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Vorschaltzerät zum Anschluß einer Entladungslamoe
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Die Erfindung. betrifft ein Vorschaltgerät zum Anschluß einer Entladungslampe
an ein Wechselspannungsnetz gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein derartiges Vorschaltgerät ist in der DE-OS 26 42 272 beschrieben:
Dort soll durch den dem Wechselrichter vorgeschalteten Zweipunktregler ein im wesentlichen
sinusförmiger Netzstrom erreicht werden. Hierzu wird dem Zweipunktregler als Sollwert
eine von der gleichgerichteten, ungeglätteten Netzwechselspannung abgeleitete Größe
und als Istwert der Strom der Entladungslampe zugeführt. Dadurch ergibt sich zwar
eine angenähert sinusförmige Strombelastung des Netzes. Da Jedoch der Wechselrichter
in diesem Fall praktisch direkt vom Wechselspannungsnetz gespeist wird, ist die
Spannung an der Entladungslampe mit der Frequenz der Netzwechselspannung moduliert,
wodurch die Stabilität der Entladung in der Lampe und auch die Lichtausbeute beeinträchtigt
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät zum Betrieb
einer Entladungslampe anzugeben, mit dem sich einerseits eine stabile Entladung
bei hoher Lichtausbeute erreichen läßt und das andererseits eine möglichst sinusförmige
Netzbelastung bei geringen Eigenverlusten und vertretbarem Aufwand sicherstellt.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch die Merkmale
des»:Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Vorschaltgerät erhält die Ent-
ladungslampe
eine verhältnismäßig hochfrequente Speisespannung (etwa 40 kHz) mit im wesentlichen
konstanter Amplitude, so daß sich eine stabile Entladung und eine optimale Lichtausbeute
erzielen läßt.
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Die Bemessung der Komponenten des Vorschaltgerätes, insbesondere der
Ladedrossel, des Speicherkondensators, der Hysterese des Zweipunktreglers, der Resonanzfrequenz
des Serienresonanzkreises und der etwas darüber liegenden, durch einen Sättigungstransformator
bestimmten Betriebsfrequenz des Wechselrichters ist vorzugsweise so gewählt, daß
einerseits eine auch bei niedrigsten Temperaturen ausreichende Zündspannung zur
Verfügung steht, andererseits das Vorschaltgerät bei gezündetes Lampe gerade deren
Nennleistung zur Verfügung stellt.
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Das Vorschaltgerät ist somit auf eine ganz bestimmte Entladungslampe
zugeschnitten. Daher würde die Spannung unzulässige Werte erreichen, wenn das Vorschaltgerät
versehentlich mit einer Lampe niedrigerer Leistung betrieben würde. Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist daher eine Begrenzungseinrichtung mit einer Zenerdiode
und einem Transistor vorgesehen, durch die der Sollwert des Zweipunktreglers herabgesetzt
wird, sobald die Spannung am Speicherkondensator des Hochsetzstellers einen bestimmten
Grenzwert erreicht oder überschreitet. Ist das Vorschaltgerät mit mehreren, insbesondere
zwei Wechselrichtern zum Betrieb von mehreren, vorzugsweise zwei Lampen ausgelegt,
dann sorgt eine ODER-Schaltung für eine Reduzierung des Sollwertes des Reglers,
wenn nur einer der Wechselrichter - z.B. wegen nicht zündender Lampe - abaeschaltet
wird.
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Vorzugsweise ist das Vorschaltgerät mit einem Uberwachungsteil ausgerüstet,
das auf den Strom durch die Dros-
sel des Serienresonanzkreises
des Wechselrichters anspricht und durch die der Zweipunktregler und der Wechselrichter
abgeschaltet werden, wenn das Zeitintegral des Stromes durch die Drossel des Serienresonanzkreises
einen bestimmten Maximalwert überschreitet: Auf diese Weise ist das Vorschaltgerät
gegen Uberlastung, beispielsweise bei Anschluß einer Lampe zu hoher Leistung, geschützt.
Die Uberwachungseinrichtung ist zugleich so ausgelegt, daß sie auch anspricht, wenn
das Vorschaltgerät zwar mit der richtigen Lampe betrieben wird, diese aber nicht
mehr zündet. Ein Ansprechen der Uberwachungseinrichtung während der ZUnd.phase einer
Lampe mit normaler oder verlängerter Zündzeit wird dabei durch ein Integrierglied
mit definiertem Entladewiderstand vermieden.
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Auch bei fehlender Entladungslampe ist für eine stromabhängige Abschaltung
des Vorschaltgerätes zu sorgen: Hierzu ist es besonders vorteilhaft, die Elektroden
der Entladungslampe mit einem Kondensator solcher Bemessung zu überbrücken, daß
sich in diesem Fall ein zur Abschaltung ausreichender Strom einstellt. Hierzu wird
die Impedanz der Kondensatoren bei der mittleren Betriebsfrequenz des Wecheselrichters
so bemessen, daß sie etwa gleich dem zehnfachen Wert des Widerstandes einer Elektrode
ist.
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Ist das Vorschaltgerät mit einem gemeinsamen Regler und mehreren,
insbesondere zwei Wechselrichtern zum Betrieb von mehreren, vorzugsweise zwei Lampen
ausgelegt, so wird jeder Wechselrichter bei Vorliegen der beschriebenen Bedingungen
an seinem Ausgang individuell abgeschaltet. Die gemeinsame Stromversorgung der Wechselrichter
wird Jedoch über ein auf den Regler wirkendes UND-Gatter erst unterbrochen, wenn
alle Wechselrichter abgeschaltet sind.
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Zum Betrieb einer Entladungslampe mit vorheizbaren Elektroden ist
es besonders vorteilhaft, das Vorschaltgerät so zu bemessen, daß die Spannung am
Kondensator des Serienresonanzkreises des Wechselrichters zur Zündung der Entladungslampe
erst nach Vorheizung ihrer Elektroden ausreicht; dadurch läßt sich ein Kaltstart
der Lampe vermeiden, was ihrer Lebensdauer zugute kommt. In diesem Fall ist es zweckmäßig,
die Elektroden der Entladungslampe in Reihenschaltung mit dem Serienresonanzkreis
des Wechselrichters anzuordnen, und zwar zu beiden Seiten dieses Kondensators. Ferner
ist es vorteilhaft, den Wechselrichter nach dem Einschalten während einer zur Vorheizung
ausreichenden Zeit mit einer höheren Betriebsfrequenz zu betreiben. Dadurch läßt
sich die Spannung an dem Serienresonanzkreis auf einen Wert senken, der auch bei
hoher Umgebungstemperatur nicht zur Zündung der Lampe ausreicht. Zu diesem Zweck
genügt es, eine kleine Zusatzwicklung des die Betriebsfrequenz bestimmenden Sättigungstransformators
während der gewünschten Vorheizzeit kurzzuschließen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das Vorschaltgerät eine
Starteinrichtung für den Wechselrichter auf, durch die sichergestellt wird, daß
der Wechselrichter erst bei ausreichender Spannung am Speicherkondensator des Hochsetzstellers
anschwingt: Dadurch wird ein die Lebensdauer der Entladungslampe beeinträchtigender
Betrieb mit verminderter Spannung vermieden.
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Bei der eine Vorheizung der Elektroden der Entladungslampe gewährleistenden
Schaltung läßt sich zwar eine größere Lebensdauer der Lampe erzielen; andererseits
werden dann die Elektroden auch während des Betriebes unnötig geheizt, wodurch entsprechende
Verluste entstehen. Diese lassen sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung da-
durch
wesentlich herabsetzen, daß den beiden Elektroden der Entladungslampe je eine Diode
parallelgeschaltet ist, wobei diese Dioden so gepolt sind, daß entweder ihre Anoden
oder ihre Kathoden an die mit dem Kondensator des Serienresonanzkreises verbundenen
Enden der Elektroden angeschlossen sind. Die dadurch erzielbare Reduzierung der
Verluste beruht dabei auf der Tatsache, daß an der jeweils emittierenden Elektrode
eine wesentlich größere Spannung auftritt, als an der anderen Elektrode; diese Spannung
wird durch die parallelgeschaltete Diode auf deren Schwellwert begrenzt, der erheblich
unter dem Spitzenwert der sonst an der emittierenden Elektrode auftretenden Spannung
liegt.
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Bei der Kommutierung des über den Haupttransistor des Hochsetzstellers
fließenden Stromes auf den Speicherkondensator treten Änderungsgeschwindigkeiten
auf, die Störspannungennit Frequenzen im Megahertzbereich zur Folge haben. Da der
Speicherkondensator in der Regel ein Elektrolytkondensator ist und somit einen hohen
Widerstand für diese Störspannungen aufweist, diese Störspannungen aber iuch nicht
über die Ladedrossel abfließen können, tritt an der Entladungslampe eine entsprechend
intensive Störstrahlung auf. Um diese auf zulässige Werte zu reduzieren, wird gemäß
einer Weiterbildung der Erfindung der Speicherkondensator und der parallelgeschaltete
Wechselrichter über eine Sperrdrossel an den Haupttransistor des Hochsetzstellers
angeschlossen, durch den der Kommutierungsvorgang etwas verzögert wird; hierzu genügt
bereits eine Induktivität in der Größenordnung von etwa 1 Mikro H.
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Ein Ausführungsbeispiel dieser Art wird anhand der Figuren erläutert.
Es zeigen: FIG 1 ein Schaltbild des Stromversorgungsgerätes, in dem der daran angeschlossene
Wechselrichter W und der Steuerteil X als Block dargestellt sind, FIG 2 ein Schaltbild
des Wechselrichters W, und FIG 3 ein Schaltbild des Steuerteiles X, wobei in den
FIG 2 und 3 zusätzlich die für deren Funktion besonders wichtigen Schaltungsteile
anderer Figuren mit ihren Anschlußklemmen (1 bis 16) dargestellt sind.
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Gemäß FIG 1 ist der Speicherkondensator C18 einerseits über eine Sperrdrossel
L1, die Ladediode D27 und die Ladedrossel L4a; andererseits über einen Meßwiderstand
R33 an einen Hauptgleichrichter G7 in Zweiwegschaltung angeschlossen, der von einem
Wechselspannungsnetz N gespeist wird und an seinen Klemmen 1, 4 eine im wesentliche
ungeglättete Spannung liefert: Bereits das Fehlen eines
Ladekondensators
an dieser Stelle führt zu einem günstigeren Verlauf des Netzstromes.
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Zur Regelung der Spannung an dem Speicherkondensator C18 dient der
Haupttransistor V6, über den die Ladedrossel L4 an den Hauptgleichrichter schaltbar
und dadurch aufladbar ist. Das Signal an dem zwischen Haupttransistor V6 und Speicherkondensator
C18 einerseits und Hauptgleichrichter G1 andererseits liegenden Meßwiderstand R33
wird über ein Verzögerungsglied (Widerstand R27 und Kondensator C14) dem Eingang
7 des Steuerteiles X zugeführt, das aus einem Überwachungsteil und einem Regler
besteht; letzterer steuert den Haupttransistor V6 als Schalter: Bei durchgeschaltetem
Haupttransistor V6 lädt sich die Drossel L4 und verzögert den Kondensator C14 auf,
bis dessen Spannung den Sollwert erreicht, der dem Regler des Steuerteiles X über
die Klemmen 1 und 4 zugeführt wird und die Form einer ungeglätteten gleichgerichteten
Wechselspannung hat: Der aus dem Netz gezogene Strom hat somit im Mittel einen sinusförmigen
Verlauf.
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Sobald der Istwert den Sollwert erreicht hat; schaltet der Regler
den Haupttransistor V6 ab: Die Drossel L4 gibt dann ihre Energie über..die Ladediode
D27 an den Speicherkondensator C18 ab, dessen Spannung in der Zwischenzeit infolge
der Belastung durch den Wechselrichter W etwas abgesunken war. während der Aufladung
des Speicherkondensators nimmt das Signal am Meßwiderstand R33 und - verzögert -
das Signal am Kondensator C14 ab. Das Verzögerungsglied R27/C14 ist so bemessen,
daß die Spannung an C14 gerade4ann den unteren Umschaltpunkt des Reglers erreicht,
wenn der Strom durch die Ladedrossel L4 Null geworden, diese also vollständig rückmagnetisiert
ist: Bei der dann folgenden Einschaltung von V6 hat dieser Transi-
stor
somit weder einen Reststrom der Ladedrossel L4 noch einen Rückstrom der Diode D27
zu übernehmen, so daß praktisch keine Einschaltverluste entstehen.
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Der Schutzkondensator C17 dient zur Begrenzung des Spannungsanstieges
an dem gesperrten Haupttransisotr V6 und ist hierzu der Schaltstrecke dieses Transistors
und dem Meßwiderstand R33 über die Entkopplungsdiode D9 und einen Kondensator C8
parallel geschaltet: Wenn der Haupttransistor V6 gesperrt wird, lädt sich der Schutzkondensator
C17 über L4, D9 auf und verzögert dadurch den Anstieg der Sperrspannung an der Schaltstrecke
des Haupttransistors V6, so daß nur eine geringe Verlustleistung auftritt.
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Die Betriebsspannungen für den Steuerteil X werden von dem Zusatzgleichrichter
G2 geliefert, der über Kondensatoren C6, C7 an das Wechselspannungsnetz N angeschlossen
ist und der in Reihenschaltung die Teilkondensatoren C8 und C9 speist; der Verbindungspunkt
dieser beiden Kondensatoren liegt dabei an der negativen Klemme 4 des Hauptgleichrichters
G1, so daß sie eine positive bzw. eine negative Betriebsspannung liefern.
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Der Teilkondensator C8 liegt zugleich über die Entkopplungsdiode D9,
den Schutzkondensator C17 und die Ladedrossel 14 an dem Hauptgleichrichter G1, und
erhält somit eine zusätzliche Ladung vom Hauptgleichrichter, wenn der Haupttransistor.V6
gesperrt ist und C17 sich auflädt; C17 ist mit 300 pF so groß bemessen, daß diese
Zusatzladung von CboWfür die'folgende Durchsteuerung des Haupttransistors ausreicht.
Zusatzgleichrichter und die Kondensatoren C6, C7 sind daher nur für den restlichen
Leistungsbedarf von Regler und Uberwachungsteil bemessen.
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Der andere Teilkondensator C9 liegt über die Schutzdrossel L9 und
den Schutzkondensator C17 parallel zur Schaltstrecke des Haupttransistors V6 und
den Meßwiderstand R33; über diesen Stromkreis und damit über C9 fließt der Entladestrom
des Schutzkondensators C17 bei durchgesteuertem Haupttransistor V6, der hierbei
den Teilkondensator C9 auflädt.
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Obwohl der Teilkondensator C9 mit etwa 3 V eine wesentlich niedrigere
Spannung zu Liefern hat als der Teilkondensator C8 mit etwa 8 V,'haben beide Kondensatoren
ungefähr die gleiche Kapazität (ca. 50 pF). Die unterschiedlichen Spannungen werden
im Betrieb durch entsprechende Bemessung der Schutzdrossel L9 eingestellt: Letztere
ist etwa dreimal so groß bemessen, als dies zur ausreichenden Verzögerung des Anstieges
erforderlich wäre.
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Die Nachladung des Teilkondensators C9 bei der Entladung des Schutzkondensators
C17 über den Haupttransistor V6 ist nämlich wesentlich geringer als die Ladung des
Teilkondensators C8 bei Aufladung des Schutzkondensators C17.
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Dabei ist eine solche Abstimmung der Zeitkonstanten vorausgesetzt,
daß eine vollständige Auf- bzw. Entladung von C17 in den zugehörigen Schaltzyklen
von V6 gewährleistet ist.
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Die in der Schutzdrossel L9 gespeicherte Energie entlädt sich schließlich
über die Diode D9 und die beiden Teilkondensatoren C8 und C9 in Reihenschaltung.
Für die Spannungsrelation an den Teilkondensatoren ist dieser Entladevorgang unerheblich,
da er beide Kondensatoren in gleichem Ausmaß betrifft. Die Energie der Schutzdrossel
L9 wird somit';ü;r die Speisung der Elektronik genutzt und belastet nicht den Haupttransistor
V6.
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Parallel zum Meßwiderstand R33 sind einige Dioden D30 oder eine Zenerdiode
geschaltet, die die Spannung an V6 * des Entladestromes von C17 über V6
beim
Einschalten des Gerätes (C18 ungeladen; sehr hoher "Kurzschlußstrom") auf einen
unschädlichen Wert begren.-zen, der jedoch über dem im Betrieb maximal möglichen
Spannungswert an R33 liegt.
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Dem Haupttransistor und dem Meßwiderstand R33 ist ferner eine Umschwingdiode
D42 antiparallel geschaltet; über diese können sich die 'tunsichtbaren" Kapazitäten
(der Drossel, der Dioden, etc.) am Haupttransistor V6 vorbei entladen.
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Der Speicherkondensator C18 ist über die Ladediode D27 und eine kleine
Sperrdrossel Ll (ca. 1 P H.) dem Haupttransistor V6 parallelgeschaltet: Dadurch
wird der Spannungsgradient an Cm 8 und damit die-EF-Störspannung reduziert, die
sonst über die Lampe L abgestrahlt würde.
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Der Wechselrichter gemäß FIG 2 enthält zwischen seinen Klemmen 11,
8 zwei Transistoren v7, V8 in Reihenschaltung. Parallel zur Schaltstrecke des Transistors
V7 liegt ein Serienresonanzkreis mit der Drossel L7 und dem Kondensator C23 in Reihe
mit einem Umschwingkondensator C22 und der Primärwicklung L81 eines Sättigungs-Transforinators
T8 mit Sekundärwicklungen L82, L83, L84 und L85. Parallel zu dem Kondensator C23ist
die Entladungslampe L angeordnet, so daß deren Elektroden 11, 12 in Reihenschaltung
mit dem Serienresonanzkreis liegen. Parallel zu jeder Elektrode ist die Parallelschaltung
aus einem Kondensator und einer Diode C26, D46 bzw. C27, D47 angeordnet. Die Dioden
sind dabei so gepolt, daß entweder die Anoden oder die Kathoden beider Dioden an
dem mit dem Kondensator C23 des Serien;;sonanzkreises verbundenen Enden der Elektroden
11, 12 liegen.
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Zur abwechselnden Durchsteuerung der Transistoren V7, V8 dient. ein
an sich bekannter Steuersatz St, von dem nur
die Sekundärwicklungen
L83, L84 des Sättigungs-Transforu mators T8 dargestellt sind: Daraus ergibt sich
abwechselnd eine Aufladung des Umschwingkondensators C22 über V8 aus C18 und anschließend
eine Entladung über V7. Die durch den Sättigungs-Transformator bestimmte Betriebsfrequenz
des Wechselrichters liegt dabei etwas über der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises
;L Dadurch entstehtwzwischen der Umsteüerung von-V7 und V8 jeweils eine Lücke.
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Ein verzögerter Anlauf des Wechselrichters wird mit Hilfe eines Kondensators
C19 sichergestellt, der erst aufgeladen wird, wenn der Regler (V6) arbeitet: Bei
ausreichender Spannung an C19 wird V8 über eine Triggerdiode D34 durchgesteuert
und dabei C19 über D33 wieder entladen.(ausreichende Energie für Kaltstart).
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C19 ist seinerseits über einen Kondensator C20 und eine Diode D32
der Schaltstrecke des Haupttransistors V6 parallel gelegt und kann sich daher erst
auf eine zum Anschwingen des Wechselrichters ausreichenden Wert aufladen, wenn der
Regler ordnungsgemäß taktet. Zur periodischen Entladung bei durchgesteuertem Haupttransistor
V6 ist der Kondensator C20 über einen Widerstand R40 dem Schutzkondensator C17 parallel
geschaltet: Die Energie von C20 dient daher wie die von C17 der Aufladung der Teilkondensatoren
C8 und C9.
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Der Sättigungs-Transformator T8 hat zwei weitere Sekundärwicklungsn
L82, L85; über L82 wird eine stromabhängige Abschaltung und über L85 in der Anlaufphase
eine Erhöhung der Betriebsfrequenz des Wechselrichters bewirkt (vgl. FIG ». Letzteres
hat eine Lampenspannung zur Folge, die auch bei hoher Umgebungstemperatur nicht
zu deren Zündung ausreicht, so daß auch in diesem Fall eine ausreichende Vorheizung
der Lampe gewährleistet ist. Der
Kurzschluß von L85 wird am Ende
der Anlaufphase aufgehoben: Mit * Betriebsfrequenz steigt dann die Lampenspannung
auf einen Wert, der auch bei 0° C Umgebungstemperatur zu einer sicheren Zündung
ausreicht.
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Auf diese Weise wird ein für die Lebensdauer der Lampe wesentlicher
Warmstart sichergestellt. Andererseits stört dabei die im Dauerbetrieb nicht erforderliche
Heizleistiing. Diese wird jedoch durch die Dioden D46, D47 wesentlich reduziert:
Durch sie wird nämlich die Spannung an der jeweils emittierenden Elektrode auf den
Schwellwert der Diode (etwa 1 Volt) begrenzt und damit die Leistungsaufnahme der
gezündeten Lampe wesentlich herabgenetz. Das ist darauf zurückzuführen, daß die
unbegrenzte Spannung der emittierenden Elektrode etwa sechsmal größer ist als der
Schwellwert der Diode, die Spannung der nicht emittierenden Elektrode dagegen ohnehin
bei nur etwa 2 Volt liegt.
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Der in FIG 3 dargestellte Steuerteil X besteht aus einem Regler (links
der punktierten Linie) und einem Uberwachungsteil; der .Regler ist als Zweipunktregler.
aufgebaut und hat als Herzstück einen Komparator V13, dessen Ausgang über einen
Widerstand R25 an einer Klemme K liegt, an die eine positive Betriebsspannung schaltbar
ist. V13 steuert einen Transistor V4, dessen Kollektor mit der Basis eines weiteren
Transistors V5 verbunden ist, über den dann der Steuerstrom des Haupttransistors
V6 geführt ist.
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Die Basis von V5 liegt ferner an dem Abgriff eines Spannungsteilers
mit den Widerständen R31, R30, R24, R18 und R2, ,r zwischen der positiven Klemme
K und der auf Nullpotential liegenden Klemme 4.angeschlossen ist und der den Sollwert
für den Komparator V13 liefert; hierzu wird dem Widerstand R2 über die Klemme 1
und den Widerstand R1 * fallender
ein von der gleichgerichteten
Netzspannung abhängiges Signal zugeführt. Durch den Anschluß des Kollektors von
Transistor V4 an einen Abgriff dieses Spannungsteilers ist die Hysterese des Zweipunktreglers
bestimmt: Solange das Signal an C14 (Klemme 7) und damit am Positiveingang des Komparators
V13 unter dem Sollwert an dessen Negativeingang liegt, ist der Ausgang des Komparators
negativ und der Spannungsteiler an seinem Eingang nicht beeinträchtigt, da V4 gesperrt
ist; V5 und V6 sind dabei leitend.
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Steigt das Signal (Istwert) an 7 und damit am positiven Eingang des
Komparators V13 über den Sollwert an dessen Negativeingang, so schaltet dieser um
und der Ausgang wird positiv: Transistor V4 wird durchgesteuert, legt den Abgriff
des Spannungsteilers am Negativeingang des Komparators über Diode D22 an die negative
Klemme 3 und sperrt die Transistoren V5 und V6 durch negatives Potential an deren
Basen.
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Uber D23 und R30 wird dadurch der untere Ansprechgrenzwert des Komparators
V13 aüf einen kleinen positiven Wert festgelegt, der praktisch unabhängig von dem
Verlauf des Sollwertes an 1 ist. Dadurch ist der Einschaltpunkt des Haupttransistors
V6 vom Verlauf des Sollwertes unabhängig und kann so gelegt werden, daß V6 erst
einschaltet, wenn der Strom durch die Ladedrossel L4 Null ist.
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Hat der Istwert an 7 diesen unteren Ansprechwert des Komparators V13
erreicht, schaltet dieser wieder um, mit der Folge, daßW sperrt, V5 und V6 durchgesteuert
werden und der obere Ansprechgrenzwert des Komparators wieder allein durch die Bemessung
des Spannungsteilers bestimmt ist.
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Diese praktisch vom Sollwert abhängige Hysterese des Zweipunktreglers
und die Bemessung von L4 und C18 haben zur Folge, daß sich die Schaltfrequenz des
Reglers innerhalb Jeder Halbwelle der Netzspannung ändert: Sie liegt am Beginn und
Ende Jeder Halbwelle bei etwa 60 kHz und in der Mitte etwa bei 30 kHz.
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Aufgabe des Uberwachungsteiles in FIG 3 ist es, für eine ausreichende
Lampenvorheizung zu sorgen und bei bestimmten kritischen Betriebsbedingungen den
Haupttransistor V6 mit Sicherheit zu sperren. Letzteres wird mit Hilfe eines Transistors
V3 erreicht, der die Betriebsspannung des Reglers (ausgenommen der Endtransistor
v5) unterbricht. Eine solche Sperrung der Stromversorgung ist erforderlich, solange
die Teilkondensatoren C8 und C9 nach einem Einschalten des Gerätes noch nicht ihre
Betriebsspannung erreicht haben, da dann keine eindeutige Steuerung des Haupttransistors
V6 im Schaltbetrieb gewährleistet ist; ferner ist bei Uberlastung oder Leerlauf
des Wechselrichters für eine Abschaltung und für eine Spannungsbegrenzung bei Betrieb
mit einer Lampe zu geringer Leistung zu sorgen.
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Zur Abschaltung des Reglers dient der Transistor V3, über den die
positive Betriebsspannung an Klemme 2 an den Regler (Klemme K) schaltbar ist. Dieser
Transistor erhält seinen Steuerstrom von einem weiteren Transistor V2, dessen Basis
an einem zwischen 2 und einer Diode D17 angeschlossenen Spannungsteiler R8, R9 und
dessen Emitter an einer Zenerdiode D13 liegt, die über einen Widerstand R3 zwischen
2 und 4 angeschlossen. ist. Zenerdiode und Spannungsteilerusind so bemessen, daß
Transistor V2 erst durchgesteuert wird, wenn die Spannung an dem Teilkondensator
C8 : einen für den Betrieb erforderlichen Mindestwert erreicht hat. In diesem Fall
ist das Potential
der Basis von V2 ausreichend größer als das am
Emitter, das durch die Zenerdiode D13 bestimmt ist: Damit werden die Transistoren
V2 und V3 leitend und die Versorgungsspannung für den Regler liegt an K.
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Solange dagegen die Spannung an dem Teilkondensator C8 zu klein ist.,
ist Transistor V4 des Reglers über Diode D17 und Widerstand R25 durchgesteuert und
damit V5 und V6 gesperrt.
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V3 bieibt durchgesteuert, solange am Ausgang des Komparators V12 negatives
Potential liegt und dadurch Transistor V17 über Diode D62 gesperrt ist. Dieser Schaltzustand
kennzeichnet den Normalbetrieb, bei dem das Potential am Ausgang des Komparators
12 durch die Spannung an dem Teilkondensator C9 (Klemme 3) bestimmt ist, da im Normalbetrieb
die Spannung der Zenerdiode D13 am Negativeingang normalerweise größer als die am
Positiveingang ist. Der Komparator V12 schaltet erst um (positives Potential am
Ausgang), wenn die Spannung an seinem Positiveingang größer wird als die Spannung
an der Zenerdiode D13: Dann erhält V17 über R60 einen Durchsteuerstrom und sperrt
die Transistoren V2, V3-und über diese auch V5 und den Haupttransistor V6.
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Gleichzeitig wird auch der im Normalbetrieb gesperrte Transistor V70
über R13 durchgesteuert und dadurch die Wicklung L82 des Transformators T8 über
Diode D41 kurzgeschlossen. Damit erhalten die Transistoren V7, V8 des Wechselrichters
keine Steuerspannung mehr und sperren.
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Uber den durchgesteuerten Transistor V10 und Widerstand R40 wird zugleich
der Kondensator C17 soweit entladen, daß bei erneuter Inbetriebnahme keine sofortige
Abschaltung erfolgt.
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Die beschriebene Abschaltung ist abhängig von der Spannung an den
Kondensatoren Ci7 und C10, die über R14 entladen und über die Diode D41 und Widerstand
R41 mit einer Spannung aufgeladen werden, die von der Sekundärwicklung L82 des Transformators
T8 im Wechselrichter (FIG 2) geliefert wird und die dem Strom durch L7 proporjtional
ist (besonders hoch bei nicht gezündeter Lampe, nicht gedampftem Serienresonanzkreis).
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Nach einer Abschaltung liegt das Potential am Positiveingang des Komprarators
V12 (Spannungsteiler R12, D16 und R14) über dem Negativeingang (Zenerdiode D13):
Eine Wiederinbetriebnahme ist daher nur durch Abschalten der Netzspannung und einen
Neustart möglich.
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Die Abschaltung wirkt nicht nur bei Uberlast, sondern auch bei dauernd
zündunwilliger Lampe. Kondensator C10 und R14 sind dabei - . so bemessen, daß eine
schnelle Folge weniger Etartimpulse - Start einer neuen Lampe -ebensowenig zur Abschaltung
führt wie eine größere Anzahl von Impulsen mit größerem Abstand (Start einer alten
Lampe).
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Eine Abschaltung ist, schließlich auch bei fehlender Lampe erforderlich.
Um hierfür dieselbe stromabhängige Abschaltung nutzen zu können, sind Kondensatoren
C26 und C27 parallel zu den Elektroden 11, 12 vorgesehen und so bemessen, daß der
bei fehlender Lampe fließende Strom über dem Ansprechgrenzwert liegt. Der Blindwiderstand
der Kondensatoren C26 und C27 liegt hierzu bei der mittleren Betriebsfrequenz von
etwa 40 kHz bei etwa dem zehnfachen Wert des Widerstandes einer Elektrode.
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.. .
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Wird beschriebene Wechselrichter mit einer Entladwigslampe betrieben,
deren Leistungsaufnahme unter der Nennleistung des Wechselrichters liegt, dann hätte
das
ein stetiges Ansteigen der Spannung an C18 zur Folge, da die
in den Speicherkondensator C18 gepumpte Energie von der Lampe nicht verbraucht wird.
Um dies zu vermeiden, wird dem Regler über die Klemme 9 ein Teil der Spannung an
C18 (Spannungsteiler R5, R6 in FIG 1) zugeführt und über eine Zenerdiode D12 (FIG
3) an die Steuerstrecke eines Transistors V1 gelegt, dessen Schaltstrecke dem Widerstand
R2 im Spannungsteiler am Eingang des Komparators V13 des Reglers parallelgeschaltet
ist: Ubersteigt daher die Spannung an C18 einen durch die Bemessung des Spannungsteilers
R5, R6 und der Zenerdiode D12 vorgegebenen Wert, so wird V1 leitend und dadurch
der dem Komparator über seinen Negativeingang zugeführte, im übrigen von der Spannung
an 1 abhängige Sollwert mehr oder weniger stark reduziert. Auf diese Weise wird
eine Begrenzung der Spannung des Speicherkondensators auf einen vorgegebenen Wert
erreicht.
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Mit Hilfe der vom Lampenstrom abhängigen Spannung am Kondensator CII
wird auch eine SchTaeinrichtung S gesteuert, von der nur ein Transistor dargestellt
ist, mit dessen Hilfe die Sekundärwicklung L85 des Sättigungs-Transformators T8
kurzschließbar ist; die Schaltstrecke dieses Transistors liegt dabei zwischen den
Gleichstromklemmen und die Wicklung L85 zwischen den Wechselstromklemmen einer Gleichrichterbrücke
(vgl. FIG 2). Der Transistor V18 wird beispielsweise durch eine monostabile Kippstufe
durchgesteuert, sobald der techselrichter zu arbeiten beginnt und an C17 eine Spannung
auftritt. Die Wicklung L85 ist dann kurzgeschlossen, so daß der Wechselrichter mit
höherer Frequenz schwingt und damit die Spannung oder Lampe auf einen zum Zünden
nicht -ausreichenden Wert zurückgenommen ist. Nach Ablauf der RUckkippzeit der monostabilen
Kippstufe, die sich nach der erforderlichen Vorheizung der Lampe richtet, geht Tran-
sistor
V18 wieder in den Sperrzustand über und hebt den Kurzschluß der Wicklung L85 auf:
Der Wechselrichter arbeitet dann mit seiner normalen Betriebsfrequenz und einer
zum Zünden ausreichenden Leerlaufspannung.
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Mitunter ist es zweckmäßig> an einem Stromversorgungsgerät nach
FIG 1 zwei Wechselrichter nach FIG 2 zu betreiben; hierzu sind die Wechselrichter
parallel zu schalten, indem die jeweils gleichbezeichneten Klemmen 4, 8, 11, 13
und 14 In'FIG 1 miteinander verbunden werden. Der besondere Schaltungsteil rechts
der strichpunktierten Linie in FIG 3 ist in diesem Falle zweifach vorzusehen, wobei
die Klemmen 4, 5 und 10 dieses zweiten Schaltungsteiles mit den gleichbezeichneten
Klemmen des zweiten Wechselrichters zu verbinden sind. Die Klemmen 15 und 16 des
zweiten besonderen Schaltungsteiles sind an die Klemmen 15' bzw. 16' des gemeinsamen
Uberwachungsteiles (links der strichpunktierten Linie) anzuschließen: Diese Schaltung
stellt einerseits eine individuelle Abschaltung jedes der'beiden Wechselrichter
gemäß den zuvor erläuterten Kriterien sicher. Nach Abschaltung eines der beiden
Wechselrichter muß allerdings dem Regler ein neuer Sollwert vorgegeben werden, um
einen unzulässigen Anstieg der Spannung an dem Kondensator C18 zu vermeiden. Hierzu
ist dem Widerstand R2 im Spannungsteiler am Eingang des Komparators M3 ein Transistor
V16 parallelgeschaltet, der von einem Komparator V15 gesteuert wird: Der Negativeingang
von V15 liegt über R50 an einem hohen positiven Potential, so daß negatives Potential
am Ausgang liegt und V16 somit normalerweise gesperrt ist. V15 schaltet um;gnd steuert
V16 durch, wenn einer der beiden Wechselrichter abgeschaltet wird, weil hierbei
der Negativeingang von V15 über den durchgesteuerten Transistor V10 eines der beiden
besonderen Schaltungsteile und über
Diode D52 oder Diode D51 auf
Null-Potential (Klemme 4) gelegt wird.
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Dagegen führt die Abschaltung eines der beiden Wechselrichter noch
nicht zur Abschaltung des gemeinsamen Reglers, da die Basis des Transistors V17
entweder über Diode D62 oder Diode D61 negatives Potential von einem der beiden
besonderen Schaltungsteile erhält. Erst wenn beide Wechselrichter abgeschaltet sind,
sperren beide Dioden, so daß V77 über R60 einen Durchsteuerstrom bekommt, und damit
die Transistoren V2, V3, V5 und der Haupttransistor V6 gesperrt werden.
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L e e r s e i t e