CH663499A5

CH663499A5 - INVERTER SWITCHING.

Info

Publication number: CH663499A5
Application number: CH627783A
Authority: CH
Inventors: Otto Jagschitz
Original assignee: Zumtobel Ag
Priority date: 1982-12-02
Filing date: 1983-11-23
Publication date: 1987-12-15
Also published as: ATA439282A; JPS59110382A; GB2131236B; GB8332019D0; DE3342010C2; AU2177883A; AT375499B; AU558296B2; DE3342010A1; JPH07101991B2; GB2131236A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wechselrichterschaltung zum Betrieb eines Verbrauchers mit hochfrequenter Spannung und mit einem an zwei Phasen einer Gleichspannungsquelle anschliessbaren Wechselrichter, wobei am geschalteten Ausgang desselben mindestens ein aus Induktivitäten und Kapazitäten gebildeter Serienschwingkreis liegt und der in Reihe mit diesem Serienschwingkreis geschalteter Verbraucher andersseitig mit einer den Wechselrichter speisenden Phase der Gleichspannungsquelle verbunden ist und parallel zum Verbraucher ein weiterer Kondensator vorgesehen ist. The invention relates to an inverter circuit for operating a consumer with high-frequency voltage and with an inverter that can be connected to two phases of a DC voltage source, at the switched output of which there is at least one series resonant circuit formed from inductors and capacitors and the consumer connected in series with this series resonant circuit a phase of the DC voltage source feeding the inverter is connected and a further capacitor is provided in parallel with the consumer.

Schaltungen dieser Art sind bekannt, z.B. in Form von Schaltnetzteilen. Wenn die Ausgangslast bei solchen Schaltnetzteilen sprunghaft sich ändert, beispielsweise bei Entlastung durch eine unvorhergesehene Unterbrechung einer Leitung oder wenn aus irgendeinem Grund die Ausgangslast nicht angeschlossen sein sollte, so steigt die Spannung rasch und steil an und gefährdet dadurch die Schaltung, insbesondere deren Isolation. Circuits of this type are known, e.g. in the form of switching power supplies. If the output load of such switching power supplies changes suddenly, for example when the load is reduced due to an unforeseen interruption of a line or if for some reason the output load is not connected, the voltage rises quickly and steeply and thereby jeopardizes the circuit, especially its insulation.

Es ist ferner bekannt, Leuchtstofflampen mit hochfrequenter Spannung, beispielsweise 20 kHz, oder mehr, zu betreiben. Durch den Betrieb von Leuchtstofflampen mit Spannungen hoher Frequenz kann die Lichtausbeute einer solchen Lampe erhöht werden und auch die Bauelemente für den Betrieb der Lampe haben in diesem Falle geringere Verlustleistungen und können daher kleiner gebaut werden als solche, die für den Betrieb von Leuchtstofflampen mit herkömmlicher Netzfrequenz dienen. Um die für das Starten der Lampen notwendigen hohen Spannungen zu erhalten, sind in den vorerwähnten Schaltungen Serienschwingkreise den Lampen zugeordnet, welche ausserordentlich rasch die Spannung ansteigen lassen, bis die Lampe startet. Es können dabei Lampen mit vorgeheizten Elektroden oder solche mit nicht vorgeheizten Elektroden verwendet werden. Startet die Lampe aus irgendwelchen Gründen trotz Erreichung der Startspannung nicht, so steigt auch hier die Spannung auf Werte an, die die Schaltung gefährden. Dies ist auch der Fall, wenn in einer Leuchte, die mit einer derartigen Schaltung betrieben wird, die Lampe nicht eingesetzt sein sollte oder die eingesetzte Lampe keinen ausreichenden Kontakt mit ihrer Fassung aufweist. Wird eine Lampe mit vorgeheizten Elektroden verwendet, so steigt auch hier die Spannung so ausserordentlich rasch an, dass die Elektroden der Lampe keine ausreichende Zeit haben, um angeheizt zu werden, vielmehr startet die Lampe aufgrund des raschen Spannungsanstieges und der hohen Spannungen mit kalten Elektroden. Dies beeinträchtigt die Lebendauer der Lampen. Um diesen raschen Spannungsanstieg infolge der verwendeten verlustarmen Serienschwingkreise zu verzögern, den Schwingkreis also zu verstimmen oder zu dämpfen, wäre es grundsätzlich möglich, einen ohm'schen Widerstand in Reihe mit den Schaltgliedern, die den Serienschwingkreise bilden, einzufügen. Dies brächte zwar den erwünschten Erfolg, d.h. einen hinreichend verzögerten Spannungsanstieg, so dass die Elektroden hinreichend Zeit fänden für ihre Aufheizung, doch wäre die Anwendung eines solchen Widerstandes mit ständigen Verlusten beim Betrieb der Lampe verbunden. It is also known to operate fluorescent lamps with a high-frequency voltage, for example 20 kHz or more. By operating fluorescent lamps with high frequency voltages, the luminous efficacy of such a lamp can be increased and the components for operating the lamp in this case also have lower power losses and can therefore be built smaller than those used for operating fluorescent lamps with a conventional mains frequency serve. In order to obtain the high voltages necessary for starting the lamps, series resonant circuits are assigned to the lamps in the above-mentioned circuits, which cause the voltage to rise extremely rapidly until the lamp starts. Lamps with preheated electrodes or those with non-preheated electrodes can be used. If the lamp does not start for some reason despite reaching the start voltage, the voltage rises to values that endanger the circuit. This is also the case if the lamp should not be used in a luminaire which is operated with such a circuit or the lamp used does not have sufficient contact with its socket. If a lamp with preheated electrodes is used, the voltage rises here so extraordinarily quickly that the electrodes of the lamp do not have sufficient time to be heated, but rather the lamp starts with cold electrodes due to the rapid voltage rise and the high voltages. This affects the life of the lamps. In order to delay this rapid voltage rise due to the low-loss series resonant circuits used, i.e. to detune or dampen the resonant circuit, it would in principle be possible to insert an ohmic resistor in series with the switching elements which form the series resonant circuits. This would bring the desired success, i.e. a sufficiently delayed rise in voltage so that the electrodes would have sufficient time to heat them up, but the use of such a resistor would be associated with constant losses in the operation of the lamp.

Hier setzt nun die Erfindung ein, die darauf abzielt, den an sich ausserordentlich raschen und Undefinierten Spannungsanstieg wegen der Verwendung der fast verlustlosen Serienschwingkreise zu begrenzen und eventuell so weit zu verzögern, dass dieser Spannungsanstieg nicht unkontrolliert' verläuft, sondern definierbare Werte annimmt. Ferner, dass, falls als Verbraucher Leuchtstofflampen mit vorgeheizten Elektroden verwendet werden, während dieses Spannungsanstieges der die Elektroden durchfliessende Strom ausreichend Zeit hat, diese aufzuheizen, so dass die Lampe in der Folge mit heissen Elektroden startet und dass die damit verbundene Verstimmung oder Dämpfung des Serienschwingkreises praktisch verlustlos arbeitet. This is where the invention comes in, which aims to limit the extremely rapid and undefined voltage rise due to the use of the almost lossless series resonant circuits and possibly to delay it to such an extent that this voltage rise does not proceed in an uncontrolled manner, but assumes definable values. Furthermore, if fluorescent lamps with preheated electrodes are used as consumers, during this voltage rise the current flowing through the electrodes has sufficient time to heat them up, so that the lamp subsequently starts with hot electrodes and that the associated detuning or damping of the series resonant circuit works practically lossless.

Gemäss der Erfindung gelingt die Lösung dieser komplexen Aufgabe überraschenderweise dadurch, dass parallel zum Wechselrichter und zwischen den beiden Phasen der Gleichspannungsquelle zwei in Reihe liegende und gleiche Durchlass5 According to the invention, this complex task is surprisingly achieved in that two passages 5 in series and the same are located parallel to the inverter and between the two phases of the DC voltage source

10 10th

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25 25th

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3 3rd

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richtung aufweisende Gleichrichter liegen, deren Verbindungsleitung unter Zwischenschaltung eines weiteren Kondensators an der den Verbraucher und den Serienschwingkreis verbindenden Leitung bzw. an der die Schaltglieder des Serienschwingkreises verbindenden Leitung angeschlossen ist, wobei die Durchlassrichtung der in Reihe geschalteten Gleichrichter vom niedrigeren Potential zum höheren Potential der Phasen der Gleichspannungsquelle gerichtet ist. directional rectifiers are located, the connecting line of which, with the interposition of a further capacitor, is connected to the line connecting the consumer and the series resonant circuit or to the line connecting the switching elements of the series resonant circuit, the forward direction of the rectifiers connected in series from the lower potential to the higher potential of the phases the direct voltage source is directed.

Dank der erwähnten Gleichrichter, die über ein Netzwerk parallel zur Verbraucherspeisung liegen, wird der Anstieg der Spannung beim Einschalten begrenzt, sozusagen im Leerlauf der Spannung. Hat die Schaltung ihren normalen Betriebspunkt erreicht, so wird dank der erfindungsgemässen Massnahme der Scheitelfaktor des Stromes etwas begrenzt, was sich positiv auf die Lebendauer des Verbrauchers auswirkt. Thanks to the rectifiers mentioned, which are connected in parallel to the consumer supply via a network, the rise in voltage when switching on is limited, so to speak when the voltage is idling. If the circuit has reached its normal operating point, the measure according to the invention limits the crest factor of the current somewhat, which has a positive effect on the life of the consumer.

Durch die Anordnung eines Transformators zwischen Serienschwingkreis und Verbraucher ist es möglich, die erreichbaren Impedanzen an den Verbraucher anzupassen. By arranging a transformer between the series resonant circuit and the consumer, it is possible to adapt the achievable impedances to the consumer.

Um den konstruktiven Aufwand für die Schaltung möglichst gering zu halten, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Induktivität des Serienschwingkreises Teil der Primärtransformatorwicklung ist. In order to keep the design effort for the circuit as low as possible, a further feature of the invention provides that the inductance of the series resonant circuit is part of the primary transformer winding.

Um an einen einzigen Wechselrichter mehrere Verbraucher mit negativer Widerstandscharakteristik anschliessen zu können, ist zweckmässigerweise vorgesehen, dass am geschalteten Ausgang des Wechselrichters parallel zueinander geschaltete Serienschwingkreise liegen und an jedem dieser Serienschwingkreise ein mit einem Kondensator parallel geschalteter Verbraucher liegt und die Verbindungsleitung der beiden Gleichrichter über zueinander parallel geschaltete Kondensatoren an den die Verbraucher und die ihnen zugeordneten Serienschwingkreise verbindenden Leitungen bzw. an den die Schaltglieder der einzelnen Serienschwingkreise verbindenden Leitungen angeschlossen sind. In order to be able to connect several consumers with negative resistance characteristics to a single inverter, it is expediently provided that series resonant circuits connected in parallel to one another are located at the switched output of the inverter and that a consumer connected in parallel with a capacitor is connected to each of these series resonant circuits and the connecting line of the two rectifiers is connected to one another capacitors connected in parallel are connected to the lines connecting the loads and the associated series resonant circuits or to the lines connecting the switching elements of the individual series resonant circuits.

Wenn der Verbraucher, vornehmlich wenn die Lampe einen Defekt aufweist und aus diesem Grund überhaupt nicht zünden kann, würde die Zündspannung immer mehr ansteigen, bis die Isolation der Schaltung an ihrer schwächsten Stelle durchschlägt, wodurch die Schaltung zerstört würde. Um dies zu vermeiden, ist zweckmässigerweise vorgesehen, dass an der die Gleichrichter verbindenden Leitung oder an der Serienschwingkreis und Verbraucher verbindenden Leitung oder an der die Schaltglieder des Serienschwingkreises verbindenden Leitung ein vorzugsweise ein aus einem R-C-Glied bestehendes Zeitverzögerungsglied aufweisender Spannungsteiler angeschlossen ist, der über eine Abschalteinrichtung mit dem Wechselrichter in Wirkverbindung steht. Dadurch ergibt sich eine Regelmöglichkeit bzw. eine Abschaltmöglichkeit, wenn die Zündspannung ein zu hohes Mass erreicht bzw. eine zu hohe Spannung über eine gewisse einstellbare bzw. frei wählbare Zeit hindurch an der Schaltung ansteht. If the consumer, especially if the lamp has a defect and therefore cannot ignite at all, the ignition voltage would increase more and more until the insulation of the circuit breaks through at its weakest point, which would destroy the circuit. In order to avoid this, it is expediently provided that on the line connecting the rectifier or on the line connecting the series resonant circuit and consumer or on the line connecting the switching elements of the series resonant circuit, a voltage divider, preferably consisting of an RC element, is connected, which is connected via a shutdown device is operatively connected to the inverter. This results in a control option or a switch-off option if the ignition voltage reaches too high a level or an excessively high voltage is applied to the circuit for a certain adjustable or freely selectable time.

Für die Einstellung und für die Wahl der Startspannung für einen Verbraucher mit negativer Widerstandscharakteristik ist vorgesehen, dass der kapazitive Widerstand des in Reihe zwischen den Elektroden der Lampe liegenden, parallel zur Gasentladungsstrecke der Lampe angeordneten Kondensators grösser ist, beispielsweise ca. 2- bis 5mal grösser ist als der kapazitive Widerstand des der Lampe vorgeschalteten Kondensators des Serienschwingkreises. For the setting and for the selection of the starting voltage for a consumer with a negative resistance characteristic, it is provided that the capacitive resistance of the capacitor which is arranged in series between the electrodes of the lamp and is arranged parallel to the gas discharge path of the lamp is greater, for example approximately 2 to 5 times greater is the capacitive resistance of the capacitor of the series resonant circuit upstream of the lamp.

Zur Veranschaulichung der Erfindung werden acht Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Die Fig. 1-3 drei grundsätzliche Schaltungen zum Betrieb einer Leuchtstofflampe; Fig. 4 eine Schaltung nach Fig. 1, jedoch für den Betrieb von zwei Lampen; Fig. 5 eine Schaltung nach Fig. 1 für den Betrieb einer Lampe mit einer Abschalteinrichtung und Fig. 6 eine Schaltung nach der Fig. 5 mit einer Abschalteinrichtung, jedoch für den Betrieb von zwei Lampen; Fig. 7 eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe ohne vorgeheizte Elektroden und Fig. 8 eine Schaltung mit einem Transformator und einem Verbraucher, der als Schaltnetzteil ausgebildet sein kann. (Zur Bezeichnung gleicher Teile sind in allen Figuren gleiche Hinweisziffern verwendet worden.) To illustrate the invention, eight exemplary embodiments are described in more detail with reference to the drawing. 1-3 show three basic circuits for operating a fluorescent lamp; FIG. 4 shows a circuit according to FIG. 1, but for the operation of two lamps; 5 shows a circuit according to FIG. 1 for the operation of a lamp with a shutdown device, and FIG. 6 shows a circuit according to FIG. 5 with a shutdown device, but for the operation of two lamps; 7 shows a circuit for operating a fluorescent lamp without preheated electrodes, and FIG. 8 shows a circuit with a transformer and a consumer, which can be designed as a switching power supply. (The same reference numbers have been used in all figures to designate the same parts.)

Nach Fig. 1 liegt die Leuchtstofflampe 1 mit ihrer einen Elektrode 2 an der Phase 3 einer Gleichspannungquelle V+ - V_ und ist über den Schalter S zu- und abschaltbar. Die andere Elektrode 4 der Lampe 1 ist über einen Serienschwingkreis 5-6, der aus der Drossel 5 und dem Kondensator 6 besteht, an den geschalteten Ausgang 17 eines elektronischen Wechselrichters 7 angeschlossen, der seinerseits an den beiden Phasen 3-8 der Gleichspannungsquelle liegt. Über einen Kondensator 9 sind die beiden Elektroden 2-4 der Lampe 1 in Reihe geschaltet. Parallel zum Wechselrichter 7 und zwischen den beiden Phasen 3 und 8 der Gleichspannungsquelle V + - V_ liegen zwei in Reihe geschaltete, gleiche Durchlassrichtung aufweisende Gleichrichterdioden 10-11. Die Verbindungsleitung 12 dieser beiden Gleichrichterdioden 10-11 ist unter Zwischenschaltung eines weiteren Kondensators 13 an der Lampe 1 und Serienschwingkreis 5-6 verbindenden Leitung angeschlossen. Der Wechselgleichrichter 7 ist beispielsweise auf eine Betriebsfrequenz von 20 kHz ausgelegt. Der Serienschwingkreis 5-6, der aus der Induktivität oder Drossel 5 und dem Kondensator 6 besteht, ist möglichst verlustarm dimensioniert. Seine Resonanzfrequenz kann der Betriebsfrequenz des Wechselrichters 7 entsprechen. 1, the fluorescent lamp 1 lies with its one electrode 2 on the phase 3 of a DC voltage source V + - V_ and can be switched on and off via the switch S. The other electrode 4 of the lamp 1 is connected via a series resonant circuit 5-6, which consists of the choke 5 and the capacitor 6, to the switched output 17 of an electronic inverter 7, which in turn is connected to the two phases 3-8 of the DC voltage source. The two electrodes 2-4 of the lamp 1 are connected in series via a capacitor 9. Parallel to the inverter 7 and between the two phases 3 and 8 of the DC voltage source V + - V_ are two rectifier diodes 10-11 connected in series and having the same forward direction. The connecting line 12 of these two rectifier diodes 10-11 is connected with the interposition of a further capacitor 13 to the lamp 1 and the series resonant circuit 5-6 connecting line. The inverter 7 is designed, for example, for an operating frequency of 20 kHz. The series resonant circuit 5-6, which consists of the inductor or choke 5 and the capacitor 6, is dimensioned with as little loss as possible. Its resonance frequency can correspond to the operating frequency of the inverter 7.

In den Fig. 1 bis 6 ist die Lampe 1,1' erheblich kleiner gezeichnet, als das rechteckige Symbol für den Wechselrichter 7. Das dient nur Anschaulichkeitsgründen und ist für die Erfindung ohne Belang, denn die Lampe 1, 1' ist ja immer erheblich grösser als der erwähnte Wechselrichter, der als elektronischer Bauteil ja nur geringe Abmessungen aufweist. Dies soll der Vollständigkeit halber hier gesagt werden. 1 to 6, the lamp 1, 1 'is drawn considerably smaller than the rectangular symbol for the inverter 7. This is only for reasons of clarity and is of no importance for the invention, since the lamp 1, 1' is always significant larger than the inverter mentioned, which as an electronic component has only small dimensions. For the sake of completeness, this should be said here.

Wird nun bei der Schaltung nach Fig. 1 der Schalter S geschlossen und damit der Wechselrichter 7 an die Gleichspannungsquelle V+ - V- gelegt, so steigt die Spannung an der Drossel 5 und dem Kondensator 6 des Serienschwingkreises 5-6 sehr rasch an, wodurch sich am Kondensator 9, der in Reihe mit den Elektroden der Lampe 1 liegt, auch eine entsprechend hohe Spannung aufbaut. Durch die Wirkungsweise des Wechselrichters 7 bedingt, steigt an der Leitung 8 das Potential an, so dass es einen Wert erhält, der über jenem des Potentials der Leitung 14 liegt, was in der Folge dazu führt, dass über den Kondensator 13 und den Gleichrichter 10 ein Strom fliesst, dessen Kreis gegeben ist durch die Gleichrichterdiode 10, die Kondensatoren 13 und 6, die Drossel 5, den Wechselrichter 7 und die diesen und die Gleichrichterdiode 10 verbindende Leitung 8. Dadurch wird der Schwingkreis gedämpft, da ein Teil des Stromes, der durch die Drossel 5 fliesst, über den Kondensator 13 und die Gleichrichterdiode 10 geleitet wird, so dass für den Kondensator 9 an der Lampe nur ein ihm gegenüber reduzierter Strom zur Verfügung steht, und sich daher an diesem Kondensator 9 nur eine geringe Spannung aufbauen kann. Das gilt in völlig analoger Weise, wenn das Potential der Leitung 14 gegenüber jenem der Leitung 3 einen höheren Wert erreicht. Auch in diesem Falle wird ein Teil des Resonanzstromes sozusagen von der Lampe 1 bzw. deren Kondensator 9 abgezweigt, so dass an diesem die Spannung nur relativ langsam ansteigt und damit genügend Zeit zur Verfügung steht, um die Elektroden 2 und 4 aufzuheizen, so dass die Startspannung erst dann erreicht wird, wenn die Elektroden 2 und 4 aufgeheizt sind. Dieser von der Lampe 1 abgezweigte Resonanzteilstrom fliesst durch die Drossel 5, die Kondensatoren 6 und 13, die Gleichrichterdiode 11 und über die Verbindungsleitung 3 zum Wechselrichter 7. In diesem Falle liegt die Lampe 1 im Nebenanschluss zu dem durch den Kondensator 13 und die Gleichrichterdiode 11 gebildeten Strompfad. Während des Start Vorganges bilden wechselweise und in Abhängigkeit des Potentialgefälles an den Leitungsabschnitten die Gleichrichterdioden 10 und 11 in Verbindung If the switch S is now closed in the circuit according to FIG. 1 and thus the inverter 7 is connected to the DC voltage source V + - V-, the voltage across the inductor 5 and the capacitor 6 of the series resonant circuit 5-6 increases very rapidly, as a result of which on the capacitor 9, which is in series with the electrodes of the lamp 1, also builds up a correspondingly high voltage. Due to the mode of operation of the inverter 7, the potential increases on the line 8, so that it receives a value which is above that of the potential of the line 14, which consequently leads to the capacitor 13 and the rectifier 10 a current flows, the circuit of which is given by the rectifier diode 10, the capacitors 13 and 6, the inductor 5, the inverter 7 and the line 8 connecting the latter and the rectifier diode 10. This dampens the resonant circuit since part of the current which flows through the choke 5, is passed through the capacitor 13 and the rectifier diode 10, so that only a reduced current is available for the capacitor 9 on the lamp, and therefore only a low voltage can build up on this capacitor 9. This applies in a completely analogous manner if the potential of line 14 reaches a higher value than that of line 3. In this case too, part of the resonance current is diverted from the lamp 1 or its capacitor 9, so to speak, so that the voltage rises only relatively slowly at this point and thus there is sufficient time available to heat the electrodes 2 and 4 so that the Starting voltage is only reached when electrodes 2 and 4 are heated. This partial resonance current branched off from the lamp 1 flows through the inductor 5, the capacitors 6 and 13, the rectifier diode 11 and via the connecting line 3 to the inverter 7. In this case, the lamp 1 is connected to the capacitor 13 and the rectifier diode 11 formed current path. During the starting process, the rectifier diodes 10 and 11 are connected alternately and depending on the potential gradient on the line sections

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mit dem ihnen zugeordneten Kondensator 13 einen Neben-schluss zur Lampe 1, über welchen jeweils ein Teil des hohen Resonanzstromes abgeleitet werden kann. with the capacitor 13 assigned to them, a shunt to the lamp 1, via which a part of the high resonance current can be derived.

Hat die Lampe 1 nun gezündet, so wird dadurch der Kondensator 9 praktisch kurzgeschlossen und der Schwingkreis 5-6 durch den Widerstand der Gasentladungsstrecke der Lampe 1 gedämpft. Das Widerstandsverhalten dieser Gasentladungsstrecke ist zumindest annähernd dem eines ohm'schen Widerstandes. Dieser Widerstand der Gasentladungsstrecke dämpft nun den Schwingungskreis, dessen Schwingungsverhalten im Prinzip zwar dadurch nicht verhändert wird, jedoch erreichen die Spannungswerte nicht mehr die ursprünglichen Höhen. Sobald die Lampe 1 gestartet ist, fliesst über die Gleichrichterdioden 10 und 11 kein Strom mehr, wodurch auch der Stromfluss durch den Kondensator 13 unterbrochen ist, so dass durch diese «Starthilfsschaltungsglieder» 10-11-13 der Lampenkreis nicht mehr beeinflusst wird. Der Drosselstrom steht damit ausschliesslich für die Lampe zur Verfügung, der vom Kondensator 9 in Betrieb aufgenommene Strom ist dabei sehr gering. If the lamp 1 has now ignited, the capacitor 9 is thereby practically short-circuited and the resonant circuit 5-6 is damped by the resistance of the gas discharge path of the lamp 1. The resistance behavior of this gas discharge path is at least approximately that of an ohmic resistance. This resistance of the gas discharge path now dampens the oscillation circuit, the oscillation behavior of which is not changed in principle, but the voltage values no longer reach the original levels. As soon as the lamp 1 has started, no more current flows through the rectifier diodes 10 and 11, as a result of which the current flow through the capacitor 13 is also interrupted, so that the lamp circuit is no longer influenced by these “auxiliary starting circuit elements” 10-11-13. The choke current is therefore only available for the lamp, and the current consumed by the capacitor 9 is very low.

Bei Lampen dieser Art liegt das Verhältnis von Startspannung zu Brennspannung im Bereich von 3:1-7:1. With lamps of this type, the ratio of starting voltage to operating voltage is in the range of 3: 1-7: 1.

Ohne die Erfindung einzuschränken, seien einige Werte beispielsweise vermerkt, und zwar für eine Lampe von 58 Watt mit einer Startspannung von ca. 500 Volt, deren Heizstrom für die Elektroden kleiner als 2 A ist und die mit einer Betriebsfrequenz von ca. 80 kHz betrieben wird. Without restricting the invention, some values may be noted, for example, for a 58 watt lamp with a starting voltage of approximately 500 volts, the heating current for the electrodes is less than 2 A and which is operated at an operating frequency of approximately 80 kHz .

Kondensator 6 = 9,0 nF Capacitor 6 = 9.0 nF

Kondensator 9 = 3,3 mF Capacitor 9 = 3.3 mF

Kondensator 13 = 4,7 nF Capacitor 13 = 4.7 nF

Induktivität (Drossel) 5 = 0,85 mH Inductance (choke) 5 = 0.85 mH

Durch diese Bemessung der Schaltglieder nehmen sowohl der Heizstrom wie auch die Startspannung definierbare Werte an, so dass Querentladungen an der Lampe vermieden werden, die dann entstehen, wenn zu hohe Heizströme fliessen würden und zu hohe Spannungen an der noch nicht gestarteten Lampe auftreten. As a result of this dimensioning of the switching elements, both the heating current and the starting voltage assume definable values, so that transverse discharges on the lamp are avoided, which would occur if excessive heating currents would flow and excessive voltages occur on the lamp that has not yet started.

Die Schaltung nach Fig. 2 entspricht nun in allen wesentlichen Punkten jener nach Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, dass hier der Kondensator 13 an der die Induktivität (Drossel) 5 und Kondensator 6 verbindenden Leitung 16 des Serienschwingkreises 5-6 angeschlossen ist. Werden bei der Schaltung nach Fig. 1 die Spannungsspitzen im Scheitel während des Startvorganges unmittelbar beschnitten, so wird in der Schaltung nach Fig. 2 der Spannungsanstieg zwischen dem jeweiligen Nulldurchgang der Spannung und deren Scheitelwert unterbrochen, so dass der zeitliche Verlauf der Spannung einen treppenförmi-gen Absatz aufweist, wodurch die Spannung hinsichtlich ihres Effektivwertes reduziert wird. Ein zu dieser Schaltung analoges Verhalten zeigt die Schaltung nach Fig. 3, wo die Induktivität oder Drossel des Schwingkreises sozusagen in zwei Teildrosseln 5' und 5" aufgeteilt worden ist und der Kondensator 13 zwischen diesen beiden Teildrosseln 5' und 5' ' angeschlossen ist. The circuit according to FIG. 2 now corresponds in all essential points to that according to FIG. 1, but with the difference that here the capacitor 13 is connected to the line 16 of the series resonant circuit 5-6 connecting the inductance (choke) 5 and capacitor 6. If the voltage peaks in the apex are immediately trimmed during the starting process in the circuit according to FIG. 1, the voltage rise between the respective zero crossing of the voltage and its peak value is interrupted in the circuit according to FIG. 2, so that the time profile of the voltage has a step-shaped has paragraph, whereby the voltage is reduced in terms of its effective value. A behavior analogous to this circuit is shown in the circuit according to FIG. 3, where the inductance or choke of the resonant circuit has been divided into two partial chokes 5 'and 5 "and the capacitor 13 is connected between these two partial chokes 5' and 5".

Die Schaltung nach Fig. 4 dient zum Betrieb von zwei Lampen 1 und 1'. Hier schliessen an den geschalteten Ausgang 17 des Wechselrichtes 7 parallel zueinander liegende Serienschwingkreise 5-6 und 5' -6' an. Jeder dieser Serienschwingkreise ist, wie dies im Zusammenhang mit den vorstehend erläuterten Schaltungsbeispielen dargelegt wurde, mit einer der Lampen 1,1' über eine Leitung 14 bzw. 14' verbunden. Die beiden Gleichrichterdioden 10 und 11 liegen auch hier zwischen den beiden Phasen 3 und 8 der Versorgungsspannung und ihre Verbindungsleitung 12 ist über paarweise vorgesehene Kondensatoren 13 und 13' an der die Lampen 1 bzw. 1' und deren Serienschwingkreise 5-6; 5'-6' verbindenden Leitung 14 bzw. 14' angeschlossen. Dieser Anschluss der Kondensatoren 13 bzw. 13' kann auch in der Weise hergestellt werden, wie dies in Zusammenhang mit den Fig. 2 oder 3 erläutert wurde. Das Verhalten dieser Schaltung entspricht jenem der Schaltung nach Fig. 1. 4 is used to operate two lamps 1 and 1 '. Here, connected to the switched output 17 of the inverter 7 are parallel resonant circuits 5-6 and 5 '-6'. Each of these series resonant circuits is, as explained in connection with the circuit examples explained above, connected to one of the lamps 1, 1 'via a line 14 or 14'. The two rectifier diodes 10 and 11 are also here between the two phases 3 and 8 of the supply voltage and their connecting line 12 is provided in pairs via capacitors 13 and 13 'to which the lamps 1 and 1' and their series resonant circuits 5-6; 5'-6 'connecting line 14 or 14' connected. This connection of the capacitors 13 and 13 'can also be made in the manner as explained in connection with FIGS. 2 or 3. The behavior of this circuit corresponds to that of the circuit according to FIG. 1.

Würden die Lampen trotz Erreichen der Startspannung aus welchen Gründen immer nicht starten, so würde die beschriebene Schaltung nach den Fig. 1-4 die Spannung immer weiter in die Höhe treiben, bis die Isolation an ihrer schwächsten Stelle von der immer mehr ansteigenden Spannung durchschlagen wird oder die Spannung durch die endliche Güte des Serienschwingkreises ihren sehr hochliegenden Endwert erreicht. Um dies zu verhindern, ist mit dieser Schaltung über ein Zeitverzögerungsglied (R-C-Glied) ein Spannungsteiler 18 verbunden, der über eine Abschalteinrichtung 19 mit dem Wechselrichter 7 in Wirkverbindung steht (Fig. 5). Wird der Schalter S geschlossen und startet die Lampe 1 nach Auflauf der vorgesehenen Zeit nicht, so wird nach Ablauf der durch das Zeitverzögerungsglied vorgesehenen Zeitspanne und nach Erreichen einer bestimmten oberen Spannungsgrenze über die Abschalteinrichtung 19 der Wechselrichter 7 abgeschaltet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird für die Steuerung der Abschalteinrichtung die im Dämpfungskreis (10-11-13) anstehende Spannung herangezogen. Die Schaltung bleibt, wenn die Abschalteinrichtung angesprochen hat, so lange ausser Betrieb, bis der Fehler behoben worden ist. If, for whatever reason, the lamps would not start despite reaching the starting voltage, the circuit described in FIGS. 1-4 would drive the voltage ever higher until the insulation at its weakest point is penetrated by the ever increasing voltage or the voltage reaches its very high end value due to the finite quality of the series resonant circuit. In order to prevent this, a voltage divider 18 is connected to this circuit via a time delay element (R-C element), which is in operative connection with the inverter 7 via a switch-off device 19 (FIG. 5). If the switch S is closed and the lamp 1 does not start after the specified time has elapsed, the inverter 7 is switched off via the switch-off device 19 after the time period provided by the time delay element has elapsed and after a certain upper voltage limit has been reached. In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, the voltage present in the damping circuit (10-11-13) is used to control the shutdown device. When the shutdown device has responded, the circuit remains out of operation until the fault has been rectified.

Fig. 6 zeigt eine Schaltung für den Bereich von zwei Lampen, welche im Prinzip aufgebaut ist, wie die Schaltung nach Fig. 4. Auch hier ist eine Abschalteinrichtung vorgesehen. Die Spannung für die Steuerung der Abschalteinrichtung wird hier an den beiden Serienschwingkreisen abgegriffen, und zwar an der Verbindungsleitung 16 zwischen den Schaltgliedern 5 und 6 bzw. 5' und 6' der Serienschwingkreise. Wenn eine der Lampen nicht startet, wird die gesamte Schaltung ausser Betrieb genommen. FIG. 6 shows a circuit for the area of two lamps, which is constructed in principle, like the circuit according to FIG. 4. Here too, a switch-off device is provided. The voltage for the control of the switch-off device is tapped here at the two series resonant circuits, specifically on the connecting line 16 between the switching elements 5 and 6 or 5 'and 6' of the series resonant circuits. If one of the lamps does not start, the entire circuit is taken out of operation.

Dank der erfindungsgemässen Einrichtung bzw. Schaltung werden der Spannungsanstieg während der Startphase der Lampe einerseits und die für die ausreichende Aufheizung der Elektroden notwendige Zeitspanne andererseits optimal aufeinander abgestimmt, ohne dass die damit verbundene Dämpfung oder Verstimmung des Serienschwingkreises während des Betriebes der Lampe Wirkverluste verursacht. Thanks to the device or circuit according to the invention, the voltage rise during the starting phase of the lamp, on the one hand, and the time period necessary for sufficient heating of the electrodes, on the other hand, are optimally coordinated with one another, without the associated damping or detuning of the series resonant circuit causing active losses during lamp operation.

Fig. 7 zeigt eine Schaltung mit einer Leuchtstofflampe 1, die im wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Schaltung entspricht mit der Ausnahme, dass der der Lampe 1 zugeordnete Kondensator 9 parallel zur Lampe in ihrer Gesamtheit liegt, also nicht mit den Elektroden der Lampe verbunden ist. Hier handelt es sich um eine Lampe, die mit kalten Elektroden gestartet wird. Auch hier kann durch die erfindungsgemässe Massnahme bei schadhafter Lampe die Spannung nicht unkontrolliert ansteigen und die Startspannung ist darüber hinaus definierbar. FIG. 7 shows a circuit with a fluorescent lamp 1, which essentially corresponds to the circuit shown in FIG. 1, with the exception that the capacitor 9 assigned to the lamp 1 is parallel to the lamp in its entirety, that is to say it is not connected to the electrodes of the lamp is. This is a lamp that is started with cold electrodes. Here too, the measure according to the invention in the case of a defective lamp cannot increase the voltage in an uncontrolled manner and the starting voltage can also be defined.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen wurden die Lampen 1,1' jeweils zwischen den Phasen 3 der Gleichspannungsquelle und dem geschalteten Ausgang 17 des Wechselrichters 7 angeschlossen. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, die Lampen 1, 1' zwischen dem gesteuerten Ausgang 17 des Wechselrichters 7 und der Phase 8 der Gleichspannungsquelle anzu-schliessen. Dies ist in Fig. 1 durch die strichlierte Linie 20 angedeutet. Was hier in Fig. 1 durch die strichlierte Linie 20 gezeigt worden ist, gilt in vollständig analoger Weise auch für die anderen Schaltungen nach den Fig. 2 bis 7. In the exemplary embodiments shown, the lamps 1, 1 'were each connected between the phases 3 of the DC voltage source and the switched output 17 of the inverter 7. In principle, it is of course also possible to connect the lamps 1, 1 'between the controlled output 17 of the inverter 7 and the phase 8 of the DC voltage source. This is indicated in FIG. 1 by the dashed line 20. What has been shown here by the dashed line 20 in FIG. 1 also applies in a completely analogous manner to the other circuits according to FIGS. 2 to 7.

Fig. 8 zeigt eine Schaltung mit einem Verbraucher 1, der hier als Schaltnetzteil zur Versorgung einer elektrischen Schaltung ausgebildet ist, die nicht weiter dargestellt wurde. Hier liegt zwischen dem Verbraucher 1 und dem Serienschwingkreis 5-6 ein Transformator 21, der als Trenntransformator oder Au-totransformator ausgebildet sein kann. Es ist ferner möglich, einen Teil der Primärwicklung des Transformators 21 als Induktivität des Serienschwingkreises auszubilden. Fig. 8 shows a circuit with a consumer 1, which is designed here as a switching power supply for supplying an electrical circuit, which was not shown. Here, between the consumer 1 and the series resonant circuit 5-6, there is a transformer 21, which can be designed as an isolating transformer or auto-transformer. It is also possible to design part of the primary winding of the transformer 21 as an inductance of the series resonant circuit.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden als Verbraucher Leuchtstofflampen mit kalten bzw. vorgeheizten In the exemplary embodiments described, fluorescent lamps with cold or preheated ones were used as consumers

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

663 499 663 499

Elektroden erläutert bzw. Schaltnetzteile. Anstelle solcher Verbraucher können auch andere Verbraucher mit der erfindungs-gemässen Schaltung verbunden werden. Electrodes explained or switching power supplies. Instead of such consumers, other consumers can also be connected to the circuit according to the invention.

Durch die strichlierte Linie 25 in Fig. 1 ist noch eine weitere Anschlussmöglichkeit für den Kondensator 13 am Serien- 5 The dashed line 25 in FIG. 1 provides yet another connection option for the capacitor 13 on the series 5

schwingkreis 5-6 angedeutet. Es ist auch möglich, die Schaltelemente des Serienschwingkreises, nämlich Induktivität 5 und Kondensator 6, hinsichtlich ihrer Lage zu vertauschen. Eine solche Anordnung geht beispielsweise aus der Fig. 2 hervor, doch gilt dies auch für die anderen Schaltbeispiele. resonant circuit 5-6 indicated. It is also possible to interchange the switching elements of the series resonant circuit, namely inductor 5 and capacitor 6, with regard to their position. Such an arrangement can be seen, for example, from FIG. 2, but this also applies to the other switching examples.

v v

4 Blätter Zeichnungen 4 sheets of drawings

Claims

663 499

1.Inverter circuit for operating a consumer with high-frequency voltage and with an inverter that can be connected to two phases of a DC voltage source, with at least one series resonant circuit formed from inductances and capacitances being connected to the switched output thereof, and the consumer connected in series with this series resonant circuit, on the other hand, with one feeding the inverter Phase of the DC voltage source is connected and a further capacitor is provided in parallel with the consumer, characterized in that two parallel and same forward direction parallel to the inverter (7) and between the two phases (3, 8) of the DC voltage source (V + - V_) Rectifiers (10, 11) are located, their connecting line (12) with the interposition of a further capacitor (13, 13 ') on the line connecting the consumer (1, 1') and the series resonant circuit (5-6; 5 ', 6') (14, 14 ') or on which the switching elements (5 , 6; 5 ', 6') of the series resonant circuit (5-6; 5'-6 ') connecting line (16) is connected, the forward direction of the series-connected rectifiers (10, 11) from the lower potential to the higher potential of the phases (3 , 8) the DC voltage source (V + - V-) is directed.

2. Inverter circuit according to claim 1, characterized in that between the series resonant circuit (5-6) and consumer (1) is a transformer (21) (Fig. 8).

2nd

PATENT CLAIMS

3, characterized in that there are series resonant circuits (5-6; 5'-6 ') connected in parallel to one another at the switched output (17) of the inverter (7) and one with a capacitor (9, 9') connected in parallel to each of these series resonant circuits Consumer (1, 1 ') and the connecting line (12) of the two rectifiers (10, 11) via capacitors (13, 13') connected in parallel to each other to which the consumers (1, 1 ') and the series resonant circuits (5 -6; 5'-6 ') connecting lines (14, 14') or to which the switching elements (5, 6; 5 ', 6') of the individual series resonant circuits lines (16, 16 ') are connected (Fig. 6).

3. Inverter circuit according to claim 2, characterized in that the inductance (5) of the series resonant circuit (5-6) is part of the primary transformer winding.

4, characterized in that on the line connecting the rectifiers (10, 11) or on the series resonant circuit (5-6; 5'-6 ') and consumer (1, 1') connecting line or on the switching elements (5, 6; 5 ', 6') of the series resonant circuit connecting line (16) is preferably connected to a voltage divider (18) having a time delay element consisting of an RC element, which is connected to the inverter (7) via a switch-off device (19) Active connection is (Fig. 5, 6).

4. Inverter circuit according to one of claims 1 to

5, characterized in that a fluorescent lamp is provided as a consumer (1) (Fig. 1 to Fig. 7).

5. Inverter circuit according to one of claims 1 to

6. Inverter circuit according to one of claims 1 to

7. Inverter circuit according to claims 1 and 6, characterized in that the capacitive resistance of the in series between the electrodes (2, 4; 2 ', 4') of the lamp (1, 1 '), arranged parallel to the gas discharge path of the lamp Capacitor (9, 9 ') is larger, for example approximately 2 to 5 times larger than the capacitive resistance of the capacitor (6, 6') of the series resonant circuit connected upstream of the lamp.