DE3322943A1 - Circuit arrangement for the interruption-free operation of a load, which is supplied from a AC network, in the event of network failure - Google Patents

Circuit arrangement for the interruption-free operation of a load, which is supplied from a AC network, in the event of network failure

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Abstract

The circuit arrangement, which enables operation of, for example, a fluorescent tube in such a manner that the transition between network and standby operation takes place without a dark pause, flickering and similar disturbing effects, comprises a controllable DC-DC voltage converter (9) which is connected on the input side to the auxiliary energy store (8) and whose output is connected to a circuit point located in front of the input of the invertor (3) of the electronic ballast apparatus, or directly to its input, a control circuit (10) being connected to a control input of the controllable DC-DC voltage converter (9), in the case of which control circuit (10) a signal which is proportional to the instantaneous value of a stator variable, for example of the voltage, is applied to a control input (16), and in which, if necessary, a signal which is proportional to the operating state of the auxiliary energy store (8) and a signal which is proportional to the operating state of the ballast apparatus are applied to in each case one further control input (17, 19). <IMAGE>

Description

DIPL.-ING. J. RICHTER DIPL.-ING. F. WERDERMANNDIPL.-ING. J. RICHTER DIPL.-ING. F. WERDERMANN

S.A r.t κ τα ν vv a i_ τ ξS.A r.t κ τα ν vv a i_ τ ξ

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Anrne lder:Addresses:

Zumtobel Aktiengesellschaft Λ-6850 Dornbirn/ÖsterreichZumtobel Aktiengesellschaft Λ-6850 Dornbirn / Austria

Titel:Title:

2OOO HAMBURG 36 24.6.1983 NEUER WALL 1O2OOO HAMBURG 36 6/24/1983 NEW WALL 1O

1K- (ΟΊΟ) 34ΟΟ45-'34ΟΟ56 1 K- (ΟΊΟ) 34ΟΟ45-'34ΟΟ56

TELEGRAMME.
INVEN1TIUS HAMBURGTELEGRAMS.
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TELEX 3163 551 INTU DTELEX 3163 551 INTU D

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Schaltungsanordnung zum unterbrechungsfreien Betrieb einer von einem Wechselnetz gespeisten Last bei NetzausfallCircuit arrangement for uninterrupted operation a load fed by an alternating network in the event of a power failure

Die Erfindung betrifft eine SchaltungsanordnungThe invention relates to a circuit arrangement

zum unterbrechungsfreien Betrieb einer von einem Wechselnetz über ein elektronisches Vorschaltgerät gespeisten Last, z.B. einer Leuchtstoffröhre, bei Netzaus- bzw. Netzabfall aus einem Hilfsenergiespeicher, wobei das elektronische Vorschaltgerät eine Gleichrichter-, eine Glättungs- und eine Wechselrichterschaltung umfaßt.for the uninterrupted operation of one from an alternating network an electronic ballast fed load, e.g. a fluorescent tube, in the event of a power failure or power failure from a Auxiliary energy storage, the electronic ballast a rectifier, a smoothing and an inverter circuit includes.

Aufgabe der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung anzugeben, welche es insbesondere im Zusammenhang mit dem Betrieb einer Leuchtstoffröhre ermöglicht, daß der Übergang zwischen Netz- und Notbetrieb ohne Dunkelpause, Flackern und ähnliche störende Erscheinungen vor sich geht. Ferner soll ein und dieselbe Leuchtstoffröhre für Netz- wie auch für Notbetrieb Verwendung finden; dies ist deshalb gewünscht, weil in beiden Fällen die Leuchtcharakteristik der Leuchtstoffröhre erhalten bleibt und weil durch jede Inbetriebnahme der Leuchte ihre ordnungs gemäße Funktion überprüft wird; nach dem Stand der Technik muß die Zuverlässigkeit durch Dauerbetrieb oder durch periodische Kontrolle sichergestellt werden.The object of the invention is to provide a circuit arrangement which is particularly useful in connection with Running a fluorescent tube allows the transition between mains and emergency operation without a dark pause, flickering and similar disturbing phenomena. Furthermore, a and the same fluorescent tube can be used for both mains and emergency operation; this is desirable because in both Cases the luminous characteristics of the fluorescent tube is retained and because each time the light is put into operation, its orderly proper function is checked; according to the prior art, the Reliability can be ensured through continuous operation or through periodic checks.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch einen eingangsseitig an den Hilfsenergiespeicher angeschlossenen, steuerbaren Gleichspannungswandler, dessen Ausgang an einen vor dem Eingang des Wechselrichters des elektronischen Vorschaltgerätes gelegnen Schaltungspunkt oder direkt an diesen Eingang angeschlosse ist, und daß an einem Steuereingang des steuerbaren Gleichspannungswandler eine Steuerschaltung angeschlossen ist, bei welcher an einem Steuereingang ein dem Momentanwert einer Zustandsgröße, z.B. der Spannung, des Wechselnetzes proportionales Signal anliegt, und bei welcher gegebenenfalls ein dem Betriebszustand des Hilfsenergiespeichers und ein dem Betriebszustand des Vorschaltgerätes proportionales Signal an jeweils einem weiterer. Steuereingang anliegt.This object is achieved according to the invention in a circuit arrangement of the type mentioned at the outset by a on the input side connected to the auxiliary energy store, controllable DC / DC converter, the output of which is connected to one of the front of the input of the inverter of the electronic ballast an occasional switching point or connected directly to this input is, and that a control circuit is connected to a control input of the controllable DC voltage converter, in which at a control input a value proportional to the instantaneous value of a state variable, e.g. the voltage, of the alternating network Signal is present, and at which, if necessary, the operating state of the auxiliary energy store and the operating status of the Ballast proportional signal to each other. Control input is present.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigt Fig. 1 das Blockschaltbild eines bekannten elektronischen Vorschaltgerätes für den Betrieb einer Leuchtstoffröhre, Fig. 2 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die Fig. 3 und 4 Blockschaltbilder weiterer erfindungsgemäßer Schaltungsanordnungen, Fig. 5 teilweise in Blockform und teilweise in diskretem Aufbau die Hilfsenergiespeicherschaltung, Steuerschaltung und Gleichspannungswandler der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 bis 4, Fig. 6 das Schaltbild eines Teiles der Steuerschaltung gemäß Fig. 5, Fig. 7 den Betrieb der erfindungsgemäßenThe invention is described below with reference to the drawings, for example. 1 shows the block diagram of a known electronic ballast for operating a fluorescent tube, FIG. 2 shows the block diagram a circuit arrangement according to the invention, FIGS. 3 and 4 Block diagrams of further circuit arrangements according to the invention, Fig. 5 shows the auxiliary energy storage circuit, control circuit and partly in block form and partly in discrete structure DC voltage converter of the circuit arrangement according to the invention according to FIGS. 2 to 4, FIG. 6 shows the circuit diagram of part of the control circuit according to Fig. 5, Fig. 7 shows the operation of the invention

Steuerschaltung veranschaulichende Impulsdiagramme und Fig. einen alternativen Schaltteil für die erfindungsgemäße Anordnung gemäß Fig. 2 bis 4.·Pulse diagrams illustrating the control circuit and FIG. An alternative switching part for the arrangement according to the invention according to Fig. 2 to 4. ·

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät gemäß dem Stand der Technik bestehend aus einer Gleichrichterschaltung 1, einer Glättungsschaltung 2, einem Wechselrichter 3 und einem Lampenkreis 4 mit angeschlossener Leuchtstoffröhre 5.Fig. 1 shows an electronic ballast according to the prior art consisting of a rectifier circuit 1, a smoothing circuit 2, an inverter 3 and a lamp circuit 4 with a connected fluorescent tube 5.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besteht aus einem elektronischen Vorschaltgerät nach Fig. 1 und einem parallelegeschalteten Sicherheitseinsatz bestehend aus einer Gleichrichterschaltung 6; einem Akkumulator 8 zur Energiezwischenspeicherung bei Notbetrieb einer Ladeschaltung 7 mit Tiefentladescxhutz für den Akkumulator 8, einer Steuerschaltung 10. und einer Gleichspannungswandlerschaltung 9. Das elektronische Vorschaltgerät bestehend aus den Schaltungen 1 bis 4 wird über einen Schalter 15 über die beiden Netzanschlußklemmen A,B mit Energie versorgt.The circuit arrangement according to the invention consists of an electronic ballast according to FIG. 1 and a parallel-connected safety insert consisting of a Rectifier circuit 6; an accumulator 8 for intermediate energy storage during emergency operation of a charging circuit 7 with deep discharge protection for the accumulator 8, a control circuit 10. and a DC-DC converter circuit 9. The electronic Ballast consisting of the circuits 1 to 4 is energized via a switch 15 via the two power supply terminals A, B provided.

An diese beiden Netzanschlußkremmen A,B ist eine weitere Gleichrichterschaltung 6 angeschlossen, welche in Fig. 5 ausführlicher beschrieben werden wird. Sie versorgt die nachgeschaltete Ladeschaltung 7 mit Gleichstrom und erzeugt ein Signal, das demAt these two power supply clamps A, B is another one Rectifier circuit 6 connected, which will be described in more detail in FIG. It supplies the downstream charging circuit 7 with direct current and generates a signal that corresponds to the

Momentanwert der Netzspannung proportional ist und am Eingang 16 der Steuerschaltung 10 anliegt. Der Akkumulator 8 wird über eine Ladeschaltung 7 im Netz-Pufferbetrieb geladen. Außerdem erzeugt die Ladeschaltung 7 ein Tiefentladeschutzsignal, das an einen weiteren Steuereingang 17 der Steuerschaltung 10 geführt ist. Ein steuerbarer Gleichspannungswandlerschalter 9 ist zwischen dem Akkumulator 8 und dem Eingang der Wechselrichterschaltung 3 des elektronischen Vorschaltgerätes angeordnet und versorgt im Fall-eines Wetzausfalles,gesteuert über das am Ausgang 18 der Steuerschaltung 10 auftretende Signal, die Wechselrichterschaltung 3 und damit die nachgeordnete Leuchtstoffröhre 5 mit Betriebsenergie. Der Gleichspannungswandler 9 ist in an sich bekannter Schaltungstechnik realisiert, gegebenenfalls überhaupt ein handelsüblicher Baustein. Die Steuerschaltung 10 schaltet durch das am Eingang 16 anliegende, einem iietzausfall entsprechende Signal den Gleichspannungswandler 9 ein. Sobald die Netzspannung wieder vorliegt, wird der Gleichspannungswandler 9 durch die Steuerschaltung 10 abgeschaltet und die Betriebsenergie der Röhre wieder vom Netz zugeführt.The instantaneous value of the mains voltage is proportional and at input 16 the control circuit 10 is applied. The accumulator 8 is charged via a charging circuit 7 in network buffer mode. aside from that the charging circuit 7 generates a deep discharge protection signal which is fed to a further control input 17 of the control circuit 10 is. A controllable DC / DC converter switch 9 is between the accumulator 8 and the input of the inverter circuit 3 of the electronic ballast arranged and supplied in the case of one Wetzausfalles, controlled via the output 18 of the control circuit 10 occurring signal, the inverter circuit 3 and thus the downstream fluorescent tube 5 with operating energy. The DC / DC converter 9 is implemented in circuit technology known per se, possibly a commercially available module at all. The control circuit 10 switches through the input 16 pending signal corresponding to a power failure switch the DC / DC converter 9 a. As soon as the mains voltage is available again, the DC voltage converter 9 is switched on by the control circuit 10 switched off and the operating energy of the tube fed back from the mains.

Wie nachstehend noch im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert werden wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, daß der Gleichspannungswandler 9 lediglich bei totalem Netzausfall aus dem Akkumulator 8 an den Wechselrichter 3 Betriebsenergie für die Leuchtstoffröhre liefert. Vielmehr ist es durch Einstellung des Ansprechpegels am Eingang 16 der Steuerschaltung 10 möglich, daß auch bei Absinken der Netzspannung unter einem vorgegebenen Wert,der Gleichspannungswandler in Betrieb gesetzt wird.As will be explained below in connection with FIG. 6, the invention is not limited to that the DC / DC converter 9 only in the event of a total power failure from the accumulator 8 to the inverter 3 operating energy for the fluorescent tube supplies. Rather, by setting the response level at input 16 of control circuit 10, it is possible that even if the mains voltage drops below a predetermined value, the DC voltage converter is put into operation.

Weiters wird in der Steuerschaltung 10 mit Hilfe des ar. seinem Eingang 17 anliegenden Tiefentladeschutzsignal, das in der Ladeschaltung 7 efrzeugt wird, eine zu tiefe Entladung des Akkumulators 8 erkannt und die den Akkumulator schädigende weitere Entladung durch das Abschalten des Gleichspannungswandler 9 verhindert. Dieser Fall tritt nur dann ein, wenn die Netzspannung überFurthermore, in the control circuit 10 with the aid of the ar. its input 17 applied deep discharge protection signal, which is efrzeugt in the charging circuit 7, a too deep discharge of the accumulator 8 recognized and the further discharge damaging the accumulator prevented by switching off the DC voltage converter 9. This case only occurs when the mains voltage is over

eine längere Zeit als es der Ladekapazität des Akkumulators 8 entspricht, ausfällt. Ein von der oben beschriebenen Funktionsweise abweichendes Verhalten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei dem bei jedem Ausfall der Netzspannung unabhängig vom vorigen Schaltzustand des Schalters 15 die Leuchtstoffröhre vom Akkumulator 8 betrieben wird, kann mit Hilfe eines vom Eingang des Wechselrichters 3 abgegriffenen und an einem weiteren Steuereingang 19 der Steuerschaltung 10 anliegenden Signals erreicht werden. Hiedurch kann in der Steuerschaltung 10 erkannt werden, ob die Leuchtstoffröhre vor dem Netzausfall eingeschaltet war. Dadurch läßt sich erreichen, daß die Lampe bei einem Ausfall des Netzes nur dann vom Akkumulator 8 versorgt wird, wenn sie auch vorher eingeschaltet war.a longer time than corresponds to the charge capacity of the accumulator 8, fails. A function that differs from the mode of operation described above Behavior of the circuit arrangement according to the invention, with each failure of the mains voltage regardless of the previous switching state of the switch 15, the fluorescent tube is operated by the accumulator 8, can with the help of one of the input of the inverter 3 tapped and applied to a further control input 19 of the control circuit 10 signal can be achieved. By this can be recognized in the control circuit 10 whether the fluorescent tube was switched on before the power failure. This makes it possible to ensure that the lamp is only switched off in the event of a power failure Accumulator 8 is supplied if it was switched on before.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für Anwendungen bei denen besondere Anforderungen bezüglich der Netzrückwirkungen und des Oberweilengehaltes des aus dem Versorgungsnetz entnommenen Stromes bestehen. Dies wird erreicht durch eine Hochfrequenzfilterschaltung 11 am Netzeingang und insbesondere durch ein Oberwellenfilter 12. Das Oberwellenfilter 12 ist zwischen Gleichrichterscnaitung 1 und Glättungsschaltung 2 angeordnet, wobei der Ausgang des Gleichspannungswandlers 9 an die Verbindungspunkte vor, Oberwellenfilter 12 mit Glättungsschaltung 2 geführt ist.Fig. 3 shows the block diagram of an inventive Circuit arrangement for applications with special requirements with regard to network perturbations and the overrun content of the electricity drawn from the supply network. This is achieved through a high frequency filter circuit 11 at the mains input and in particular through a harmonic filter 12. The harmonic filter 12 is arranged between the rectifier circuit 1 and the smoothing circuit 2, the Output of the DC voltage converter 9 to the connection points in front, harmonic filter 12 with smoothing circuit 2 is performed.

Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, welche unter Verwendung eines elektronischen Oberwellenfilters 14 realisiert ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Oberwellenfilter zwischen Gleichrichterschaltung 1 und Glättungsschaltung 2 angeordnet, jedoch ist vorliegendenfalls der Ausgang des Gleichspannungswandlers 9 an den Eingang des elektronischen Oberwellenfilters geführt. Das elektronische Oberweilenfilter 14 ist zum Beispiel eine Hochsetzstellerschaltung, die gewährleistet,'daß der Oberwellengehalt des aus dem Netz aufgersG.-unenen Stromes minimal ist. Außerdem wird dadurch eine Stabilisierung der Gleichspannung des Wechselrichterteilers 3 bei Netzspannungsschwankungen und Änderungen der BelastungscharakteristikFig. 4 shows the block diagram of a further according to the invention Circuit arrangement which is implemented using an electronic harmonic filter 14. Even with this one The exemplary embodiment is the harmonic filter between the rectifier circuit 1 and smoothing circuit 2 arranged, but is present in this case the output of the DC voltage converter 9 is fed to the input of the electronic harmonic filter. The electronic Oberweilenfilter 14 is, for example, a step-up converter circuit that ensures that the harmonic content of the output from the network Current is minimal. In addition, this stabilizes the DC voltage of the inverter divider 3 in the event of mains voltage fluctuations and changes in load characteristics

der angeschlossenen Last (Temperaturabhängigkeit) erreicht. Wie erwähn wird bei dieser Schaltung die für den Notbetrieb der Röhre vom Gleichspannungswandler 9 gelieferte Energie vorteilhaft an den netzseitigen Klemmen des elektronischen Oberwellenfilters eingespeist. Dadurch ist es möglich für den Gleichspannungswandler eine Ausführungsforrn vorzusehen, die ohne zusätzliche Regelung die vom Akkumulator 8 abgegebene Spannung mit einem festen Verhältnis übersetzt, was insbesondere die schaltungstechnische Realisierung des Gleichspannungswandlers 9 wesentlich vereinfacht. Die bei Belastung auftretenden Schwankungen der vom Akkumulator 8 abgegebenen Spannungen werden über den Gleichspannungswandler 9 an das elektronische Oberwellenfilter 14 weitergegeben und dort durch die oben erwähnte Stabilisierungseigenschaft des elektronischen Oberwellenfilters 14 für den Betrieb der Röhre unwirksam gemacht. Außerdem läßt sich bei dieser Ausführungsform über das am Eingang der Steuerschaltung 10 anliegende Signal durch zusätzliche Beeinflussung der übertragungscharakteristik des elektronischen Oberwellenfilters 14 eine Änderung der an die Röhre 13 abgegegebenen Leistung bei Notbetrieb erreichen. Dadurch läßt sich zum Beispiel bei gleicher Kapazität des Akkumulators 8 die Zeitdauer des Notbetriebes im Vergleich mit einer ungeregelten Schaltung verlängern.of the connected load (temperature dependency) is reached. As mentioned In this circuit, the energy supplied by the DC-DC converter 9 for emergency operation of the tube is advantageous to the line-side terminals of the electronic harmonic filter. As a result, it is possible to provide an embodiment for the DC voltage converter which, without additional regulation, allows the Translated from the accumulator 8 voltage with a fixed ratio, which in particular the circuit implementation of the DC-DC converter 9 is significantly simplified. The fluctuations in the output from the accumulator 8 that occur during loading Voltages are passed on via the DC voltage converter 9 to the electronic harmonic filter 14 and there through the above-mentioned stabilization property of the electronic harmonic filter 14 made ineffective for the operation of the tube. In this embodiment, you can also use the at the entrance the control circuit 10 applied signal by additionally influencing the transmission characteristics of the electronic harmonic filter 14 a change to the tube 13 achieve output power in emergency operation. Through this For example, with the same capacity of the accumulator 8, the duration of the emergency operation can be compared with an unregulated one Extend the circuit.

Fig. 5 zeigt Details der Gleichrichterschaltung 7 sowie der Steuerschaltung 10. An den ungeschalteten Netzanschlußklemmen A, ύ ist unter Zwischenschaltung einer Sicherung 60 die Primärseite eines Ladetransformators 61 angeschlossen, dessen Sekundärseite mit den Wechselspannungsklemmen eines Brückengleichrichters 62 verbunden ist. Die Gleichspannungsklemmen eines Brückengleichrichters 62 sind über eine Seriendiode 64 mit Gleichspannungsausgangsklemmen 66,67 verbunden. Ein ebenfalls zwischen diesen Klemmen angeordneter Kondensator 65 glättet die vom Brückengleichrichter gelieferte Gleichspannung. Durch die Anordnung des Widerstandes 63 zwischen den Gleichspannungsklemmen des Brückengleichrichters 62 und der Diode 64 wird erreicht, daß am Eingang 16 der Steuerschaltung 10 eine Spannung proportional dem Absolutwert des Momentan-Fig. 5 shows details of the rectifier circuit 7 and the control circuit 10. The primary side of a charging transformer 61 is connected to the unswitched mains connection terminals A, ύ with the interposition of a fuse 60, the secondary side of which is connected to the AC voltage terminals of a bridge rectifier 62. The DC voltage terminals of a bridge rectifier 62 are connected to DC voltage output terminals 66, 67 via a series diode 64. A capacitor 65 also arranged between these terminals smooths the direct voltage supplied by the bridge rectifier. By arranging the resistor 63 between the DC voltage terminals of the bridge rectifier 62 and the diode 64 it is achieved that at the input 16 of the control circuit 10 a voltage proportional to the absolute value of the instantaneous

wertes der Netzspannung erzeugt wird ; dieses Signal dient der verzögerungsfreien Erkennung von Netzausfällen.value of the mains voltage is generated; this signal is used for instantaneous detection of power failures.

Die Ladeschaltung 7 umfaßt eine eigentliche Ladung für den Akkumulator 8 und eine Tiefentladeerkennungsschaltung 72. Die Ladestufe 70 ist zwischen den Gleichspannungsklemmen 66,67 der Gleichrichterschaltung 6 und den Akkumulatoranschlußklemmen 76, 77 angeordnet, Die Ladestufe 7o wird durch eine Spannungsregelschaltung in bekannter Art mit einer der jeweiligen Ausführungsform des Akkumulators 8 (Nickel-Cadmium, Blei) angepaßten Strom-Spannungskennlinie realisiert. Ein Stromfühlwiderstand 71 erzeugt eine dem Ladestrom proportionale Spannung als Eingangsgröße für die Ladestufe 70. Die Tiefentladeerkennungsschaltung 72 besteht aus einem Komparator 73 an dessen einem Eingang eine Referenzspannung U f 74 und an dessen anderem Eingang eine der Akkumulatorspannung proportionale Spannung anliegt. Der Komparator 73 vergleicht die momentane Akkumulatorspannung mit der Referenzspannung, sein Ausgangssignal (Tiefentladeschutzsignal) liegt am Steuereingang ι der Steuerschaltung 10 an, wodurch erfaßt wird, daß die Akkumulatorspannung aufgrund einer zu langen Entladedauer unter einen bestimmter. unteren Grenzwert abgesunken ist.The charging circuit 7 comprises an actual charge for the accumulator 8 and a deep discharge detection circuit 72. The charging stage 70 is arranged between the DC voltage terminals 66,67 of the rectifier circuit 6 and the accumulator connection terminals 76, 77 respective embodiment of the accumulator 8 (nickel-cadmium, lead) adapted current-voltage characteristic realized. A current sensing resistor 71 generates a voltage proportional to the charging current as an input variable for the charging stage 70. The total discharge detection circuit 72 consists of a comparator 73 at one input of which a reference voltage U f 74 and at the other input a voltage proportional to the battery voltage is applied. The comparator 73 compares the current battery voltage with the reference voltage, its output signal (deep discharge protection signal) is at the control input ι of the control circuit 10, whereby it is detected that the battery voltage due to a too long discharge time below a certain. lower limit has fallen.

Der Akkumulator 8 kann - entsprechend dem Anwendungsfall - aus einer oder mehreren in Serie oder parallel geschalteten Akkumulatorzellen besteht.The accumulator 8 can - according to the application - from one or more connected in series or in parallel There is accumulator cells.

Der Gleichspannunsgwandler 9, der über die Gleichspannungsleitungen 76,77 mit Energie versorgt wird, formt die vom Akkumulator 8 gelieferte Spannung in eine den Betrieb des Wechselrichters 3 (Fig. 2) bzw. des elektronischen Oberwellenfilters (Fig. 4) geeignete Spannung um, welche an den Klemmen X,Y abgegeben wird. Die Wandlerschaltung besteht - wie erwähnt - z.B. aus einem handelsüblicher Gleichspannungswandler in geregeler oder ungeregelter Ausführung, welcher über das am Steuereingang 18 anliegende Signal ein- und ausgeschaltet werden kann.The DC voltage converter 9, via the DC voltage lines 76,77 is supplied with energy, forms the voltage supplied by the accumulator 8 into the operation of the inverter 3 (Fig. 2) or the electronic harmonic filter (Fig. 4) to the appropriate voltage, which is delivered to the terminals X, Y. will. The converter circuit consists - as mentioned - e.g. of a commercially available DC / DC converter in regulated or unregulated version, which is input via the signal applied to control input 18 and can be turned off.

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Eine Steuerschaltung 10 umfaßt eine Netzausfallkennschaltung 1(X), eine Steuerstufe 102, und eine Zustandswächterschaltung 101. Diese Schaltungen werden über die Leitungen 113 und 114 vom Akkumulator 8 mit Betriebsenergie versorgt, um den Betrieb auch bei einem Ausfall der Netzspannung sicherzustellen. Die Netzausfallkennschaltung 100 besteht aus einem Komparator 103 mit nachgeordneter Verzögerungsschaltung 104, welche zum Beispiel durch einen retriggerbaren monostabilen Multivibrator mit einer typischen Impulsdauer von 10 ms gebildet sein kann. Die Funktion der Netzausfallkennung ist folgende: Bei normaler Netzspannung stellt sich das am Steuereingang 16 anliegende Signal als gleichgerichteter Sinushalbwellenzugmit einer Amplitude größer als eine Referenzspannung U_ f am Komparatoreingang 110 dar. Dadurch werden am Ausgang des Komparators 103 Schaltimpulse mit einer Periodendauer von 10 ms erzeugt; diese Impulse werden einer Verzögerungsschaltung 104 zugeführt und halten diese in ihrem aktiven Zustand; das an ihrem Ausgang Q auftretende Netzausfallsignal 111 bleibt logisch 0, das heißt, ordnungsgemäße Netzspannung ist vorhanden. Sobald durch einen Spannungseinbruch des Versorgungsnetzes oder durch einen Spannungsabfall desselben, das am Steuereingang 16 der Steuerschaltung 10 anliegende Signal den Pegel der Referenzspannung üRef nicht mehr erreicht, wird der Ausgang des Komparators 103 logisch 0, die Verzögerungsschaltung 104 wird nicht mehr länger in ihrem aktiven Zustand gehalten und kippt nach ihrer Verzögerungszeit in den Ruhezustand zurück. Dadurch wird das Netzausf allkennsignal am Eingang 111 der Steuerstufe 102 logisch 1 und zeigt damit den eingetreteten Netzausfall bzw. Netzeinbruch an. Durch Wahl einer längeren Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 104 kann man erreichen, daß die Versorgung der Leuchtstoffröhre erst nach mehreren ausgefallenen bzw. herabgesetzten Netzhalbwellen vom Akkumulator übernommen wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn durch die,im wesentlichen durch einen Energiezwischenspeicherkondensator gebildete Glättungsschaltung 2 sichergestellt ist, daß die Last in der Zwischenzeit ausreichend mit Energie versorgt wird und daher bei kurzzeitigen Netzausfällen, wie sie durch Schaltvorgänge hervorgerufen werden können, die Versorgung der Leuchtstoffröhre nicht zwischen.Netz- und Batteriebetrieb umgeschaltetA control circuit 10 comprises a power failure detection circuit 1 (X), a control stage 102, and a state monitor circuit 101. These circuits are supplied with operating energy from the accumulator 8 via the lines 113 and 114 in order to ensure operation even in the event of a mains voltage failure. The power failure identification circuit 100 consists of a comparator 103 with a downstream delay circuit 104, which can be formed, for example, by a retriggerable monostable multivibrator with a typical pulse duration of 10 ms. The function of the power failure identification is as follows: In normal mains voltage raises the signal at the control input 16 signal as rectified Sinushalbwellenzugmit an amplitude greater than a reference voltage U_ f at the comparator 110. As a result of the comparator 103 generates switching pulses having a period duration of 10 ms at the output;. these pulses are fed to a delay circuit 104 and keep it in its active state; the power failure signal 111 appearing at its output Q remains logic 0, that is, proper power supply is present. Once thereof by a voltage drop of the supply mains or by a voltage drop, the signal present at the control input 16 of the control circuit 10 signal is not me the level of the reference voltage U Ref hr reached, the output of the comparator 103 logic 0, delay circuit 104 is no longer in its active state and reverts to the idle state after its delay time. As a result, the power failure identification signal at the input 111 of the control stage 102 becomes logical 1 and thus indicates the power failure or network breakdown that has occurred. By choosing a longer delay time for the delay circuit 104, it is possible to ensure that the supply of the fluorescent tube is only taken over by the accumulator after several failed or reduced mains half-waves. This is particularly advantageous if the smoothing circuit 2, essentially formed by an energy intermediate storage capacitor, ensures that the load is sufficiently supplied with energy in the meantime and therefore that the fluorescent tube is not supplied with power in the event of brief power failures, as can be caused by switching processes switched between mains and battery operation

.... O O L·L· JH .... OO L·L · JH

werden muß.must become.

Die Zustandswächterschalting 101 ermöglicht ein noch vorteilhafteres Verhalten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei Metzausfällen: Ein von der internen Versorgungsspannung der Wechselrichterschaltung 3 abgeleitetes Signal liegt am Steuereingang 19 der Steuerschaltung und wird von dort über einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 105 und 106 einem Eingang eines !Comparators 107 zugeführt; der andere Eingang des Ko.T.parators 107 liegt an der Referenzspannung U f. Das Ausgangssignal des Komparators 107 wird einem Zeitglied 108, das z.B. durch einen retriggerbaren monostabilen Multivibrator mit einer typischen Impulsdauer von 10 ms gebildet sein kann, zugeführt; dessen Ausgangssignal liegt am Eingang 112 der Steuerstufe 102. Dieses Ausgangssignal zeigt· an, ob das elektronische Vorschaltgerät vor dem Eintritt des Netzausfalles eingeschaltet war. Dadurch wird es möglich, den Notbetrieb des elektronischen Vorschaltgerätes bei Netzausfall nur dann durchzuführen, wenn das Gerät vor dem Ausfall tatsächlich eingeschaltet war. Eine zur oben beschriebenen Erzeugung des am Steuereingang 19 auftretenden Signals alternative Möglichkeit zeigt die Schaltung gemäß Fig. 8.The state monitor circuit 101 enables an even more advantageous behavior of the circuit arrangement according to the invention in the event of Metz failures: A signal derived from the internal supply voltage of the inverter circuit 3 is applied to the control input 19 of the control circuit and is from there via a voltage divider consisting of the resistors 105 and 106 to an input of a comparator 107 supplied; the other input of the Ko.T.parator 107 is at the reference voltage U f . The output signal of the comparator 107 is fed to a timing element 108, which can be formed, for example, by a retriggerable monostable multivibrator with a typical pulse duration of 10 ms; its output signal is at input 112 of control stage 102. This output signal indicates whether the electronic ballast was switched on before the power failure occurred. This makes it possible to carry out emergency operation of the electronic ballast in the event of a power failure only if the device was actually switched on before the failure. An alternative possibility to the above-described generation of the signal occurring at the control input 19 is shown by the circuit according to FIG. 8.

Die Steuerstufe 102 verknüpft die an den Eingängen 17·, 111 und 112 anliegenden Signale zu einem am Ausgang 18 auftretenden Signal, das den Gleichspannungswandler 9 ein- bzw. ausschaltet und gegebenenfalls das elektronische Oberwellenfilter 14 steuert. Eine mögliche Schaltung hiefür zeigt die Fig. 6.The control stage 102 combines the signals present at the inputs 17, 111 and 112 to form one that occurs at the output 18 Signal that switches the DC voltage converter 9 on or off and, if necessary, the electronic harmonic filter 14 controls. A possible circuit for this is shown in FIG. 6.

Die Funktion der Steuerstufe 102 gemäß Fig. 6 wird an Hand der Signal-Zeitdiagramme gemäß Fig. 7 beschrieben. Die wesentlichen Funktionen der Steuerstufe werden durch die beiden R-S Flip-Flops 208 und 209 gebildet, wobei das Flip-Flop 209 nur für eine Zusatzfunktion der Steuerstufe von Bedeutung ist, die schon in Zusammenhang mit der Beschreibung der Zustandswächterschaltung 101 erläutert wurde. Das Flip-Flop 208 wird von dem am Eingang 111 anliegenden Netzausfallsignal über das UND-Gatter 204 und eine Differenzierschaltung bestehend aus einem Konden-The function of the control stage 102 according to FIG. 6 is described with the aid of the signal timing diagrams according to FIG. 7. the essential functions of the control stage are formed by the two R-S flip-flops 208 and 209, the flip-flop 209 is only of importance for an additional function of the control stage, which is already in connection with the description of the status monitor circuit 101 was explained. The flip-flop 208 is activated by the power failure signal present at input 111 via the AND gate 204 and a differentiating circuit consisting of a condenser

sator 206 und einem Widerstand 207 im Falle eines Netzausfalles gesetzt, wobei dann der Ausgang des Flip-Flops 18 den Gleichspannungswandler 9 einschaltet.sator 206 and a resistor 207 in the event of a power failure set, the output of the flip-flop 18 then the DC-DC converter 9 switches on.

Sobald der Netzausfall beendet ist, wird das Flip-Flop 208 von einem an seinem R-Eingang angeschlossenen ODER-Gatter 205 rückgesetzt. Hiezu verknüpft das ODER-Gatter 205 das vom Eingang 111 über einen Inverter 203 anliegenden Signal und das vom Eingang 17 anliegende Tiefentladeschutzsignal. Durch diese Verknüpfung wird erreicht, daß die Stromentnahme aus dem Akkumulator 8 durch den Gleichspannungswandler 9 sofort gestoppt wird, sobald entweder die Netzspannung ordnungsgemäß wiederkehrt, oder der Akkumulator 8, angezeigt durch das Tiefentladeschutzsignal, schon bis zum Ende seiner nutzbaren Speicherkapazität entladen wurde.As soon as the power failure has ended, the flip-flop 208 is connected to its R input by a OR gate 205 reset. To this end, the OR gate 205 links the input 111 via an inverter 203 Signal and the deep discharge protection signal from input 17. This link ensures that the current draw is off the accumulator 8 stopped immediately by the DC voltage converter 9 is, as soon as either the mains voltage returns properly or the accumulator 8, indicated by the deep discharge protection signal, has already been discharged to the end of its usable storage capacity.

Der Eingang 212 des UND-Gatters 204 ist mit dem Q-Ausgang des R-S Flip-Flops 209 verbunden. Durch die hiedurch erreichte logische Verknüpfung wird verhindert, daß das elektronische Vorschaltgerät bei Netzausfall eingeschaltet wird, obwohl es vor dem Netzausfall nicht in Betrieb gewesen war. Durch den Schalter 199 kann diese Zusatzfunktion außer Betrieb gesetzt werden, indem durch die Widerstände 201,202 ein Dauereinschaltsignal erzeugt wird, das den Einschaltzustand des elektronischen Vorschaltgerätes simuliert. Durch die Resetleitung 211 des Flip-Flops wird ein eventueller Low-Pegel am S-Eingang des Flip-Flops bei jedem Ende eines Netzausfalles im Flip-Flop 209 abgelegt und von einem High-Pegel an diesem Eingang, gleichgültig wann er auftritt, wieder gelöscht.The input 212 of the AND gate 204 is connected to the Q output of the R-S flip-flop 209. Through the through The achieved logical connection prevents the electronic ballast from being switched on in the event of a power failure, even though it is was not in operation before the power failure. This additional function can be deactivated with switch 199, in that a permanent switch-on signal is generated by the resistors 201, 202, which indicates the switch-on state of the electronic ballast simulated. The reset line 211 of the flip-flop causes a possible low level at the S input of the flip-flop stored in flip-flop 209 at each end of a power failure and from a high level at this input, regardless of when it occurs, deleted again.

Der Doppeltaster 200 mit zwei Ruhekontakten gestattet dio Überprüfung der Funktion der Schaltungsanordnung bei ausgeschaltetem elektronischem Vorschaltgerät, indem sowohl ein Netzausfallsignal am Eingang 214 des UND-Gatters 204 erzeugt wird, als auch die Zusatzfunktion außer Betrieb gesetzt wird.The double button 200 with two normally closed contacts allows the function of the circuit arrangement to be checked when it is switched off electronic ballast by both a power failure signal is generated at the input 214 of the AND gate 204, as well as the additional function is put out of operation.

Das Signal-Zeitdiagramm Fig. 7 zeigt einen Teil der internen Logiksignale der Schaltung gemäß Fig. 6 beim Eintreten eines Netzausfalles zum Zeitpunkt T1, wenn die Zusatzfunktion ausgeschaltet ist, oder das Gerät bei eingeschalteter Zusatzfunktion vor dem Netzausfall im Betrieb war. Zum Zeitpunkt T2 des Diagramms spricht der Tiefentladeschutz des Akkumulators an (Signal am Eingang 17 wird logisch 1) und der Gleichspannungswandler wird sofort ausgeschaltet. Zum Zeitpunkt T3 erfolgt die Versorgung des elektronischen Vorschaltgerätes wieder von der Netzspannung.The signal timing diagram of FIG. 7 shows a part of the internal logic signals of the circuit according to FIG. 6 when entering of a power failure at time T1, if the additional function is switched off or the device was in operation with the additional function switched on before the power failure. At time T2 of the diagram the deep discharge protection of the accumulator responds (signal at input 17 becomes logical 1) and the DC / DC converter is activated immediately switched off. At time T3, the electronic ballast is again supplied by the mains voltage.

Fig. 8 zeigt eine andere Möglichkeit zur Erzeugung des Lingangssignales der Zustandswächterschaltung 101. Die mit S und N gezeichneten Eingangsklemmen der Schaltung gemäß Fig. 8 sind die Netzklemmen direkt am Eihgang des Gleichrichters 1 in Fig. 2 bzw. der Filterschaltung 11 in Fig. 4. Über eine Einweggleichrichterschaltung bestehend aus der Diode 250 wird die Primärseite eines Optokopplers 252 über einen Vorwiderstand 251 mit Energie versorgt, sobald das elektronische Vorschaltgerät eingeschaltet wird, und Netzspannung vorhanden ist. Der sekundäre Transistor des Optokopplers wird über die Leitungen 113 und 114 vom Akkumulator 8 mit Betriebsenergie versorgt. Der bei Stromfluß durch die Primärseite des Optokopplers 252 auftretende Spannungsabfall an einem sekundärseitigen Widerstand 256 liefert das Signal für den Eingang 19 der Steuerschaltung, das den Einschaltzustand :ies Gerätes bei vorhandener Netzspannung anzeigt.Fig. 8 shows another possibility for generating the input signal of the state monitor circuit 101. The with S and N The input terminals shown in the drawing of the circuit according to FIG. 8 are the mains terminals directly at the input of the rectifier 1 in FIG. 2 or the filter circuit 11 in FIG. 4. Via a half-wave rectifier circuit consisting of the diode 250 becomes the primary side an optocoupler 252 is supplied with energy via a series resistor 251 as soon as the electronic ballast is switched on and mains voltage is available. The secondary transistor of the optocoupler is via lines 113 and 114 from Accumulator 8 supplied with operating energy. The voltage drop that occurs when current flows through the primary side of the optocoupler 252 at a secondary-side resistor 256 supplies the signal for the input 19 of the control circuit, which indicates the switch-on state : This device displays when the mains voltage is present.

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Claims (8)

Patentansprüche :Patent claims: 1.) Schaltungsanordnung zum unterbrechungsfreien Betrieb1.) Circuit arrangement for uninterrupted operation einer von einem Wechselnetz über ein elektronisches Vorschaltgerät gespeisten Last, z.B. einer Leuchtstoffröhre, bei Netzaus- bzw. Netzabfall aus einem Hilfsenergiespeicher, wobei das elektronische Vorschaltgerät eine Gleichrichter-, eine Glättungs- und eine Wechselrichterschaltung umfaßt, gekennzeichnet durc einen eingangsseitig an den Hilfsenergiespeicher (8) angeschlossenen, steuerbaren Gleichspannungswandler (9), dessen Ausgang ar. einen vor dem Eingang des Wechselrichters (3) des elektronischer. Vorschaltgerätes gelegenen Schaltungspunkt oder direkt an diesen Eingang angeschlossen ist, und daß an einem Steuereingang des steuerbaren Gleichspannungswandlers (9) eine Steuerschaltung (10) angeschlossen ist, bei welcher an einem Steuereingang (16) ein dem Momentanwert einer Zustandsgröße, z.B. der Spannung, des Wechselnetzes proportionales Signal anliegt, und bei welcher gegebenenfalls ein dem Betriebszustand des Hilfsenergiespeichers (8) und e:r. dem Betriebszustand des Vorschaltgerätes proportionales Signal an jeweils'einem weiteren Steuereingang (17,19) anliegt.one from an alternating network via an electronic ballast fed load, e.g. a fluorescent tube, in the event of a power failure or power failure from an auxiliary energy store, whereby the electronic ballast a rectifier, a smoothing and comprises an inverter circuit, characterized by an input side connected to the auxiliary energy store (8), controllable DC voltage converter (9), the output of which ar. one in front of the input of the inverter (3) of the electronic. Ballast located switching point or is connected directly to this input, and that at a control input of the controllable DC voltage converter (9) a control circuit (10) is connected, in which at a control input (16) a dem Instantaneous value of a state variable, e.g. the voltage, of the alternating network proportional signal is present, and at which, if applicable on the operating state of the auxiliary energy store (8) and e: r. A signal proportional to the operating state of the ballast is applied to a further control input (17, 19). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Gleichspannungswandlers (9) an die Verbindungspunkte eines Oberwelienfilters (12) mit der Glättungsschaltung (2) angeschlossen ist (Fig. 3).2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the output of the DC voltage converter (9) to the Connection points of a harmonic filter (12) with the smoothing circuit (2) is connected (Fig. 3). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Gleichspannungswandler (9) an den Eingang eines ausgangsseitig mit der Glättungsschaltung (2) verbundenen Oberwellenfilters (14), z.B. einer Hochsetzstellerschaltung, angeschlossen ist (Fig. 4).3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the output of the DC voltage converter (9) to the Input of a harmonic filter (14) connected on the output side to the smoothing circuit (2), e.g. a step-up converter circuit, is connected (Fig. 4). 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (10) eine Netzausfallkennschaltung (100) und eine nachgeschaltete Steuerstufe4. Circuit arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the control circuit (10) has a power failure detection circuit (100) and a downstream control stage (102) aufweist.(102). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ifetzausfallkennschaltung (100) aus der Hintereinanderschaltung einer Komparatorstufe (103) und einer mit dieser in Serie geschalteten und ausgangsseitig mit einem Eingang der Steuerstufe (102) verbundenen Verzögerungsschaltung (104) besteht, wobei der Steuereingang (16) der Steuerschaltung (10) an welchen eine dem Momentanwert einer Zustandsgröße des Wechselnetzes proprotionales Signal anliegt mit einem Eingang der Komparatorstufe5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the ifetzausfallkenn circuit (100) from the series connection a comparator stage (103) and one connected in series therewith and on the output side with an input of the control stage (102) connected delay circuit (104), the control input (16) of the control circuit (10) at which a signal proportional to the instantaneous value of a state variable of the alternating network is present with an input of the comparator stage (103) verbunden und an dein anderen Eingang der Komparatorstufe (103) eine Bezugsgröße angelegt ist.(103) and to the other input of the comparator stage (103) a reference value is applied. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (10) eine Zustandswächter-' schaltung (101) aufweist, welche einen mit einem Eingang an den Eingang (19) der Steuerschaltung (10), an welchem ein dem Betriebszustand des Vorschaltgerätes proportionales Signal anliegt, z.B. über einen Spannungsteiler (105,106) angekoppelten Komparator (1o7). aufweist, dessen anderer Eingang an der Bezugsgröße anliegt, sowie ein nachgeschaltetes und ausgangsseitig mit der Steuerstufe Π02) verbundenes Zeitglied (*108), z.B. einen retriggerbaren monostabilen Multivibrator,enthält.6. Circuit arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the control circuit (10) has a state monitor 'circuit (101) which has an input to the input (19) of the control circuit (10) at which the operating state of the ballast, a proportional signal is present, e.g. via a comparator (1o7) coupled to a voltage divider (105,106). the other input of which is connected to the reference variable, as well as a downstream timing element (* 108) connected on the output side to the control stage Π02), e.g. a retriggerable monostable multivibrator. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang der Steuerschaltung (10), an welchem ein dem Betriebszustand.des Vorschaltgerätes proportionales Signal anliegt, eine Optokoppler-Schaltung (250 bis 256), Fig. 8) angeschlossen ist, deren Ausgang mit dem Eingang der Zustandswächterschaltung (101) verbunden ist.7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that an optocoupler circuit (250 to 256), Fig. 8) is connected to the input of the control circuit (10), to which a signal proportional to the operating condition of the ballast is applied Output is connected to the input of the state monitor circuit (101). 8. . Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe ein R-S Flip-Flop (208) aufweist, an dassen S-Eingang ein UND-Gatter (208) und an dessen8th. . Circuit arrangement according to one of Claims 4 to 7, characterized in that the control stage is an R-S flip-flop (208) has, at that S input an AND gate (208) and at its ' r: ' r: f.f. R-Eingang ein ODER-Gatter (205) angekoppelt ist, wobei ein Eingang des UND-Gatters (208) an den Ausgang der Netzausfallkennschaltung (100) und der andere Eingang desselben über ein weiteres RS-Flip-Flop (209) an den Ausgang der ZustandswächterschaltungR input an OR gate (205) is coupled, one input of the AND gate (208) to the output of the power failure detection circuit (100) and the other input of the same via another RS flip-flop (209) to the output of the state monitor circuit (101) geführt ist, und wobei der eine Eingang des ODER-Gatters über einen Inverter (203) an den Ausgang der Netzausfallkennschal tung (100) und der andere Eingang desselben an den Eingang(101) is performed, and one input of the OR gate Via an inverter (203) to the output of the power failure identification circuit (100) and the other input of the same to the input (17) der Steuerschaltung geführt ist, an welchen ein dem Betriebszustand des Hilfsenergiespeichers (8) proportionales Signal anliegt.(17) of the control circuit is performed, to which a signal proportional to the operating state of the auxiliary energy store (8) is present. Der Patentanwalt:The patent attorney:
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