DE3322943C2

DE3322943C2 -

Info

Publication number: DE3322943C2
Application number: DE3322943A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. Goetzis At Jagschitz
Original assignee: ZUMTOBEL BETEILIGUNGS- U VERWALTUNGS-AG DORNBIRN AT
Current assignee: ZUMTOBEL BETEILIGUNGS- U. VERWALTUNGS-AG, DORNBIRN
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1983-06-25
Publication date: 1992-04-02
Also published as: ATA247482A; DE3322943A1; AT375522B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zum unterbrechungsfreien Betrieb einer von einem Wechselstromnetz über ein elektronisches Vorschaltgerät gespeisten Last, nämlich einer Leuchtstoffröhre, bei Netzaus- bzw. Netzabfall aus einem Hilfsenergiespeicher bekannt (DE-Buch Sturm: Vorschaltgeräte und Schaltungen für Niederspannungs-Entladungslampen, 5. Auflage, Verlag Gerardet, Essen 1974, Seiten 338, 339). Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist eine Steuerschaltung vorgesehen, und das elektronische Vorschaltgerät umfaßt eine Gleichrichter-, eine Glättungs- und eine Wechselrichterschaltung. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser bekannten Schaltungsanordnung der Übergang zwischen Netz- und Notbetrieb nicht ohne störende Erscheinungen vonstatten geht.It is already a circuit arrangement for uninterrupted Operating one from an AC network via a electronic ballast powered load, namely one Fluorescent tube, in the event of a power failure or drop from one Auxiliary energy storage known (DE book Sturm: ballasts and circuits for low-voltage discharge lamps, 5th edition, Verlag Gerardet, Essen 1974, pages 338, 339). In this known circuit arrangement is a control circuit provided, and the electronic ballast includes a rectifier, a smoothing and a Inverter circuit. It has been shown that this known circuit arrangement the transition between network and emergency operation not without disturbing phenomena goes.

Es ist auch schon eine Sicherheitsleuchtstofflampe bekannt (DE-Z. etz-b, Bd. 25 (1973) Heft 17, Seite 478), die durch eine Schaltungsanordnung betrieben wird, mit der eine Funktionskontrolle von Batterie und Wechselrichter bzw. eine Netzausfallüberwachung durchgeführt wird. Diese Maßnahmen führen jedoch ebenfalls nicht zu einem störungsfreien Übergang von Netz- auf Notbetrieb der betreffenden Leuchtstofflampe.A safety fluorescent lamp is also known (DE-Z. Etz-b, Vol. 25 (1973) Issue 17, page 478) by a circuit arrangement is operated with a function control of battery and inverter or one Power failure monitoring is carried out. These measures however, do not lead to a smooth transition either from mains to emergency operation of the fluorescent lamp in question.

Es ist ferner eine Anordnung zum Betrieb einer Entladungslampe bekannt (DE-OS 21 35 062), die aus einem Wechselstromnetz und bei Netzausfall über einen Transistorwechselrichter aus einer Batterie gespeist wird. Dabei ist bei Verwendung einer Warmkathoden-Leuchtstofflampe eine Schaltvorrichtung vorgesehen, die in der Weise betrieben ist, daß beim Einschalten der Beleuchtung durch einen Netzschalter die Warmkathoden-Leuchtstofflampe aus der Batterie über das Transistorvorschaltgerät gezündet wird und erst nach erfolgter Zündung der Betriebsstrom der Lampe aus dem Wechselstromnetz entnommen wird. Durch diese Maßnahme ist zwar sichergestellt, daß beim Einschalten der Beleuchtung durch einen Netzschalter die Leuchtstofflampe zuerst über die Batterie und den Transistorwechselrichter gezündet wird und nach erfolgter Zündung der Transistorwechselrichter abgeschaltet und der Lampenbetrieb mit Strom über eine Netzdrossel aus dem Wechselstromnetz entnommen wird. Die betreffenden Maßnahmen genügen jedoch ebenfalls nicht, um einen störungsfreien Übergang vom Netz- auf den Notbetrieb zu gewährleisten.It is also an arrangement for operating a discharge lamp known (DE-OS 21 35 062), from an AC network and in the event of a power failure via a transistor inverter is powered by a battery. Here is at Using a warm cathode fluorescent lamp a switching device provided that is operated in the manner that when turning on the lights by a power switch the warm cathode fluorescent lamp from the battery is ignited via the transistor ballast and only the operating current of the lamp is switched off after the ignition is taken from the AC network. By this measure it is ensured that when the lighting is switched on by a power switch the fluorescent lamp first ignited via the battery and the transistor inverter and after the ignition of the transistor inverter switched off and the lamp operation with electricity via a Line choke is removed from the AC network. The the measures in question are also not sufficient, for a trouble-free transition from the network to the To ensure emergency operation.

Es ist schließlich auch schon ein Notstromversorgungsgerät mit einer Leuchtstofflampe für Batteriebetrieb bekannt (DE-Z. Industrie-Elektrik+Elektronik, 13. Jg., 1968, Nr. B10, Seite 223). Dabei sind allerdings ebenfalls keinerlei Maßnahmen für einen störungsfreien Übergang von Netz- auf den Notbetrieb getroffen.After all, it is already an emergency power supply known with a fluorescent lamp for battery operation (DE-Z. Industrie-Elektrik + Elektronik, 13.Jg., 1968, B10, page 223). However, there are also no measures for a smooth transition from Mains hit emergency operation.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit insgesamt relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand der Übergang zwischen Netz- und Notbetrieb ohne Spannungseinbruch und ähnlich störende Erscheinungen vor sich geht. Dabei soll bei Verwendung einer Leuchtstoffröhre als Last ein und dieselbe Leuchtstoffröhre für Netz- wie auch für Notbetrieb Verwendung finden; dies ist deshalb erwünscht, weil in beiden Fällen die Leuchtcharakteristik der Leuchtstoffröhre erhalten bleibt und weil durch jede Inbetriebnahme der Leuchtstoffröhre ihre ordnungsgemäße Funktion überprüft wird; bisher mußte die Zuverlässigkeit durch Dauerbetrieb oder durch periodische Kontrolle sichergestellt werden.The invention is accordingly based on the object To further develop circuit arrangement of the type mentioned at the beginning, that with a relatively low overall circuitry Effort to transition between mains and emergency operation without voltage drop and similar disturbing phenomena is going on. When using a Fluorescent tube as a load one and the same fluorescent tube can be used for both mains and emergency operation; this is desirable because in both cases the luminous characteristics the fluorescent tube is preserved and because every time the fluorescent tube is put into operation proper function is checked; so far the Reliability through continuous operation or through periodic Control can be ensured.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch die im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale.The task outlined above is solved by a Circuit arrangement of the type mentioned by the characteristic features specified in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims specified.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung unter Bezugnahme auf den Stand der Technik näher beschrieben. Es zeigenExemplary embodiments of the invention are described below the drawing with reference to the state of the Technology described in more detail. Show it

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung, Fig. 1 is a block diagram of a circuit arrangement,

Fig. 2 und 3 Blockschaltbilder weiterer Schaltungsanordnungen, Fig. 2 and 3 are block diagrams showing further circuit arrangements,

Fig. 4 teilweise in Blockform und teilweise in diskretem Aufbau eine Hilfsenergiespeicherschaltung, eine Steuerschaltung und einen Gleichspannungswandler der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 bis 3, Fig. 4 partially in block form and partially in discrete configuration, an auxiliary energy storage circuit, a control circuit and a DC converter of the circuit arrangement according to Fig. 1 to 3

Fig. 5 das Blockschaltbild eines Teiles der Steuerschaltung gemäß Fig. 4, Fig. 5 is a block diagram of a portion of the control circuit shown in FIG. 4,

Fig. 6 den Betrieb der Steuerschaltung veranschaulichende Impulsdiagramme, Fig. 6 illustrative operation of the control circuit are pulse diagrams

Fig. 7 einen alternativen Schaltungsteil für die Anordnung gemäß Fig. 1 bis 3 und Fig. 7 is an alternative circuit part for the arrangement according to Fig. 1 to 3 and

Fig. 8 das Blockschaltbild eines aus dem Stand der Technik bekannten elektronischen Vorschaltgerätes für den Betrieb einer Leuchtstoffröhre. Fig. 8 is a block diagram of a known prior art electronic ballast for the operation of a fluorescent tube.

Fig. 8 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. 8 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 Schaltungsanordnung besteht aus einem elektronischen Vorschaltgerät nach Fig. 8 und einem parallelgeschalteten Sicherheitseinsatz bestehend aus einer Gleichrichterschaltung 6; einem Akkumulator 8 zur Energiezwischenspeicherung bei Notbetrieb einer Ladeschaltung 7 mit Tiefentladeschutz 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 consists of an electronic ballast according to FIG. 8 and a parallel 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 converter circuit 9 . The electronic ballast, consisting of circuits 1 to 4 , is supplied with energy via a switch 15 via the two mains connection terminals A, B.

An diese beiden Netzanschlußklemmen A, B ist eine weitere Gleichrichterschaltung 6 angeschlossen, welche in Fig. 4 ausführlicher beschrieben werden wird. Sie versorgt die nachgeschaltete Ladeschaltung 7 mit Gleichstrom und erzeugt ein Signal, das dem 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 Netzausfalles, 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 Netzausfall 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.A further rectifier circuit 6 , which is shown in FIG . 4 will be described in more detail. It supplies the downstream charging circuit 7 with direct current and generates a signal that is proportional to the instantaneous value of the mains voltage and is present at the input 16 of the control circuit 10 . The accumulator 8 is charged via a charging circuit 7 in the network buffer mode. In addition, the charging circuit 7 generates a deep discharge protection signal which is led to a further control input 17 of the control circuit 10 . A controllable DC converter switch 9 is arranged between the accumulator 8 and the input of the inverter circuit 3 of the electronic ballast and supplies the inverter circuit 3 and thus the downstream fluorescent tube 5 with operating energy in the event of a power failure, controlled by the signal occurring at the output 18 of the control circuit 10 . The DC / DC converter 9 is implemented using circuit technology known per se, possibly a commercially available component. The control circuit 10 switches on the DC-DC converter 9 by means of the signal present at the input 16 which corresponds to a power failure. As soon as the mains voltage is available again, the DC-DC converter 9 is switched off by the control circuit 10 and the operating energy of the tube is fed back from the mains.

Wie nachstehend noch im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert werden wird, ist die Anordnung 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. 5, the arrangement is not limited to the fact that the DC-DC converter 9 supplies operating energy for the fluorescent tube from the accumulator 8 to the inverter 3 only in the event of a total power failure. Rather, by setting the response level at the input 16 of the control circuit 10, it is possible for the DC-DC converter to be put into operation even if the mains voltage drops below a predetermined value.

Weiters wird in der Steuerschaltung 10 mit Hilfe des an seinem Eingang 17 anliegenden Tiefentladeschutzsignal, das in der Ladeschaltung 7 erzeugt 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 über 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. Hierdurch 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.Furthermore, in the control circuit 10, with the aid of the deep discharge protection signal present at its input 17 , which is generated in the charging circuit 7 , a too deep discharge of the accumulator 8 is recognized and the further discharge damaging the accumulator is prevented by switching off the DC voltage converter 9 . This case only occurs if the mains voltage fails for a longer period than the charging capacity of the accumulator 8 . A behavior of the circuit arrangement according to the invention which differs from the above-described mode of operation, in which the fluorescent tube is operated by the accumulator 8 each time the mains voltage fails, regardless of the previous switching state of the switch 15 , can be obtained with the aid of a signal tapped from the input of the inverter 3 and at a further control input 19 the control circuit 10 applied signal can be achieved. As a result, it can be recognized in the control circuit 10 whether the fluorescent tube was switched on before the power failure. It can thereby be achieved that the lamp is only supplied by the accumulator 8 in the event of a power failure if it was also previously switched on.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für Anwendungen bei denen besondere Anforderungen bezüglich der Netzrückwirkungen und des Oberwellengehaltes 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 Gleichrichterschaltung 1 und Glättungsschaltung 2 angeordnet, wobei der Ausgang des Gleichspannungswandlers 9 an die Verbindungspunkte von Oberwellenfilter 12 mit Glättungsschaltung 2 geführt ist. FIG. 2 shows the block diagram of a circuit arrangement according to the invention for applications in which there are special requirements with regard to the network perturbations and the harmonic content of the current drawn from the supply network. This is achieved by a high-frequency filter circuit 11 at the network input and in particular by a harmonic filter 12 . The harmonic filter 12 is arranged between the rectifier circuit 1 and the smoothing circuit 2 , the output of the direct voltage converter 9 being led to the connection points of the harmonic filter 12 with the smoothing circuit 2 .

Fig. 3 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 Oberwellenfilter 14 ist zum Beispiel eine Hochsetzstellerschaltung, die gewährleistet, daß der Oberwellengehalt des aus dem Netz aufgenommenen Stromes minimal ist. Außerdem wird dadurch eine Stabilisierung der Gleichspannung des Wechselrichterteilers 3 bei Netzspannungsschwankungen und Änderungen der Belastungscharakteristik der angeschlossenen Last (Temperaturabhängigkeit) erreicht. Wie erwähnt, 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 9 eine Ausführungsform 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 obenerwähnte Stabilisierungseigenschaft des elektronischen Oberwellenfilters 14 für den Betrieb der Röhre unwirksam gemacht. Außerdem läßt sich bei dieser Ausführungsform über das am Eingang 18 der Steuerschaltung 10 anliegende Signal durch zusätzliche Beeinflussung der Übertragungscharakteristik des elektronischen Oberwellenfilters 14 eine Änderung der an die Röhre 13 abgegebenen 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. Fig. 3 is a block diagram showing a further circuit arrangement according to the invention, which is realized using an electronic harmonic filter 14. In this exemplary embodiment, too, the harmonic filter is arranged between rectifier circuit 1 and smoothing circuit 2 , but in the present case the output of DC voltage converter 9 is routed to the input of the electronic harmonic filter. The electronic harmonic filter 14 is, for example, a step-up converter circuit which ensures that the harmonic content of the current drawn from the network is minimal. In addition, this stabilizes the DC voltage of the inverter divider 3 in the event of mains voltage fluctuations and changes in the load characteristic of the connected load (temperature dependence). As mentioned, in this circuit the energy supplied by the DC / DC converter 9 for the emergency operation of the tube is advantageously fed in at the network-side terminals of the electronic harmonic filter. This makes it possible for the DC / DC converter 9 to provide an embodiment which, without additional regulation, translates the voltage emitted by the accumulator 8 with a fixed ratio, which in particular considerably simplifies the implementation of the DC / DC converter 9 in terms of circuitry. The fluctuations of the voltages emitted by the accumulator 8 under load are passed on to the electronic harmonic filter 14 via the direct voltage converter 9 and are made ineffective for the operation of the tube there by the stabilizing property of the electronic harmonic filter 14 mentioned above. In addition, in this embodiment, a change in the power output to the tube 13 during emergency operation can be achieved via the signal present at the input 18 of the control circuit 10 by additionally influencing the transmission characteristic of the electronic harmonic filter 14 . In this way, for example, with the same capacity of the accumulator 8, the duration of the emergency operation can be extended in comparison with an uncontrolled circuit.

Fig. 4 zeigt Details der Gleichrichterschaltung 7 sowie der Steuerschaltung 10. An den ungeschalteten Netzanschlußklemmen A, B 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 Momentanwertes der Netzspannung erzeugt wird; dieses Signal dient der verzögerungsfreien Erkennung von Netzausfällen. Fig. 4 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, B 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 smoothes the DC voltage supplied by the bridge rectifier. The arrangement of the resistor 63 between the DC voltage terminals of the bridge rectifier 62 and the diode 64 ensures that a voltage proportional to the absolute value of the instantaneous value of the mains voltage is generated at the input 16 of the control circuit 10 ; this signal is used for instantaneous detection of network failures.

Die Ladeschaltung 7 umfaßt eine eigentliche Ladung 70 für den Akkumulator 8 und eine Tiefentladeerkennungsschaltung 75. Die Ladestufe 70 ist zwischen den Gleichspannungsklemmen 66, 67 der Gleichrichterschaltung 6 und den Akkumulatoranschlußklemmen 76, 77 angeordnet. Die Ladestufe 70 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 75 besteht aus einem Komparator 73 an dessen einem Eingang eine Referenzspannung U_Ref 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 17 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 70 for the accumulator 8 and a deep discharge detection circuit 75 . 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 . The charging stage 70 is realized by a voltage control circuit in a known manner with a current-voltage characteristic curve adapted to the respective embodiment of the accumulator 8 (nickel-cadmium, lead). A current sensing resistor 71 generates a voltage proportional to the charging current as an input variable for the charging stage 70 . The deep discharge detection circuit 75 consists of a comparator 73 at whose one input a reference voltage U _Ref 74 and at the other input of which a voltage proportional to the accumulator voltage is present. The comparator 73 compares the current accumulator voltage with the reference voltage, its output signal (deep discharge protection signal) is present at the control input 17 of the control circuit 10 , whereby it is detected that the accumulator voltage has dropped below a certain lower limit value due to an excessively long discharge time.

Der Akkumulator 8 kann - entsprechend dem Anwendungsfall - aus einer oder mehreren in Serie oder parallel geschalteten Akkumulatorzellen besteht.The accumulator 8 can - depending on the application - consist of one or more accumulator cells connected in series or in parallel.

Der Gleichspannungswandler 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 14 (Fig. 4) geeignete Spannung um, welche an den Klemmen X, Y abgegeben wird. Die Wandlerschaltung besteht - wie erwähnt - z. B. aus einem handelsüblichen Gleichspannungswandler in geregelter oder ungeregelter Ausführung, welcher über das am Steuereingang 18 anliegende Signal ein- und ausgeschaltet werden kann. The DC voltage converter 9 , which is supplied with energy via the DC voltage lines 76, 77 , converts the voltage supplied by the accumulator 8 into a voltage suitable for operating the inverter 3 ( FIG. 2) or the electronic harmonic filter 14 ( FIG. 4), which is delivered to terminals X, Y. The converter circuit is - as mentioned - z. B. from a commercially available DC / DC converter in a regulated or unregulated version, which can be switched on and off via the signal present at the control input 18 .

Eine Steuerschaltung 10 umfaßt eine Netzausfallkennschaltung 100, 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 Sinushalbwellenzug mit einer Amplitude größer als eine Referenzspannung U_Ref am Komparatoreingang 110 dar. Dadurch werden am Ausgang des Komparators 103 Schaltimpulse mit einer Periodendauer von 10 ms erzeugt; diese Impulse werden einer Verzögerungschaltung 104 zugeführt und halten diese in ihrem aktiven Zustand; das an ihrem Ausgang 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 U_Ref 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 Netzausfallkennsignal am Eingang 111 der Steuerstufe 102 logisch 1 und zeigt damit den eingetretenen 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 umgeschaltet werden muß.A control circuit 10 comprises a power failure identification circuit 100 , a control stage 102 , and a state monitor circuit 101 . These circuits are supplied with operating energy by the accumulator 8 via the lines 113 and 114 , in order to ensure operation even in the event of a power 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 Sinushalbwellenzug with an amplitude greater than a reference voltage U _ref 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 applied to a delay circuit 104 and keep it active; the mains failure signal 111 occurring at its output remains logic 0, that is to say there is a correct mains voltage. As soon as due to a voltage dip in the supply network or due to a voltage drop of the same, the signal present at the control input 16 of the control circuit 10 no longer reaches the level of the reference voltage U _Ref , the output of the comparator 103 becomes logic 0, the delay circuit 104 is no longer active Maintained state and tilts back to the idle state after its delay time. As a result, the power failure identification signal at input 111 of control stage 102 becomes logic 1 and thus indicates the power failure or break-in that has occurred. By choosing a longer delay time for the delay circuit 104 , it can be achieved 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 buffer capacitor, ensures that the load is supplied with sufficient energy in the meantime and therefore does not supply the fluorescent tube in the event of brief power failures, as can be caused by switching operations must be switched between mains and battery operation.

Die Zustandswächterschaltung 101 ermöglicht ein noch vorteilhafteres Verhalten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei Netzausfällen: 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 Komparators 107 zugeführt; der andere Eingang des Komparators 107 liegt an der Referenzspannung U_Ref. 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. 7.The status monitor circuit 101 enables an even more advantageous behavior of the circuit arrangement according to the invention in the event of a power failure: a signal derived from the internal supply voltage of the inverter circuit 3 is present at the control input 19 of the control circuit and from there is an input of a comparator 107 via a voltage divider consisting of the resistors 105 and 106 fed; the other input of the comparator 107 is at the reference voltage U _Ref . The output signal of the comparator 107 is a timer 108 which, for. B. can be formed 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 the emergency operation of the electronic ballast only in the event of a power failure if the device was actually switched on before the failure. The circuit according to FIG. 7 shows an alternative possibility to the above-described generation of the signal occurring at the control input 19 .

Die Steuerstufe 102 verknüpft die an den Eingängen 17, 111 und 112 anliegende 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 hierfür zeigt die Fig. 5.The control stage 102 combines the signals present at the inputs 17, 111 and 112 to form a signal which appears at the output 18 and which switches the DC-DC converter 9 on and off and optionally controls the electronic harmonic filter 14 . A possible circuit for this is shown in FIG. 5.

Die Funktion der Steuerstufe 102 gemäß Fig. 5 wird an Hand der Signal-Zeitdiagramme gemäß Fig. 6 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 Kondensator 206 und einem Widerstand 207 im Falle eines Netzausfalles gesetzt, wobei dann der Ausgang des Flip-Flops 18 den Gleichspannungswandler 9 einschaltet.The function of the control stage 102 according to FIG. 5 is described on the basis of the signal-time diagrams according to FIG. 6. The essential functions of the control stage are formed by the two RS flip-flops 208 and 209 , wherein the flip-flop 209 is only important for an additional function of the control stage, which has already been explained in connection with the description of the state monitor circuit 101 . The flip-flop 208 is set by the power failure signal present at the input 111 via the AND gate 204 and a differentiating circuit consisting of a capacitor 206 and a resistor 207 in the event of a power failure, the output of the flip-flop 18 then turning on the DC / DC converter 9 .

Sobald der Netzausfall beendet ist, wird das Flip-Flop 208 von einem an seinem R-Eingang angeschlossenen ODER-Gatter 205 rückgesetzt. Hierzu 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 reset by an OR gate 205 connected to its R input. For this purpose, the OR gate 205 combines the signal present from the input 111 via an inverter 203 and the deep discharge protection signal present from the input 17 . This connection ensures that the current draw from the battery 8 by the DC-DC converter 9 is stopped immediately as soon as either the mains voltage returns properly, or the battery 8 , indicated by the deep discharge protection signal, has 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 hierdurch 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 duch die Widerstände 201, 202 ein Dauereinschaltsignal erzeugt wird, das den Einschaltzustand des elektronischen Vorschaltgerätes simuliert. Durch die Resetleitung 211 des Flip-Flops 209 wird ein eventueller Low-Pegel am S-Eingang des Flip-Flops 209 bei einem 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 RS flip-flop 209 . The logical link achieved in this way prevents the electronic ballast from being switched on in the event of a power failure, although it had not been in operation before the power failure. This additional function can be put out of operation by the switch 199 , in that the resistors 201, 202 generate a permanent switch-on signal which simulates the switch-on state of the electronic ballast. The reset line 211 of the flip-flop 209 stores a possible low level at the S input of the flip-flop 209 at each end of a power failure in the flip-flop 209 and a high level at this input, regardless of when it occurs , deleted again.

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

Das Signal-Zeitdiagramm Fig. 6 zeigt einen Teil der internen Logiksignale der Schaltung gemäß Fig. 5 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 FIG. 6 shows a part of the internal logic signals of the circuit shown in Fig. 5 upon the occurrence of a power failure at the time T1, if the additional function is turned off, or has the device is switched on additional function before power failure during operation. At time T2 of the diagram, the deep discharge protection of the battery responds (signal at input 17 becomes logic 1) and the DC / DC converter is switched off immediately. At time T3, the electronic ballast is again supplied by the mains voltage.

Fig. 7 zeigt eine andere Möglichkeit zur Erzeugung des Eingangssignales der Zustandswächterschaltung 101. Die mit S und N bezeichneten Eingangsklemmen der Schaltung gemäß Fig. 8 sind die Netzklemmen direkt am Eingang des Gleichrichters 1 in Fig. 1 bzw. der Filterschaltung 11 in Fig. 3. 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 des Gerätes bei vorhandener Netzspannung anzeigt. Fig. 7 shows another way to generate the input signal, the state guard circuit 101. The input terminals denoted by S and N of the circuit according to FIG. 8 are the mains terminals directly at the input of the rectifier 1 in FIG. 1 or the filter circuit 11 in FIG. 3. The primary side of an optocoupler 252 is formed via a one-way rectifier circuit consisting of the diode 250 supplied with energy via a series resistor 251 as soon as the electronic ballast is switched on and mains voltage is present. The secondary transistor of the optocoupler is supplied with operating energy by the accumulator 8 via lines 113 and 114 . The voltage drop across a secondary-side resistor 256 , which occurs when current flows through the primary side of the optocoupler 252 , supplies the signal for the input 19 of the control circuit, which indicates the switch-on state of the device when the mains voltage is present.

Claims

1. Circuit arrangement for uninterrupted operation of a load fed from an AC network via an electronic ballast ( 5 ), for. As a fluorescent tube, in network expansion or power drop from an auxiliary energy accumulator (8) with a control circuit (10), wherein the electronic ballast includes a rectifier (1), a smoothing (2) and an inverter circuit (3), characterized by
a controllable direct voltage converter ( 9 ) connected on the input side to the auxiliary energy store ( 8 ), the output of which is connected to a circuit point located in front of the input of the inverter ( 3 ) of the electronic ballast or directly to this input,
- The control circuit ( 10 ) being connected to a control input of the controllable direct voltage converter ( 9 ),
- On the control circuit ( 10 ) at a control input ( 16 ) a the instantaneous value of a state variable, for. B. the voltage, the alternating network proportional signal, due to which the control circuit ( 10 ) turns on the DC-DC converter ( 9 ) when the mains voltage drops below a predetermined value, and at a further control input ( 17, 19 ) one of the operating state of the auxiliary energy storage ( 8 ) proportional signal is present, on the basis of which the control circuit ( 10 ) switches off the DC / DC converter ( 9 ) when the auxiliary energy store ( 8 ) is deeply discharged and a signal proportional to the operating state of the ballast is present, on the basis of which the control circuit only loads ( 5 ) in the event of a power failure turns on if it was already turned on.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the output of the DC-DC converter ( 9 ) is connected to the connection points of a harmonic filter ( 12 ) with the smoothing circuit ( 2 ) ( Fig. 3).

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the output of the DC-DC converter ( 9 ) to the input of a harmonic filter ( 14 ) connected to the smoothing circuit ( 2 ) on the output side, for. B. a step-up converter circuit is connected ( Fig. 4).

4. Circuit arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the control circuit ( 10 ) has a power failure identification circuit ( 100 ) and a downstream control stage ( 102 ).

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the power failure identification circuit ( 100 ) consists of the series connection of a comparator stage ( 103 ) and a delay circuit ( 104 ) connected in series therewith and connected on the output side to an input of the control stage ( 102 ), the Control input ( 16 ) at which a signal proportional to the instantaneous value of a state variable of the alternating network is present is connected to an input of the comparator stage ( 103 ) and a reference variable is applied to the other input of the comparator stage ( 103 ).

6. Circuit arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the control circuit ( 10 ) has a state monitor circuit ( 101 ), which with an input to the input ( 19 ) of the control circuit ( 10 ), to which a proportional to the operating state of the ballast Signal is present, e.g. B. via a voltage divider ( 105, 106 ) coupled comparator ( 107 ), whose other input is connected to the reference variable, and a downstream timer element ( 108 ) connected on the output side to the control stage ( 102 ), e.g. B. contains a retriggerable monostable multivibrator.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that at the input of the control circuit ( 10 ), at which a signal proportional to the operating state of the ballast is present, an optocoupler circuit ( 250 to 256 , Fig. 8), the output of which is connected is connected to the input of the state monitor circuit ( 101 ).

8. Circuit arrangement according to one of claims 4 to 7, characterized in that the control stage has an RS flip-flop ( 208 ), at its S input an AND gate ( 204 ) and at its R input an OR gate ( 205 ) is coupled, one input of the AND gate ( 204 ) to the output of the power failure identification circuit ( 100 ) and the other input of the same via a further RS flip-flop ( 209 ) to the output of the state monitor circuit ( 101 ), and wherein one input of the OR gate is led via an inverter ( 203 ) to the output of the power failure identification circuit ( 100 ) and the other input thereof to the input ( 17 ) of the control circuit, at which a proportional to the operating state of the auxiliary energy store ( 8 ) Signal is present.