DE102005052525A1

DE102005052525A1 - Ansteuerschaltung für einen schaltbaren Heiztransformator eines elektronischen Vorschaltgeräts und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE102005052525A1
Application number: DE102005052525A
Authority: DE
Inventors: Harald Schmitt; Arwed Storm
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2005-11-03
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2007-05-10
Also published as: CN101300906A; AU2006310628A1; TW200723652A; US7723920B2; DE502006005054D1; KR20080067370A; CN101300906B; EP1943886A1; CA2628465A1; US20090160356A1; KR101339033B1; WO2007051751A1; AU2006310628B2; EP1943886B1

Abstract

Das Ansteuersignal für einen schaltbaren Heiztransformator eines elektronischen Vorschaltgeräts soll auf einfache Weise erzeugt werden können. Dazu ist vorgesehen, eine oszillierende Inverterspannung, die eine veränderbare Inverterfrequenz aufweist, beispielsweise am Halbbrückenmittelpunkt abzugreifen. Die Inverterfrequenz wird dann vorzugsweise mit einer Ladungspumpe (C1, C2, D1, D2) in ein Ansteuersignal gewandelt. In Abhängigkeit dieses Ansteuersignals wird der Heiztransformator (HT) geschaltet. Somit ist auch eine Synchronisation mit einer fremdgesteuerten Ablaufsteuerung des elektronischen Vorschaltgeräts möglich.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für einen schaltbaren Heiztransformator eines elektronischen Vorschaltgeräts mit einer Schaltungseingangsklemme zur Aufnahme einer oszillierenden Inverterspannung (DC-/AC-Wandler), die eine veränderbare Inverterfrequenz aufweist, und einer Schalteinrichtung, an deren Ausgangsklemme der Heiztransformator anklemmbar ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Schalten eines Heiztransformators.

Je nach Anwendungsgebiet sind verschiedene Vorheizkonzepte für Vorschaltgeräte für Gasentladungslampen gebräuchlich. Hierzu zählen beispielsweise eine Vorheizung über den Resonanz-Kondensator des Lastkreises, über eine Hilfswicklung auf der Lampendrossel, über einen resonanten Heiztransformator und über einen schaltbaren Heiztransformator. Die kostspieligste aber auch effizienteste Lösung für das Vorheizen besteht in einem schaltbaren Heiztransformator.

Zur Ansteuerung eines schaltbaren Heiztransformators ist ein entsprechendes Ansteuersignal und ein Treiber bzw. Pegelwandler erforderlich, die in der Regel von einem ASIC bereitgestellt werden. Dieses ASIC realisiert überlicherweise auch die gesamte Ablaufsteuerung. Es sind jedoch auch kostengünstigere ASICs auf dem Markt, die ein Ansteuersignal für einen Heiztransformator nicht bereitstellen.

Grundsätzlich bestünde die Möglichkeit, den schaltbaren Heiztransformator anstatt durch den ASIC durch ein Verzögerungselement anzusteuern. Mit diesem Verzögerungselement, z. B. Kaltleiter (PTC), kann ein Signal erzeugt werden, das nur kurze Zeit unmittelbar nach dem Einschalten des Geräts aktiv ist. Dieses Verfahren des Ansteuerns mit einem Verzögerungselement erlaubt jedoch keine Synchronisation mit einer fremdgesteuerten Ablaufsteuerung.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine einfache Ansteuerschaltung für einen schaltbaren Heiztransformator bereitzustellen, wobei eine Synchronisation mit einer fremdgesteuerten Ablaufsteuerung möglich sein soll. Ebenso soll ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung gestellt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Ansteuerschaltung für einen schaltbaren Heiztransformator eines elektronischen Vorschaltgeräts mit einer Schaltungseingangsklemme zur Aufnahme einer oszillierenden Inverterspannung, die eine veränderbare Inverterfrequenz aufweist, und einer Schalteinrichtung, an deren Ausgangsklemme der Heiztransformator anklemmbar ist, sowie einer Frequenzauswerteeinrichtung, die der Schaltungseingangsklemme nachgeschaltet ist und mit der die Inverterfrequenz in ein Ansteuersignal für die Schalteinrichtung wandelbar ist.

Des Weiteren wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Schalten eines Heiztransformators eines elektronischen Vorschaltgeräts durch Aufnehmen einer oszillierenden Inverterspannung, die eine veränderbare Inverterfrequenz aufweist, Wandeln der Inverterfrequenz in ein Ansteuersignal und Schalten des Heiztransformators in Abhängigkeit des Ansteuersignals.

Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, dass vor dem Zünden der Gasentladungslampe die Frequenz im Lastkreis höher ist als im Nominalbetrieb, in dem die Lampe brennt, und daher der Frequenzunterschied zu einer Ansteuerung des Heiztransformators vor dem Zünden der Lampe herangezo gen werden kann. Wenn also die oszillierende Inverterspannung, die beispielsweise durch das Mittelpunktpotential einer Halbbrücke oder Vollbrücke erzeugt wird, für das Erzeugen eines Ansteuersignals für den Heiztransformator verwendet wird, so ist eine Synchronisation mit einer fremdgesteuerten Ablaufsteuerung des Vorschaltgeräts möglich.

Vorzugsweise besitzt die Frequenzauswerteeinrichtung eine Ladungspumpe. Sie erlaubt, mit einfachen mitteln eine Umsetzung der Frequenz in ein Ansteuersignal.

Der Ladungspumpe kann ein Spannungsteiler nachgeschaltet sein. Dadurch, lässt sich der von einer Ladungspumpe erzeugte Strom in eine gewünschte Spannung wandeln. Günstigerweise besteht diese Schalteinrichtung aus einem MOSFET-Transistor. Dieses Bauelement zeichnet sich als zuverlässige Schalteinheit aus.

Wird die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung in ein elektronisches Vorschaltgerät eingebaut, so erzeugt beispielsweise eine Halbbrücke die oszillierende Inverterspannung. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Amplitude der oszillierenden Inverterspannung unveränderlich gehalten wird, da dann das Ausgangssignal der Ladungspumpe direkt proportional zur Frequenz der oszillierenden Inverterspannung ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung wiedergibt.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In der Figur ist eine Ansteuerschaltung für einen Heiztransformator HT dargestellt. Am Eingang E der Schaltung liegt eine rechteckförmige oszillierende Inverterspannung an, die von einem nicht dargestellten Halbbrückenmittelpunkt stammt. Über den Eingang E wird eine Ladungspumpe gespeist. Diese besteht aus den beiden Kondensatoren C1 und C2 sowie den beiden Dioden D1 und D2. Der Kondensator C1 liegt mit einer Klemme an dem Eingang E und mit der anderen Klemme an der Kathode der Diode D1. Die Anode der Diode D1 ist mit Masse verbunden. Die Kathode der Diode D1 ist ferner mit der Anode der Diode D2 verbunden. Schließlich ist der Kondensator C2 einerseits mit der Kathode der Diode D2 und andererseits mit Masse verbunden.
Im Falle einer positiven Eingangsspannung laden sich die Kondensatoren C1 und C2 über die Diode D2 auf. Dabei bestimmt die Größe von C1 die in C2 beförderte Ladungsmenge. Bei Eingangsspannung Null sperrt die Diode D2 und der Kondensators C1 wird über die Diode D1 entladen. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Periode einer oszillierenden Inverter- bzw. Eingangsspannung. Der durch die Ladungspumpe transferierte gemittelte Strom ist direkt proportional zur Frequenz des nicht dargestellten Inverters, denn mit steigender Frequenz erfolgt der Ladevorgang in den Kondensator C2 immer öfter, so dass dessen Spannung zunimmt.
Über eine ohmsche Last wird die am Kondensator C2 anliegende Spannung in geeigneter Weise eingestellt. Die ohmsche Last kann als Einzelwiderstand R2 ausgeführt werden oder als Spannungsteiler R1, R2 zur genaueren Einstellung der Spannung. Der Spannungsteiler R1, R2 liegt hierzu zwischen der Kathode der Diode D2 und Masse und somit parallel zum Kondensator C2. Der Mittenabgriff zwischen den beiden Widerständen R1 und R2, d. h. der Ausgang des Spannungsteils, dient zur Steuerung eines MOSFET-Transistors S1, weshalb dessen Gate mit dem Mittenabgriff verbunden ist. Zur Verbesserung des Schaltverhaltens ist außerdem das Gate mit einem Kondensator C3 an Masse angeschlossen. Die Source des MOSFET- Transistors ist ebenfalls mit Masse verbunden, während der Drain an den Heiztransformator HT angeschlossen ist.
Die am Ausgang des Spannungsteils anliegende Spannung ist direkt proportional zur Frequenz der rechteckförmigen Eingangsspannung, vorausgesetzt, deren Amplitude ist konstant. Da der MOSFET-Transistor eine definierte Schaltschwelle besitzt, wird der Transistor in Abhängigkeit von der Frequenz der Eingangsspannung an- und abgeschaltet. Dies bedeutet, dass der Heiztransformator HT über den als Schaltelement dienenden MOSFET-Transistor S1 bei einer hohen Inverterfrequenz (Vorheizphase) zugeschaltet ist und bei einer niederen Inverterfrequenz (Lampenbetriebsphase) abgeschaltet wird. Das Ansteuersignal folgt damit exakt der Frequenz des Inverters und damit einer vorgegebenen Ablaufsteuerung, die beispielsweise durch ein ASIC realisiert ist.

Claims

Ansteuerschaltung für einen schaltbaren Heiztransformator (HT) eines elektronischen Vorschaltgeräts mit – einer Schaltungseingangsklemme (E) zur Aufnahme einer oszillierenden Inverterspannung, die eine veränderbare Inverterfrequenz aufweist, und – einer Schalteinrichtung (S1), an deren Ausgangsklemme der Heiztransformator (HT) anklemmbar ist, gekennzeichnet durch – eine Frequenzauswerteeinrichtung, die der Schaltungseingangsklemme (E) nachgeschaltet ist und mit der die Inverterfrequenz in ein Ansteuersignal für die Schalteinrichtung (S1) wandelbar ist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Frequenzauswerteeinrichtung eine Ladungspumpe (C1, C2, D1, D2) aufweist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 2, wobei der Ladungspumpe (C1, C2, D1, D2) ein Spannungsteiler (R1, R2) nachgeschaltet ist.
Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schalteinrichtung (S1) aus einem MOSFET-Transistor besteht.
Elektronisches Vorschaltgerät für eine Gasentladungslampe mit einer Halbbrücke, einem Lastkreis, dessen oszillierende Inverterspannung an der Halbbrücke erzeugt wird, und einer Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 5, wobei die Amplitude der oszillierenden Inverterspannung unveränderlich gehalten ist.
Verfahren zum Schalten eines Heiztransformators (HT) eines elektronischen Vorschaltgeräts gekennzeichnet durch – Aufnehmen einer oszillierenden Inverterspannung, die eine veränderbare Inverterfrequenz aufweist, - Wandeln der Inverterfrequenz in ein Ansteuersignal und – Schalten des Heiztransformators (HT) in Abhängigkeit des Ansteuersignals.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Wandlen der Inverterfrequenz in ein Ansteuersignal durch eine Ladungspumpe (C1, C2, D1, D2) erfolgt und dabei die Amplitude der oszillierenden Inverterspannung konstant gehalten wird.