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Die
Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung, mit einer Wechselspannungsquelle,
einer Gleichrichterschaltung, einer Wechselrichterschaltung und
einer Hilfsgleichsspannungsquelle. Mit dieser können Schwankungen des einer
Last zugeführten
Stroms verringert werden.
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Bei
einer herkömmlichen
Stromversorgungseinrichtung wird eine Wechselrichterschaltung verwendet,
bei der Schaltelemente ein- und ausgeschaltet werden, um einen durch
Gleichrichten und Glätten eines
Stroms einer Wechselstromquelle erhaltenen Gleichstrom in ein Wechselstromsignal
umzuwandeln.
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Überdies
ist eine Stromversorgung für
die einen stabilen Gleichstrom erfordernde Wechselrichterschaltung
so ausgelegt, daß in
der einfachsten Form ein Kondensator zum Glätten des durch das Gleichrichten
des Wechselstroms erhaltenen Gleichstroms verwendet wird. Bei dieser
Anordnung tritt jedoch das Problem auf, daß die Stromversorgungseinrichtung
einen schlechten Leistungsfaktor besitzt. Zur Erzielung eines besseren
Leistungsfaktors ist eine Anordnung bekannt, bei der ein Stromversorgungsteil
eine Gleichspannungswandlerschaltung enthält. Ferner wird zur Vereinfachung
einer auf der obigen Anordnung basierenden Schaltung eine Schaltungsanordnung
vorgeschlagen, bei der Schaltelemente eines Gleichspannungswandlers
auch als jene einer Wechselrichterschaltung verwendet werden, wie
sich dies aus der US-A-4
564 897 ergibt. Diese Schaltungsanordnung weist zwar den Vorteil auf,
daß die
Schaltelemente gemeinsam verwendet werden, um eine vereinfachte
Schaltung zu schaffen, sie besitzt jedoch den Nachteil, daß sich mit
zwei Schaltungen, nämlich
der Wechselrichterschaltung und der Gleichspannungswandlerschaltung,
eine komplexe Schaltungsanordnung ergibt, die erhöhte Kosten
mit sich bringt. Um einen solchen Nachteil zu vermeiden, wurde auch
eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, bei der eine Wechselrichterschaltung von
selbst Störungen
in einem Eingangsstrom beseitigt, wobei es nicht mehr erforderlich
ist, eine solche Schaltung als Gleichspannungswandler zu verwenden.
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Beispielsweise
aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-38161 ergibt sich
eine Schaltungsanordnung, bei der eine Wechselrichterschaltung zwei
Schaltelemente in Form von Feldeffekttransistoren vom MOS-Typ (MOSFETs)
enthält,
wobei ein Strom einer Wechselspannungsquelle durch eine Gleichrichterschaltung
wie etwa einer Diodenbrücke gleichgerichtet
wird, die Schaltelemente der Wechselrichterschaltung abwechselnd
bei einer hohen Frequenz ein- und ausgeschaltet werden, um ein Ausgangssignal
der Gleichrichterschaltung in ein Wechselspannungssignal umzuwandeln,
das Wechselspannungsausgangssignal einer Last zugeführt wird
und die Wirkungsweise der Wechselrichterschaltung Verbesserungen
hinsichtlich Verzerrungen des Ausgangsstroms ermöglicht. In der Veröffentlichung
ist ein Glättungskondensator
auf der zur Gleichrichterschaltung entgegengesetzten Seite der Wechselrichterschaltung
vorgesehen. Im einzelnen ist in der Wechselrichterschaltung eine
Serienschaltung aus einem eine Gleichstromkomponente sperrenden
Kondensator und den obigen beiden Schaltelementen zwischen Gleichspannungsausgänge der Gleichrichterschaltung
RE geschaltet, wobei ferner eine Serienschaltung aus einem Resonanzkreis
aus zwei Kondensatoren und einer Induktionsspule sowie aus einem
der Schaltelemente, das mit dem auf der Seite negativer Polarität vorgesehenen
Gleichspannungsausgang der Gleichrichterschaltung verbunden ist,
zwischen die Gleichspannungsausgänge
der Gleichrichterschaltung geschaltet ist, eine Diode zu einem der
Kondensatoren parallelgeschaltet ist und eine Last zu dem anderen
Kondensator parallelgeschaltet ist. Der Glättungskondensator ist zu der
Serienschaltung aus den beiden Schaltelementen parallelgeschaltet,
und die beiden Schaltelemente werden bei einer hohen Frequenz durch
eine Steuerschaltung abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Zwischen
der Wechselspannungsquelle AC und der Gleichrichterschaltung ist
ein Filter FL vorgesehen, um Störspannungen
zu unterdrücken.
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Bei
der zuvor genannten Schaltungsanordnung tritt, da stets Strom von
der Wechselspannungsquelle zu der Wechselrichterschaltung geliefert wird,
keine Ruheperiode bei dem Eingangsstrom von der Wechselspannungsquelle
auf, und eine Verzerrung des Eingangsstroms wird im Vergleich zu
der Anordnung, bei der die Wechselrichterschaltung in der hinteren
Stufe des Glättungskondensators
vorgesehen ist, vermieden.
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Es
wird nun die Wirkungsweise der obigen Schaltungsanordnung in Verbindung
mit Tal- und Bergabschnitten der Ausgangsgleichspannung der Gleichrichterschaltung
erläutert.
Da eine Spannung an einem Kondensator C1 hoch ist und der Kondensator
effektiv arbeitet, wird ein Resonanzkreis geschaffen. In diesem
Fall wird angenommen, daß die Energie
als Spannung über
dem Glättungskondensator
und dem anderen Kondensator erhalten wird. Nimmt man an, daß der die
Gleichstromkomponente sperrende Kondensator mit C1, ein Kondensator
mit C2 und eine Induktionsspule mit L1 angegeben ist, so läßt sich
eine Resonanzfrequenz fd wie folgt ausdrücken: fd
= 1/2π{L1C1C2/(C1
+ C2)}1/2
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Da
die Spannung über
dem die Gleichstromkomponente sperrenden Kondensator C1 bei den Bergabschnitten
praktisch vernachlässigt
werden kann, erhält
man einen effektiven Resonanzkreis, wobei sich zu dieser Zeit eine
Resonanzfrequenz fc aus folgendem ergibt: fc
= 1/2π(L1C2)1/2
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Das
heißt,
daß sich
die Resonanzfrequenz bei der obigen Schaltungsanordnung in einem
Bereich der obigen Resonanzfrequenzen fd und fc entsprechend den
Schwankungen der Ausgangsgleichspannung der Gleichrichterschaltung ändert. Da
eine Serienschaltung aus den Kondensatoren C1 und C2 einen Teil
einer Serienresonanzschaltung bei Talabschnitten bildet, ist die
Kapazität
des Kondensators C1 kleiner als die des Kondensators C2, der einen Teil
der Serienresonanzschaltung bei Bergabschnitten bildet, und es wird
eine Beziehung fd > fc
erfüllt. Da
die Schaltfrequenz der Schaltelemente Q1 und Q2 auf einen konstanten
Wert eingestellt ist, der höher
ist als die Resonanzfrequenzen fc und fd, kommen die Talabschnitte
nahe bei der Schaltfrequenz zu liegen, wodurch der der Last gelieferte
Strom bei den Talabschnitten größer als
der bei den Bergabschnitten wird. Anders ausgedrückt ändert sich der der Last zugeführte Strom
stark bei den Talabschnitten und geringfügig bei den Bergabschnitten
entsprechend den Schwankungen der Ausgangsgleichspannung der Gleichrichterschaltung.
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Aus
dem Vorhergehenden ergibt sich, daß bei der zuvor genannten Schaltungsanordnung
hinsichtlich der Verzerrung des Eingangsstroms Verbesserungen erzielt
werden können,
der der Last zugeführte
Strom jedoch schwankt und damit beispielsweise die Verwendung einer
Entladungslampe als Last Änderungen
bezüglich
ihrer Lichtausbeute mit sich bringt, was zu einem Flackern der Lampe
führt. Um
dies zu vermeiden, wird in Erwägung
gezogen, die Schaltfrequenz der Schaltelemente entsprechend den Änderungen
der Ausgangsgleichspannung der Gleichrichterschaltung zu ändern, um
den der Last zugeführten
Strom im wesentlichen konstant zu halten. was jedoch wiederum mit
dem Nachteil verbunden ist, daß sich
eine komplizierte teure Schaltungsanordnung ergibt.
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Die
gleichen Typen von Schaltungsanordnungen wie oben erwähnt ergeben
sich aus den US-Patenten 5 274 540, 5 251 119, 4 511 823, 5 134 344,
usw. In jedem der obigen Patente liefert eine Wechselrichterschaltung
ein Hochfrequenz-Ausgangssignal
an eine Last, und diese Schaltung bewirkt eine Verbesserung hinsichtlich
der Verzerrung eines Eingangsstroms, wobei die oben genannten Probleme
jedoch bestehenbleiben.
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Insbesondere
offenbart die
US 5 251 119 eine
Wechselrichterschaltung, die die pulsierende Gleichspannung einer
Gleichrichterschaltung in eine geglättete pulsierende Gleichspannung
umwandelt und dafür
eine Hilfsgleichspannungsquelle mit einem Kondensator, der aufgeladen
wird, verwendet. Im Ladepfad liegt ein weiterer Kondensator zu diesem Kondensator
in Reihe, so daß der
Kondensator der Hilfsgleichspannungsquelle nicht auf den vollen Scheitelwert
der gleichgerichteten pulsierenden Spannung aufgeladen werden kann.
Die Hilfsgleichspannungsquelle liefert somit eine annähernd konstante
Hilfsgleichspannung ohne Hochfrequenzanteil.
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Indessen
wurde auch eine Stromversorgungsschaltung vorgeschlagen, wie sie
sich aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-220081 ergibt.
Bei der Stromversorgungsschaltung ist anstelle eines zwischen die
Gleichspannungsausgänge
einer Gleichrichterschaltung geschalteten Glättungskondensators eine Talfüllschaltung,
genauer eine Hüllkurvental-Auffüllschaltung,
vorgesehen, um einen Teil einer Hochfrequenz-Spannung einer Wechselrichterschaltung
der Ausgangsgleichspannung der Gleichrichterschaltung zu überlagern.
Bei der in dieser Stromversorgungsschaltung verwendeten Wechselrichterschaltung,
die eine Schaltung von verschiedenen Typen von Wechselrichterschaltungen
sein kann, sind eine Serienschaltung aus zwei Schaltelementen in
Form von bipolaren Transistoren, eine Serienschaltung aus zwei Kondensatoren
und eine Serienschaltung aus zwei Dioden zwischen die beiden Enden
einer Talfüllschaltung
geschaltet, wobei ferner eine Verbindungsstelle zwischen den beiden
Kondensatoren und eine Verbindungsstelle zwischen den beiden Dioden
gemeinsam angeschlossen sind, ein Serienresonanzkreis aus einer
Induktionsspule und einem Kondensator zwischen die obige gemeinsame
Verbindungsstelle und die Verbindungsstelle der Schaltelemente eingesetzt
ist und eine Last zu dem Kondensator parallelgeschaltet ist. Ferner
sind der Serienkreis aus den Schaltelementen und der Serienkreis
aus den Dioden umgekehrt parallelgeschaltet. Das heißt, es wird
eine Wechselrichterschaltung vom Halbbrücken-Typ geschaffen. Die beiden
Schaltelemente werden abwechselnd bei einer hohen Frequenz durch
eine Steuerschaltung ein- und ausgeschaltet.
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Die
obige Talfüllschaltung
enthält
eine Diode, die mit ihrer Kathode mit dem auf der Seite positiver Polarität vorgesehenen
Gleichspannungsausgang der Gleichrichterschaltung verbunden ist,
eine Induktionsspule und einen Talfüll-Kondensator, der mit der Anode der Diode
in Serie geschaltet ist, und eine Diode, die mit ihrer Kathode mit
dem Serienkreis aus der Induktionsspule und dem Talfüll-Kondensator und
ferner mit einer Verbindungsstelle zwischen dem Serienkreis und
der Diode verbunden ist, und die zudem mit ihrer Anode mit der Verbindungsstelle
zwischen den Schaltelementen verbunden ist. Bei einer solchen Anordnung
wird eine an der Verbindungsstelle der beiden Schaltelemente auftretende
Hochfrequenz-Spannung durch die Dioden gleichgerichtet, und der
Talfüll-Kondensator
wird zuvor über
die Induktionsspule in der Nähe
von (als Bergabschnitte bezeichneten) Spitzenwerten der Ausgangsgleichspannung
der Gleichrichterschaltung geladen; während die in dem Talfüll-Kondensator
gespeicherte Ladung über
die Diode in der Nähe
von (als Talabschnitte bezeichneten) 0V der Ausgangsgleichspannung der
Gleichrichterschaltung entladen wird, wodurch die Stromversorgung
für die
Wechselrichterschaltung bewirkt wird.
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In
diesem Fall schwankt die Versorgungsspannung für die Last bei Intervallen
eines halben Zyklus der Spannung der Wechselspannungsquelle, und
eine Stromversorgung erfolgt ausgehend von der Talfüllschaltung
zu der Wechselrichterschaltung bei den Talabschnitten der Ausgangsgleichspannung der
Gleichrichterschaltung, was bedeutet, daß bezüglich des Eingangsstroms von
der Wechselspannungsquelle eine gewisse Ruheperiode vorliegt.
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Um
die Schaffung einer Ruheperiode bezüglich des Eingangsstroms von
der Wechselspannungsquelle zu vermeiden, wird eine solche verbesserte
Schaltung vorgeschlagen, wie sie in der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 5-56659 beschrieben ist. Bei diesem Stand der Technik wird keine
Kombination des Talfüll-Stromversorgungsteils
mit einem Wechselrichterschaltungsteil angegeben, und es tritt das
gleiche Problem wie bei der zuvor genannten japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 5-38161 auf, das darin besteht, daß die Wellenform des Laststroms
bei den Berg- und Talabschnitten der Wechselstromquelle stark schwankt,
da die unterschiedlichen Teile der Wellenform des Laststroms unterschiedlich
zu der Resonanz bei den Berg- und Talabschnitten der Spannung der
Wechselspannungsquelle beitragen.
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Damit
besitzen auch die Schaltungsanordnungen der oben genannten japanischen
Offenlegungsschriften 5-38161 und 5-56659, usw. ein Problem, das
darin besteht, daß mit
der Annäherung
der Wellenform des Eingangsstroms an eine Wellenform gleich der
der Eingangsspannung zur Verbesserung des Leistungsfaktors der der
Last zugeführte
Strom stärker
schwankt. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Verwendung des Glättungskondensators zur
Erzeugung eines Stromstoßes
führt,
da der Glättungskondensator
zur Zeit des Einschaltens des Stroms geladen wird. Bei der obigen
Schaltungsanordnung kann die Kapazität des Kondensators klein gewählt werden,
und die Schaltelemente sowie die Induktionsspule sind zwischen dem
eine Gleichstromkomponente sperrenden Kondensator und der Gleichrichterschaltung
vorgesehen, so daß im
wesentlichen kein Stromstoß auftritt,
wobei jedoch ein Beseitigen der Ruheperiode bezüglich des Eingangsstroms den
Nachteil stärker
Schwankungen des der Last zugeführten
Stroms mit sich bringt. Die in der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 5-56659 beschriebene Schaltungsanordnung, die keine Talfüllschaltung
vorsieht, ist ferner mit einem Problem behaftet, das gleich dem
zuvor im Zusammenhang mit der japanischen Offenlegungsschrift Nr.
5-38161 erläuterten
Problem ist.
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Indessen
ermöglicht
das Steuern der Schaltfrequenz der Schaltelemente das Unterdrücken von Schwankungen
des der Last zugeführten
Stroms, wobei dies jedoch wiederum mit dem Nachteil einer komplexen
Anordnung der Steuerschaltung verbunden ist, die höhere Kosten
mit sich bringt. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Schwankungen der
Schaltfrequenz den Entwurf einer Filterschaltung zur Rauschunterdrückung erschweren,
was zu Störspannungsverlusten
führt.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Stromversorgungseinrichtung
zu schaffen, die in der Lage ist, Schwankungen eines einer Last
zugeführten
Stroms zu unterdrücken,
und bei der die Erzeugung einer Ruheperiode bezüglich eines Eingangsstroms
vermieden werden kann, um Verbesserungen hinsichtlich der Verzerrung
des Eingangsstroms zu erzielen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Schaffung einer
Stromversorgungseinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
Vorteilhafte Ausführungen
sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen,
wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird; in dieser zeigen:
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1 ein
schematisches Prinzipschaltbild einer Stromversorgungseinrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 Wellenformen
von Signalen, die an Stellen in der Ausführungsform der 1 auftreten;
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3 ein
Schaubild zur Erläuterung
der Wirkungsweise der Schaltung der 1;
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4 ein
spezifisches Schaltbild der Ausführungsform
der 1;
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5 ein
Schaubild zur Erläuterung
der Wirkungsweise der Schaltung der 4;
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6 ein
schematisches Prinzipschaltbild einer Stromversorgungseinrichtung
gemäß einer zweiten
Ausführungsform;
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7 und 8 schematische
Prinzipschaltbilder von Stromversorgungseinrichtungen gemäß einer
dritten Ausführungsform;
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(Ausführungsform 1)
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist so ausgelegt, daß wie
in 1 gezeigt, der Strom einer Wechselspannungsquelle
AC durch eine Gleichrichterschaltung RE wie etwa eine Diodenbrücke einer Vollweggleichrichtung
unterzogen wird, wobei eine Ausgangsgleichspannung der Gleichrichterschaltung RE
durch eine Wechselrichterschaltung INV in eine Hochfrequenz-Wechselspannungsausgangssignal umgewandelt
wird, das einer Last L zugeführt
wird. Genauer ist eine Hilfsgleichspannungsquelle 1, im folgenden
als Talfüllschaltung
bezeichnet, in der letzten Stufe der Wechselrichterschaltung INV
vorgesehen. Das heißt,
der bei der herkömmlichen
Schaltungsanordnung verwendete Glättungskondensator wird durch
die Talfüllschaltung 1 ersetzt,
und der die Gleichspannungskomponente sperrende Kondensator sowie
die Diode werden durch ein geeignetes Impedanzelement Z (irgendeines
der Elemente Kondensator, Induktionsspule und Widerstand, oder eine Kom bination
davon) ersetzt.
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Genauer
ist in der Wechselrichterschaltung INV ein Serienkreis aus zwei
Schaltelementen Q1 und Q2 über
das Impedanzelement Z zwischen Gleichspannungs-Ausgangsklemmen der
Gleichrichterschaltung RE geschaltet, wobei ferner ein Serienresonanzkreis
aus Kondensatoren C2 und C3 und einer Induktionsspule L1 zwischen
die Gleichspannungs-Ausgangsklemmen der Gleichrichterschaltung RE
geschaltet ist, wobei der Kondensator C2 zu der Last L parallelgeschaltet
ist. In der Talfüllschaltung 1 ist
ein Talfüllkondensator
(im folgenden lediglich als Kondensator bezeichnet) Ca über eine
Induktionsspule LA mit einer Anode einer Diode Da in Serie geschaltet,
wobei ein Serienkreis aus der Diode Da, der Indukttionsspule La
und dem Kondensator Ca zu einem weiten Kondensator Cb parallelgeschaltet
ist, und wobei eine weitere Diode Db mit ihrer Kathodenseite mit
einer Verbindungsstelle zwischen der Diode Da und der Induktionsspule
La verbunden ist. Der Serienkreis aus der Diode Da, der Induktionsspule
La und dem Kondensator Ca ist zu dem Serienkreis aus den Schaltelementen
Q1 und Q2 der Wechselrichterschaltung INV parallelgeschaltet, und
die Diode Db ist mit ihrer Anodenseite mit einer Verbindungsstelle
zwischen den Schaltelementen Q1 und Q2 der Wechselrichterschaltung
INV verbunden. Der Kondensator Ca, der einen Elektrolytkondensator umfassen
kann, besitzt eine Kapazität,
die hinreichend größer als
die des Kondensators Cb ist. Obwohl davon ausgegangen wird, daß die Schaltelemente
Q1 und Q2 jeweils einen MOS-Feldeffekttransistor (MOSFET) umfassen,
können
die Schaltelemente durch einen bipolaren Transistor mit einer in Sperrichtung
dazu parallelgeschalteten Diode oder dergleichen gebildet sein.
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Die
beiden Schaltelemente Q1 und Q2 werden abwechselnd mit einer hohen
Frequenz unter der Steuerung einer geeigneten Steuerschaltung (nicht gezeigt)
ein- und ausgeschaltet. Ist das Schaltelement Q2 somit eingeschaltet,
so fließt
ein Resonanzstrom von der Gleichrichterschaltung RE oder der Talfüllschaltung 1 über einen
Kondensator C3, die Last L, den Kondensator C2, die Induktionsspule
L1 und das Schaltelement Q2; ist dagegen das Schaltelement Q1 eingeschaltet,
so wird die in dem Kondensator C3 gespeicherte Ladung entladen,
so daß ein Resonanzstrom über das
Schaltelement Q1, die Induktionsspule L1, die Last L, den Kondensator
C2 und den Kondensator C3 fließt.
Ist das Schaltelement Q1 eingeschaltet, so wird der Kondensator
Ca über die
Diode Db und die Induktionsspule La geladen. Ist das Schaltelement
Q1 abgeschaltet, so wird die bis jetzt in der Induktionsspule La
gespeicherte Energie über
eine parasitäre
Diode des Schaltelements Q2 und die Diode Db abgeführt, um
den Kondensator Ca zu laden. Das heißt, daß ein abwechselndes Ein- und Ausschalten
der Schaltelemente Q1 und Q2 bewirkt, daß der Kondensator Ca geladen
wird. Die Induktionsspule La ist in den Ladepfad des Kondensators Ca
eingesetzt, so daß ein
regenerativer Strom der Induktionsspule La dazu verwendet werden
kann, den Energienutzungsgrad zu erhöhen.
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Wenn
im Stand der Technik an der Talfüllschaltung 1 eine
im wesentlichen konstante Spannung anliegt und die Spannung der
Wechselspannungsquelle AC eine solche Wellenform aufweist, wie sie
in 2a gezeigt ist, besitzt ein von
der Wechselrichterschaltung INV an die Last L gelieferter Strom
eine solche Wellenform, wie sie in 2b gezeigt
ist, in der sich der Strom bei Talabschnitten der Ausgangsgleichspannung
der Gleichrichterschaltung RE stark ändert, während er sich bei deren Bergabschnitten
wenig ändert.
Indessen neigt die beidseitige Spannung der Talfüllschaltung 1 dazu,
im Fall der Verwendung eines Glättungskondensators
eine niedrige Wellenform anzunehmen, und in dem Fall, daß kein Glättungskondensator
verwendet wird, eine hohe Wellenform anzunehmen. Da der Lastversorgungsstrom
von der Wechselrichterschaltung INV zu der Last L sich bei Talabschnitten
der Ausgangsgleichspannung der Gleichrichterschaltung RE stark und
bei deren Bergabschnitten wenig ändert,
wird nur die Talfüllschaltung 1 als
Stromversorgung für
die Wechselrichterschaltung INV verwendet, wobei der Lastversorgungsstrom
sich bei Bergabschnitten der Ausgangsgleichspannung der Gleichrichterschaltung RE
stark und bei deren Talabschnitten wenig ändert, wie in 2c gezeigt
ist. Damit besitzt bei der Schaltungsanordnung der 1 der
von der Wechselrichterschaltung INV an die Last L gelieferte Strom
eine solche, einer Kombination der Stromwellenformen der 2b und 2c entsprechende
Wellenform, wie sie in 2d gezeigt
ist. Das heißt,
mit der Verwendung der Talfüllschaltung 1 können Spitzenwerte
der Stromwellenform der 2b verringert
werden, was eventuell dazu führt,
daß die
Stromwellenform des Versorgungsstromes von der Wechselrichterschaltung
INV zu der Last L bei Berg- und Talabschnitten der Ausgangsgleichspannung
der Gleichrichterschaltung RE Spitzen aufweist und die Stromänderung
damit kleiner als die der herkömmlichen
Anordnung gemacht werden kann. Da ferner die Änderungsperiode nur etwa 1/4
der Änderungsperiode
der Spannung der Wechselspannungsquelle entspricht, kann, wenn eine
Entladungslampe als Last L verwendet wird, das Flackern der Lampe
durch beide Effekte unterdrückt werden,
wonach die Änderungsbreite
gering ist und ihre Periode kurz wird. Da der Eingangsstrom keine Ruheperiode
aufweist, da er ständig
an die Wechselrichterschaltung INV geliefert wird, können ferner Verbesserungen
hinsichtlich der Eingangsstromverzerrung erzielt werden. Da eine
in 3 durch eine durchgezogene Linie dargestellte
Eingangsspannungswellenform gleichartig mit einer Eingangsstromwellenform
ist, wie sie in 3 durch eine strichpunktierte
Linie dargestellt ist, kann ferner auch ein Eingangsleistungsfaktor
verbessert werden. Da überdies
der Kondensator Cb eine kleinere Kapazität besitzt und der Kondensator
Ca mit der größeren Kapazität nicht
direkt mit der Ausgangsklemme der Gleichrichterschaltung RE verbunden
ist, tritt zum Zeitpunkt des Einschaltens der Energie praktisch kein
Stromstoß auf.
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Eine
spezifische Schaltung der vorliegenden Ausführungsform, bei der zwei Entladungslampen DL
als Last L verwendet werden, ist in 4 gezeigt. Bei
der Schaltung der 4 ist eine Primärwicklung eines
Ausgangstransformators T1 zum Kondensator C2 parallelgeschaltet,
und ein Serienkreis aus den beiden Entladungslampen DL ist über einen
eine Gleichstromkomponente sperrenden Kondensator C10 zu der Sekundärwick lung
des Ausgangstransformators T1 parallelgeschaltet. Mit den Heizfäden der
jeweiligen Entladungslampen DL sind über Kondensatoren C11 bis C13
zur Vermeidung eines Kurzschließens
der Heizfäden
auch Vorheizwicklungen des Ausgangstransformators T1 verbunden.
Die beiden Schaltelemente Q1 und Q2, die MOSFETs enthalten, werden
bei einer konstanten Frequenz durch eine Steuerschaltung 4 abwechselnd
ein- und ausgeschaltet. Das Impedanzelement Z enthält einen
Kondensator C5, zu dem eine Diode D5 parallelgeschaltet ist. Ferner
ist ein Kondensator C6 zwischen die Gleichspannungs-Ausgangsklemmen der
Gleichrichterschaltung RE geschaltet, und ein Serienkreis aus einem
Kondensator C14 und einem am einen Ende an Masse liegenden Kondensator
C15 ist als Rauschunterdrückungsfilter
NF mit der auf der Seite negativer Polarität vorgesehenen Ausgangsklemme der
Gleichrichterschaltung RE verbunden. Zwischen die Wechselspannungsquelle
AC und die Gleichrichterschaltung RE ist über eine Schmelzsicherung F eine
Filterschaltung FL eingesetzt, die dazu dient, zu verhindern, daß hochfrequentes
Rauschen zu der Wechselspannungsquelle AC mit der Filterschaltung FL
durchgelassen wird. Zwischen die auf der Seite positiver Polarität vorgesehene
Gleichspannungs-Ausgangsklemme der Gleichrichterschaltung RE und
den Kondensator C5 ist auch eine Diode D6 eingesetzt, um einen Rückstrom
zu vermeiden. Die weitere Anordnung und die weitere Wirkungsweise sind
im wesentlichen gleich jenen der Schaltungsanordnung der 1.
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Bei
einer solchen Schaltungsanordnung wird bei konstanter Kapazität des Kondensators
Ca eine Spannung am Kondensator Ca, d.h., das Ausmaß des Füllens von
Talabschnitten in der Ausgangsgleichspannung der Gleichrichterschaltung
RE durch die Schaltfrequenz, die Einschaltdauer des Schaltelements
Q2 und durch die Größe der Induktionsspule La
bestimmt. Daher werden die Schaltfrequenz und die Induktionsspule
La so festgelegt, daß ein
der Last L gelieferter Strom den geringsten Spitzenfaktor (= Stromspitzenwert/Stromeffektivwert)
besitzt. Werden bei dieser Schaltungsanordnung die Schaltfrequenz und
die Induktionsspule wie zuvor erwähnt festgelegt, so besitzt
der der Last L zugeführte
Strom eine solche, einen Spitzenfaktor von 1,7 aufweisende Wellenform,
wie sie in 5 gezeigt ist. Es ist festzustellen,
daß die
herkömmliche
Schaltungsanordnung einen Spitzenfaktor von 2,0 oder mehr aufweist,
und daß dann,
wenn die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
verwendet wird, Schwankungen in dem der Last L zugeführten Strom
unterdrückt
werden können.
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(Ausführungsform 2)
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
der 6 wird die Heizfäden aufweisende Entladungslampe
DL als Last L verwendet, und der Kondensator C2 ist mit den einen
Enden der beiden Heizfäden
verbunden. Mit den anderen Enden der beiden Heizfäden ist
eine Sekundärwicklung
eines Ausgangstransformators T2 verbunden, dessen Primärwicklung
als Induktionsspule L1 verwendet wird, die einen Teil des Resonanzkreises
bildet. Mit dem Ausgangstransformator T2 sind auch zwei Rückkopplungswicklungen vorgesehen,
so daß in
den Rückkopplungswicklungen
induzierte Spannungen dazu verwendet werden, die Schaltelemente
Q1 und Q2 ein und auszuschalten. Anders ausgedrückt sind die Rückkopplungsschaltungen
hinsichtlich der Polarität
so angeschlossen, daß abwechselnd
ein Ein- und Ausschalten der beiden Schaltelemente Q1 und Q2 bewirkt
wird, wodurch die Wechselrichterschaltung INV einen sogenannten
Selbstschwingungsbetrieb bewirkt, während das Erfordernis des Empfangs
eines externen Steuersignals entfällt. Eine Diode D7 ist zwischen
der auf der Seite positiver Polarität vorgesehenen Gleichspannungs-Ausgangsklemme
der Gleichrichterschaltung RE und einer Diode D0 eingesetzt, ein
Serienkreis aus Dioden D8 und D9 ist zwischen die Gleichspannungsklemmen
der Gleichrichterschaltung RE geschaltet, und der Kondensator C3
ist mit seinem einen Ende mit einer Verbindungsstelle zwischen den
beiden Dioden D8 und D9 verbunden. Ferner ist ein Kondensator C9
mit der Diode D9 verbunden, die einen Teil eines dazu parallelen
Entladungspfades der Talfüllschaltung 1 bildet.
Ein Kondensator C4 ist zwischen die Kathode der Diode D7 und die Anode
der Diode D8 geschaltet. Die weitere Anordnung und die weitere Wirkungsweise
sind im wesentlichen die gleichen wie jene der 4,
und die Wirkungsweise einer Wechselrichterschaltung INV, die zu
der der vorliegenden Erfindung gleichartig ist, ist in dem US-Patent
Nr. 5 134 344 beschreiben.
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(Ausführungsform 3)
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Selbst
bei der vorliegenden Ausführungsform
entspricht eine Kombination der Wellenform des Laststroms des Wechselrichterabschnitts 1' und der Wellenform
des Laststroms des Stromversorgungsabschnitts 3' einer in 2d gezeigten Wellenform. Das heißt, die
kombinierte Wellenform besitzt verringerte Spitzenwerte bei Berg-
und Talabschnitten der Wellenform der Spannung der Wechselspannungsquelle
AC, wodurch in 7 der vorliegenden Ausführungsform
ein im wesentlichen konstantes Lastausgangssignal erhalten werden
kann.
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Selbst
bei dieser Ausführungsform
kann eine Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform mit einer weiteren
Induktanz Z' vorgesehen
sein, wie dies in 8 gezeigt ist.
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Obwohl
die Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist festzustellen, daß sie nicht auf diese beschränkt ist.