RU2327309C1 - Electronic starter device circuit of gas-discharge source of light - Google Patents
Electronic starter device circuit of gas-discharge source of light Download PDFInfo
- Publication number
- RU2327309C1 RU2327309C1 RU2006129703/28A RU2006129703A RU2327309C1 RU 2327309 C1 RU2327309 C1 RU 2327309C1 RU 2006129703/28 A RU2006129703/28 A RU 2006129703/28A RU 2006129703 A RU2006129703 A RU 2006129703A RU 2327309 C1 RU2327309 C1 RU 2327309C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuit
- source
- keys
- lamp
- capacitor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам управления газоразрядным источником света.The invention relates to electrical engineering, in particular to means for controlling a gas-discharge light source.
Известна схема (WO 2004/066688, 05.08.2004) электронного пускового устройства газоразрядного источника света, содержащая цепь поджига и смонтированные с возможностью включения силовыми ключами две цепи режима горения, каждая из которых содержит соединенные последовательно источник ЭДС, конденсатор, лампу, дроссель, диод, при этом источник ЭДС, лампа и дроссель - общие для обеих цепей режима горения (см. фиг.9). Диоды цепей, также как и ключи цепей, соединены последовательно один другому, эти последовательные соединения подключены к терминалам источника ЭДС параллельно друг другу. Точка соединения ключей объединена с точкой соединения диодов и связана через дополнительный конденсатор (19) с источником ЭДС и через датчик напряжения (42, 43) - с цепью (20′) управления посредством драйвера (59) попеременной работой ключей.A known circuit (WO 2004/066688, 08/05/2004) of an electronic starting device for a gas-discharge light source, containing an ignition circuit and mounted with the ability to turn on two power-mode circuits with power switches, each of which contains an emf source, a capacitor, a lamp, a choke, a diode connected in series while the emf source, the lamp and the inductor are common for both circuits of the combustion mode (see Fig. 9). The circuit diodes, as well as the circuit keys, are connected in series with each other, these serial connections are connected to the terminals of the EMF source in parallel to each other. The connection point of the keys is combined with the connection point of the diodes and connected through an additional capacitor (19) to the EMF source and through the voltage sensor (42, 43) to the control circuit (20 ′) by means of the driver (59) for alternating operation of the keys.
Известно, что в газоразрядных источниках света, при определенном повышенном уровне пульсации тока лампы, наблюдается эффект акустического резонанса. Описанная схема представляет собой устройство, совмещающее в себе возможности высокочастотного преобразования энергии и формирования тока лампы низкой частоты. Такой тип преобразователя может работать в трех режимах: режиме прерывистого тока, критическом, непрерывного тока. Режим прерывистого тока в нормально работающем устройстве не применяется и считается аварийной ситуацией. Критический режим и режим непрерывного тока имеют одинаковую регулировочную характеристику, разница только в величине пульсации тока задающего контура. В критическом режиме ток меняет свое значение от нуля до максимального, определяемого временем открытого состояния одного из силовых ключей. Когда ключ закрывается, ток начинает спадать и, при достижении им нулевого уровня, снова открывается ключ. Если время закрытого состояния ключа передержать, преобразователь перейдет в режим прерывистого тока. В критическом режиме такой тип преобразователя имеет самые низкие потери энергии. В схеме, показанной на фиг.9 описываемого известного устройства, как следует из осциллограмм фиг.3, применяется критический режим. Допустим, происходит периодическая коммутация ключа М1. При размыкании ключа М1, напряжение на нем меняется по закону перезаряда конденсатора 19. Если величина емкости 19 обеспечивает скорость перезаряда, меньшую, чем скорость размыкания ключа М1, то динамические потери в ключе при размыкании минимальны. Конденсатор 19 разряжается током индуктивности 28 по пути А2, и когда он полностью разрядится, открывается диод D1. При этом на конденсаторе 19 устанавливается напряжение, соответствующее напряжению падения на диоде D1. Ток индуктивности 28 изменяется по колебательному закону, т.е., достигнув нуля, он меняет свое направление. В этот момент диод D1 закрывается и начинается заряд конденсатора 19 по пути А4. Если напряжение на конденсаторе 19 достигнет величины напряжения на входе 11, то открывается диод 23. После этого момента можно открывать ключ М1, тогда динамические потери при замыкании также будут минимальны. Как следует из осциллограмм фиг.3, ключ М1 замыкается только спустя некоторое время после смены полярности тока I1c. Однако в реальных условиях напряжение на конденсаторе 19 совсем не обязательно всегда достигнет величины напряжения на входе 11. Это происходит вследствие того, что процесс смены полярности тока через индуктивность 28 имеет затухающий характер, причем степень затухания зависит от соотношения величин индуктивностей и емкостей, образующих колебательный контур, потерь в элементах схемы и величины нагрузки. Если напряжение на конденсаторе в момент замыкания ключа М1 не соответствует величине напряжения на входе 11, то при замыкании ключа М1 имеем бросок тока, заряжающего конденсатор 19 до величины напряжения на входе 11, причем его величину можно оценить по формуле Ic=С (dU/dT), где значение dU фактически соответствует разности величины напряжения на входе 11 и напряжения на конденсаторе 19 перед моментом коммутации ключа М1, a значение dT - времени включения ключа М1. При этом резко увеличиваются динамические потери в момент включения, величина которых пропорциональна квадрату величины dU и величине емкости 19.It is known that in gas-discharge light sources, at a certain increased level of pulsation of the lamp current, the effect of acoustic resonance is observed. The described circuit is a device that combines the capabilities of high-frequency energy conversion and the formation of a low-frequency lamp current. This type of converter can operate in three modes: intermittent current mode, critical, continuous current. The intermittent current mode in a normally working device is not used and is considered an emergency. The critical mode and the continuous current mode have the same control characteristic, the difference is only in the magnitude of the ripple current of the master circuit. In critical mode, the current changes its value from zero to maximum, determined by the open state time of one of the power switches. When the key is closed, the current begins to fall and, when it reaches zero, the key opens again. If the time of the closed state of the key is overexposed, the converter will switch to intermittent current mode. In critical mode, this type of converter has the lowest energy loss. In the circuit shown in Fig. 9 of the described known device, as follows from the oscillograms of Fig. 3, critical mode is applied. Suppose that there is a periodic switching key M1. When the key M1 is opened, the voltage on it changes according to the law of recharging the capacitor 19. If the value of the capacitance 19 provides a recharge speed lower than the speed of opening the key M1, then the dynamic losses in the key during opening are minimal. The capacitor 19 is discharged by the
Режим непрерывного тока характеризуется тем, что за время закрытого состояния силового ключа ток не спадает до нуля, и ключ коммутирует ток как при включении ключа, так и при его выключении. Очевидно, что потери энергии в этом случае максимальны, а реализовать режим переключения в нуле напряжений простым способом невозможно. Конденсатор 19 описываемого устройства, наоборот, только значительно (вплоть до отказа изделия из-за перегрева ключей) увеличивает коммутационные потери энергии. Поэтому в схеме, показанной на фиг.9 описываемого известного устройства данный режим не применяется.The continuous current mode is characterized by the fact that during the closed state of the power switch the current does not drop to zero, and the switch commutes the current both when the switch is turned on and when it is turned off. Obviously, the energy losses in this case are maximum, and it is impossible to realize the switching mode at zero voltages in a simple way. The capacitor 19 of the described device, on the contrary, only significantly (up to the failure of the product due to overheating of the keys) increases the switching energy loss. Therefore, in the circuit shown in FIG. 9 of the described known device, this mode is not applied.
Датчики напряжения известного устройства, дающие информацию цепи управления ключами о напряжении на конденсаторе 19, выполнены на конденсаторах, образуя емкостные делители. Известно, что через емкость не протекает постоянный ток, а это значит, что эти делители правильно работают только в случае измерения переменного напряжения.The voltage sensors of the known device, which provide information on the key management circuit about the voltage across the capacitor 19, are made on the capacitors, forming capacitive dividers. It is known that no direct current flows through the capacitance, which means that these dividers work correctly only in the case of measuring AC voltage.
Хотя, как следует из фиг.3 известного устройства, осциллограммы тока лампы (нижний график) и осциллограммы тока задающего контура (средний график) отличаются величиной пульсации тока (то есть ток лампы сглажен), в рассматриваемом устройстве нет возможности иметь информацию о токе лампы, определяемом свойствами лампы и частотой коммутации ключей. Поэтому нет возможности управления работой ключей на основании этой информации. В результате, устранение явления акустического резонанса в изменчивых условиях функционирования описанного устройства при помощи описанных средств затруднительно.Although, as follows from figure 3 of the known device, the oscillograms of the lamp current (bottom graph) and the oscillograms of the current of the driver circuit (middle graph) differ in the ripple current (that is, the lamp current is smoothed), in this device it is not possible to have information about the lamp current, determined by the properties of the lamp and the frequency of switching keys. Therefore, it is not possible to control the operation of keys based on this information. As a result, eliminating the phenomenon of acoustic resonance under the changing operating conditions of the described device using the described means is difficult.
Цепь управления попеременной работой силовых ключей в рассматриваемой схеме выполнена в виде жесткой логической цепи, что ограничивает возможности гибко реагировать на воздействие дестабилизирующих факторов, возникающих в процессе эксплуатации устройства в целом.The control circuit for alternating operation of power keys in the considered circuit is made in the form of a rigid logical circuit, which limits the ability to flexibly respond to the influence of destabilizing factors that arise during the operation of the device as a whole.
Техническим результатом настоящего изобретения является преодоление вышеуказанных недостатков известного устройства, а именно в условиях отсутствия явления акустического резонанса достижение в электронном пусковом устройстве газоразрядного источника света, работающем в режиме переменного тока, низких динамических потерь энергии, присущих резонансной схеме, при сохранении глубины регулирования устройства, присущей схеме, работающей в ключевом режиме.The technical result of the present invention is to overcome the above disadvantages of the known device, namely, in the absence of an acoustic resonance phenomenon, the achievement in the electronic starting device of a gas-discharge light source operating in alternating current mode, low dynamic energy losses inherent in the resonant circuit, while maintaining the depth of regulation of the device inherent key mode scheme.
Указанный технический результат достигается схемой электронного пускового устройства газоразрядного источника света, содержащей цепь поджига и смонтированные с возможностью включения силовыми ключами две цепи режима горения. Каждая из цепей режима горения содержит соединенные последовательно источник ЭДС, конденсатор, лампу, дроссель, диод. При этом источник ЭДС, лампа и дроссель - общие для обеих цепей режима горения. Диоды цепей, также как и ключи цепей, соединены последовательно один другому. Эти последовательные соединения подключены к терминалам источника ЭДС параллельно друг другу. Точка соединения ключей объединена с точкой соединения диодов и связана через дополнительный конденсатор с источником ЭДС и - через датчик напряжения - с цепью управления посредством драйвера попеременной работой ключей. Точка соединения лампы с конденсаторами цепей режима горения соединена посредством дифференцирующей цепочки с цепью управления работой ключей, выполненной в виде микроконтроллера, а датчик напряжения выполнен в виде резистивного делителя.The indicated technical result is achieved by a circuit of an electronic starting device for a gas-discharge light source, containing an ignition circuit and two circuits of the combustion mode mounted with the possibility of switching on with power switches. Each of the circuits of the combustion mode contains a series-connected emf source, capacitor, lamp, inductor, diode. In this case, the emf source, lamp and inductor are common for both circuits of the combustion mode. Circuit diodes, as well as circuit keys, are connected in series with each other. These serial connections are connected to the terminals of the EMF source in parallel to each other. The connection point of the keys is combined with the connection point of the diodes and is connected through an additional capacitor to the EMF source and - through the voltage sensor - to the control circuit through the driver alternating operation of the keys. The connection point of the lamp with the capacitors of the circuits of the combustion mode is connected by means of a differentiating chain to the key operation control circuit made in the form of a microcontroller, and the voltage sensor is made in the form of a resistive divider.
Цепь поджига схемы по изобретению может содержать соединенные с дросселем последовательно, связанные с источником ЭДС и одним из ключей, два конденсатора, образующие с дросселем последовательный резонансный контур. Цепь поджига при этом также содержит включенные параллельно с источником ЭДС, соединенные последовательно, два диода, точка соединения которых связана с точкой соединения конденсаторов и - через дополнительный третий конденсатор - с другим ключом.The ignition circuit of the circuit according to the invention may comprise two capacitors connected in series with the inductor connected to the emf source and one of the keys, forming a series resonant circuit with the inductor. The ignition circuit also contains two diodes connected in parallel with the emf source, connected in series, the connection point of which is connected to the connection point of the capacitors and, through an additional third capacitor, to another key.
Цепь поджига схемы по изобретению может содержать соединенные последовательно источник тока, диод и обмотку, индуктивно связанную с обмоткой дросселя и замкнутую на точку объединения ключей и диодов цепей режима горения. Катод диода цепи поджига при этом соединен с обмоткой этой цепи, а анод - через конденсатор - с источником ЭДС.The ignition circuit of the circuit according to the invention may comprise a current source, a diode and a winding connected in series, inductively coupled to the inductor winding and closed to the combination point of the keys and diodes of the combustion circuit. In this case, the cathode of the ignition circuit diode is connected to the winding of this circuit, and the anode - through a capacitor - to the emf source.
Источник ЭДС в схеме по изобретению может быть представлен трехфазным выпрямительным мостом.The emf source in the circuit according to the invention can be represented by a three-phase rectifier bridge.
Применение дифференцирующей цепочки в качестве посредника между точкой соединения лампы с конденсаторами цепей режима горения и цепью управления работой ключей позволяет иметь непосредственную информацию о токе лампы, и, на основании этой информации, выбирать режим работы ключей, не допускающий вышеупомянутого явления акустического резонанса. Информация о токе лампы, после преобразования дифференцирующей цепочкой, в явном виде не годится для использования. Требуются специальные алгоритмы ее переработки. Естественно, что на обычной логике этого не сделать. Имея преобразованную информацию о токе лампы, только благодаря микроконтроллеру появляется возможность по заранее заданным программным установкам изменять алгоритм работы ключей. Известно, что Ic=С (dU/dT). To есть ток лампы приводит к пульсации напряжения dU/dT на упомянутых конденсаторах цепей режима горения. Значение "С" определяется конструкцией изделия и заранее известно. Величина dU/dT через дифференцирующую цепочку преобразуется во вторую производную, а в микроконтроллере с помощью специального программного обеспечения выполняются обратные преобразования и получается значение Ic. Только применение микроконтроллера позволяет просто решить эту задачу, так как дифференцирующая цепочка имеет систематическую зависимость от частоты коммутации ключей. Эта зависимость учитывается в виде поправочных коэффициентов, которые предварительно записаны в памяти микроконтроллера, а цифровая обработка полученных данных обеспечивает абсолютную стабильность необходимого результата.The use of a differentiating chain as an intermediary between the connection point of the lamp with the capacitors of the combustion circuit and the key control circuit allows you to have direct information about the lamp current, and, based on this information, select the key mode that does not allow the aforementioned acoustic resonance phenomenon. Information about the lamp current, after conversion by a differentiating chain, is clearly not suitable for use. Special processing algorithms are required. Naturally, this cannot be done on ordinary logic. Having the converted information about the lamp current, it is only thanks to the microcontroller that it becomes possible to change the key operation algorithm according to predefined software settings. It is known that Ic = C (dU / dT). That is, the lamp current leads to voltage ripple dU / dT on the mentioned capacitors of the combustion circuit. The value "C" is determined by the design of the product and is known in advance. The value dU / dT is converted into the second derivative through the differentiating chain, and the inverse transformations are performed in the microcontroller using special software and the value Ic is obtained. Only the use of a microcontroller allows us to simply solve this problem, since the differentiating chain has a systematic dependence on the switching frequency of the keys. This dependence is taken into account in the form of correction factors that are previously recorded in the memory of the microcontroller, and digital processing of the obtained data ensures the absolute stability of the desired result.
Микроконтроллер через датчик напряжения по изобретению получает информацию о величине напряжения на дополнительном конденсаторе, необходимом для достижения коммутации ключей в нуле напряжений и получения, таким образом, вышеуказанных низких динамических потерь. По полученным данным микроконтроллер в соответствии с программными установками, соответствующими, в свою очередь, особому алгоритму работы устройства, описанному ниже, выполняет действия по недопущению возникновения ситуации с коммутацией напряжения.The microcontroller, through the voltage sensor according to the invention, obtains information about the voltage value on the additional capacitor necessary to achieve switching of the switches at zero voltage and thus obtain the above-mentioned low dynamic losses. According to the data obtained, the microcontroller, in accordance with the software settings, corresponding, in turn, to the special algorithm of the device, described below, performs actions to prevent the occurrence of a voltage switching situation.
В соответствии с упомянутым алгоритмом датчик напряжения должен иметь возможность измерять постоянное напряжение, поэтому он выполнен в виде резистивного делителя, обеспечивающего более (в сравнении с емкостным делителем известного устройства) линейную характеристику преобразования, так как его свойства меньше зависят от частоты измеряемого напряжения, совпадающей в соответствии с изобретением с частотой коммутации ключей, а также - от температуры окружающей среды. Другими словами, при использовании резистивного делителя в устройстве по изобретению наиболее простыми и надежными средствами обеспечивается наиболее точное и достоверное преобразование.In accordance with the mentioned algorithm, the voltage sensor must be able to measure a constant voltage, therefore it is made in the form of a resistive divider, which provides a more (in comparison with the capacitive divider of the known device) linear conversion characteristic, since its properties are less dependent on the frequency of the measured voltage, which coincides in in accordance with the invention with a switching frequency of the keys, as well as from the ambient temperature. In other words, when using the resistive divider in the device according to the invention, the most accurate and reliable conversion is provided by the simplest and most reliable means.
Изобретение поясняется графическими материалами, на которых показаны:The invention is illustrated by graphic materials, which show:
на фиг.1 - схема электронного пускового устройства газоразрядного источника света с цепью поджига, охарактеризованной в п.2 прилагаемой формулы изобретения,figure 1 is a diagram of an electronic starting device of a gas-discharge light source with an ignition circuit, as described in
на фиг.2 - схема электронного пускового устройства газоразрядного источника света с цепью поджига, охарактеризованной в п.3 прилагаемой формулы изобретения,figure 2 is a diagram of an electronic starting device of a gas-discharge light source with an ignition circuit, as described in
на фиг.3 - схема микроконтроллера,figure 3 - diagram of the microcontroller,
на фиг.4 - схема трехфазного выпрямительного моста.figure 4 - diagram of a three-phase rectifier bridge.
Схема электронного пускового устройства газоразрядного источника света содержит цепь поджига и смонтированные с возможностью включения силовыми ключами 1, 2 две цепи режима горения, каждая из которых содержит соединенные последовательно источник 3 ЭДС, конденсатор 4 (5), лампу 6, дроссель 7, диод 8 (9). Источник 3 ЭДС, лампа 6 и дроссель 7 - общие для обеих цепей режима горения. Диоды 9 и 8 цепей, так же как и ключи 2 и 1, соединены последовательно один другому. Эти последовательные соединения подключены к терминалам источника 3 ЭДС параллельно друг другу, точка 10 соединения ключей 1, 2 объединена с точкой 11 соединения диодов 8, 9 и связана через дополнительный конденсатор 12 с источником 3 ЭДС и - через датчик 13 напряжения - с цепью управления посредством драйвера 14 попеременной работой ключей 1, 2. Точка 15 соединения лампы 6 с конденсаторами 4, 5 цепей режима горения соединена посредством дифференцирующей цепочки 16 с цепью управления работой ключей 1, 2, выполненной в виде микроконтроллера 17. Датчик 13 напряжения выполнен в виде резистивного делителя.The circuit of an electronic starting device for a gas-discharge light source contains an ignition circuit and two circuits of the combustion mode, which are connected with the power switches 1, 2, each of which contains an
Цепь поджига может содержать соединенные с дросселем 7 последовательно, связанные с источником 3 ЭДС и одним (2) из ключей, два конденсатора 18, 19, образующие с дросселем 7 последовательный резонансный контур. Описываемая цепь поджига содержит также включенные параллельно с источником 3 ЭДС два соединенных последовательно диода 20, 21. Точка 22 соединения диодов 20, 21 связана с точкой 23 соединения конденсаторов 18, 19 и - через дополнительный третий конденсатор 24 - с другим (1) ключом.The ignition circuit may contain connected to the inductor 7 in series, connected to the
Цепь поджига может содержать соединенные последовательно источник 25 тока, диод 26 и обмотку 27, индуктивно связанную с обмоткой 28 дросселя 7 и замкнутую на точку 10 (11) объединения ключей 1, 2 и диодов 8, 9 цепей режима горения. Катод 29 диода 26 соединен с обмоткой 27, а анод 30 - через конденсатор 31 - с источником 3 ЭДС.The ignition circuit may include a
Микроконтроллер 17 состоит из задающего генератора 32, арифметическо-логического устройства 33, аналого-цифрового преобразователя 34, цифровых портов 35 ввода-вывода, запоминающего устройства 36. Микроконтроллер 17 связан с драйвером 14 через порт 37 ввода-вывода. Датчик 13 напряжения связан с микроконтроллером 17 через порт 38. Дифференцирующая цепочка 16 связана с микроконтроллером 17 через порт 39.The
Источник 3 ЭДС может быть представлен трехфазным выпрямительным мостом 40.The
Описанная схема электронного пускового устройства газоразрядного источника света работает следующим образом.The described circuit of an electronic starting device for a gas-discharge light source works as follows.
Ключи 1, 2 периодически замыкаются и размыкаются. Причем работают они поочередно (попеременно), то есть когда ключ 1 замкнут, ключ 2 разомкнут, и наоборот, ключ 1 разомкнут, ключ 2 замкнут. Перед сменой состояния ключа оба ключа размыкаются на время задержки. Допустим, ключ 1 замкнут, ключ 2 разомкнут. При этом конденсатор 12 заряжен до напряжения, соответствующего напряжению источника 3 ЭДС. Это означает, что при размыкании ключа 1 на нем поддерживается практически нулевое напряжение, что существенно снижает динамические потери энергии при размыкании за счет конечного быстродействия силового ключа. Далее оба ключа размыкаются. Ток, протекающий через дроссель 7, не может скачком изменить свои направление и величину, поэтому он замыкается через конденсатор 12. При этом конденсатор 12 начинает перезаряжаться. Скорость перезарядки зависит от величины конденсатора 12, индуктивности дросселя 7, значения тока лампы 6, величины емкостей конденсаторов 4, 5. После того, как конденсатор 12 полностью перезарядится, включается диод 9. При этом на ключе 2 напряжение соответствует падению напряжения на диоде 9, а на ключе 1 - напряжению источника 3 ЭДС. В этот момент, который фактически определяет необходимое время задержки, ключ 2 замыкается. Тем самым ключ 2 коммутируется в нуле напряжения, и, соответственно, отсутствуют динамические потери энергии, связанные с конечной скоростью переключения ключа. При последующей смене состояния ключей 1 и 2 процесс коммутации происходит по описанному выше сценарию.
Скорость перезарядки конденсатора 12 зависит, кроме прочего, от тока лампы 6, что является ограничивающим фактором для глубины регулирования тока. Если конденсатор 12 за время задержки ключей 1, 2 не будет успевать перезарядиться, и на нем будет остаточное напряжение, то при коммутации ключа будет бесполезно тратиться энергия, пропорциональная квадрату величины этого напряжения. Микроконтроллер 17 через датчик 13 напряжения получает информацию о величине напряжения на конденсаторе 12 и, в соответствии с программными установками, выполняет действия по недопущению возникновения ситуации с коммутацией остаточного напряжения.The recharge rate of the
Напряжение на конденсаторах 4, 5 пульсирует с частотой тока лампы 6. Величина пульсации зависит от тока лампы 6 и емкости конденсаторов 4, 5. Тем самым, по характеру пульсации, можно контролировать ток лампы 6. Через дифференцирующую цепочку 16, подключенную к точке 15 соединения лампы 6 и конденсаторов 4, 5, микроконтроллер 17 получает информацию о токе лампы 6.The voltage across the
Дроссель 7 соединен с лампой 6 конденсатором 18. Конденсатор 18 соединен с конденсатором 19 и диодами 20, 21. Для пробоя газоразрядного источника света необходим высоковольтный импульс поджига. Для генерации импульса поджига микроконтроллер 17 начинает через драйвер 14 поочередно коммутировать ключи 1 и 2. Частота коммутации при генерации импульса поджига выбирается существенно выше, чем при работе в режиме горения, когда лампа пробита, и близка к резонансной частоте последовательного резонансного контура, образованного дросселем 7, конденсаторами 18, 19, 24. Микроконтроллер 17 в соответствии с программными установками осуществляет девиацию частоты импульсов поджига с той целью, чтобы при допустимом технологическом разбросе элементов контура его резонансная частота совпала с частотой импульсов поджига. В этом случае, в точке соединения лампы 6, дросселя 7 и конденсатора 18 формируется импульс высокого напряжения. Амплитуда импульса зависит от добротности последовательного резонансного контура, которая сильно зависит от технологического разброса элементов контура. Учитывая, что в последовательном резонансном контуре в случае наступления резонанса величина тока ограничивается только паразитными сопротивлениями, присутствующими в схеме, то возможна ситуация, когда силовые ключи 1, 2 начинают работать в режиме значительной перегрузки, что сказывается на надежности схемы. Диоды 20 и 21 работают как ограничительные диоды. Если напряжение в точке 22 выходит за допустимые пределы, открывается один из диодов 20, 21, определяемый полярностью в этой точке. При этом нарушается резонансный процесс, а избыточная энергия сбрасывается в источник 3 ЭДС. При соответствующем значении величин емкостей конденсаторов 18, 19 и 24 выбирается безопасный для элементов схемы, в частности для ключей 1, 2, уровень тока в момент генерации импульсов поджига. После пробоя лампы 6 через нее начинает течь ток, который отслеживается микроконтроллером 17 и в соответствии с программными установками, начинается периодическая коммутация ключей 1 и 2. Описанная схема с цепью поджига, охарактеризованной п.2 формулы изобретения, позволяет отказаться от дополнительного высоковольтного трансформатора (позиция 6 известного устройства) и, тем самым, увеличивает надежность устройства в целом. Цепь поджига выполнена на пассивных компонентах и двух дополнительных диодах, что обеспечивает высокую надежность ее работы.The inductor 7 is connected to the
Цепь поджига, охарактеризованная п.3 формулы изобретения, работает следующим образом. Конденсатор 31 накапливает энергию от источника 25 тока. Через диод 29 конденсатор 31 соединен с обмоткой 27 дросселя 7. Обмотка 27 индуктивно связана с обмоткой 28 дросселя 7. При генерации импульса поджига микроконтроллер 17 через драйвер 14 периодически замыкает и размыкает ключ 2. Ключ 1 при этом всегда разомкнут. В момент замыкания ключа 2 конденсатор 31 через диод 29 и обмотку 27 начинает разряжаться. К обмотке 27 приложено напряжение, равное напряжению на конденсаторе 31. По закону электромагнитной индукции это напряжение трансформируется в обмотку 28. После размыкания ключа 2, так как ток через обмотку 27 не может скачком изменить свои направление и величину, он замыкается через диод 8 и источник 3 ЭДС. При этом к обмотке 27 прикладывается напряжение, равное разности напряжений на конденсаторе 31 и источнике 3 ЭДС. Это напряжение трансформируется в обмотку 28. Амплитуда и энергия получившегося импульса зависят от источника 25 тока, величины емкости конденсатора 31, источника 3 ЭДС, времени замкнутого состояния ключа 2 и индуктивности обмотки 27 дросселя 7. При определенном соотношении этих величин достигаются необходимые для пробоя лампы 6 характеристики импульса поджига. Применение датчика 13 напряжения, выполненного в виде резистивного делителя, для описанной цепи поджига позволяет измерить напряжение на конденсаторе 31 до того, как ключи начнут попеременно работать. Это позволяет цепи управления, выполненной на микроконтроллере, иметь информацию о величине заряда конденсатора 31 и о готовности цепи поджига к генерации импульсов поджига и, таким образом, не коммутировать ключи вхолостую. Это снижает уровень импульсных помех, так как любая коммутация ключей генерирует помехи. После пробоя лампы 6 через нее начинает течь ток, который отслеживается микроконтроллером 17 через дифференцирующую цепочку 16, и в соответствии с программными установками начинается периодическая коммутация ключей 1 и 2. Диод 29 защищает конденсатор 31 от перезаряда в процессе периодической коммутации ключей 1 и 2, исключая влияние конденсатора 31 на процессы коммутации.The ignition circuit described in
В сравнении с известным устройством в настоящем изобретении за счет малого периода переключения ключей конденсаторы 4 и 5 имеют значительно меньшую емкость, изготавливаются по более простой и более надежной технологии, что увеличивает надежность устройства в целом. Для доказательства этого утверждения воспользуемся вышеописанной формулой: Ic=C(dU/dT), соответствующей закону изменения тока, проходящего через конденсатор. Делимое dU определяется современным уровнем технологии изготовления конденсаторов и практически одинаково для применяемых в описанных устройствах конденсаторов. Но делитель dT формулы, исходя из вышеописанного алгоритма работы устройства по изобретению, меньше на несколько порядков. Таким образом, при сохранении неизменности Ic, на такое же количество порядков можно уменьшить величины емкостей конденсаторов 4 и 5.In comparison with the known device in the present invention, due to the short switching period of the keys, the
В схеме по изобретению источник 3 ЭДС может быть представлен трехфазным выпрямительным мостом, отмеченным общей позицией 40 на фиг.4 приложенных графических материалов.In the circuit according to the invention, the
Известно, что для традиционного включения газоразрядного источника света используется питающая сеть переменного тока. Известно также, что газоразрядный источник света является нелинейной нагрузкой, следовательно, в токе потребления присутствуют гармоники высшего порядка по отношению к основной. В осветительных сетях наибольшее распространение получила трехфазная система питания, причем нагрузка подключается к нулевому и фазному проводникам. Если в трехфазной системе, между нулем и фазой, установлена нелинейная нагрузка, в частности устройство по изобретению (устройство), то существенным становится характер распределения высших гармоник тока потребления. Известно, что гармоники тока потребления по каждой из фаз, кратные трем, суммируются в нулевом проводе трехфазной системы питания, что может привести к тому, что величина тока в нулевом проводнике будет превышать величину тока в фазных проводниках. Негативным последствием этого является необходимость применения нулевого проводника практически такого же сечения, что и сечение фазных проводников. Кроме того, возникает необходимость в дополнительных устройствах компенсации реактивной мощности. Если нелинейная нагрузка в трехфазной системе установлена между двумя фазами, то гармоники тока, кратные трем, не протекают через нулевой провод, однако, они присутствуют в токе потребления.It is known that for the traditional inclusion of a gas-discharge light source, an alternating current supply network is used. It is also known that a gas-discharge light source is a nonlinear load; therefore, higher-order harmonics with respect to the main one are present in the consumption current. In lighting networks, the three-phase power system is most widely used, and the load is connected to the neutral and phase conductors. If a non-linear load is established in a three-phase system between zero and phase, in particular the device according to the invention (device), then the distribution pattern of the higher harmonics of the current consumption becomes significant. It is known that the harmonics of the current consumption in each phase, multiples of three, are summed in the neutral wire of the three-phase power system, which can lead to the fact that the current in the neutral conductor will exceed the current in the phase conductors. A negative consequence of this is the need to use a neutral conductor of almost the same cross section as the phase conductor cross section. In addition, there is a need for additional reactive power compensation devices. If a nonlinear load in a three-phase system is installed between two phases, then current harmonics that are multiples of three do not flow through the neutral wire, however, they are present in the consumption current.
В настоящем изобретении газоразрядный источник света может быть подключен к трехфазной сети, при этом переменное напряжение фаз А, В, С выпрямляется с помощью трехфазного моста. Уровень пульсаций выпрямленного питающего напряжения описывается известными математическими выражениями, при этом его значение позволяет устройству обеспечить непрерывный режим горения лампы без применения дополнительных реактивных элементов накопления электрической энергии. Соответственно, ток потребления устройства постоянный и непрерывный. При соблюдении условия, что рабочая частота устройства значительно выше частоты тока питающей трехфазной сети, значение входного коэффициента мощности практически соответствует известному максимально возможному теоретическому значению 0,955. Соответственно, при таком подключении устройства проблема гармоник, кратных трем, автоматически устраняется. Положительный эффект такого подключения, таким образом, выражается в отсутствии применения в устройстве схемы коррекции коэффициента мощности, увеличении надежности устройства и уменьшении его цены без ухудшения энергетических и электротехнических характеристик.In the present invention, a gas-discharge light source can be connected to a three-phase network, while the alternating voltage of phases A, B, C is rectified using a three-phase bridge. The ripple level of the rectified supply voltage is described by well-known mathematical expressions, while its value allows the device to provide a continuous mode of combustion of the lamp without the use of additional reactive elements of electric energy storage. Accordingly, the current consumption of the device is constant and continuous. Under the condition that the operating frequency of the device is significantly higher than the current frequency of the supplying three-phase network, the value of the input power factor practically corresponds to the known maximum possible theoretical value of 0.955. Accordingly, with such a device connection, the problem of harmonics that are multiples of three is automatically eliminated. The positive effect of such a connection is thus expressed in the absence of the use of a power factor correction scheme in the device, an increase in the reliability of the device and a decrease in its price without deterioration of energy and electrical characteristics.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129703/28A RU2327309C1 (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Electronic starter device circuit of gas-discharge source of light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129703/28A RU2327309C1 (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Electronic starter device circuit of gas-discharge source of light |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006129703A RU2006129703A (en) | 2008-02-27 |
| RU2327309C1 true RU2327309C1 (en) | 2008-06-20 |
Family
ID=39278453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006129703/28A RU2327309C1 (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Electronic starter device circuit of gas-discharge source of light |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2327309C1 (en) |
-
2006
- 2006-08-17 RU RU2006129703/28A patent/RU2327309C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006129703A (en) | 2008-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2018218181B2 (en) | Battery system | |
| Kimball et al. | Modeling of capacitor impedance in switching converters | |
| RU2540418C2 (en) | Brightness control of excitation circuit of light-emitting diodes | |
| TWI568154B (en) | Switching power supply device | |
| US9755543B2 (en) | Power supply device and semiconductor device | |
| JP2017513443A (en) | Drive circuit with extended operating range | |
| US7330364B2 (en) | Device for converting high voltage alternating current (AC) to low voltage direct current (DC) and method therefor | |
| JP2010526524A (en) | Circuit configuration for parallel operation of chargers | |
| US20230231497A1 (en) | Power Supply and Method of Supplying Power To Load | |
| KR20190000625A (en) | Power supply supporting device and method of supporting power supply to load | |
| JP6007935B2 (en) | Current resonance type power supply | |
| US20100188052A1 (en) | Charge Device | |
| CN110275124B (en) | Direct-current superposition ripple generation circuit for MMC submodule capacitor test | |
| KR20080014703A (en) | Inverter device and method for designing duty cycle setting section of inverter device | |
| JPWO2019176328A1 (en) | Power supply, power control, and power control method | |
| US8143795B2 (en) | Circuit arrangement for firing a discharge lamp | |
| RU2327309C1 (en) | Electronic starter device circuit of gas-discharge source of light | |
| KR100995914B1 (en) | Switch mode power supply for reducing standby power | |
| US10797613B1 (en) | Power supply system with actively switched bus capacitor | |
| KR102512265B1 (en) | Power supplying device | |
| US10771002B2 (en) | Device for stabilizing direct current (DC) distribution system | |
| TWI842866B (en) | A power supply system and a method for providing power in the power supply system | |
| CN104041192B (en) | Electric ballast | |
| RU2622645C1 (en) | Rectifier unit | |
| RU41930U1 (en) | VOLTAGE CONVERTER FOR PULSE CONSUMERS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090224 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140818 |