DE19804974C1 - Pulse igniter for gas discharge lamp with AC supply e.g. for automobile - Google Patents
Pulse igniter for gas discharge lamp with AC supply e.g. for automobileInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Impulszünder für eine wechselstromgespeiste Gasentladungslampe, wobei die Gasentladungslampe über die Sekundärseite eines Zündimpulsübertragers mit Brennenergie versorgt wird, gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention is based on a pulse igniter for one AC-powered gas discharge lamp, the Gas discharge lamp over the secondary side of a Ignition pulse transformer is supplied with combustion energy, according to the im Preamble of claim 1 defined genus.
Zur Zündung von Gasentladungslampen, insbesondere von in Kraftfahrzeugen verwendeten Hochdruck-Gasentladungslampen sind verschiedene Schaltungen und Verfahren bekannt. So ist beispielsweise die Resonanzzündung verwendet worden, und ein Impulszünder als Parallelzünder oder Serienzünder bekannt. Der Serienzünder weist eine große Längsinduktivität auf, die sein Hauptnachteil ist.For the ignition of gas discharge lamps, in particular in High pressure gas discharge lamps used in motor vehicles various circuits and methods known. So is for example, the resonance ignition has been used, and a Pulse igniter known as parallel igniter or series igniter. Of the Series igniter has a large longitudinal inductance, which is Main disadvantage is.
Aus DE 195 44 842 A1 ist ein Impulszünder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Aus DE-OS 22 00 541 ist es prinzipiell bekannt, bei einem Überlagerungszündgerät die Sekundärwicklung des Zündimpulsübertragers zu deren Entlastung nach erfolgter Zündung kurzzuschließen.From DE 195 44 842 A1 is a pulse igniter with the features of The preamble of claim 1 is known. From DE-OS 22 00 541 it is known in principle, in a superimposed ignitor Secondary winding of the ignition pulse transmitter to relieve it short-circuit after ignition.
Vorliegende Erfindung verfolgt den Zweck, einen Serienzünder so auszugestalten, daß er mit Vorteil angewendet werden kann. Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß durch schaltungstechnische Maßnahmen die Längsinduktivität wesentlich verringert wird. Diese Maßnahmen sollen einfach und kostengünstig sein.The present invention has the purpose of making a series igniter to design that it can be used with advantage. The The object of the invention is therefore essentially that the series inductance through circuitry measures is significantly reduced. These measures are meant to be simple and be inexpensive.
Der erfindungsgemäße Impulszünder mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, hat gegenüber dem bekannten Stand der Technik den entscheidenden Vorteil, daß eine erhebliche Reduzierung der Längsinduktivität bei sehr geringem schaltungstechnischem Aufwand erzielt wird. Im Brennbetrieb der Gasentladungslampe wird durch die Erfindung also eine geringe Induktivität erreicht. Diese geringe Induktivität ist im Wechselspannungsbetrieb der Gasentladungslampe erwünscht, um die Gasentladungslampe im Umpolvorgang schnellstmöglich mit umgepoltem Strom zu versorgen. Die Induktivität widersetzt sich dieser schnellen Stromumpolung.The pulse igniter according to the invention with the characteristic Features of claim 1, compared to the known state of the Technology has the decisive advantage of being a significant one Reduction of the longitudinal inductance with very little circuitry effort is achieved. In the burning operation of the The invention therefore makes a gas discharge lamp a small one Inductance reached. This low inductance is in the AC operation of the gas discharge lamp desired to the Gas discharge lamp in the polarity reversal process as soon as possible with the polarity reversed To supply electricity. The inductance opposes this rapid polarity reversal.
Gemäß der Erfindung ist prinzipiell bei dem Impulszünder, der als Serienzünder gestaltet ist, vorgesehen, daß auf der Primärseite des Zündimpulsübertragers mittels einer Hilfsspannungsquelle die Primärwicklung bis zur Zündung mit Strom aufgeladen wird und daß nach der Zündung die Längsinduktivität der Sekundärwicklung des Zündimpulsübertragers durch wechselstrommäßiges Kurzschließen der Primärwicklung verringert wird. According to the invention is in principle in the pulse igniter, which as Series igniter is designed, provided that on the primary side of the ignition pulse transmitter by means of an auxiliary voltage source Primary winding is charged with electricity until ignition and that after ignition, the longitudinal inductance of the secondary winding of the Ignition pulse transmitter by short-circuiting the AC Primary winding is reduced.
Durch die in den weiteren Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Impulszünders ermöglicht.By the measures set out in the other claims advantageous developments and improvements of claim 1 specified pulse igniter.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Impulszünders sind auf der Primärseite des Zündimpulsübertragers die Hilfsspannungsquelle, ein erster Schalter, die Primärwicklung des Zündimpulsübertragers und ein zweiter Schalter in Reihe geschaltet. Die Parallelschaltung eines Kondensators und eines ohmschen Widerstandes ist parallel zur Reihenschaltung der Hilfsspannungsquelle und des ersten Schalters angeordnet. Zur Bereitstellung der Zündenergie werden beide Schalter geschlossen, bei Erreichen genügender Stromaufladung des Zündimpulsübertragers wird der zweite Schalter zur Generierung des sekundärseitigen Hochspannungszündimpuls geöffnet, und anschließend wird nach Zündung der Gasentladungslampe und Absinken der Zündspannung auf etwa den Wert Null die Primärseite des Zündimpulsübertragers wechselstrommäßig kurzgeschlossen.According to a particularly advantageous embodiment of the pulse igniter according to the invention are on the primary side of the Ignition pulse transmitter the auxiliary voltage source, a first Switch, the primary winding of the ignition pulse transmitter and a second switch connected in series. The parallel connection of one Capacitor and an ohmic resistor is parallel to Series connection of the auxiliary voltage source and the first switch arranged. Both are used to provide the ignition energy Switch closed, when sufficient current charging of the Ignition pulse transmitter is the second switch for generating the secondary-side high-voltage ignition pulse opened, and afterwards the gas discharge lamp is ignited and it drops the ignition voltage to approximately zero the primary side of the Ignition pulse transformer short-circuited in terms of AC.
In weiterer möglichen Ausgestaltung dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, wird zum wechselstrommäßigen Kurzschließen der Primärseite des Zündimpulsübertragers der erste Schalter nach Zündung der Gasentladungslampe und Absinken der Zündspannung auf etwa den Wert Null geöffnet, und nach Entladung des Kondensators über den ohmschen Widerstand wird der zweite Schalter wieder geschlossen.In a further possible embodiment of this advantageous Embodiment of the invention, the AC is Short circuit the primary side of the ignition pulse transmitter the first Switch after ignition of the gas discharge lamp and lowering of the Ignition voltage opened to approximately zero, and after discharge of the capacitor through the ohmic resistance becomes the second Switch closed again.
In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung sind die Schalter steuerbare MOS-FET-Transistoren.In an expedient development of the invention, the switches controllable MOS-FET transistors.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Impulszünders ist die Streuinduktivität des Zündimpulsübertragers durch enge Kopplung von Primär- und Sekundärwicklung gering gehalten.According to a further particularly advantageous embodiment of the pulse igniter according to the invention is the leakage inductance of Ignition pulse transmitter through close coupling of primary and Secondary winding kept low.
In besonders zweckmäßiger Weise ist der erfindungsgemäß ausgestaltete Impulszünder für die Zündung einer Hochdruck- Gasentladungslampe vorgesehen.This is according to the invention in a particularly expedient manner designed pulse igniter for the ignition of a high pressure Gas discharge lamp provided.
Gemäß einer besonders vorteilhaften weiteren sehr zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der erfindungsgemäß ausgestaltete Impulszünder für die Zündung einer in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer eingebauten Gasentladungslampe vorgesehen.According to a particularly advantageous further very useful The embodiment of the invention is that designed according to the invention Pulse igniter for one in one Motor vehicle headlights built-in gas discharge lamp intended.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenThe invention is based on one shown in the drawing Exemplary embodiment in the following description explained. Show it
Fig. 1 schematisch in einem Blockschaltbild die Schaltung des erfindungsgemäß gestalteten Impulszünders und Fig. 1 shows schematically in a block diagram the circuit of the pulse igniter designed according to the invention and
Fig. 2 ein Diagramm mit dem Zeitablauf verschiedener Signale in der erfindungsgemäßen Schaltung. Fig. 2 is a diagram with the timing of various signals in the circuit according to the invention.
In Fig. 1 ist schematisch in einem Blockschaltbild die Schaltung des erfindungsgemäß gestalteten Impulszünders dargestellt. Eine Quelle 1 mit der Spannung UB ist in Reihenschaltung über die Sekundärwicklung 2 eines Zündimpulsübertragers 3 mit einer Gasentladungslampe 4 verbunden. Die Quelle 1 erzeugt die für den Brennbetrieb der Gasentladungslampe 4 notwendige Wechselspannung, egal ob es sich dabei um eine Rechteckspannung oder andersförmige Wechselspannungen handelt. In der nachfolgenden Beschreibung wird von einem Rechteckbetrieb ausgegangen.In Fig. 1, the circuit of the pulse igniter designed according to the invention is shown schematically in a block diagram. A source 1 with the voltage U B is connected in series via the secondary winding 2 of an ignition pulse transmitter 3 to a gas discharge lamp 4 . The source 1 generates the AC voltage necessary for the burning operation of the gas discharge lamp 4 , regardless of whether it is a square-wave voltage or other AC voltages. In the following description, rectangular operation is assumed.
Zur Zündung der Gasentladungslampe 4 wird über die Primärwicklung 5 des Zündimpulsübertragers 3 die notwendige Zündenergie bereit gestellt und zum Zündzeitpunkt auf die Sekundärseite 2 übertragen. Damit steht dann dort die hochtransformierte Zündhochspannung UZ an.To ignite the gas discharge lamp 4 , the necessary ignition energy is made available via the primary winding 5 of the ignition pulse transmitter 3 and is transmitted to the secondary side 2 at the time of ignition. The highly transformed high ignition voltage U Z is then present there.
Die Primärwicklung 5 des Zündimpulsübertragers 3 ist zum einen über einen ersten Schalter S1 mit dem einen Pol, beispielsweise dem Pluspol einer Hilfsspannungsquelle 6 verbunden, und ist zum anderen über einen zweiten Schalter S2 mit dem anderen Pol der Hilfsspannungsquelle 6 verbunden. Zwischen der Verbindung von Primärwicklung 5 und erstem Schalter S1 ist die Parallelschaltung eines Kondensators 7 und eines Widerstandes 8 angeschlossen und auf der zweiten Seite mit dem zweiten Pol der Hilfsspannungsquelle 6 verbunden. Der eine Pol der Quelle 1, im dargestellten Beispiel der Minuspol, ist mit dem zweiten Pol der Hilfsspannungsquelle 6 verbunden und beispielsweise auf Minus oder Bezugspotential gelegt.The primary winding 5 of the ignition pulse transmitter 3 is connected on the one hand via a first switch S1 to the one pole, for example the positive pole of an auxiliary voltage source 6 , and on the other hand is connected to the other pole of the auxiliary voltage source 6 via a second switch S2. The parallel connection of a capacitor 7 and a resistor 8 is connected between the connection of the primary winding 5 and the first switch S1 and is connected on the second side to the second pole of the auxiliary voltage source 6 . One pole of the source 1 , in the example shown the minus pole, is connected to the second pole of the auxiliary voltage source 6 and, for example, is set to minus or reference potential.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden als Schalter S1 und S2 steuerbare MOS-FET-Transistoren eingesetzt.In a preferred embodiment of the invention, switches S1 and S2 controllable MOS-FET transistors are used.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schaltung gemäß Fig. 1 ist anhand der von der Zeit t abhängigen Diagramme in Fig. 2 dargestellt. Dabei ist in Fig. 2a mit der Kurve 21 die Ein- und Ausschaltfunktion des ersten Schalters S1 und in Fig. 2b mit der Kurve 22 die Ein- und Ausschaltfunktion des zweiten Schalters S2 dargestellt. In Fig. 2c ist mit Kurve 23 der mit IL1 bezeichnete Strom in der Primärwicklung 5 dargestellt. Die hochtransformierte Zündspannung UZ wird auf der Sekundärseite des Zündimpulsübertragers 3 zum Zündzeitpunkt über Leitung 9 auf die Gasentladungslampe 4 zu deren Zündung gegeben.The mode of operation of the circuit according to the invention according to FIG. 1 is shown in FIG. 2 on the basis of the diagrams dependent on the time t. The curve 21 shows the on and off function of the first switch S1 in FIG. 2a and the curve 22 shows the on and off function of the second switch S2 in FIG. 2b. In Fig. 2c of the designated current IL1 is shown in the primary winding 5 with curve 23. The highly transformed ignition voltage U Z is applied to the gas discharge lamp 4 on the secondary side of the ignition pulse transmitter 3 at the time of ignition via line 9 to ignite it.
Zur Erzeugung des Hochspannungssignals auf der Sekundärseite 2 des Zündimpulsübertragers 3, der Zündspannung UZ, wird die Primärwicklung 5 zunächst mit Strom aufgeladen. Dazu wird die Zündhilfsspannung UH der Hilfsspannungsquelle 6 über den geschlossenen Schalter S1, Kurve 21 in Fig. 2a hat den Wert 1, angelegt, während der zweite Schalter S2 ebenfalls geschlossen ist, d. h. Kurve 22 in Fig. 2b hat ebenfalls den Wert 1. Wenn der Zündimpulsübertrager 3 mit genügend Energie geladen ist, dann wird der zweite Schalter S2 zum Zündzeitpunkt tz geöffnet, d. h. der Wert der Kurve 22 in Fig. 2b wechselt von 1 auf 0. Es bildet sich dadurch eine Induktionsspannung, die hochtransformiert an der Sekundärwicklung 2 als Hochspannung UZ auftritt. Dieser Wert übersteigt den Wert der Hilfsspannung UH entsprechend dem Übertragungsverhältnis des Zündimpulsübertragers 3. Mit dem auf diese Weise generierten Zündimpuls wird die Gasentladungslampe 4 gezündet. Wie in der Kurve 23 in Fig. 2c dargestellt, fällt dann zu diesem Zeitpunkt tz der Wert des Stromes IL1 in der Primärwicklung 5 von seinem über einen rampenartigen Anstieg erreichten höchsten Wert auf den Wert Null ab.To generate the high-voltage signal on the secondary side 2 of the ignition pulse transmitter 3 , the ignition voltage U Z , the primary winding 5 is first charged with current. For this purpose, the auxiliary ignition voltage U H of the auxiliary voltage source 6 is applied via the closed switch S1, curve 21 in FIG. 2a has the value 1, while the second switch S2 is also closed, ie curve 22 in FIG. 2b also has the value 1. If the ignition pulse transmitter 3 is charged with sufficient energy, then the second switch S2 is opened at the ignition point tz, ie the value of the curve 22 in FIG. 2b changes from 1 to 0. An induction voltage is thereby formed, which is transformed up on the secondary winding 2 occurs as high voltage U Z. This value exceeds the value of the auxiliary voltage U H in accordance with the transmission ratio of the ignition pulse transmitter 3 . The gas discharge lamp 4 is ignited with the ignition pulse generated in this way. As shown in curve 23 in FIG. 2c, the value of the current IL1 in the primary winding 5 then drops from its highest value reached via a ramp-like increase to the value zero at this time tz.
Wenn die Gasentladungslampe 4 gezündet hat, und damit die Spannung auf der Primärseite des Zündimpulsübertragers 3 Null geworden ist, wird der erste Schalter S1 geöffnet, d. h. zum Zeitpunkt t0 wechselt der Wert der Kurve 21 in Fig. 2a von 1 auf 0. Über den Widerstand 8 entlädt sich die Spannung des Kondensators 7. Sobald dieser entladen ist, kann der zweite Schalter S2 wieder eingeschaltet werden, d. h. der Wert der Kurve 22 wechselt zum Zeitpunkt t1 von 0 auf 1. When the gas discharge lamp 4 has ignited and the voltage on the primary side of the ignition pulse transmitter 3 has become zero, the first switch S1 is opened, ie at the time t0 the value of the curve 21 in FIG. 2a changes from 1 to 0. Via the resistance 8 discharges the voltage of the capacitor 7 . As soon as it is discharged, the second switch S2 can be switched on again, ie the value of curve 22 changes from 0 to 1 at time t1.
Ab diesem Zeitpunkt t1 ist die Primärseite des Zündimpulsübertragers 3 wechselstrommäßig kurzgeschlossen. Es besteht dann der aus leitendem zweiten Schalter S2, Kondensator 7 und Primärwicklung 5 gebildete wechselstrommäßige Kurzschlußkreis. Wegen der magnetischen Kopplung zwischen Primärwicklung 5 und Sekundärwicklung 2 ist damit auch die Sekundärseite des Zündimpulsübertragers 3 wechselstrommäßig kurzgeschlossen.From this point in time t1, the primary side of the ignition pulse transmitter 3 is short-circuited in terms of alternating current. Then there is the AC short circuit formed from the conductive second switch S2, capacitor 7 and primary winding 5 . Because of the magnetic coupling between primary winding 5 and secondary winding 2 , the secondary side of the ignition pulse transmitter 3 is therefore short-circuited in terms of AC.
Damit steht dem Umpolvorgang des Brennstromes der Gasentladungslampe 4 jetzt lediglich noch die Streuinduktivität des Zündimpulsübertragers 3 entgegen. Diese Streuinduktivität wird durch möglichst enge Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung gering gehalten.The polarity reversal of the combustion current of the gas discharge lamp 4 is now only opposed to the leakage inductance of the ignition pulse transmitter 3 . This leakage inductance is kept low by coupling the primary and secondary windings as closely as possible.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt in der geringen erreichten Induktivität im Brennbetrieb. Dies ist von erheblicher Bedeutung beim Einsatz der Erfindung zum Zünden von Hochdruck- Gasentladungslampen. Solche werden besonders vorteilhaft zur großen Lichtausbeute bei geringem Leistungseinsatz in Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen eingesetzt.The particular advantage of the invention lies in the low level reached inductance in burning mode. This is significant Significance when using the invention to ignite high pressure Gas discharge lamps. Such are particularly advantageous for high light output with low power consumption in Headlights used in motor vehicles.
Claims (7)
bei Erreichen genügender Stromaufladung des Zündimpulsübertragers (3) der zweite Schalter (S2) zur Generierung des sekundärseitigen Hochspannungszündimpuls geöffnet wird,
und anschließend nach Zündung der Gasentladungslampe (4) und Absinken der Zündspannung (UZ) auf etwa den Wert Null die Primärseite des Zündimpulsübertragers (3) wechselstrommäßig kurzgeschlossen wird.2. pulse igniter according to claim 1, characterized in that on the primary side of the ignition pulse transmitter ( 3 ), the auxiliary voltage source ( 6 ), a first switch (S1), the primary winding ( 5 ) of the ignition pulse transmitter ( 3 ) and a second switch (S2) in Are connected in series, the parallel connection of a capacitor ( 7 ) and an ohmic resistor ( 8 ) is arranged parallel to the series connection of the auxiliary voltage source ( 6 ) and the first switch (S1), both switches (S1, S2) are closed to provide the ignition energy,
when sufficient charge of the ignition pulse transmitter ( 3 ) is reached, the second switch (S2) is opened to generate the high-voltage ignition pulse on the secondary side,
and then, after the gas discharge lamp ( 4 ) has been ignited and the ignition voltage (U Z ) has dropped to approximately zero, the primary side of the ignition pulse transmitter ( 3 ) is short-circuited in terms of alternating current.
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1998
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