DE1804564A1 - Power supply for discharge lamps - Google Patents
Power supply for discharge lampsInfo
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Description
Dr.-Ing. h. c. F. PORSCHE KG · 7STUTTGART-ZUFFENHAUSEn · PORSCHESTRASSE 42Dr.-Ing. H. c. F. PORSCHE KG 7STUTTGART-ZUFFENHAUSEn PORSCHESTRASSE 42
Stromversorgungsgerät für EntladungslampenPower supply device for discharge lamps
Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungsgerät für Entladungslampen, insbesondere für Quecksilberhöchstdrucklampen in UV-Oszillographen.The invention relates to a power supply device for discharge lamps, especially for high pressure mercury lamps in UV oscillographs.
Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines vom Stromversorgungsnetz unabhängigen Oszillographen.The purpose of the invention is to create an off-grid power system independent oscilloscope.
Die handelsüblichen Stromversorgungsgeräte für Quecksilberhöchstdrucklampen von UV-Oszillographen sind auf die Abnahme des Stromes aus dem Versorgungsnetz eingerichtet und bestehen im wesentlichen aus einem Transformator, einem Gleichrichter, einem Siebglied, das einen Kondensator und gegebenenfalls eine Drosselspule umfaßt, sowie einem Vorwiderstand. Die Ausgangsspannung und der Vorwide,rstand sind hierbei so bemessen, daß die Betriebswerte der Lampe in allen interessierenden Arbeitsbereichen mit genügender Genauigkeit erreicht werden. Es handelt sich um Stromquellen konstanter Spannung, bei welchen die Stabilisierung des Lampenstromes durch Widerstände erreicht wird, die das Mehrfache der Lampenleistung in Wärme umsetzen. Der Wirkungsgrad dieser Anlagen ist klein, nachdem die Verluste in Transformator und Gleichrichter noch hinzukommen.The commercially available power supply devices for high pressure mercury lamps of UV oscilloscopes are set up and consist of taking the current from the supply network essentially consisting of a transformer, a rectifier, a filter element, a capacitor and possibly a Includes choke coil, and a series resistor. The output voltage and the front width are dimensioned so that the operating values of the lamp can be achieved with sufficient accuracy in all relevant work areas. It deals are power sources of constant voltage, in which the stabilization of the lamp current is achieved by resistors that convert multiple times the lamp power into heat. The efficiency of these systems is small after the losses in transformer and rectifier to be added.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Stromversorgungsgerät von Oszillographen im Aufbau zu verbessern und zu vereinfachen, um den Wirkungskreis solcher Anlagen zu erhöhen, so daß für den Betrieb dieser Oszillographen auch Niederspannungsquellen, beispielsweise Fahrzeugbatterien von 12 Volt Gleichspannung, verwendet werden können.The invention is based on the object of the power supply device to improve and simplify the structure of oscilloscopes in order to increase the effectiveness of such systems, so that for the operation of this oscilloscope also low-voltage sources, for example vehicle batteries of 12 volts DC voltage, can be used.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für den Betrieb der Entladungslampe eine Lampenstromquelle konstanter Leistung dient. Die Stromquelle umfaßt vorzugsweise einen halbleiterbestückten, im wesentlichen Widerstand, Schalttransistor, Transformator, Gleichrichter und Kondensator beinhaltenden Sperrwandler. Um die Stromimpulse zu verkleinern, die bei dem Betrieb beispielsweise einer 100 W Lampe beachtliche Höhen erreichen, kann vorgesehen werden, daß die Stromquelle mehrere Sperrwandler aufweist, die über einen Kondensator an die Entladungslampe angeschlossen sind.This object is achieved according to the invention in that a lamp current source is more constant for the operation of the discharge lamp Performance serves. The current source preferably comprises a semiconductor-equipped, essentially resistor, switching transistor, Flyback converter including transformer, rectifier and capacitor. In order to reduce the current pulses that occur at If, for example, a 100 W lamp is to be used, it can be provided that the power source has several Has flyback converter, which is connected to the discharge lamp via a capacitor are connected.
Eine selbsttätig wirkende Zündeinrichtung für die Lampe wird dadurch erreicht, daß mit dem Transformator des Sperrwandlers sekundärseitig eine weitere Wicklung in Wirkungsverbindung steht, die über einen Gleichrichter und Widerstand einen Kondensator eines Zündtransformators aufladet. Weiter ist im Entladestromkreis des Kondensators des Sperrwandlers und parallel zur Entladungslampe eine Zenerdiode und ein Relais geschaltet. Der Entladestromkreis des Kondensators des Zündtransformators wird durch einen Schalter gesteuert, der in Abhängigkeit von der Stellung des Relais betätigt wird. Die Sekundärwicklung des Zündtransformators 1st über eine Funkenstrecke an die Entladungslampe angeschlossen.An automatic ignition device for the lamp is achieved in that with the transformer of the flyback converter on the secondary side, another winding is functionally connected via a rectifier and resistor charges a capacitor of an ignition transformer. Next is in the discharge circuit of the capacitor of the flyback converter and a Zener diode and a relay connected in parallel to the discharge lamp. The discharge circuit of the capacitor of the The ignition transformer is controlled by a switch that is operated depending on the position of the relay. The secondary winding of the ignition transformer is connected to the discharge lamp via a spark gap.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß gegenüber den bekannten Anlagen der Wirkungsgrad um ein Mehrfaches erhöht wird, und der Materialaufwand gleichzeitig insbesondere durch den Fortfall teuerer Transistoren und Transformatoren wesentlich herabgesetzt wird. Der Platzbedarf ist gegenüber den üblichen Geräten bedeutend geringer, weshalb die Unterbringung keine Schwierigkeiten bereitet. Keine Schwierigkeiten bereitet auch die Verlustwärme, die bei der erfindungsgemäßen Anlage sehr gering ist. Diese wesentlichen Vorteile ermöglichen eine Anlage zu schaffen, die auch von einer Niederspannungsquelle, beispielsweise einer Fahrzeugsbatterie von 12 Volt, betrieben werden kann und dennoch ein einwandfreies Ergebnis gewährleistet.The advantages achieved by the invention are in particular that compared to the known systems, the efficiency is increased by a multiple, and the cost of materials at the same time, in particular due to the elimination of expensive transistors and transformers is significantly reduced. The space requirement is significantly less compared to the usual devices, which is why the accommodation does not cause any difficulties. The heat loss does not cause any problems either is very low in the system according to the invention. These essential advantages enable a plant to be created that also from a low voltage source, for example a vehicle battery of 12 volts, can be operated and still a perfect result guaranteed.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Figur zeigt einen Schaltplan einer Anlage mit einer Entladungslampe, einem selbstschwingenden Sperrwandler und einer automatischen Zündeinrichtung für die Entladungslampe.In the drawing is an embodiment of the invention and is described in more detail below. The figure shows a circuit diagram of a system with a discharge lamp, a self-oscillating flyback converter and an automatic ignition device for the discharge lamp.
Die Anlage wird von einer Batterie 1 mit Strom von 12 V versorgt. An der "+" Klemme 2 und der "-" Klemme 3 ist ein selbstschwingender Sperrwandler 4 über einen Kontakt 5 eines Schalters.The system is supplied with 12 V power from a battery 1. At the "+" terminal 2 and the "-" terminal 3 there is a self-oscillating Flyback converter 4 via a contact 5 of a switch.
6 angeschlossen.6 connected.
Der Sperrwandler 4 umfaßt im wesentlichen einen Transformator Λ The flyback converter 4 essentially comprises a transformer Λ
7 mit einer Primärwicklung 8, einer Sekundärwicklung 9 und einer weiteren Wicklung 10, einen Transistor 11, einen Gleichrichter und einen Kondensator 13«7 with a primary winding 8, a secondary winding 9 and a further winding 10, a transistor 11, a rectifier and a capacitor 13 «
Im Entladestromkreis des Kondensators 13 sind die Entladungslampe 14 mit einer Drossel 15 und Widerstand 16 und in einem Parallelstromkreis zur Entladungslampe 14 eine Zenerdiode 17, sowie ein Relais 18 angeordnet.The discharge lamp is in the discharge circuit of the capacitor 13 14 with a choke 15 and resistor 16 and in A Zener diode 17 and a relay 18 are arranged in a circuit parallel to the discharge lamp 14.
Die Zündeinrichtung 19 umfaßt einen Transformator 20 mit einer Primärwicklung 21 und einer Sekundärwicklung 22. Der Primärwicklung 21 ist ein Kondensator 23 zugeordnet, der von der Wicklung 10 des Transformators 7 des Sperrwandlers 4 über | einen Gleichrichter 24 aufgeladen wird. Zum Entladen des Kondensators 23 ist der Schalter 6 mit einem weiteren Kontakt 25 versehen. Durch Umlegen des Kontaktarmes 26 des Schalters 6 wird ein Entladestromkreis für den Kondensator 23 geschlossen. Die Sekundärwicklung 22 des Transformators. 20 ist über eine Funkenstrecke 27 an die Entladungslampe 14 angeschlossen.The ignition device 19 comprises a transformer 20 with a primary winding 21 and a secondary winding 22. Der Primary winding 21 is assigned a capacitor 23, which is of of the winding 10 of the transformer 7 of the flyback converter 4 via | a rectifier 24 is charged. To discharge the capacitor 23, the switch 6 is provided with a further contact 25. By flipping the contact arm 26 of the switch 6 a discharge circuit for the capacitor 23 is closed. The secondary winding 22 of the transformer. 20 is about a Spark gap 27 is connected to the discharge lamp 14.
Ist der Sperrwandler 4 an die Batterie 1 angeschlossen und der Kontakt 5, wie in der Fig. dargestellt, zu, so bekommt die Basis des Transistors 11 eine positive Vorspannung und der Transistor wird leitend. Der daraufhin durch den Transistor 11 und die Sekundärwicklung 9 des Transformators 7 fließende Strom erzeugt in der Primärwicklung 8 eine Spannung, die die BasisIf the flyback converter 4 is connected to the battery 1 and the contact 5, as shown in the figure, is closed the base of transistor 11 has a positive bias and the transistor becomes conductive. The then through the transistor 11 and current flowing through the secondary winding 9 of the transformer 7 generates a voltage in the primary winding 8 which is the base
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des Transistors 11 welter positiv vorspannt, so daß dieser voll aufgesteuert wird. Wenn die Sättigung des Transformators 7 einsetzt, wird in der Primärwicklung keine Spannung mehr induziert und der Transistor 11 wird gesperrt. Die im Magnetfeld des Transformators gespeicherte Energie entlädt sich daraufhin über die Sekundärwicklung 9 und den Gleichrichter 12 auf den Kondensator 13· Das durch den Stromfluß in der Sekundärwicklung 9 erzeugte Magnetfeld induziert in der Primärwicklung 8 eine Sperrspannung, so daß der Transistor 11 vollkommen sperrt. Ist der Strom in der Sekundärwicklung abgeklungen, so wird die über einen Widerstand 28 erzeugte Vorspannung wieder wirksam und das Arbeitsspiel beginnt von neuem. Die Frequenz beträgt vorteilhaft mehrere KHz.of the transistor 11 welter positively biased so that it is fully is steered up. When transformer 7 saturates, no more voltage is induced in the primary winding and the transistor 11 is blocked. The ones in the magnetic field of the transformer stored energy is then discharged via the secondary winding 9 and the rectifier 12 to the capacitor 13 · That generated by the flow of current in the secondary winding 9 A magnetic field induces a reverse voltage in the primary winding 8, so that the transistor 11 blocks completely. Is the current in of the secondary winding decayed, the bias voltage generated via a resistor 28 becomes effective again and the working cycle starts all over again. The frequency is advantageously several KHz.
Sofern die Entladungslampe 14 nicht brennt, wird der Kondensator >■ 13 durch Wiederholung des vorher beschriebenen Vorganges bis auf etwa 70 V aufgeladen. Bei dieser Spannung wird die Zenerdiode 17 leitend und läßt das Relais 18 anziehen. Das Relais betätigt den Schalter 5,und der Kontaktarm 26 schließt den Kontakt 25 wodurch der Strom im Wandler 4 unterbrochen wird. Der Kondensator 21 kann sich über den Zündtransformator 18 entladen. Dieser Stromstoß erzeugt in der Sekundärwicklung 22 des Zündtransformators 20 eine Spannung von mehreren KV, die über die Funkenstrecke 27 in die Entladungslampe 14 fließt.If the discharge lamp 14 is not lit, the capacitor> ■ 13 by repeating the process described above charged up to about 70 V. At this tension will the Zener diode 17 conducts and lets the relay 18 attract. The relay actuates the switch 5 and the contact arm 26 closes the contact 25 whereby the current in the converter 4 is interrupted. The capacitor 21 can discharge via the ignition transformer 18. This current surge generates a voltage of several KV in the secondary winding 22 of the ignition transformer 20, which exceeds the spark gap 27 flows into the discharge lamp 14.
Der in der Entladungslampe 14 entstehende Funkenüberschlag bewirkt eine Vorionisation, die die Entladung des Kondensators 13 ermöglicht. Die Drossel 15 verhindert das Abfließen des Zündimpulses und der Widerstand 16 begrenzt den kurz nach dem Zünden in die Entladungslampe fließenden Strom auf einen unkritischen Wert.The sparkover produced in the discharge lamp 14 causes pre-ionization, which discharges the capacitor 13 allows. The throttle 15 prevents the outflow of the Ignition pulse and the resistor 16 limit the current flowing into the discharge lamp shortly after ignition to a non-critical one Value.
Erfolgt bei einem Funkenüberschlag ein Zünden der Entladungslampe 14 und diese brennt, so sinkt die Spannung am Kondensator 13 auf dem Betriebswert der Lampe ab, der wesentlich unterhalb der 70 ¥ liegt und eine Zündung kann nicht mehr stattfinden. If the discharge lamp 14 is ignited and burns in the event of a sparkover, the voltage on the capacitor 13 drops to the operating value of the lamp, which is significantly below 70 ¥ and ignition can no longer take place.
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Brennt dagegen die Ent ladtingslampe nach erfolgter Zündung nicht, so fällt das Relais 18, sobald die Spannung unter beispielsweise 68 Volt gesunken ist, wieder ab, der Kontakt 5 wird geschlossen und der Kontakt 25 wird geöffnet. Der Sperrwahdler 4 beginnt von neuem zu arbeiten. Sobald die Ladung des Kondensators 13 wieder 70 V erreicht hat, wiederholt sich der Zündvorgang, und zwar so lange, bis die Entladungslampe gezündet hat.If, on the other hand, the discharge lamp burns after ignition has taken place not, the relay 18 drops as soon as the voltage drops below, for example 68 volts has dropped again, contact 5 is closed and contact 25 is opened. The blocking voter 4 starts working again. As soon as the charge of the capacitor 13 has reached 70 V again, it repeats the ignition process until the discharge lamp has ignited.
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