DE1811526A1

DE1811526A1 - Control circuit for the energy supply of an electrical consumer

Info

Publication number: DE1811526A1
Application number: DE19681811526
Authority: DE
Inventors: Peter Schiff
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1967-11-28
Filing date: 1968-11-28
Publication date: 1969-12-04
Also published as: GB1229256A; NL6816964A; FR1597625A; US3500127A

Description

HCA 59 614 Convention Date: November 28, 1967HCA 59 614 Convention Date: November 28, 1967

fiadio Corporation of America, New York, I. Y., V.St.A.fiadio Corporation of America, New York, I. Y., V.St.A.

Segelschaltung für die Energieversorgung eines elektrischen VerbrauchersSailing circuit for the energy supply of an electrical consumer

Erfindung betrifft eine Regelschaltung für die Energieversorgung eines elektrischen Verbrauchers.The invention relates to a control circuit for the power supply an electrical consumer.

Bestimmte elektrische Verbraucher, namentlich Quecksilberdampflampen, benötigen zum Zünden oder Anlaufen eine hohe Spannung und im normalen Betrieb eine geregelte Spannung von ungefähr der HSIfte der Zündspannung. Ferner benötigen derartigt Verbraucher mehrer· Minuten «um Aufwärmen auf Betriebstemperatur* Während der AufvJlraperiode ist der StromfluS im Verbraucher übermiSig groß, wahrend der Spannungsabfall am Verbraucher ziemlich niedrig sein kann.Certain electrical consumers, namely mercury vapor lamps, require a high voltage for ignition or start-up and during normal operation a regulated voltage of approximately HSIfte the ignition voltage. Furthermore, such consumers need several minutes to warm up to operating temperature can.

Bei bekannten Einrichtungen sum Betrieb von Quecksilberdampflampen wird eine Stabilisierung*- oder Ballastspule mit Wechselstromspeisung der Lampe verwendet, so daß das Licht der Lampe zweimal pro Periode aufleuchtet und verlischt. Der dadurch erzeugte stroboskopische Effekt macht die Quecksilberdampflampe, die gegenüber der Glühlampe die Vorteile einer größeren Leuchtstärke oder Helligkeit bei besserem Wirkungsgrad sowie einer sehr viel längeren Lebensdauer hat, für verschiedene Anwendungszwecke vie die Filmprojektion ungeeignet.In known devices sum operation of mercury vapor lamps is a stabilization * - or ballast coil with alternating current supply of the lamp is used so that the light of the lamp lights up twice per period and goes out. The stroboscopic effect thus generated makes the mercury vapor lamp, which has the advantages of greater luminosity or brightness with better efficiency and a much longer service life than the incandescent lamp, for various purposes such as film projection not suitable.

Ferner können, wenn nicht der stroboskopische Effekt durch VervendungFurthermore, if not by using the stroboscopic effect

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mehrerer Quecksilberdampflampen, die mit gegeneinander versetzter Phase aufleuchten, weitgehend ausgeschaltet wird, derartige Larapen nicht fUr die Aufnahme von Sportereignissen oder für die Beleuchtung der Szene bei Filmaufnahmen oder bei der Aufzeichnung oder Übertragung von Fernsehprogrammen verwendet werden. Außerdem sind diejerforderlichen Ballastspulen schwer, sperrig und teuer.several mercury vapor lamps, which light up with mutually offset phases, are largely switched off, such laraps are not used for the recording of sporting events or for the lighting of the scene during filming or for the recording or transmission of television programs. In addition, the ballast coils required are heavy, bulky and expensive.

Man kann für die Energieversorgung einer Quecksilberdampflampe auch eine elektronische Regelung verwenden, welche dafür sorgt, daß die Lampe gezUndet und mit entsprechend regulierter Spannung bzw. mit entsprechend reguliertem Strom versorgt wird. Eine Quecksilberdampflampe mit einer Nennspannung von 13? Volt benötigt zum Binden ungefähr 270 Volt. Eine Wechselstromquelle mit einer Spannung von 110 Volt eff. liefert eine Spitzenspannung von ungefähr 133 Volt, was nicht ausreicht, um eine 135 Volt-Quecksilberdampflampe zu zünden. Es muß daher, um eine 133 Volt-Lampe mit einer 110 Volt-Energiequells zu betreiben, in der elektronischen Regeleinrichtung eine Spannungsaufwartstransfοrmationjtrorgesehen sein. Wird für die Speisung der Regeleinrichtung eine Wechselstromquelle von 200 Volt eff. oder darüber verwendet und damit das Binden der Quecksilberdampflampe gewährleistet, so sind die Steuerstufen für das Segel- oder Schalterelement der Spannungsregeleinrichtung hohen Netzspannungen ausgesetzt· und die Durchlaßsteuerungsvorspaanung für das iegelelestent muß aus der Bochspannungsquelle gewonnen werden. In diesem Fall sind die Verluste in den Steuerstufen für das Regelelement sehr hoch, wenn man nicht ein Segelelement mit sehr hoher Stromverstärkung, das ziemlich teuer sein kann, verwendet.You can also use a Use electronic control, which ensures that the lamp ignites and with an appropriately regulated voltage or with an appropriately regulated Power is supplied. A mercury vapor lamp with a nominal voltage of 13? Volt requires approximately 270 volts to bind. An AC power source with a voltage of 110 volts eff. provides a peak voltage of approximately 133 volts, which is not enough to run a 135 volt mercury vapor lamp ignite. It must therefore be a 133 volt lamp with a 110 volt power source to operate, be seen in the electronic control device a voltage Aufwartstransfοrmationjtror. Used for supplying the control equipment an AC power source of 200 volts eff. or above used and with it ensures the binding of the mercury vapor lamp, so are the control stages for the sail or switch element of the voltage regulating device exposed to high mains voltages · and the passage control precaution for the sealing element must be obtained from the Boch voltage source. In this case are the losses in the control stages for the control element are very high if one not a sail element with very high current gain that is quite expensive can be used.

Per Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energieversorgungsregelschaltung so auszubilden, daß sie mit Vorteil dazu verwendet werden lean», Verbraucher von der Art einer Quecksilberdampflampe zu speisen.The invention is based on the object of designing a power supply control circuit in such a way that it can advantageously be used to lean », To feed consumers of the mercury-vapor lamp type.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Regelschaltung für die Energieversorgung eines elektrischen Verbrauchers vorgesehen, die ein Schalterelement mit einer StromfUhleranordnung und einer Spannungsfühleranordnung enthält, wobei die Stromfühleranordnung den Ausgangsstrom während derjenigen Zeit reguliert, da der Verbraucher überstrom entnimmt. Die Schaltung ist so eingerichtet, daß die-Steuerstufen für das Schaltereierneut nicht mit einer hohen Versorgungsspannung beaufschl gt werden, so daS Äederspannungs-S teuer elemente verwendet werden können_s «Sie Stromverluste" in der SteuerTo solve this problem, a control circuit for the energy supply of an electrical consumer is provided according to the invention, which contains a switch element with a StromfUhleranordnung and a voltage sensor arrangement, the current sensor arrangement regulates the output current during the time when the consumer draws excess current. The circuit is arranged so that the control steps are not gt beaufschl for Schaltereierneut with a high supply voltage, so tHe Äederspannungs-S _s can be used expensive elements "She current losses" in the control

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BAD ORiGiNALORIGINAL BATHROOM

stufe sich verringern und folglich das Erfordernis eines Schalterelementes mit hoher Stromverstärkung entfällt. Ferner wird erfindungsgemäß vom Verbraucher auf transformatorischem Wege eine Spannung, die ein Maß der Ausgangsspannung der geregelten Energieversorgungseinrichtung ist, zum Vergleich mit einem in der Regelschaltung vorgesehenen Verbraucherbezugsnormal gewonnen.stage decrease and consequently the need for a switch element with high current gain is not necessary. Furthermore, according to the invention, the consumer transforms a voltage that is a measure of the output voltage the regulated energy supply device is, for comparison obtained with a consumer reference standard provided in the control circuit.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigernThe invention is explained in detail below with reference to the drawing. Show it

Figur 1 das Schaltschema einer Anordnung mit der erfindungsgemäßen Regelschaltung, undFigure 1 shows the circuit diagram of an arrangement with the control circuit according to the invention, and

Figur 2 ein der Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Figur dienendes Strom/Spannungsdiagramm.FIG. 2 is an explanation of the mode of operation of the circuit according to FIG serving current / voltage diagram.

An die Eingangsklemmen 10 der Schaltung nach Figur 1 ist eine Wechselstromspeisequelle (nicht gezeigt) von z.B. 200 Volt eff. oder höher angeschlossen. Die Eingangs anschlüsse einer Gleichrichterbrlicke 12 sind in Reihe mit einem Stromstoßbegrenzungswiderstand 14 über die Hemmen 10 geschaltet. Zwischen den positiven und den negativen Anschluß 18 bzw. 20 der Brücke 12 ist ein Siebkondensator 16 geschaltet.An AC power source is connected to the input terminals 10 of the circuit according to FIG (not shown) of e.g. 200 volts eff. or higher connected. The input connections of a rectifier bridge 12 are in series connected with a surge limiting resistor 14 via the inhibitors 10. Between the positive and negative terminals 18 and 20 of the bridge 12 a filter capacitor 16 is connected.

Der Anschluß 20 ist über einen Stromfühlerwiderstand 22 mit dem Emitter eines npn-Transistors 24 verbunden, dessen Kollektor über die Primärwicklung 26 eines Eisen- oder Ferritkern transformator 28 mit drei Wicklungen mit einem Anschluß 30 einer Quecksilberdampflampe 32 verbunden ist. Der andere Anschluß 34 der Lampe 32 ist direkt mit dem positiven Anschluß 18 der Gleichrichterbrücke 12 verbunden. Die Quecksilberdampflampe 32 bildet die Last oder den Verbraucher für die Regelschaltung. Der Transistor 24 arbeitet als die Lampe 32 mit Strom speisendes Regulier- oder Schalterelement der Regelschaltung. The connection 20 is via a current sensing resistor 22 to the emitter an npn transistor 24 connected, the collector of which via the primary winding 26 of an iron or ferrite core transformer 28 with three windings a connection 30 of a mercury vapor lamp 32 is connected. The other terminal 34 of the lamp 32 is directly connected to the positive terminal 18 of the rectifier bridge 12 connected. The mercury vapor lamp 32 forms the load or the consumer for the control circuit. The transistor 24 operates as a the lamp 32 with current-feeding regulating or switching element of the regulating circuit.

Die Quecksilberdampflampe 32, bei der es sich um ein im Handel erhältliches Bauelement handelt, hat einen Glaskolben 35, in dem sich ein Quarzgehäuse 36 befindet, in welchem zwei auptelektroden 38 und 40 sowie eine Zündelektrode 42 angebracht sind. Das Gehäuse oder die Umhüllung 36 enthält außerdem eine kleine Menge flüssigen Quecksilbers sowie ein Gas niedrigen Druckes (nicht gezeigt). Die Elektrode 38 ist mit dem Anschluß 34 verbunden, während die Elektrode 40 mit dem Anschluß 30 verbunden ist. Die ZündelektrodeThe mercury vapor lamp 32, which is a commercially available one Component is, has a glass bulb 35 in which there is a quartz housing 36 is located, in which two main electrodes 38 and 40 and an ignition electrode 42 are attached. The housing or enclosure 36 contains also a small amount of liquid mercury and a low pressure gas (not shown). The electrode 38 is connected to the terminal 34, while the electrode 40 is connected to the terminal 30. The ignition electrode

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42 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 44 mit dem Anschluß 30 verbunden. Die Anschlüsse 30 und 34 können so ausgebildet sein, daß sie zu einer Edison-Fassung passen, wie in Figur 1 gezeigt. .42 is connected to terminal 30 via a current limiting resistor 44. The terminals 30 and 34 can be designed so that they to a Edison frame fit as shown in Figure 1. .

Die Arbeitsweise der Standard-Quecksilberdampflampe wird an Hand der Figur 2 erläutert. Wenn über die Anschlüsse 30 und 34 der Lampe 32 eine richtig stabilisierte Speisespannung geschaltet ist, wird der Ionisationspunkt A in einem Bruchteil einer Sekunde erreicht* Bei diesem Punkt A wird das Gas im Gehäuse 36 ionisiert und beginnt das in diesem Gehäuse enthaltene Quecksilber zu verdampfen, wobei während des Aufwärmens der Lampe 32 in diesem Gehäuse 36 der Gasdruck sich entwickelt. Während dieser Zeit steigt der von der Lampe 32 entnommene Strom an und fällt die Spannung an der Lampe ab, und zwar längs der lurve vom Punkt A zum Punkt B in Figur 2, während nach Er-ψ reichen des Punktes B der Strom sehr rasch ansteigt und die Spannung sich nur noch sehr wenig ändert. Die Aufwärmperiode erstreckt sich von ungefähr dem Punkt B bis ungefähr zum Punkt E und dauert ungefähr drei bis vier Minuten. Ungefähr im Punkt C übernimmt die Ballast- oder Stabilisieranordnung die Regelung und verhindert einen weiteren Stromanstieg. Aufgrund der Wirkung der Stabilisieranordnung steigt die Spannung an der Lampe bei abnehmendem Stromfluß bis zum stabilisierten Arbeitspunkt E an. Die vorliegende Begelschaltung erfUlt die Funktion der Stabilisieranordnung für den aus der Lampe 32 bestehenden Verbraucher.The mode of operation of the standard mercury vapor lamp is explained with reference to FIG. If a properly stabilized supply voltage is connected via the connections 30 and 34 of the lamp 32, the ionization point A is reached in a fraction of a second * At this point A, the gas in the housing 36 is ionized and the mercury contained in this housing begins to evaporate, during the warming up of the lamp 32 in this housing 36, the gas pressure develops. During this time increases the current drawn by the lamp 32 current and the voltage drops across the lamp, taken along which the current rises very rapidly lurve from point A to point B in Figure 2, while according to ER- ψ range of the point B and the tension changes very little. The warm-up period extends from about point B to about point E and lasts about three to four minutes. At approximately point C, the ballast or stabilization arrangement takes over the control and prevents a further increase in current. Due to the effect of the stabilization arrangement, the voltage across the lamp increases as the current flow decreases up to the stabilized operating point E. The present control circuit fulfills the function of the stabilizing arrangement for the consumer consisting of the lamp 32.

Die vorliegende Spannungsregelschaltung enthält eine Zenerdiode 46 und einen Widerstand 48, die in dieser Eeihenfolge über die Anschlüsse 20 und 18 geschaltet sind. Die Zenerdiode 46 liefert in bekannter Weise eine Normal-P oder Bezugsspannung, über die Zenerdiode 46 sind ein Potentiometer 50 und einThe present voltage regulating circuit includes a zener diode 46 and a resistor 48, which in this order across the terminals 20 and 18 are switched. The Zener diode 46 supplies a normal P or reference voltage in a known manner, via the Zener diode 46 a potentiometer 50 and a

Widerstand 52 geschaltet, so daß am Schleifer des Potentiometers 50 ein einstellbarer Teilbetrag der Normalspannung abgenommen werden kann. Der Schleifer des Potentiometers 50 ist mit der Basis eines npn-Transistors 54 verbunden, dessen Emitter mit dem Emitter eines zweiten npn-Transistors 56 verbunden ist. Der Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 54 und 56 ist über einen gemeinsamen Widerstand 58 mit dem negativen Anschluß 20 verbunden. Die XoI-lektoren der Transistoren 54 und 56 sind über einen Widerstand 60 miteinander verbunden. Die Basis des Transistors 56 ist übei» einen Vorspannwiderstand 62 und den Stromfüllerwiderstand 22 mit dem Anschluß 20 verbunden und auBer-• dem an den Verbindungspunkt zweier in leihe Über den Widerstand 48 geschalteter Widerstände 64 und 66 angeschlossen«Resistor 52 switched so that an adjustable partial amount of the normal voltage can be taken from the wiper of the potentiometer 50. The grinder the potentiometer 50 is connected to the base of an npn transistor 54, the emitter of which is connected to the emitter of a second npn transistor 56. The connection point of the emitters of transistors 54 and 56 is via a common resistor 58 connected to the negative terminal 20. The XoI lectors of transistors 54 and 56 are connected to one another via a resistor 60. The base of transistor 56 is via a bias resistor 62 and the current filler resistor 22 are connected to the terminal 20 and also connected to the connection point of two resistors 64 and 66 connected in line via the resistor 48 «

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In einer Sekundärwicklung 68 des Transformators 28 wird eine Spannung erzeugt, die ein Maß der Spannung am Verbraucher 32 ist. Die Sekundärwicklung 68 ist zwischen den Bnitter des Transistors 24 und die Anode einer Gleichrichterdiode 70 geschaltet. Die Kathode der Diode 70 ist über einen Widerstand 72 mit der Basis des Transistors 56 sowie mit der einen Belegung eines Speicherkondensators 74 verbunden, dessen andere Belegung über den Widerstand 22 mit dem Anschluß 20 verbunden ist. Die zwischen Basis und Bnitter des Transistors 56 liegende Spannung besteht daher aus der Summe zweier Spannungen, nämlich einerseits dem Spannungsabfall am Stromfühlerwiderstand 22, der ein Maß des zum Verbraucher fließenden Stromes ist, und andererseits der Spannung am Kondensator 74, die ein Maß der Verbraucherspannung ist. Diese beiden Spannungen werden im Differenzverstärker 61 verglichen, der die beiden Transistoren 54 und 56 sowie deren Vorspann- und Eingangsanschluß enthält, wobei der Basis des Transistors 54 die Normalspannung zugeführt ist. Die vom Differenzverstärker 61 erzeugte Differenzspannung erscheint am WiderstandIn a secondary winding 68 of the transformer 28, a voltage generated, which is a measure of the voltage at the consumer 32. The secondary winding 68 is connected between the bitter of the transistor 24 and the anode of a rectifier diode 70. The cathode of the diode 70 is connected via a resistor 72 to the base of the transistor 56 and to one of the connections Storage capacitor 74 connected, the other assignment via the resistor 22 is connected to the terminal 20. The voltage between the base and the bitter of the transistor 56 therefore consists of the sum of two voltages, namely on the one hand the voltage drop across the current sensor resistor 22, the is a measure of the current flowing to the consumer, and on the other hand the Voltage across capacitor 74, which is a measure of the consumer voltage. These two voltages are compared in the differential amplifier 61, which the two Transistors 54 and 56 and their bias and input terminals, the base of transistor 54 being supplied with the normal voltage. The ones from Differential voltage generated by differential amplifier 61 appears at the resistor

Durch den Anschluß der Basis des Transistors 56 an den Verbindungspunkt der Widerstände 64 und 66 wird die Auswirkung von Eingangsspannungsschwankungen an den Klemmen 10 auf die dem Verbraucher 32 zugeführte Ausgangsspannung der legelschaltung verringert. Wenn die Eingangsspannung sich ändert, ändert die Spannung an der Zenerdiode 46 sich nur sehr wenig. Die Spannungsänderung am Widerstand 48 ist daher der Änderung der Eingangsspannung an den Bemmen 10 nahezu gleich. Ein vorbestimmter Teil dieser Spannungsänderung erscheint am Verbindungspunkt der Widerstände 64 und 66, und dieser Spannungsänderungsteil gelangt in einem die Auswirkung von Eingangsspannungsänderungen auf die Ausgangsspannung kompensierenden Sinne zur Basis des TransistorsBy connecting the base of transistor 56 to the connection point of the resistors 64 and 66, the effect of input voltage fluctuations at the terminals 10 on the output voltage of the regulating circuit supplied to the consumer 32 is reduced. When the input voltage changes, the voltage across the zener diode 46 changes very little. The change in voltage across resistor 48 is therefore the change in input voltage to the Bemmen 10 almost the same. A predetermined part of this voltage change appears at the connection point of the resistors 64 and 66, and this voltage change part comes in the effect of input voltage changes on the output voltage compensating sense to the base of the transistor

Ein pnp-Transistor 76 ist mit seiner Basis mit dem Kollektor des Transistors 56 und mit seinem Emitter mit dam Kollektor des Transistors 54 verbunden. Der Kollektor des Transistors 76 ist mit der Basis eines npn-Transistors 78 sowie über einen Widerstand 81 und den Widerstand 22 mit dem Anschluß 20 verbunden. Der Butter des Transistors 78 ist Über den Widerstand 22 direkt mit dem Anschluß 20 verbunden, während der Kollektor des Transistors 78 über einen hochohmigen (in der Größenordnung von 100 000 0hm) Widerstand 80 mit dem Anschluß 18 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 78 ist ferner direkt mi* der Basis des Schaltertransistors 24 sowie mit dem einen Ende eines Widerstands 82 verbunden, der mit seinem anderen Bad« an den Baitter des Transistors 76 angeschlossen ist. line zweite SekundärwicklungA pnp transistor 76 has its base connected to the collector of transistor 56 and its emitter connected to the collector of transistor 54. The collector of the transistor 76 is connected to the base of an npn transistor 78 and via a resistor 81 and the resistor 22 to the terminal 20. The butter of transistor 78 is across the resistor 22 is connected directly to the terminal 20, while the collector of the transistor 78 is connected via a high-value (in the order of 100,000 ohms) resistor 80 is connected to the connection 18. The collector of the transistor 78 is also directly mi * the base of the switch transistor 24 and with the one Connected to the end of a resistor 82 which is connected to the bitter of transistor 76 with its other bath ". line second secondary winding

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des Transformators 28 ist Über die Reihenschaltung eines Widerstands 83 und des Widerstands 82 zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 24 geschaltet. Ober den Widerstand 85 ist eine Diode 86 in solcher Palung geschaltet, daß sie in Richtung zur Basis des Transistors 24 leitet. Eine Schutzdiode 88 ist mit ihrer Anode an den Bnitter und mit ihrer lathode an die Basis des Transistors 24 angeschlossen. Ober die Anschlüsse 30 und 34 des Verbrauchers 32 ist ein Filterkondensator 92, der ziemlich klein gegenüber dem londensator 16 sein kann, geschaltet. Eine Kommutierungsdiode 90 ist mit ihrer Anode an den lollektor des Transistors 24 und mit ihrer Kathode an den Anschluß 18 angeschlossen.of the transformer 28 is via the series connection of a resistor 83 and resistor 82 between the emitter and base of the transistor 24 switched. Above the resistor 85 there is a diode 86 in such a position switched so that it conducts towards the base of transistor 24. A protective diode 88 has its anode on the bitter and its lathode on the base of transistor 24 is connected. A filter capacitor 92, which can be quite small compared to the capacitor 16, is connected above the connections 30 and 34 of the consumer 32. A commutation diode 90 is connected with its anode to the collector of the transistor 24 and with its cathode to the terminal 18.

Wenn beim Einschalten an die Eingangsklemmen 10 eine Wechselspannung von 200 oder mehr Volt eff. gelegt wird, erscheint an den Anschlüssen der Brücke 12 eine Spannung von ungeftthr 280 oder mehr Volt. Der londensator P wird sehr rasch auf diese Spannung aufgeladen,wobei der Widerstand 14 dafürIf when switching on the input terminals 10 an alternating voltage of 200 or more volts rms. is placed, appears at the connections of the Bridge 12 has a voltage of approximately 280 or more volts. The condenser P is charged very quickly to this voltage, with resistor 14 for this

sorgt, daß der Ladestrom dieses Kondensators beim Einschalten eine Sicherheitsgrenze nicht übersteigt. Die Zenerdiode 46 bricht durch, so daß die Basis des Transistors 34 mit einer Bezugs- oder Normalspannung beaufschlagt wird. Bin sehr kleiner Strom fließt in den emitter des Transistors 24 und aus dessen Basis durch den hochohmigen Widerstand 80, so daß der Transistor 24 beim Einschalten in einem für das Zünden ausreichenden Maße leitet. Ein Strom fließt durch den Stromfühlerwiderstand 22, die Emitter-Kollektorstrecke des Schaltertransistors 24 und die Primärwicklung 26 des Transformators 28 sowie zwischen den Elektroden 42 und 38 der Lampe 32. Das Gas im Gehäuse wird ionisiert, und die Lampe 32 arbeitet im Punkt A der Kennlinie: nach Figur 2.ensures that the charging current of this capacitor does not exceed a safety limit when switched on. The Zener diode 46 breaks down, so that the Base of transistor 34 applied to a reference or normal voltage will. A very small current flows into the emitter of transistor 24 and from its base through the high resistance 80, so that the transistor 24 conducts to an extent sufficient for ignition when switched on. A current flows through the current sensing resistor 22, the emitter-collector path of the switch transistor 24 and the primary winding 26 of the transformer 28 as well as between the electrodes 42 and 38 of the lamp 32. The gas in the housing is ionized, and the lamp 32 works at point A of the characteristic curve: after Figure 2.

Während beim Einschalten der Strom in der Lampe 32 zwischen den Elektroden 38 und 42 fließt, erfolgt nach dem Zünden der Lampe der Stromfluß aufgrund der Wirkung des Strombegrenzungswiderstands 44 zwischen den Elektroden 38 und 40. Wegen des geringen Verbraucherstromflusses im Punkt A ist die aufgrund des Spannungsabfalls am Widerstand 22 zur Basis des Transistors 36 gelangende Spannung niedrig.While the current in the lamp 32 flows between the electrodes 38 and 42 when the lamp is switched on, after the lamp has been ignited the current flows due to the effect of the current limiting resistor 44 between the electrodes 38 and 40. Because of the low consumer current flow at point A, the voltage reaching the base of transistor 36 due to the voltage drop across resistor 22 is low.

Beim Einschalten steigt der Strom in der Transformatorprimärwicklung an. Während dieses Stromanstiegs ist die in der TransformatorSekundärwicklung (8 induzierte Spannung an der Anode der Diode 70 negativ und wird im Kondensator 74 kein Strom gespeichert, so dafi beim Einschalten keine durch Span-When switching on, the current in the transformer primary winding increases at. During this increase in current, that is in the transformer secondary winding (8 induced voltage at the anode of diode 70 negative and no current is stored in capacitor 74, so that no voltage caused by voltage

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nungs.induzierung in der Transformatorsekundärwicklung 68 bedingte Spannung zur Basis des Transistors 56 gelangt.voltage induction in the transformer secondary winding 68 caused voltage reaches the base of transistor 56.

Die während des Stromanstiegs in der Primärwicklung 26 in der Sekundärwicklung 84 induzierte Spannung hat eine solche Richtung oder Polarität, daß sie über die Parallelschaltung des Widerstands 85 und der Diode 86 in Reihe mit dem Widerstand 82 einen Ansteuerstrom für den Transistor 24 liefert. Die Diode 86 ist leitend für denjenigen Strom, der in der Wicklung 84 bei ansteigendem Strom in der Wicklung 26 induziert wird. Dieser Ansteuerstrom ■ reicht aus, um den Transistor 24 voll zu sättigen, solange der Strom in der Wicklung 26 ansteigt.During the rise in current in the primary winding 26 in the secondary winding 84 induced voltage has such a direction or polarity that it is connected in series via the parallel connection of the resistor 85 and the diode 86 supplies a control current for the transistor 24 with the resistor 82. The diode 86 is conductive for that current in the winding 84 when increasing Current in the winding 26 is induced. This control current ■ is sufficient to fully saturate transistor 24 as long as the current in winding 26 is increasing.

Der Strom in der Primärwicklung 26 erreicht sehr rasch ein Maximum und beginnt dann abzufallen. Die in den Wicklungen 68 und 84 induzierten Spannungen kehren sich um. Der in der Wicklung 68 bei absinkendem Strom in der Wicklung 26 induzierte Strom hat eine solche Richtung, daß der londensator über die Diode 70 aufgeladen wird, und er ist ein Maß der Spannung am Verbraucher 32. Es wird daher der Kondensator 74 aufgeladen, während der Strom in der Wicklung 26 auf einen Spannungswert absinkt, der ein Maß der Spannung am Verbraucher 32 ist. Der londensator 74 entlädt sich Über die Reihenschaltung der Widerstände 72 und 62. Die Spannung an der Basis des Transistors 56 ist daher der Summe der am Widerstand 22 infolge des Stromflusses durch diesen Widerstand zum Verbraucher 32 erscheinenden Spannung und der am Widerstand 62 aufgrund der Spannung am Verbraucher 32 erzeugten Spannung proportional. The current in the primary winding 26 reaches a maximum and very quickly then begins to fall off. The voltages induced in windings 68 and 84 are reversed. The one in the winding 68 when the current falls in the Winding 26 induced current has such a direction that the capacitor is charged via the diode 70, and it is a measure of the voltage on the consumer 32. The capacitor 74 is therefore charged while the current in the winding 26 drops to a voltage value which is a measure of the voltage on consumer 32 is. The capacitor 74 discharges through the series connection of resistors 72 and 62. The voltage at the base of transistor 56 is therefore the sum of that across resistor 22 as a result of the current flowing through it Resistance to consumer 32 and the voltage appearing at the resistor 62 due to the voltage at the consumer 32 voltage generated proportionally.

Die in der Wicklung 84 induzierte Spannung hat eine solche Polarität, daß der Transistor 24 bei abnehmendem Stromfluß in der Primärwicklung 26 gesperrt wird. Die Gleichrichterdiode 86 ist so gepolt, daß sie den Fluß dieses Sperrstromes unterbindet, wobei jedoch diese Diode eine träge ansprechende Diode ist und außerdem eine Kapazität hat, so daß in dem Augenblick, da der Strom in der Primärwicklung 26 abzusinken beginnt, ein Sperrstromimpuls (über die Diode 86) zur Basis des Transistors 24 gelangt, aufgrund dessen der Transistor 24 rascher abgeschaltet oder gesperrt wird, als wenn die Diode 86 eine schnell ansprechende Diode wäre. Der Sperrstromfluß erfolgt durch den Widerstand 85, solange die Diode 86 ihre GQ. ei chrichterfunktion ausübt. Solange der Strom in der Wicklung 26 abnimmt, gelangt Sperrstrom zur Basis des Transistors 24· Die Diode 88 verhindert* daß durch den Einfluß derThe voltage induced in winding 84 has a polarity such that that the transistor 24 is blocked when the current flow in the primary winding 26 decreases will. The rectifier diode 86 is polarized in such a way that the flow of this Prevents reverse current, but this diode is a slow responding Diode is and also has a capacitance so that at the moment when the current in the primary winding 26 begins to decrease, a reverse current pulse (via the diode 86) to the base of the transistor 24, due to this transistor 24 is turned off or blocked more quickly than if diode 86 were a fast response diode. The reverse current flow takes place through resistor 85 as long as diode 86 has its GQ. ei judge function exercises. As long as the current in the winding 26 decreases, reverse current reaches the base of the transistor 24 · The diode 88 prevents * that by the influence of the

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Wicklung 84 zum Bnitter des Transistors 24 eine gegenüber der Basisspannung negative Spannung gelangt, so daß der Transistor 24 gegen derartige Basis-Bnitterspannungen in der Sperrichtung geschützt wird.Winding 84 to the bitter of transistor 24 is opposite to the base voltage negative voltage arrives, so that the transistor 24 is protected against such base edge voltages in the reverse direction.

Der Transistor 24 schaltet sehr rasch vom Sättigungs- in den Sperrzustand und ist daher jeweils gesperrt oder gesättigt, so daß die Verluste in diesem Transistor sehr gering sind. Ferner kann die Arbeitsfrequenz des Schaltertransistors 24 sehr hoch sein, und zwar in der Größenordnung von mehreren Kilohertz, wobei diese Arbeitsfrequenz durch die Eigenschaften der Schaltungselemente einschließlich des Transistors 24, die Induktivität der Wicklung 26, die Einstellung des Potentiometers 50 und den Verbraucher 32 bestimmt wird. Wegen der hohen Schaltfrequenz des Transistors 24 kann der Filterkondensator 92 ziemlich klein gegenüber dem Siebkondensator 16 sein,, L· The transistor 24 switches very quickly from the saturation to the blocking state and is therefore blocked or saturated, so that the losses in this transistor are very low. Furthermore, the operating frequency of the switch transistor 24 can be very high, on the order of several kilohertz, this operating frequency being determined by the properties of the circuit elements including the transistor 24, the inductance of the winding 26, the setting of the potentiometer 50 and the consumer 32 . Because of the high switching frequency of the transistor 24, the filter capacitor 92 can be quite small compared to the filter capacitor 16, L · der einen Strom viel niedrigerer Frequenz zu filtern hat.which has to filter a stream of much lower frequency.

Die Diode 90 sorgt dafür, daß die in der Wicklung 26 bei gesperrtem Transistor 24 induzierte Sperrspannung zum Verbraucher 32 abfließen kann, und sie schützt den gesperrten Transistor 24 vor dieser hohen Sperrspannung. Die in der Spule 84 induzierte Spannung liefert, wenn sie eine den Transistor 24 sättigende Polarität hat, außerdem einen Betriebsstrom für die Transistoren 54, 56 und 7 6, so daß diese Transistoren von der Verbraucherseite des Transistors 24 gespeist werden. Der Transistor 78 wird durch den Basissteuerstrom für den Transistor 24 von der Sekundärwicklung 84 gespeist. Da die Bnitter-Basisstrecke des Transistors 24 über die Emitter-Iollektorstrecke des Transistors 78 geschaltet ist, ist die Spannung am Transistor 78 sehr niedrig.The diode 90 ensures that the reverse voltage induced in the winding 26 when the transistor 24 is blocked can flow to the load 32 , and it protects the blocked transistor 24 from this high blocking voltage. The voltage induced in the coil 84, if it has a polarity which saturates the transistor 24, also supplies an operating current for the transistors 54, 56 and 76, so that these transistors are fed from the consumer side of the transistor 24. The transistor 78 is fed by the base control current for the transistor 24 from the secondary winding 84. Since the bit-base path of transistor 24 is connected via the emitter-collector path of transistor 78, the voltage at transistor 78 is very low.

^ Wie erwähnt, sind dem Transistor 56 eine Spannung, die dem Verbraucherstromfluß proportional ist, und eine Spannung, die der Verbraucherspannung proportional ist, zugeführt. Der Stromfluß im Widerstand 60 ist dann durch die relativen Größen der Spannung zwischen Basis und Bnitter des Transistors 56 und der Normalspannung zwischen Basis und Bnitter des Transistors 54 bestimmt.^ As mentioned, transistor 56 has a voltage that is proportional to the flow of load current and a voltage that is proportional to the load voltage is proportional, supplied. The current flow in resistor 60 is then determined by the relative magnitudes of the voltage between the base and the bnitter of the transistor 56 and the normal voltage between the base and the bitter of the transistor 54 is determined.

Der Widerstand 60 wirkt als Schwellwertelement für den Transistor 76, indem der Transistor 76 eingeschaltet wird, wenn der Traneis tor 56 leitet. Der Widerstand 81 wirkt in entsprechender Weise bei leitendem Transistor 76 als Schwellwertelement für den Transistor 78. Die Transistoren 76 und 78 mit ihren Verschaltungen bilden einen Stromverstärker. Der Transistor 78 leitet je nach der dem Transistor 56 zugeführten Steuerspannung entweder den ge-The resistor 60 acts as a threshold value element for the transistor 76, by turning on transistor 76 when Traneis gate 56 conducts. Resistor 81 acts in a corresponding manner when transistor 76 is conductive as a threshold value element for the transistor 78. The transistors 76 and 78 with their interconnections form a current amplifier. The transistor 78 conducts depending on the control voltage supplied to transistor 56, either the

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samten oder gar keinen Ansteuerstrom vom Transistor 24 ab_f wobei der Arbeitszyklus des Transistors 24 in einer solchen Sichtung geändert wird, daß die Strom- und Spannungszufuhr zum Verbraucher 32 reguliert wird.all or no drive _{current from transistor 24 from f} , the duty cycle of transistor 24 being changed in such a way that the current and voltage supply to consumer 32 is regulated.

Venn die Lampe 32 einen dem Punkt C in Figur 2 entsprechenden Arbeitspunkt erreicht hat, wirkt die Schaltung als Stabilisiereinrichtung, indem die Spannung im Enitter-Basiskreis des Transistors 36 so beschaffen ist, daß die Strom- und Spannungszufuhr zur Lampe 32 begrenzt wird, derart, daß der Lampen strom und die Lampenspannung dem Teil D der Xurve in Figur 2 bis zum stabilisierten Arbeitspunkt E folgen.When the lamp 32 has reached an operating point corresponding to point C in FIG. 2, the circuit acts as a stabilizing device in that the Voltage in the enitter base circuit of transistor 36 is such that the Current and voltage supply to lamp 32 is limited so that the lamps current and the lamp voltage follow part D of the X curve in FIG. 2 up to the stabilized operating point E.

Vie ersichtlich, werden keine Hilfseinrichtungen benötigt, um die Lampe 32 mit der Zündspannung zu beliefern, obwohl die Spannung im Zündpunkt A mehr als doppelt so grofl ist wie die Spannung im Arbeitspunkt E. Ferner werden der Ansteuerstrom für den Schaltertransistor 24 und der Betriebsstrom für den Differenzverstärker 61 sowie für die VerstSrkertransistoren 76 und 78 von der Verbraucherseite des Transistors 24 geliefert, während die Quellenseite des Transistors 24 lediglich den kleinen Zündstrom für den Transistor 24, der durch den Widerstand 80 fliegt, liefert. Schließlich arbeiten die Steuerelemente für den Transistor 24 »it viel niedrigerer Spannung als der gleichgerichteten Speisewechselspannung, so daß lediglich der Schaltertransistor 24 der hohen gleichgerichteten Speisewechselspannung ausgesetzt zu sein braucht.As can be seen, no auxiliary equipment is required to operate the lamp 32 to be supplied with the ignition voltage, although the voltage at ignition point A is more than twice as large as the voltage at operating point E. Furthermore, the control current for the switch transistor 24 and the operating current for the differential amplifier 61 and for the amplifier transistors 76 and 78 supplied by the consumer side of the transistor 24, while the source side of the transistor 24 only supplies the small ignition current for the transistor 24, which flies through the resistor 80. Finally work The control elements for the transistor 24 have a much lower voltage than the rectified AC supply voltage, so that only the switch transistor 24 is exposed to the high rectified AC supply voltage needs to be.

Durch die Erfindung wird also eine im Schalterbetrieb arbeitende Spannungsregeleinrichtung mit einem Ungeschälter element und einem Spannungsvergleicher geschaffen, bei welcher der Treiber- oder Steuerstrom für das Lttngsschalterelement durch transformatorische Ankopplung an den Verbraucher gewonnen und die zu regelnde Spannung am Verbraucher gemessen und transformatorisch auf di* Spannungsvergleicheranordnung gekoppelt wird. Ferner wird dem Spannungsvergleicher eine Spannung, die ein HaS des Verbraucherstromflusses ist, zugeführt, derart, dafl die legeleinrichtung eine negative Spannungs/ Stromausgangscharakteristik erhält, durch die der einwandfreie Betrieb eines Verbrauchers von der Art einer Quecksilberdampflampe erreicht wird.The invention thus creates a voltage regulating device working in switch mode with an unshared element and a voltage comparator, in which the driver or control current for the line switch element is obtained by means of a transformer coupling to the consumer and the voltage to be regulated on the consumer is measured and transformer-based on the voltage comparator arrangement is coupled. Furthermore, the Voltage comparator a voltage that is a factor in the consumer current flow is supplied in such a way that the leveling device generates a negative voltage / Current output characteristic is given, through which the proper operation of a Consumer of the type of a mercury vapor lamp is achieved.

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Claims

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1. Regelschaltung für die Energieversorgung eines elektrischen Verbrauchers, die mit einem Eingangskiemmenpaar über eine Quelle eines ungeregelten Gleichstroms schaltbar ist und ein Stromsteuerelement, einen Normal-Spannungsgeber, eine die Spannung an einem mit den Verbraucher verbundenen Ausgangskiemmenpaar erfassende Spannungsmeßanordnung, eine die vom Normalspannungsgeber gelieferte Spannung mit der von der Spannungsmeßanordnung gelieferten Spannung unter Erzeugung einer Regelspannung vergleichende Anordnung sowie eine Anordnung aufweist, die in Abhängigkeit von dieser Regelspannung die Leitfähigkeit des Stromsteuerelements im Sinne einer Regulierung der ^ Spannung an den Ausgangsklemmen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein mindestens eine Sekundärwicklung (68) aufweisender Transformator (28) mit seiner Primärwicklung (26) in Reihe mit dem Stromsteuerelement (24) zwischen eine (20) der Eingangsklemmen (18, 20) und eine (30) der Ausgangsklemmen (30, 34) geschaltet ist, daß die andere Eingangsklemme (18) mit der anderen Ausgangsklemme (34) verbunden ist, und daß die Sekundärwicklung (68) einen Bestandteil der Spannungsmeßanordnung (70, 72, 74, 62, 22) bildet.1. Control circuit for the energy supply of an electrical consumer, which can be switched with a pair of input terminals via a source of an unregulated direct current and a current control element, a normal voltage transmitter, a voltage on one connected to the consumer Output terminal pair detecting voltage measuring arrangement, an arrangement which compares the voltage supplied by the normal voltage transmitter with the voltage supplied by the voltage measuring arrangement to generate a control voltage, and an arrangement which, depending on this control voltage, the conductivity of the current control element in the sense of regulating the ^ Voltage at the output terminals, characterized in that a transformer (28) having at least one secondary winding (68) with its primary winding (26) in series with the current control element (24) between one (20) of the input terminals (18, 20) and one (30) of the output terminals (30, 34) is connected, that the other input terminal (18) is connected to the other output terminal (34), and that the Secondary winding (68) is a component of the voltage measuring arrangement (70, 72, 74, 62, 22).

2* Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ich net, daß der Transformator eine zusätzliche Sekundärwicklung (84) aufweist und daß die Leitfähigkeit des Stromstreuerelements (24) durch eine Anordnung (82, 83, 86) mit einer Leitungsverbindung zwischen der zusätzlichen P Sekundärwicklung (84) und dem Stromsteuerelement (24) zwischen dem voll2 * control circuit according to claim 1, characterized by I net that the transformer has an additional secondary winding (84) and that the conductivity of the current scattering element (24) by an arrangement (82, 83, 86) with a line connection between the additional P secondary winding (84) and the current control element (24) between the full

leitenden und dem gesperrten Zustand geschaltet wird, derart, daß der Arbeite zyklus dts Stromsteuerelements (24) durch die auf die von der Vergleicheranordnung (61) erzeugte Regelspannung ansprechende Anordnung (76, 78) im Takte des Ansteigens und Absinkens des Stromflusses durch die Transformatorprimärwicklung (26) verändert wird.conducting and the blocked state is switched in such a way that the work cycle dts current control element (24) through the arrangement (76, 78) responding to the control voltage generated by the comparator arrangement (61) in the cycle of the rise and fall of the current flow through the transformer primary winding ( 26) is changed.

3t Regelschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Sekundärwicklung (34) die Vergleicheranordnung (61) mit Betriebsspannungen beliefert.3t control circuit according to claim 2, characterized in that the additional secondary winding (34) supplies the comparator arrangement (61) with operating voltages.

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4. Control circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the arrangement containing the secondary winding (68) (70, 72, 74 »62, 22) to detect the voltage on the output pins the series connection of a capacitor (74) and a rectifier element (70) with such polarity that with decreasing current flow through the primary winding (26) the capacitor is charged, contains, and that an arrangement (72, 62, 22), 4u * ofe which the voltage on the capacitor (74) of the comparator arrangement (61) is provided.

5 ·. Control circuit according to Claim 1, characterized in that that the comparator arrangement, the series connection of first secondary winding (68), a rectifier diode (70) and a capacitor (74) contains, the diode (70) being polarized so that with decreasing Current flow in the primary winding (26) of the capacitor (74) is charged.

6. Control circuit according to claim 5, g e ke imz e i c h η e t by an arrangement that depends on the initial current flow in the consumer the conduction state of the current control element (24) changed in such a way, that the current flow through the primary winding (26) is also changed.

7. Control circuit according to claim 6, characterized in that that the latter arrangement has the normal voltage transmitter (46) and an arrangement (61) for comparing the values from the voltage measuring arrangement contains the generated stress with the normal stress.

8. Control circuit according to claim 5, 6 or 7, characterized by an arrangement (22) which draws a voltage which is a measure of the consumer (32) connected via the output terminals (30, 34) Current is, supplies and the normal voltage generator (46) and an arrangement (61), which is determined by comparing the voltage from the voltage measuring system Voltage (68, 7 0, 74) generated voltage with the voltage generated by said arrangement (22) generates a voltage which is a measure of the consumer is the current drawn at normal voltage.

9 · Control circuit according to claim 5, 6 or 7, characterized in that that the transformer (28) has an additional secondary winding (84) and the latter arrangement has the normal voltage generator (46) and an arrangement (61) which contains the from the

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The voltage measuring arrangement compares the voltage generated with the normal voltage, the required operating current for this comparator arrangement (61) is supplied by an arrangement (85, 86) containing the additional secondary winding «

10. Control circuit according to claim 9 »characterized in that that as a consumer a mercury vapor lamp (32) over the output terminals (30, 34) is switched.

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