruck-Leuchtstofflampe (7, 12 oder 18 Watt beispielsweise) ändert.

Claims (15)

1. Schaltung zum Steuern der Umschaltung eines Leistungstransistors (Ta) und einer in Sperrichtung zwischen zwei Elektroden dieses Transistors angeordneten Diode (Da), gekennzeichnet durch eine Schaltung zum Erfassen der Spannung an den Klemmen (B1a, B2a) der Diode, um den Transistor (Ta) in den leitenden Zustand zu steuern, wenn diese Spannung kleiner ist als ein Spannungs-Referenzwert (Vref), und eine Schaltung zum Messen des in dem Transistor (Ta) fließenden Stroms, um den Transistor in den Sperrzustand zu steuern, wenn das Integral dieses Stroms größer ist als ein Strom-Referenzwert (Iref).

2. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode eine parasitäre Diode des Transistors (Ta) ist.

3. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungserfassungsschaltung einen Widerstandsteiler (3), der zwischen den beiden Elektroden des Transistors verschaltet ist, und einen Spannungsvergleicher (4), der am Eingang mit einem Punkt (P) des Widerstandsteilers (3) verbunden ist und an einem anderen Eingang den Spannungs-Referenzwert (Vref) empfängt, um am Ausgang ein Signal (s1) der Erfassung einer Spannung größer als oder kleiner als der Spannungs-Referenzwert abzugeben, umfaßt.

4. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strommeßschaltung eine Stromableitschaltung (5a, 5b), einen Integrator (6) und einen Stromvergleicher (7) umfaßt, wobei die Stromableitschaltung (5a, 5b) ein Widerstandselement (5a) umfaßt, welches am Eingang mit einer Elektrode des Transistors (Ta) verbunden und am Ausgang auf den Eingang des Integrators (6) geschaltet ist, und der Stromvergleicher (7) an einem Eingang den Strom-Referenzwert (Iref) und an einem anderen Eingang das Ausgangssignal des Integrators (6) empfängt, um am Ausgang ein Signal (s2) der Erfassung einer Stromfläche größer als oder kleiner als der Strom-Referenzwert (Iref) abzugeben.

5. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine an einem Eingang das Spannungserfassungssignal (s1) und an einem anderen Eingang das Stromerfassungssignal (s2) empfangende Logikschaltung (8, 9, 10), die am Ausgang ein Spannungsniveau am Gate (g) des Transistors (Ta) bereitstellt, um diesen für ein Signal der Erfassung einer Spannung kleiner als die Referenzspannung (Vref) in den leitenden Zustand zu versetzen und für ein Signal der Erfassung einer Stromfläche größer als der Referenzstrom (Iref) zu sperren.

6. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Schaltung zum Erzeugen eines Zufalisimpulses (11) umfaßt, wobei das Auftreten des Impulses das Spannungserfassungssignal (s1) in einen Zustand bringt, der einer Spannung kleiner als die Referenzspannung (Vref) entspricht, um den Transistor (Ta) in den leitenden Zustand zu versetzen.

7. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung ein bistabiles Kippglied (8) umfaßt, welches das Spannungserfassungssignal (s1) an einem Eingang (S) zum Setzen des Ausgangs (Q) des Kippglieds und das Stromerfassungssignal (s2) an einem Eingang (R) zum Rücksetzen des Ausgangs (Q) des Kippglieds (8) empfängt.

8. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Kippglieds (8) das Rücksetzen auf Null des Zufallsimpulsgenerators (11) steuert.

9. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung außerdem ein UND-Tor (9) am Ausgang (Q) des Kippglieds (8) umfaßt, welches an einem anderen Eingang das Spannungspegelerfassungs-Umkehrsignal (/s1) empfängt, um die Gatespannung des Transistors (Ta) auf einen Pegel logisch Null zu bringen und den Transistor für eine Erfassung einer Spannung größer als die Referenzspannung (Vref) zu sperren.

10. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach einem der Anspruche 6 bis 9, gekennzeichnet durch ein ODER-Tor (10), welches das Spannungserfassungssignal (s1) und das Ausgangssignal des Zufallsimpulsgenerators (11) empfängt und den Befehl (S1') zum Setzen (S) des Kippglieds (8) abgibt.

11. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schaltung (12) zum Erzeugen einer Logikspannung (VL) aus der Spannung zwischen den beiden Elektroden des Transistors, welche die Logikspannung an einer Logik-Versorgungsklemme (B3) der Umschalt-Steuerschaltung abgibt.

12. Schaltung zum Steuern der Umschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungstransistor ein MOSFET-Transistor ist.

13. Integrierte Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Transistor, die Diode und die Schaltung zur Steuerung der Umschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche umfaßt.

14. Vorrichtung zum Steuern einer Niederdruck-Leuchtstoffiampe (F), gekennzeichnet durch zwei Schaltungen (Coma, Comb) zum Steuern der Umschaltung eines Leistungstransistors (Ta, Tb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die in Reihe zwischen einer hohen Spannung und der Masse angeordnet sind, wobei eine Induktivität (L), die Niederdruck-Leuchtstofflampe (F) und ein Kondensator (Cs) in Reihe zwischen dem Mittenpunkt (M) der beiden Umschalt-Schaltungen (Coma, Comb) und der Masse ange ordnet sind und ein Anlaßkondensator (Cp) parallel zu der Lampe (F) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung zur Steuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Schaltung (Coma) zum Steuern der Umschaltung ein Entkoppel-Kondensator (Ca) Zwischen der Logik-Versorgungsklemme (B3a) und der Masse verschaltet ist, um den Pegel der Logikspannung (VL) während der gesamten Zeit, während der die entsprechende Schaltung (Coma) zum Steuern der Umschaltung im geschlossenen Zustand ist, aufrechtzuerhalten.