DE10013279A1

DE10013279A1 - Verfahren zur Überwachung der Eingangsspannung eines elektronischen Vorschaltgerätes zum Betrieb von Leuchtstofflampen

Info

Publication number: DE10013279A1
Application number: DE10013279A
Authority: DE
Inventors: Ralf Keggenhoff; Ferdinand Mertens
Original assignee: Trilux Lenze GmbH and Co KG
Current assignee: Trilux GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-27
Also published as: AU5818901A; WO2001069975A2

Abstract

Der Erfindung, die ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Eingangsspannung eines elektronischen Vorschaltgerätes zum Betrieb von Leuchtstofflampen, mit einem Filter zum Anschluß an eine Netzspannung U¶N¶, dem eine Gleichrichterschaltung nachgeschaltet ist, und mit einer Reglerschaltung betrifft, bei dem die Eingangsspannung aus einer Netzspannung erzeugt und anschließend gemessen und danach das elektronische Vorschaltgerät in Abhängigkeit von der Eingangsspannung gesteuert wird, liegt die Aufgabe zugrunde, einen geringen schaltungstechnischen Aufwand zu realisieren. Dies wird dadurch gelöst, daß das in einem ersten Schritt die Art der Netzspannung U¶N¶ über die Eingangsspannung U¶E¶ ermittelt und anschließend in Abhängigkeit von Höhe und/oder Art der Eingangsspannung U¶E¶ das elektronische Vorschaltgerät gesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Ein gangsspannung eines elektronischen Vorschaltgerätes zum Be trieb von Leuchtstofflampen, bei dem die Eingangsspannung aus einer Netzspannung erzeugt und anschließend gemessen wird. Danach wird das elektronische Vorschaltgerät in Abhängigkeit von der Eingangsspannung gesteuert.

Die Erfindung betrifft auch eine Schaltungsanordnung zur Über wachung der Eingangsspannung eines elektronischen Vorschaltge rätes zum Betrieb von Leuchtstofflampen mit einem Filter zum Anschluß an eine Netzspannung U_N, dem eine Gleichrichterschal tung nachgeschaltet ist, und mit einer Reglerschaltung deren Eingang über einen Spannungsteiler an den Ausgang der Gleich richterschaltung angeschlossen ist.

Eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren der eingangs ge nannten Art ist in der deutschen Offenlegungsschrift 36 39 116 beschrieben. Darin ist eine Reglerschaltung vorgesehen, die eine über eine Gleichrichterschaltung erzeugte Eingangsspan nung zumindest indirekt mißt und eine Abschaltung der Ein gangsspannung für die weitere Schaltung bewirkt, wenn die Eingangsspannung einen eingestellten Sollwert überschreitet.

Bei dieser Schaltungsanordnung ist festzustellen, daß für die Realisierung der Spannungskontrolle ein erheblicher schal tungstechnischer Aufwand erforderlich ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Eingangs spannung eines elektronischen Vorschaltgerätes zum Betrieb von Leuchtstofflampen anzugeben, die einen geringen schaltungs technischen Aufwand erfordert.

Verfahrensseitig wird die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem ersten Schritt die Art der Netzspannung U_N über die Eingangsspannung U_E ermittelt und anschließend in Abhängigkeit von Höhe und/oder Art der Eingangsspannung U_E das elektro nische Vorschaltgerät gesteuert wird.

Dadurch wird es möglich, eine Überlastung der Eingangskreise bei zu niedrigen Netzspannungen zu vermeiden. Auch kann eine Überschreitung der Spannungsfestigkeitsgrenzen einiger Bau elemente bei zu hohen Netzspannungen vermieden werden. Schließlich ist es möglich auf Änderungen der Netzspannung dahingehend zu reagieren, daß beispielsweise eine Umschaltung auf den Notstrombetrieb erfolgt.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß in einem Controller eine aus der Eingangs spannung linear gewonnene Spannung an einem Eingang an dem Controller mit einer Frequenz, die mindestens der vierfachen Frequenz f_Netz der Netzspannung U_N entspricht, abgetastet wird.

Damit kann die Eingangsspannung vollständig mit diskreten Werten vollständig, nach einer endlichen Zeitdauer zumindest ausreichend genau beschrieben werden.

Ein Weiterbildung des Verfahrens sieht hierzu vor, daß aus der Spannung U₁ sowohl die minimalen Spannungswerte U_min als auch die maximalen Spannungswerte U_max ermittelt und gespeichert werden und dann eine Differenzbildung U_max - U_min durchgeführt wird.

Aus dieser Differenzbildung kann nach einer hinreichend langen Beobachtungszeit eine genaue Aussage darüber getroffen werden, ob es sich bei der Netzspannung um eine Gleich- oder eine Wechselspannung handelt.

Hierzu ist es zweckmäßig, daß zu einem Zeitpunkt eine Momen tanmessung der Spannung U₁ erfolgt. Dieser Wert wird zunächst sowohl als Maximalwert als auch als Minimalwert gespeichert. Zu einem nächsten Abtastzeitpunkt erfolgt eine erneute Messung der Spannung U₁ und ein Vergleich mit dem gespeicherten Mini malwert. Anschließend wird dieser neue Meßwert als neuer Mini malwert gespeichert wird, wenn er kleiner als der gespeicherte Minimalwert ist. Anderenfalls erfolgt ein Vergleich mit dem gespeicherten Maximalwert derart, daß der momentan gemessene Wert von U₁ als neuer Maximalwert gespeichert wird, wenn er größer als der gespeicherte Maximalwert ist. Dieser Vorgang wird mit einer Anzahl n wiederholt. Danach wird die Netzspan nung U_N als Wechselspannung interpretiert, wenn nach einer ausreichenden Anzahl n ein Unterschied zwischen U_min und U_max festgestellt wird. Anderenfalls wird die Netzspannung U_N als Gleichspannung interpretiert.

Eine weitere Gestaltung des Verfahrens sieht vor, daß eine Auswertung des Maximalwertes U_max und in Abhängigkeit davon eine Abschaltung oder einer Leistungsreduzierung vorgenommen wird.

Durch diesen Verfahrensschritt kann auf die Höhe der Netz spannung präventiv reagiert werden.

Anordnungsseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Eingang der Reglerschaltung auch mit einem Eingang des Con trollers verbunden ist.

Der schaltungstechnische Aufwand zur Realisierung einer Netz spannungskontrolle ist damit im Vergleich zu dem Stand der Technik in erheblichem Maße reduziert.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist an einem zweiten Eingang der Reglerschaltung ein Widerstand Spannungsteilers aus zwei Widerständen zwischen Hochspannung U_HV und Masse geschaltet. Weiterhin ist eine dem Widerstand Strom aufprägende Stromquelle vorgesehen, die an einen Steuerausgang des Controllers durch diesen gesteuert angeschlossen ist.

Durch die Stromquelle kann dem Widerstand ein Strom aufgeprägt werden, so daß sich der Spannungsabfall über ihm erhöht. Dies wird von der Reglerschaltung als eine Überhöhung der Hoch spannung U_HV interpretiert, wodurch er ausschaltet. Damit kann der Controller die Reglerschaltung mittelbar steuern.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schal tungsanordnung ist vorgesehen, daß mit einer Elektrode einer Leuchtstofflampe ein eine Sperrung der Reglerschaltung auf hebender Schalter verbunden ist.

Durch diesen Schalter wird es möglich, eine Sperrung der Reg lerschaltung so lange aufrecht zu erhalten, bis eine neue intakte Leuchtstofflampe eingesetzt ist. Dies dient der Si cherheit der Bedienpersonen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Ein gangsspannungsmessung,

Fig. 2 einen Verlauf einer Eingangsspannung U_E bei einer Netzwechselspannung,

Fig. 3 einen Verlauf einer Eingangsspannung U_E bei einer Netzgleichspannung

Fig. 4 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Eingangsspannungsmessung und

Fig. 5 einen Schaltungsanordnung zur Abschaltung der Spannungsversorgung an einer Leuchtstofflampe.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht die Schaltungsanordnung aus einem Filter 1, dem eine Gleichrichterschaltung 2 nachgeschal tet ist. An dem Filter 1 liegt die Netzspannung U_N an. Die Eingangsspannung U_E am Ausgang der Gleichrichterschaltung 2 steht in Abhängigkeit von der Netzspannung U_N.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ergibt sich als Eingangsspannung U_E eine pulsierende Gleichspannung für den Fall, daß die Netz spannung U_N eine Wechselspannung ist. Diese pulsierende Ein gangsspannung schwankt zwischen dem Maximalwert U_max und dem Minimalwert U_min.

In Fig. 2 ist der Fall dargestellt, daß die Netzspannung U_N eine Gleichspannung ist. Dabei ergibt sich als Eingangsspan nung U_E eine glatte Gleichspannung, mit U_max = U_min.

Wie weiter in Fig. 1 dargestellt, ist ein Reglerschaltung 3 vorgesehen, der, wie in Fig. 5 dargestellt, der Erzeugung einer Hochspannung U_HV als Lampenspannung dient.

Einem Eingang 4 des Reglerschaltung 3 ist die Eingangsspannung U_E über einen Spannungsteiler, bestehend aus einem ersten Widerstand R₁ und einem zweiten Widerstand R₂ aufgeschaltet. Dabei wird die Spannung U₁ an dem Eingang 4 gebildet aus

Dieser Eingang 4 des Reglerschaltung 3 wird auch mit einem Eingang A/D_in des Controllers 5 verbunden. Damit liegt die Spannung U₁ auch am Eingang A/D_in des Controllers 5 an. Sie zeigt im übrigen infolge ihrer Abhängigkeit von der Eingangs spannung U_E einen gleichen Verlauf wie diese in Fig. 2 oder Fig. 3 dargestellt ist.

In dem Controller 5 wird die Spannung U₁ an dem Eingang A/D_in abgetastet und zwar mit einer Frequenz, die größer der vierfa chen Frequenz f_Netz der Netzspannung U_N ist.

Damit lassen sich sowohl die minimalen Spannungswerte U_min als auch die maximalen Spannungswerte U_max messen und speichern. Durch eine Differenzbildung U_max - U_min werden dann Rückschlüsse auf die Art der Netzspannung U_N gezogen, insbesondere ob es sich um Gleich- oder um Wechselspannung handelt. Dies ge schieht in der in Fig. 4 dargestellten Art und Weise.

Dabei erfolgt zu einem Zeitpunkt eine Abtastung des Einganges A/D_in, d. h. eine Momentanmessung der Spannung U₁. Dieser Wert wird zunächst sowohl als Maximalwert als auch als Minimalwert gespeichert.

Zu einem nächsten Abtastzeitpunkt erfolgt eine erneute Messung der Spannung U₁ und ein Vergleich mit dem gespeicherten Mini malwert. Ist dieser Wert kleiner als der gespeicherte Minimal wert, wird er als neuer Minimalwert gespeichert. Anderenfalls erfolgt ein Vergleich mit dem gespeicherten Maximalwert. Ist der momentan gemessene Wert von U₁ größer als der gespeicherte Maximalwert wird dieser als neuer Maximalwert gespeichert. Dieser Vorgang wird mit einer Anzahl n wiederholt. Dabei wird n so groß gewählt, daß eine anschließende Auswertung der Mes sung erfolgen kann, d. h. so viele Messungen über eine Zeitraum erfolgt sind, daß überhaupt ein signifikanter Unterschied zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert für den Fall vorhanden sein kann, daß die Spannung U₁ eine pulsierende Wechselspannung ist. Wird ein solcher Unterschied fest gestellt, wird dieser so interpretiert, daß es sich bei der Netzspannung U_N um eine Wechselspannung handelt. Wird nach einer ausreichenden Anzahl n kein Unterschied festgestellt, wird die Netzspannung U_N als Gleichspannung interpretiert.

Ist diese Feststellung getroffen, wird eine Auswertung von U_max vorgenommen, um eine Reaktion auf die gemessene Eingangsspan nung U_E auszulösen, die in einer Abschaltung oder einer Lei stungsreduzierung liegen kann.

Die Abschaltung wird durch den Controller 5 ausgelöst. Dabei sind die Abschaltkriterien in der im Controller 5 verarbeite ten Software festgelegt.

Die in Fig. 5 angegebene Schaltung dient dem Abschalten und dem Wiedereinschalten, beispielsweise nach einer Überspannung, einer Unterspannung, einem Lampendefekt oder ähnlichem.

Bei dieser Schaltung wird davon ausgegangen, daß an einem zweiten Eingang 6 der Reglerschaltung 3 eine definierte Span nung, beispielsweise von 2,5 V, dann anliegt, wenn die Hoch spannung U_HV auf einen Sollwert ausgeregelt ist. Hierzu greift der Eingang 6 die Hochspannung U_HV über einen Spannungsteiler aus Widerstand R₇ und R₈ über dem Widerstand R₈ ab. Wird dem Widerstand R₈ ein zusätzlicher Strom aufgeprägt, so erhöht sich die Spannung an dem Eingang 6 der Reglerschaltung 3 und die Reglerschaltung 3 geht in einen over-voltage-protection- Modus, wodurch das elektronische Vorschaltgerät dann ausge schaltet wird. Diese Möglichkeit findet in der Schaltungs anordnung nach Fig. 5 Anwendung.

Grundsätzlich ist also eine Steuerschaltung an einen Tristate- Ausgang 7 des Controller 5 angeschlossen. Diese erhöht nach einer Ausgabe auf dem Tristate-Ausgang 7 des Controllers 5 die Spannung an dem zweiten Eingang 6 der Reglerschaltung 3, wo durch die Reglerschaltung 3 eine Abschaltung bewirkt. Der Controller 5 schaltet damit mittelbar das elektronische Vor schaltgerät aus, wenn eine Abschaltbedingung erfüllt ist.

Dies wird in dem Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, daß eine Zenerdiode ZD₁ mit ihrer Anode an dem Tristate-Ausgang 7 des Controllers 5 angeschlossen ist. Die Anode wird im Normal betrieb durch den Controller hochohmig gehalten. Ist eine Abschaltbedingung erfüllt, so wird die Anode auf Massepotenti al gelegt. Die Zenerdiode ZD₁ wird leitend. Da die Kathode der Zenerdiode ZD₁ mit der Basis des Transistors Q₂ verbunden ist, wird dieser leitend. Da der Transistor Q₂ leitend wird, werden auch die mit seinem Emitter oder seinem Kollektor basisseitig verbundenen Transistoren Q₁ und Q₃ leitend.

Der Transistor Q₁ dient als Schalter in einem Strompfad von der Betriebsspannung über einen Widerstand R₂ und R₈ gegen Masse. Da der Transistor Q₁ leitend wird, wird dem Widerstand R₈ ein zusätzlicher Strom aufgeprägt und das elektronische Vorschaltgerät wird abgeschaltet.

Die Transistoren Q₂ und Q₃ sind zusammen als Thyristor geschal tet, der über den Widerstand R₂ leitend bleibt. Damit bleibt das elektronische Vorschaltgerät dauerhaft abgeschaltet. Dies geschieht insbesondere auch dadurch, daß eine Hilfsversor gungsspannung U_H keinen solchen Wert mehr annehmen kann, der ein erneutes Anlaufen der Reglerschaltung 3 bewirken würde.

Ein Löschen der Thyristorschaltung aus Q₂ und Q₃ und damit eine Neuanlauf des Gerätes kann nun auf zwei Arten erfolgen, entwe der durch ein Aus- und Einschalten der Netzspannung U_N oder durch einen Lampenwechsel.

Für den letzteren Fall ist nämlich mit einer Elektrode der Leuchtstofflampe LL ein Transistor Q₄ mit seiner Basis verbun den. Weiterhin ist die Basis über einen Spannungsteiler R₉ und R₁₀ mit der Hochspannung U_HV, verbunden. Ist eine Leuchtstoff lampe LL eingesetzt, wird die Basis durch die Elektrode auf Massepotential gehalten.

Durch ein Entfernen der Leuchtstofflampe LL wird über den Widerstand R₉ ein Basistrom möglich und der Transistor Q₄ wird leitend. Damit wird der Thyristorschaltung Q₂, Q₃ der Halte strom entzogen und er erlischt.

Gleichzeitig ist aber der Transistor Q₁ noch leitend, so daß die Reglerschaltung 3 bei fehlender Leuchtstofflampe LL noch nicht anlaufen kann. Erst wenn die Leuchtstofflampe LL wieder angeschlossen ist, kann der Regler wieder arbeiten.

Hierdurch kann ein gefahrloser Lampenwechsel vorgenommen werden, da die Reglerschaltung 3 sofort in den over-voltage-pro tection-Modus geht, sobald die Lampe entfernt worden ist.

Bezugszeichenliste

1

Filter

2

Gleichrichterschaltung

3

Reglerschaltung

4

Eingang der Reglerschaltung

5

Controller

6

zweiter Eingang der Reglerschaltung

7

Tristate-Ausgang
U_N

Netzspannung
U_E

Eingangsspannung
U_HV

Hochspannung
U_H

Hilfsversorgungsspannung
U_max

Maximalwert der Eingangsspannung
U_min

Minimalwert der Eingangsspannung
A/D_in

Eingang des Controllers
n Anzahl der Wiederholungen des Vergleiches
ZD₁

Zenerdiode
LL Leuchtstofflampe
R₁

. . . R₁₀

Widerstand

Claims

1. Verfahren zur Überwachung der Eingangsspannung eines elek tronischen Vorschaltgerätes zum Betrieb von Leuchtstoff lampen, bei dem die Eingangsspannung aus einer Netzspan nung erzeugt und anschließend gemessen wird und das elek tronische Vorschaltgerät in Abhängigkeit von der Eingangs spannung gesteuert wird, dadurch gekenn zeichnet, daß in einem ersten Schritt die Art der Netzspannung U_N über die Eingangsspannung U_E ermittelt wird, und anschließend in Abhängigkeit von Höhe und/oder Art der Eingangsspannung U_E das elektronische Vorschaltge rät gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in einem Controller (5) eine aus der Eingangsspannung U_E linear gewonnene Spannung U₁ an einem Eingang (A/D_in) an dem Controller (5) mit einer Frequenz, die größer der vierfachen Frequenz f_Netz der Netzspannung U_N ist, abgetastet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß aus der Spannung U₁ sowohl die mini malen Spannungswerte U_min als auch die maximalen Spannungs werte U_max ermittelt und gespeichert werden und dann eine Differenzbildung U_max - U_min durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß zu einem Zeitpunkt eine Momentan messung der Spannung U₁ erfolgt, daß dieser Wert zunächst sowohl als Maximalwert als auch als Minimalwert gespei chert wird, daß zu einem nächsten Abtastzeitpunkt eine erneute Messung der Spannung U₁ und ein Vergleich mit dem gespeicherten Minimalwert erfolgt, daß er anschließend als neuer Minimalwert gespeichert wird, wenn er kleiner als der gespeicherte Minimalwert ist und anderenfalls ein Vergleich mit dem gespeicherten Maximalwert derart er folgt, daß der momentan gemessene Wert von U₁ als neuer Maximalwert gespeichert wird, wenn er größer als der ge speicherte Maximalwert ist und dieser Vorgang mit einer Anzahl n wiederholt wird, und daß eine die Netzspannung U_N als Wechselspannung interpretiert wird, wenn anschließend nach einer ausreichenden Anzahl n ein Unterschied zwischen U_min und U_max festgestellt und anderenfalls die Netzspannung U_N als Gleichspannung interpretiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertung des Maxi malwertes U_max und in Abhängigkeit davon eine Abschaltung oder einer Leistungsreduzierung vorgenommen wird.

6. Schaltungsanordnung zur Überwachung der Eingangsspannung eines elektronischen Vorschaltgerätes zum Betrieb von Leuchtstofflampen mit einem Filter zum Anschluß an eine Netzspannung U_N, dem eine Gleichrichterschaltung nach geschaltet ist, und mit einer Reglerschaltung deren Ein gang über einen Spannungsteiler an den Ausgang der Gleich richterschaltung angeschlossen ist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Eingang (4) der Regler schaltung (3) auch mit einem Eingang (A/D_in) des Control lers (5) verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß an einem zweiten Eingang (6) der Reglerschaltung (3) ein Widerstand (R₈) eines Spannungsteilers aus zwei Widerständen (R₇ und R₈) zwischen Hochspannung U_HV und Masse geschaltet ist und eine dem Widerstand (R₈) einen Strom aufprägende Stromquelle vor gesehen ist, die an einen Steuerausgang (7) des Control lers (5) durch diesen gesteuert angeschlossen ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß mit einer Elektrode einer Leuchtstofflampe (LL) ein eine Sperrung der Reglerschal tung aufhebender Schalter (Q₄) verbunden ist.