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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Lampenansteuerschaltung für eine Gasentladungslampe, insbesondere
eines Kraftfahrzeugs, mit einem an eine Spannungsversorgung angeschlossenen
elektronischen Vorschaltgerät
und einem Zündgerät sowie
mit einer zwischen einem zur Gasentladungslampe führenden
Hinleiter und einem von dieser kommenden Rückleiter angeordneten Entstöreinrichtung für durch
rechteckförmige
Ansteuerspannungen hervorgerufene elektromagnetische Störungen.
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Eine
derartige Lampenansteuerschaltung ist in der
DE 43 10 307 A1 angegeben.
Bei dieser bekannten Lampenansteuerschaltung ist zur Unterdrückung elektromagnetischer
Störfelder,
die bei Wiederzündspitzen
in der Gasentladungslampe entstehen, eine elektronische Filterschaltung
mit in einem Hinleiter und einem Rückleiter zur Ansteuerung der Gasentladungslampe
jeweils angeordneten induktiven Bauelement und mindestens einem
zwischen dem Hinleiter und dem Rückleiter
angeordneten kapazitiven Bauelement vorgeschlagen.
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Die
elektronische Filterschaltung ist so nahe, wie es die Einbaubedingungen
zulassen, bei der Gasentladungslampe angeordnet, wobei für die induktiven
Bauelemente Stabkerndrosseln angegeben sind, die einen von einer
Spulenwicklung umgebenen stabartigen Ferritkern aufweisen.
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Aus
einem Katalog der Firma Timonta, verteilt im November 1997, Seiten
6 und 7, ist der Einsatz einer stromkompensierten Drossel mit Ringkern in
Verbindung mit kleinen, gegen Masse geschalteten Kapazitätswerten
als Störschutzfilter
zur Unterdrückung
von Gleichtaktstörungen
bekannt. Eine Ansteuerung von Gasentladungslampen wird dort jedoch
nicht erwähnt.
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In
der
DE 195 07 553
A1 ist beschrieben, bei einer Ansteuerungsschaltung für Gasentladungslampen
ein mit dem Netzeingang verbundenes Funkentsörfilter in bekannter Weise
aus einer nicht-kompensierten und einer stromkompensierten Filterdrossel mit
jeweils zwei Wicklungsblöcken
zu verwenden, wobei in jeder Netzzuleitung jeweils ein Wicklungsblock
integriert ist.
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Es
hat sich beim Betrieb von Gasentladungslampen, wie sie z. B. in
Kraftfahrzeugscheinwerfern verwendet werden, gezeigt, dass der Nennbetrieb mit
rechteckförmiger
Ansteuerung, kurz Rechteckbetrieb der Gasentladungslampe, zu erheblichen
elektromagnetischen Störungen
führen
kann, die sich als Gleichtaktstörungen
in den Zuleitungen der Gasentladungslampe bemerkbar machen und durch
die schnell veränderliche
Spannungen an parasitären Kapazitäten einer
Leitung zu ihrer Umgebung verursacht werden. Eine Maßnahme zur
Unterdrückung der
Auswirkung elektromagnetischer Störungen besteht in einer mechanischen
Abschirmung mittels metallischem Gehäuse, womit ein entsprechender mechanischer
Aufwand verbunden ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lampenansteuerschaltung
der eingangs angegebenen Art bereit zu stellen, mit der insbesondere Gleichtaktstörungen wirkungsvoll und
mit einfachen Maßnahmen
unterdrückt
werden. Diese Aufgabe wird mit den Merkrmlen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach
ist vorgesehen, dass die Entstöreinrichtung eine
stromkompensierte Drossel aufweist, die zwischen dem Vorschaltgerät und dem
Zündgerät angeordnet
ist. Es hat sich in Untersuchungen der Erfinder gezeigt, dass eine
derartige Anordnung einer stromkompensierten Drossel in den Ansteuerleitungen
der Gasentladungslampe zu einer erheblichen Reduzierung der elektromagnetischen
Störungen
auf den Leitungen und zur Umgebung führt. Die stromkompensierte
Drossel bewirkt, dass der von der Gleichtaktstörung verursachte Störstrom reduziert
wird, dass der Betriebsstrom aber nicht beeinflusst wird. Der Betriebsstrom
ist der zwangsläufig
beim Betreiben der Lampe am elektronischen Vorschaltgerät vorhandene
Strom. Die stromkompensierte Drossel kann leicht in einem Kabelbaum
zwischen Vorschaltgerät
und Zündgerät positioniert
werden.
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Der
Aufbau der Lampenansteuerschaltung besteht darin, dass das Vorschaltgerät eine Brückenschaltung
mit vier Schaltelementen aufweist und dass das Zündgerät und die Gasentladungslampe sowie
die stromkompensierte Drossel in dem Querzweig der Brückenschaltung
angeordnet sind. Eine derartige Brückenschaltung ist sowohl bei
einer Lampenansteuerschaltung mit an sich bekannter Impulszündung als
auch mit an sich bekannter Resonanzzündung vorhanden, so dass die
stromkompensierte Drossel in beiden Fällen günstig eingesetzt werden kann.
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Die
Schaltungsanordnung besteht des weiteren darin, dass bei Ausstattung
mit Impulszündeinrichtung
eine erste Wicklung der stromkompensierten Drossel bezüglich der
Anordnungsreihenfolge von Zündspule
und Gasentladungslampe vor der Zündspule
und eine zweite Wicklung hinter der Gasentladungslampe angeordnet
sind, und andererseits darin, dass bei Ausstattung mit Resonanzzündeinrichtung
drei Wicklungen vorgesehen sind, von denen eine Wicklung zwischen
einer Primärspule
und einer Sekundärspule,
der Resonanzzündeinrichtung eine
andere Wicklung bezüglich
der Anordnungsreihenfolge Primärspule,
Sekundärspule
und Gasentladungslampe vor der Primärspule und eine weitere Wicklung
hinter der Gasentladungslampe angeordnet sind.
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Die
stromkompensierte Drossel besitzt einen Ringkern.
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Für den praktischen
Einbau ist vorteilhaft, dass der Ringkern in einem zwischen einem
das Vorschaltgerät
enthaltenden Gehäuse
und dem Zündgerät vorhandenen
Kabelbaum angeordnet ist.
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Bei
der Lampenansteuerschaltung mit Resonanzzündung besteht ein einfacher
Aufbau darin, dass die drei Wicklungen des Ringkerns zum einen ein
parallel gewickeltes Leitungspaar und zum anderen ein nacheinander
gewickeltes Leitungspaar aufweisen.
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Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Prinzipschaltbild zur Unterdrückung
von Gleichtaktstörungen
bei einer Ansteuerung einer Gasentladungslampe,
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2 eine
Schaltungsdarstellung, bei der weitere Schaltungsabschnitte ersichtlich
sind,
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3 einen
Schaltungsausschnitt, aus dem wesentliche Elemente der Ansteuerschaltung
ersichtlich sind,
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4 einen
Schaltungsausschnitt mit einer alternativen Schaltung wesentlicher
Schaltungselemente,
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5A bis 5C Prinzipdarstellungen
der stromkompensierten Drossel mit unterschiedlichen Strömen,
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6A und 6B eine
praktische Ausführung
der stromkompensierten Drossel und
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7 eine
Anordnung der stromkompensierten Drossel in einem Kabelbaum in schematischer
Darstellung.
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1 zeigt
in Blockdarstellung eine Lampenansteuerschaltung, die das Prinzip
einer Entstöreinrichtung
zur Unterdrückung
elektromagnetischer Gleichtaktstörungen
zeigt. Zwischen einem Steuerteil 4 in Form eines elektronischen
Vorschaltgerätes, das
mit einer Versorgungsspannung UV versorgt wird, und einem Lampenanschlussteil 5,
der beispielsweise ein Zündgerät 5.1 und
eine Gasentladungslampe 5.2 gemeinsam enthält, ist
eine stromkompensierte Drossel D mit jeweils einer Spule in einer
Hinleitung und einer Rückleitung
angeordnet. Die Wicklungen der Spulen sind auf einem gemeinsamen Kern
derart aufgewickelt, dass sich die durch die fließenden Betriebsströme erzeugten
Magnetflüsse kompensieren.
Parasitäre
Kapazitäten
CStr der Leitungen zu ihrer Umgebung verursachen zusammen bei rechteckförmigen,
schnell veränderlichen
Spannungen Gleichtaktstörungen,
die sich auf den Leitungen und zur Umgebung bemerkbar machen. Die
Größe der Gleichtaktstörung wird
bestimmt durch die Größe der Störströme, die
infolge der stromkompensierten Drossel D zu Istör,red reduziert
sind.
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2 zeigt
den Aufbau eines Steuerteils 4 in Form eines elektronischen
Vorschaltgeräts
mit einem Gleichspannungswandler 4.1 und einer Brückenschaltung 4.2.
Mit dem Gleichspannungswandler 4.1 wird im Nennbetrieb
beispielsweise eine Ansteuerspannung von ca. 100 V und 400 Hz erzeugt.
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Die 3 und 4 zeigen
zwei verschiedene Schaltungsanordnungen der Brückenschaltung 4.2 in
Verbindung mit dem Zündgerät 5.1 und
des Gasentladungslampe 5.2. Bei der Schaltungsanordnung
gemäss 3 ist
eine Impulszündeinrichtung mit
einer Zündspule
LZ vor der Gasentladungslampe 5.2 vorgesehen. Die Zündspule
LZ und die Gasentladungslampe 5.2 sind in dem Querzweig
der Brückenschaltung
angeordnet, die vier Schaltelemente SA SB, SC und SD in Form von
Halbleiterschaltern aufweist. Vor der Zündspule LZ ist eine erste Wicklung L1
und hinter der Gasentladungslampe 5.2 ist eine zweite Wicklung
L2 der stromkompensierten Drossel D angeordnet, wobei die beiden
Wicklungen auf einem gemeinsamen Ringkern derart aufgewickelt sind,
dass sich die durch die beiden durch sie hindurch fließenden Betriebsströme erzeugten
magnetischen Flüsse
kompensieren. Durch Einfügen
der stromkompensierten Drossel D in die Leitungen wird deren Impedanz
erhöht.
Der Störstrom
Istör verringert sich
dadurch zu Istör,red,
wodurch die Größe der Gleichtaktstörung abnimmt.
Wesentlich ist, dass die Anordnung der stromkompensierten Drossel
dabei in einem Kabelbaum 8 vorgesehen sein kann, wie 7 zeigt.
Die Anordnung der stromkompensierten Drossel D mit den beiden Wicklungen
L1 und L2 ist dabei, wie gezeigt, zwischen dem Vorschaltgerät 4 und
dem Zündgerät 5.1 vorgenommen.
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Die
mit der Schaltungsanordnung erzielten geringeren Gleichtaktstörungen schlagen
sich nieder in einer geringeren Aussendung von leitungsgeführten und
abgestrahlten elektromagnetischen Störungen.
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Bei
der Anordnung der stromkompensierten Drossel im Kabelbaum gemäss 7 befindet
sich beispielsweise an einem das Vorschaltgerät 4 enthaltenden Gehäuse 6 ein
Stecker 7 zum Anschluss der stromkompensierten Drossel
D, die andererseits an das Zündgerät 5.1 angeschlossen
ist, mit dem die Gasentladungslampe 5.2 verbunden ist.
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Bei
der Lampenansteuerschaltung gemäss 4 mit
Resonanzzündung
sind ebenfalls in dem Querzweig der Brückenschaltung 4.2 die
Gasentladungslampe 5.2 und die Zündeinrichtung angeordnet, die
hierbei eine Primärspule
Lp und eine Sekundärspule
Ls aufweist. Auch hierbei ist zu unterscheiden zwischen dem Nennbetrieb,
d. h. Steuerung der Gasentladungslampe 5.2 mit Rechteckspannung
und dem Zündbetrieb.
Der Nennbetrieb ist gekennzeichnet durch wechselseitiges Schließen der
Schalterpaare SA/SD und SB/SC zur Umwandlung der Gleichspannung
U in eine Wechselspannung an dem Zündgerät 5.1 und der Gasentladungslampe 5.2.
Der Zündbetrieb
wird dadurch erreicht, dass die Schaltelemente SA und SD geschlossen
sind und das Schaltelement SC schnell getaktet wird, und zwar mit
der Frequenz, die gleich der Resonanzfrequenz aus der Primärspule Lp,
der Sekundärspule
Ls und einem zu der Gasentladungslampe 5.2 parallel liegenden
Kondensator C ist. Damit tritt Resonanzüberhöhung an der Gasentladungslampe 5.2 auf.
Die dargestellte Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaltelemente SA und SC nicht direkt, sondern über die
Induktivität
der Primärspule
Lp verbunden sind.
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Zur
Unterdrückung
der elektromagnetischen Störungen
sind zwischen den Schaltelementen SA/SD und dem Zündgerät 5.1 sowie
der Gasentladungslampe 5.2 drei Wicklungen La, Lb und Le
eingefügt,
die auf einem gemeinsamen Kern zur Stromkompensierung aufgebracht
sind. Dabei ist die stromkompensierte Drossel derart angeordnet,
dass sich die durch die Betriebsströme erzeugten magnetischen Flüsse kompensieren.
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Eine
Wicklung Lb ist dabei zwischen dem Schaltelement SA und der Anschlussstelle
zwischen der Primärwicklung
Lp und der Sekundärwicklung
Ls entsprechend den Leitungsstellen 1 und 1' angeordnet,
die andere Wicklung Lc ist zwischen dem Schaltelement SC und der
Primärwicklung
Lp entsprechend den Leitungsstellen 2 und 2' angeordnet,
während
die weitere Wicklung La zwischen der Gasentladungslampe 5.2 und
den beiden Schaltelementen SB und SD entsprechend den Leitungsstellen 3 und 3' angeordnet
ist.
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Aus
den 5A bis 5C sind
die möglichen
auftretenden Ströme
IN1, IN2 und der Zündstrom
IZ in Verbindung mit der stromkompensierten Drossel und den Leitungsstellen 1, 1', 2, 2' und 3, 3' ersichtlich.
Für Nennbetrieb
sind bei Stromfluss durch die Schaltelemente SB und SC die eine
Wicklung La und die andere Wicklung Lc so gekoppelt, dass das durch
den Strom IN1 erzeugte magnetische Feld sich kompensiert. Bei Stromfluss
durch die Schaltelemente SA und SD sind die eine Wicklung Lb und
die weitere Wicklung La so gekoppelt, dass das durch den Strom IN2
erzeugte magnetische Feld sich ebenfalls kompensiert. Der Störstrom wird
reduziert zu Istör,red, wodurch die Gleichtaktstörung im
Nennbetrieb reduziert wird. Der Vorteil liegt nun darin, dass für eine Schaltungsanordnung
gemäss 4 in
beiden Richtungen der Ströme
IN1 und IN2 die Wicklungen La, Lb, Lc zusammen mit dem Kern als
stromkompensierte Drossel wirken und damit für beide Polaritäten eine
Gleichtaktentstörung
erzielt wird. Für den
Zündbetrieb
kompensiert sich dabei das durch den Zündstrom IZ erzeugte magnetische
Feld ebenfalls, wie die 5C zeigt.
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Die
eine Wicklung Lb und die andere Wicklung Lc liefern keinen Beitrag
zur Veränderung
der Induktivität
des Zündgeräts mit der
Primärspule
Lp und der Sekundärspule
Ls. Die Ströme
IN1, IN2 und IZ sind im Sinne der stromkompensierten Drossel Betriebsströme.
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6A und 6B zeigen
die beiden praktischen Realisierungen der stromkompensierten Drossel
D bei Verwendung eines Ringkerns. Die stromkompensierte Drossel
D zeichnet sich dadurch aus, dass die Leitungsabschnitte 1-1' und 2-2' parallel verlaufen
oder nacheinander gleichsinnig gewickelt sind.
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Mit
den beschriebenen Maßnahmen
wird bei einfacher Anordnungsmöglichkeit
der stromkompensierten Drossel D insbesondere im Kabelbaum eine wirkungsvolle
Unterdrückung
elektromagnetischer Störungen
bei der Lampenansteuerung erzielt.