EP0224301A2 - Circuit arrangement for the AC operation of discharge lamps - Google Patents
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- EP0224301A2 EP0224301A2 EP86202018A EP86202018A EP0224301A2 EP 0224301 A2 EP0224301 A2 EP 0224301A2 EP 86202018 A EP86202018 A EP 86202018A EP 86202018 A EP86202018 A EP 86202018A EP 0224301 A2 EP0224301 A2 EP 0224301A2
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- H05B41/2921—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
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- Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors
Definitions
- the invention relates to a circuit arrangement for AC operation of a gas discharge lamp, provided with a full-wave rectifier connected to an AC voltage source, to the output of which a switching power supply is connected as a DC converter, to which a bridge circuit with at least two thyristors is connected, in the transverse branch of which the lamp is received.
- a thyristor is understood to mean an electrical component which is switched on by a signal to its control electrode, but which only switches off after the current has dropped below its holding current value. This applies e.g. also for so-called triacs too.
- the current reduction is e.g. B. reached at the zero crossing of the applied voltage.
- Such a circuit arrangement is known from DE-OS 31 36 919.
- a switching power supply unit operating as a forward converter generates a pulsating DC voltage, possibly superimposed with high frequency.
- This pulsating DC voltage is converted by a thyristor bridge controlled by the AC voltage source into an AC voltage that changes with the frequency of the voltage source, which in turn can be superimposed on a certain high-frequency modulation.
- the forward converter is fed by the alternating voltage of the source, which is rectified by means of a full-wave rectifier, without a smoothing capacitor being connected downstream of the rectifier.
- the invention is therefore based on the object of providing a circuit arrangement for AC operation of gas discharge lamps with a thyristor bridge circuit in which the rectified AC voltage is smoothed, but short circuits in the thyristor bridge circuit are nevertheless avoided under operating circumstances.
- the vicinity of the AC voltage zero crossings is understood to mean a time period of no more than 10% of the source frequency period before and after the zero crossover.
- the electronic switching element is switched on only shortly after the zero crossings of the AC voltage source. It has also proven to be advantageous if the electronic switch of the switched-mode power supply is not turned on shortly after the zero crossing of the AC voltage source. Briefly means a time gap between 0.1% and 10% of the source frequency period.
- a monostable multivibrator controlled by the AC voltage source is provided for controlling the switching power supply and the electronic switching element, the output pulses of which control the electronic switching element and the electronic switch of the switching power supply in time with the zero crossings of the AC voltage source.
- a further full-wave rectifier can be connected to the AC voltage source, the DC voltage of which is fed to an input of the monostable multivibrator via a voltage divider.
- a Zener diode is connected in parallel to the input of the monostable multivibrator.
- a and B are input terminals for connection to an AC voltage source of, for example, 220 V, 50 Hz.
- a full-wave rectifier 1 with four diodes is connected to these input terminals A and B, possibly via a high-frequency filter (not shown), the output 1a, 1b of which is connected to a smoothing capacitor 2 in parallel.
- a switched-mode power supply is connected to the output 1a, 1b of the full-wave rectifier 1 as a DC converter.
- the converter is designed as a forward converter and consists of an electronic switching element 3, for example a main switching transistor, a choke coil 4 and a freewheeling diode 6.
- a bridge circuit 9 is connected to the DC voltage converter, in the transverse branches of which a gas discharge lamp 5 is received.
- the smoothing capacitor 2 serves to facilitate the re-ignition of the lamp 5.
- a measuring resistor 7 serving as a current sensor, at which an actual value voltage proportional to the instantaneous lamp current actual value is tapped, which is applied to an input C of a control device 8 becomes.
- the lamp current is tracked by the control device 8 in a manner known per se to a setpoint signal to be applied to an input D of the control device 8.
- the current drawn from the AC voltage source run as sinusoidally as possible.
- the signal generated at an output E of the control device 8 causes the electronic switching element 3 to be switched on or off.
- a terminal F of the switching device 8 is connected to ground. Via a terminal G, the control device 8 is supplied with a supply voltage taken from the inductor 4.
- the gas discharge lamp 5 is located in the transverse branch of a bridge circuit 9 connected in parallel with the freewheeling diode 6 and the inductor 4 with four thyristors 10 to 13, which can be controlled by the AC voltage source.
- the ignition electrodes of the thyristors 10 to 13 would have to be connected in a manner known per se (DE-OS 31 36 919) to the respective thyristor cathodes via a parallel circuit comprising a resistor, a capacitor and an oppositely polarized diode.
- the ignition electrodes of two thyristors 10, 13 and 11, 12, which are located diagonally opposite each other in the bridge circuit 9, should each be connected via a resistor to one of the input terminals A or B of the AC voltage source. (For the sake of clarity, the control of the thyristors is not shown in the drawing).
- an electronic switching element 14 for example a transistor, is connected in parallel, which is switched to be conductive in the vicinity of the zero crossings of the AC voltage source.
- the electronic switching element 14 is in series with a current limiting resistor 15 and is controlled by a monostable multivibrator 16, which is used to detect the zero crossings of the AC voltage.
- a further full-wave rectifier 17 is connected to the AC voltage source, whose DC voltage is supplied to an input HK of the monostable multivibrator 16 via a voltage divider consisting of two resistors 18 and 19.
- the multivibrator input voltage taken from the voltage divider resistor 19 is smoothed somewhat by a capacitor 20 in order to suppress HF interference, and the peak voltage is limited by means of a Zender diode 21 connected in parallel with this capacitor.
- the voltage U HK present across the Zener diode 21 and thus at the input HK of the monostable multivibrator 16 has the curve shape shown schematically in FIG. 2.
- the pulse sequence (U L ) which is also shown only schematically in FIG. 2b, then arises at an output L of the multivibrator 16.
- the monostable multivibrator 16 can be used to set whether the start of the individual pulses is on the falling or rising edge of the signal shown in FIG. 2a, among others; the pulse duration can also be specified via the multivibrator 16.
- a stabilized DC supply voltage of, for example, is used to supply the monostable multivibrator 16 at point M and also other circuit components. +10 V, which is generated in the usual way with the aid of a resistor 22, a storage capacitor 23 and a Zener diode 24.
- the output signal of the monostable multivibrator 16 (FIG. 2b) is applied to the base of a transistor 27 via a voltage divider 25, 26. Its collector is connected to the DC supply voltage and its emitter is connected to the base of the electronic switching element 14 by a further voltage divider 28, 29. The collector / emitter path of this electronic switching element 14 is parallel to the thyristor bridge 9. This circuit causes that when the multivibrator 16 has a positive output signal, the electronic switching element 14 conducts and thus short-circuits the thyristor bridge 9 or bridges it with the current limiting resistor 15.
- the electronic switch 3 connected in series in the switching power supply should be switched non-conductive during the conductive state of the electronic switching element 14.
- the emitter of transistor 27 is connected via a current limiting resistor 30 to the input of an optocoupler 31, the output signal of which is fed to control device 8.
- the control device 8 is acted upon by a pulse train which occurs simultaneously with the output pulse train of the multivibrator 16 and is used to switch the electronic switch 3 of the flow converter non-conductive via the control device 8 during the same time during which the electronic switching element 14 is conductive.
- an output pulse sequence (U L Medical) which is phase-shifted with respect to the zero crossing of the network can be generated (FIG. 2c), which leads to later deletion of the thyristors in the conductive branch of the bridge circuit.
- This phase-shifted output should preferably be used Insert the pulse sequence shortly after the zero crossings of the AC voltage.
- the pulse may only be shifted to the extent that the other bridge branch has not yet been ignited at the time of deletion, since otherwise short circuits may occur.
- Typical values for the pulse duration are, for example, about 0.1 to 0.5 msec and 0.1 to 1 msec for the phase shift, which is between 0.1% and 10% of the source frequency period.
- the switched-mode power supply not only needs to be a forward converter, but can also be designed as a flyback converter, resonance converter or the like.
- the choke coil of the forward converter can be in series with the gas discharge lamp in the transverse branch of the bridge circuit.
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- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Bei einer Schaltungsanordnung zum Wechselstrombetrieb von Gasentladungslampen, bestehend aus einem an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Vollweggleichrichter (1), dessen Gleichspannung einem Schaltnetzteil (3 bis 8) als Gleichspannungswandler zugeführt wird, an den sich eine Brückenschaltung (9) mit vier Thyristoren anschließt, in deren Querzweig die Lampe (5) liegt, ist hinter dem Vollweggleichrichter ein Glättungskondensator (2) angeordnet und liegt der Brückenschaltung (9) ein elektronisches Schaltelement (14) parallel, das in der Umgebung der Nulldurchgänge der Eingangswechselspannung leitend geschaltet wird. Hierdurch werden Kurzschlüsse in der Brückenschaltung vermieden. In a circuit arrangement for AC operation of gas discharge lamps, consisting of a full-wave rectifier (1) connected to an AC voltage source, the DC voltage of which is fed to a switching power supply (3 to 8) as a DC converter, to which a bridge circuit (9) with four thyristors is connected, in the shunt arm the lamp (5) is located behind the full-wave rectifier, a smoothing capacitor (2) and the bridge circuit (9) is an electronic switching element (14) in parallel, which is turned on in the vicinity of the zero crossings of the AC input voltage. This prevents short circuits in the bridge circuit.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zumWechselstrombetrieb einer Gasentladungslampe, versehen mit einem an eine Wechselspannungsquelle anschließenden Vollweggleichrichter, an dessen Ausgang ein Schaltnetzteil als Gleichspannungswandler angeschlossen ist, an den eine Brückenschaltung mit mindestens zwei Thyristoren angeschlossen ist, in deren Querzweig die Lampe aufgenommen ist. Unter einem Thyristor wird in diesem Fall ein elektrisches Bauelement verstanden, das durch ein Signal auf seine Steuerelektrode eingeschaltet wird, sich aber erst nach Absinken des Stromes unter seinen Haltestromwert abschaltet. Dies trifft z.B. auch für sogenannte Triacs zu. Die Stromabsenkung wird z. B. erreicht beim Nulldurchgang der angelegten Spannung.The invention relates to a circuit arrangement for AC operation of a gas discharge lamp, provided with a full-wave rectifier connected to an AC voltage source, to the output of which a switching power supply is connected as a DC converter, to which a bridge circuit with at least two thyristors is connected, in the transverse branch of which the lamp is received. In this case, a thyristor is understood to mean an electrical component which is switched on by a signal to its control electrode, but which only switches off after the current has dropped below its holding current value. This applies e.g. also for so-called triacs too. The current reduction is e.g. B. reached at the zero crossing of the applied voltage.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 31 36 919 bekannt. Bei dieser Anordnung erzeugt ein als Durchflußwandler arbeitendes Schaltnetzteil eine pulsierende, gegebenenfalls mit Hochfrequenz überlagerte Gleichspannung. Diese pulsierende Gleichspannung wird durch eine von der Wechselspannungsquelle angesteuerte Thyristorbrücke in eine sich mit der Frequenz der Spannungsquelle ändernde Wechselspannung umgewandelt, der wiederum eine gewisse Hochfrequenzmodulation überlagert sein kann. Der Durchflußwandler wird bei der bekannten Schaltungsanordnung von der mittels eines Vollweggleichrichters gleichgerichteten Wechselspannung der Quelle gespeist, ohne daß dem Gleichrichter ein Glättungskondensator nachgeschaltet ist.Such a circuit arrangement is known from DE-OS 31 36 919. In this arrangement, a switching power supply unit operating as a forward converter generates a pulsating DC voltage, possibly superimposed with high frequency. This pulsating DC voltage is converted by a thyristor bridge controlled by the AC voltage source into an AC voltage that changes with the frequency of the voltage source, which in turn can be superimposed on a certain high-frequency modulation. In the known circuit arrangement, the forward converter is fed by the alternating voltage of the source, which is rectified by means of a full-wave rectifier, without a smoothing capacitor being connected downstream of the rectifier.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist jedoch nur bei gewissen Lampentypen anwendbar, da ohne Glättungskondensator oftmals Wiederzündschwierigkeiten beim Stromnulldurchgang auftreten. Insbesondere bei Hochdruckgasentladungslampen hat die Praxis gezeigt, daß Glättungskondensatoren von etwa 0,5 µF bis 10 µF notwendig sind, um eine Restionisation der Lampe im Stromnulldurchgang aufrechtzuerhalten. Die Spannung an einem Glättungskondensator und damit an der Thyristorbrücke sinkt allerdings nicht auf Null beim Spannungsnulldurchgang der Quelle. Daher können bei Benutzung eines Glättungskondensators Kurzschlüsse in der Thyristor-Brückenschaltung auftreten, die zum Verlöschen der Lampe und sogar zur Zerstörung der Schaltung selbst führen können.However, such a circuit arrangement can only be used with certain types of lamps, since without a smoothing capacitor, re-ignition difficulties often occur when the current passes through zero. In particular in the case of high-pressure gas discharge lamps, practice has shown that smoothing capacitors of approximately 0.5 .mu.F to 10 .mu.F are necessary in order to maintain restionization of the lamp in the zero-current crossing. However, the voltage across a smoothing capacitor and thus at the thyristor bridge does not drop to zero when the source crosses zero. Therefore, when using a smoothing capacitor, short circuits can occur in the thyristor bridge circuit, which can lead to the lamp being extinguished and even the circuit itself being destroyed.
Aus der DE-OS 26 42 272 ist eine ähnliche Schaltungsanordnung mit einem zusätzlichen Glättungskondensator bekannt, bei der die Brückenschaltung vier gesteuerte Transistoren aufweist. Hierbei wird die Umschaltung der Transistoren mit der Umschaltung des Schalttransistors im Schaltnetzteil synchronisiert. Da Transistoren durch Steuerung ihrer Steuerelektrode sowohl ein- als auch ausgeschaltet werden, können bei dieser Schaltungsanordnung praktisch keine Kurzschlußprobleme in der Transistorbrücke auftreten.From DE-OS 26 42 272 a similar circuit arrangement with an additional smoothing capacitor is known, in which the bridge circuit has four controlled transistors. The switching of the transistors is synchronized with the switching of the switching transistor in the switching power supply. Since transistors are both switched on and off by controlling their control electrode, practically no short-circuit problems can occur in the transistor bridge with this circuit arrangement.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Wechselstrombetrieb von Gasentladungslampen mit einer Thyristor-Brückenschaltung zu schaffen, bei der die gleichgerichtete Wechselspannung geglättet wird, dennoch aber unter Betriebsumständen Kurzschlüsse in der Thyristor-Brückenschaltung vermieden werden.The invention is therefore based on the object of providing a circuit arrangement for AC operation of gas discharge lamps with a thyristor bridge circuit in which the rectified AC voltage is smoothed, but short circuits in the thyristor bridge circuit are nevertheless avoided under operating circumstances.
Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an den Ausgang des Vollweggleichrichters und parallel zum Gleichspannungswandler ein Glättungskondensator angeschlossen ist und der Brückenschaltung ein elektronisches Schaltelement parallel liegt, das in der Umgebung der Nulldurchgänge der Wechselspannungsquelle in seinen leitenden Zustand geschaltet ist.This object is achieved in a circuit arrangement of the type mentioned at the outset according to the invention in that a smoothing capacitor is connected to the output of the full-wave rectifier and in parallel with the DC / DC converter, and an electronic switching element is connected in parallel with the bridge circuit and is in its conductive state in the vicinity of the zero crossings of the AC voltage source is switched.
Unter Umgebung der Wechselspannungsnulldurchgänge wird in diesem Zusammenhang eine Zeitspanne von nicht mehr als 10 % der Quellenfrequenzperiode vor und nach dem Nulldurchgang verstanden.In this context, the vicinity of the AC voltage zero crossings is understood to mean a time period of no more than 10% of the source frequency period before and after the zero crossover.
Hierdurch wird erreicht, daß der Strom durch die Brückenthyristoren unterhalb ihres Haltestromwertes absinkt, wodurch die Thyristoren in den nichtleitenden Zustand übergehen (Löschen) und Kurzschlüsse in der Brücke vermieden werden. Die Zeitdauer des Unterschreitens des Haltestromes soll dabei oberhalb der Sperrverzugszeit der Thyristoren liegen, um ein sicheres Löschen der Thyristoren zu gewährleisten.The result of this is that the current through the bridge thyristors drops below their holding current value, as a result of which the thyristors change to the non-conductive state (extinguishing) and short circuits in the bridge are avoided. The duration of the holding current falling below should be above the blocking delay time of the thyristors in order to ensure that the thyristors are safely extinguished.
Um die Verluste in dem elektronischen Schaltelement und in dem mit diesem gegebenenfalls in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand gering zu halten, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung während des leitenden Zustandes des elektronischen Schaltelementes ein damit in Reihe geschalteter im Schaltnetzteil vorhandener, zwischen dem Glättungskondensator und der Brückenschaltung liegender elektronischer Schalter nichtleitend geschaltet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Glättungskondensator geladen bleibt, so daß die Wiederzündung der Lampe erleichtert wird.In order to keep the losses in the electronic switching element and in the current limiting resistor connected in series therewith low, according to a further development of the invention, while the electronic switching element is in the conductive state, a series-connected switching power supply is located between the smoothing capacitor and the bridge circuit electronic switch switched off. This arrangement has the advantage that the smoothing capacitor remains charged so that the re-ignition of the lamp is facilitated.
Für das Wiederzündverhalten der Lampe hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das elektronische Schaltelement erst kurz nach den Nulldurchgängen der Wechselspannungsquelle leitend geschaltet ist. Ebenso hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der elektronische Schalter des Schaltnetzteiles erst kurz nach den Nulldurchgängen der Wechselspannungsquelle nichtleitend geschaltet ist. Kurzbedeutet hierbei eine Zeitspalte zwischen 0,1 % und 10 % der Quellenfrequenzperiode.For the re-ignition behavior of the lamp, it has proven to be advantageous if the electronic switching element is switched on only shortly after the zero crossings of the AC voltage source. It has also proven to be advantageous if the electronic switch of the switched-mode power supply is not turned on shortly after the zero crossing of the AC voltage source. Briefly means a time gap between 0.1% and 10% of the source frequency period.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist zur Ansteuerung des Schaltnetzteiles sowie des elektronischen Schaltelementes ein von der Wechselspannungsquelle gesteuerter monostabiler Multivibrator vorgesehen, dessen Ausgangsimpulse das elektronische Schaltelement und den elektronischen Schalter des Schaltnetzteiles im Takt der Nulldurchgänge der Wechselspannungsquelle ansteuern.According to an advantageous embodiment of the circuit arrangement according to the invention, a monostable multivibrator controlled by the AC voltage source is provided for controlling the switching power supply and the electronic switching element, the output pulses of which control the electronic switching element and the electronic switch of the switching power supply in time with the zero crossings of the AC voltage source.
Zur Speisung des monostabilen Multivibrators kann an die Wechselspannungsquelle ein weiterer Vollweggleichrichter angeschlossen sein, dessen Gleichspannung über einen Spannungsteiler einem Eingang des monostabilen Multivibrators zugeführt wird. Zwecks Abflachung der so erzeugten pulsierenden Gleichspannung ist dem Eingang des monostabilen Multivibrators eine Zenerdiode parallel geschaltet.To supply the monostable multivibrator, a further full-wave rectifier can be connected to the AC voltage source, the DC voltage of which is fed to an input of the monostable multivibrator via a voltage divider. In order to flatten the pulsating DC voltage thus generated, a Zener diode is connected in parallel to the input of the monostable multivibrator.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zum Wechselstrombetrieb einer in eine Thyristor-Brückenschaltung aufgenommenen Gasentladungslampe mit einem monostabilen Multivibrator,
- Fig. 2a den zeitlichen Verlauf der am Eingang des Multivibrators anstehenden Spannung,
- Fig. 2b die am Ausgang des Multivibrators entstehende Impulsfolge und
- Fig. 2c eine von einem weiteren monostabilen Multivibrator erzeugte, gegenüber dem Netznulldurchgang phasenverschobene Ausgangsimpulsfolge.
- 1 shows a circuit arrangement for AC operation of a gas discharge lamp incorporated in a thyristor bridge circuit with a monostable multivibrator,
- 2a shows the time course of the voltage present at the input of the multivibrator,
- Fig. 2b the pulse train and emerging at the output of the multivibrator
- 2c shows an output pulse sequence generated by a further monostable multivibrator and phase-shifted with respect to the zero crossing of the network.
In Fig. 1 sind mit A und B Eingangsklemmen zum Anschließen an eine Wechselspannungsquelle von z.B. 220 V, 50 Hz bezeichnet. An diese Eingangsklemmen A und B ist, gegebenenfalls über ein nicht dargestelltes Hochfrequenzfilter, ein Vollweggleichrichter 1 mit vier Dioden angeschlossen, dessem Ausgang 1a, 1b ein Glättungskondensator 2 parallel geschaltet ist. Parallel zu diesem Glättungskondensator 2 ist an den Ausgang 1a, 1b des Vollweggleichrichters 1 ein Schaltnetzteil als Gleichspannungswandler angeschlossen. Der Wandler ist als Durchflußwandler ausgebildet und besteht aus einem elektronischen Schaltelement 3, z.B. einem Hauptschalttransistor, einer Drosselspule 4 und einer Freilaufdiode 6. An den Gleichspannungswandler ist eine Brückenschaltung 9 angeschlossen, in deren Querzweige eine Gasentladungslampe 5 aufgenommen ist. Der Glattungskondensator 2 dient zur Erleichterung der Wiederzündung der Lampe 5. In Reihe mit der Lampe 5 ist ferner ein als Stromsensor dienender Meßwiderstand 7 eingefügt, an dem eine dem momentanen Lampenstrom-Istwert proportionale Istwertspannung abgegriffen wird, die auf einen Eingang C einer Steuereinrichtung 8 gegeben wird. Der Lampenstrom wird durch die Steuereinrichtung 8 in an sich bekannter Weise einem an einem Eingang D der Steuereinrichtung 8 anzulegenden Sollwert-Signal nachgeführt. Hierbei soll der der Wechselspannungsquelle entnommene Strom möglichst sinusförmig verlaufen. Durch das an einem Ausgang E der Steuereinrichtung 8 entstehendeSignal wird das elektronische Schaltelement 3 leitend bzw. nichtleitend geschaltet. Eine Klemme F der Schalteinrichtung 8 ist mit Masse verbunden. Über eine Klemme G wird der Steuereinrichtung 8 eine von der Drosselspule 4 abgenommene Versorgungsspannung zugeführt.In Fig. 1, A and B are input terminals for connection to an AC voltage source of, for example, 220 V, 50 Hz. A full-wave rectifier 1 with four diodes is connected to these input terminals A and B, possibly via a high-frequency filter (not shown), the output 1a, 1b of which is connected to a smoothing capacitor 2 in parallel. In parallel to this smoothing capacitor 2, a switched-mode power supply is connected to the output 1a, 1b of the full-wave rectifier 1 as a DC converter. The converter is designed as a forward converter and consists of an electronic switching element 3, for example a main switching transistor, a choke coil 4 and a
Die Gasentladungslampe 5 liegt im Querzweig einer parallel zur Freilaufdiode 6 und der Drosselspule 4 geschalteten Brückenschaltung 9 mit vier Thyristoren 10 bis 13, die von der Wechselspannungsquelle her angesteuert werden können. In diesem Falle müßten die Zündelektroden der Thyristoren 10 bis 13 in an sich bekannter Weise (DE-OS 31 36 919) jeweils über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand, einem Kondensator und einer entgegengesetzt gepolten Diode mit den jeweiligen Thyristorkathoden verbunden werden. Außerdem sollten die Zündelektroden von jeweils zwei sich in der Brückenschaltung 9 diagonal gegenüberliegenden Thyristoren 10, 13 bzw. 11, 12 über je einen Widerstand an eine der Eingangsklemmen A bzw. B der Wechselspannungsquelle angeschlossen werden. (Übersichtshalber ist die Ansteuerung der Thyristoren in der Zeichnung nicht dargstellt).The
Zur Verhinderung von Kurzschlüssen innerhalb der Brückenschaltung 9 liegt dieser ein elektronisches Schaltelement 14, z.B. ein Transistor, parallel, das in der Umgebung der Nulldurchgänge der Wechselspannungsquelle leitend geschaltet wird. Das elektronische Schaltelement 14 liegt in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 15 und wird von einem monostabilen Multivibrator 16 angesteuert, der zur Erfassung der Nulldurchgänge der Wechselspannung dient. Hierzu ist an die Wechselspannungsquelle ein weiterer Vollweggleichrichter 17 angeschlossen, dessen Gleichspannung über einen aus zwei Widerständen 18 und 19 bestehenden Spannungsteiler einem Eingang H-K des monostabilen Multivibrators 16 zugeführt wird. Die vom Spannungsteilerwiderstand 19 abgenommene Multivibratoreingangsspannung wird durch einen Kondensator 20 etwas geglättet, um HF-Störungen zu unterdrücken, und mittels einer diesem Kondensator parallel geschalteten Zenderdiode 21 in der Spitzenspannung begrenzt. Die über der Zenerdiode 21 und damit am Eingang H-K des monostabilen Multivibrators 16 anstehende Spannungs UH-K hat die in Fig. 2 schematisch gezeigte Kurvenform. An einem Ausgang L des Multivibrators 16 entsteht dann die in Fig. 2b ebenfalls nur schematisch gezeigte Impulsfolge (UL). Am monostabilen Multivibrator 16 läßt sich einstellen, ob der Beginn der einzelnen Impulse auf der abfallenden oder ansteigenden Flanke des in Fig. 2a u.a. gezeigten Signales liegt; auch die Impulsdauer kann über den Multivibrator 16 vorgegeben werden.To prevent short circuits within the
Zur Spannungsversorgung des monostabilen Multivibrators 16 am Punkt M sowie auch anderer Schaltungsbauelemente dient eine stabilisierte Versorgungsgleichspannung von z.B. +10 V, die in üblicher Weise mit Hilfe eines Widerstandes 22, eines Speicherkondensators 23 und einer Zenerdiode 24 erzeugt wird.A stabilized DC supply voltage of, for example, is used to supply the
Mit dem Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 16 (Fig. 2b) wird über einen Spannungsteiler 25, 26 die Basis eines Transistors 27 beaufschlagt. Sein Kollektor ist mit der Versorgungsgleichspannung und sein Emitter durch einen weiteren Spannungsteiler 28, 29 mit der Basis des elektronischen Schaltelementes 14 verbunden. Die Kollektor/Emitter-Strecke dieses elektronischen Schaltelementes 14 liegt parallel zur Thyristorbrücke 9. Diese Schaltung bewirkt, daß bei positivem Ausgangssignal des Multivibrators 16 das elektronische Schaltelement 14 leitet und somit die Thyristorbrücke 9 kurzschließt bzw. mit dem Strombegrenzungswiderstand 15 überbrückt.The output signal of the monostable multivibrator 16 (FIG. 2b) is applied to the base of a
Um u.a. eine vollständige Entladung des Glättungskondensators 2 während des Kurzschlusses der Thyristorbrücke 9 zu vermeiden, soll während des leitenden Zustandes des elektronischen Schaltelementes 14 der damit in Reihe geschaltete, im Schaltnetzteil vorhandene elektronische Schalter 3 nichtleitend geschaltet werden. Hierfür wird der Emitter des Transistors 27 über einen Strombegrenzungswiderstand 30 mit dem Eingang eines Optokopplers 31 verbunden, dessen Ausgangssignal der Steuereinrichtung 8 zugeführt wird. Dadurch wird die Steuereinrichtung 8 mit einer Impulsfolge beaufschlagt, die simultan mit der Ausgangsimpulsfolge des Multivibrators 16 erfolgt und dazu dient, über die Steuereinrichtung 8 den elektronischen Schalter 3 des Durchflußwandlers während derselben Zeit nichtleitend zu schalten, während der das elektronische Schaltelement 14 leitend ist. Hierdurch wird vermieden, daß sich der Glättungskondensator 2 über das niederohmige elektronische Schaltelement 14 sowie den relativ kleinen Strombegrenzungswiderstand 15 entlädt, wodurch Verluste in diesem Widerstand sowie eine weitgehende Entladung des Glättungskondensators 2 vermieden werden. Daher steht nach dem Zünden der Thyristorbrücke 9 sogleich wieder die bei diesem Betrieb relativ hoheSpannung des Glättungskondensators 2 an der Lampe 5 an und ermöglicht deren Wiederzündung.To i.a. To avoid a complete discharge of the smoothing capacitor 2 during the short circuit of the
Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung war es möglich, sowohl Metallhalogenid- als auch Natriumhochdrucklampen zufriedenstellend zu betreiben. Bei einem Ausführungsbeispiel zum Betrieb einer 40 W-Metallhalogenidlampe mit einer Lampenbrennspannung von 90 V wiesen die wichtigsten Bauelemente der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 folgende Werte auf:
Durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Nachschaltung eines weiteren monostabilen Multivibrators hinter den Multivibrator 16 läßt sich eine gegenüber dem Netznulldurchgang phasenverschobene Ausgangsimpulsfolge (ULʹ) erzeugen (Fig. 2c), die zu einem späteren Löschen der Thyristoren im leitfähigen Zweig der Brückenschaltung führt. Vorzugsweise soll diese phasenverschobene Ausgangs impulsfolge kurz nach den Nulldurchgängen der Wechselspannung einsetzen. Dabei darf der Impuls jedoch nur soweit verschoben werden, daß zum Löschzeitpunkt der andere Brückenzweig noch nicht gezündet worden ist, da andernfalls wiederum Kurzschlüsse entstehen können. Durch das spätere Löschen der Thyristoren wird erreicht, daß der Brückenstrom im leitfähigen Zweig und damit auch der Lampenstrom nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung noch eine gewisse Zeit fließen kann, während beim unmittelbaren Löschen beim Nulldurchgang von diesem bis zum Zünden des anderen Zweiges kein Strom fließen kann. Daher begünstigt das verspätete Löschen der Thyristoren das Wiederzündverhalten der Gasentladungslampe. Typische Werte für die Impulsdauer sind z.B. etwa 0,1 bis 0,5 msec und 0,1 bis 1 msec für die Phasenverschiebung, das ist also zwischen 0,1 % und 10 % der Quellenfrequenzperiode.By connecting a further monostable multivibrator behind the
Abschließend sei noch bemerkt, daß bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung das Schaltnetzteil nicht nur ein Durchflußwandler zu sein braucht, sondern auch als Sperrwandler, Resonanzwandler oder ähnliches ausgebildet sein kann. Ferner kann die Drosselspule des Durchflußwandlers in Reihe mit der Gasentladungslampe im Querzweig der Brückenschaltung liegen. Außerdem kann es von Vorteil sein, zur Vermeidung von Störungen einen Kondensator von z.B. 47 nF parallel zur Thyristorbrücke zu schalten.Finally, it should also be noted that in the circuit arrangement according to the invention, the switched-mode power supply not only needs to be a forward converter, but can also be designed as a flyback converter, resonance converter or the like. Furthermore, the choke coil of the forward converter can be in series with the gas discharge lamp in the transverse branch of the bridge circuit. In addition, it may be advantageous to use a capacitor of e.g. 47 nF to be connected in parallel to the thyristor bridge.
Claims (7)
dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (1a, 1b) des Vollweggleichrichters (1) und parallel zum Gleichspannungswandler (3 bis 8) ein Glättungskondensator (2) angeschlossen ist und der Brückenschaltung (9) ein elektronisches Schaltelement (14) parallel liegt, das in der Umgebung der Nulldurchgänge der Wechselspannungsquelle in seinen leitenden Zustand geschaltet ist.1. Circuit arrangement for AC operation of a gas discharge lamp, provided with a full-wave rectifier to be connected to an AC voltage source, to the output of which a switching power supply is connected as a DC converter, to which a bridge circuit with at least two thyristors is connected, in the transverse branch of which the lamp is received,
characterized in that a smoothing capacitor (2) is connected to the output (1a, 1b) of the full-wave rectifier (1) and parallel to the DC-DC converter (3 to 8) and an electronic switching element (14) is connected in parallel to the bridge circuit (9) the vicinity of the zero crossings of the AC voltage source is switched to its conductive state.
dadurch gekennzeichnet, daß während des leitenden Zustandes des elektronischen Schaltelementes (14) ein damit in Reihe geschalteter im Schaltnetzteil (3 bis 8) vorhandener, zwischen dem Glättungskondensator (2) und der Brückenschaltung (9) liegender elektronischer Schalter (3) nichtleitend geschaltet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1 or 2,
characterized in that, when the electronic switching element (14) is in the conductive state, an electronic switch (3) which is connected in series therewith in the switched-mode power supply (3 to 8) and is located between the smoothing capacitor (2) and the bridge circuit (9) is non-conductive.
dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Schaltelement (14) erst kurz nach den Nulldurchgängen der Wechselspannungsquelle in seinen leitenden Zustand geschaltet ist.3. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2,
characterized in that the electronic switching element (14) is switched into its conductive state only shortly after the zero crossings of the AC voltage source.
dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (3) des Schaltnetzteiles (3 bis 8) erst kurz nach den Nulldurchgängen der Wechselspannungsquelle in nichtleitenden Zustand geschaltet ist.4. Circuit arrangement according to one of claims 2 or 3,
characterized in that the electronic switch (3) of the switching power supply (3 to 8) is switched to the non-conductive state only shortly after the zero crossings of the AC voltage source.
dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Wechselspannungsquelle gesteuerter monostabiler Multivibrator (16) vorgesehen ist, dessen Ausgangsimpulse das elektronische Schaltelement (14) und den elektronischen Schalter (3) des Schaltnetzteiles (3 bis 8) im Takt der Nulldurchgänge der Wechselspannungsquelle ansteuern.5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4,
characterized in that a monostable multivibrator (16) controlled by the AC voltage source is provided, the output pulses of which control the electronic switching element (14) and the electronic switch (3) of the switching power supply (3 to 8) in time with the zero crossings of the AC voltage source.
dadurch gekennzeichnet, daß an die Wechselspannungsquelle ein weiterer Vollweggleichrichter (17) angeschlossen ist, dessen Gleichspannung über einen Spannungsteiler (18, 19) einem Eingang (H-K) des monostabilen Multivibrators (16) zugeführt wird.6. Circuit arrangement according to claim 5,
characterized in that a further full-wave rectifier (17) is connected to the AC voltage source, the DC voltage of which is supplied to an input (HK) of the monostable multivibrator (16) via a voltage divider (18, 19).
dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des monostabilen Multivibrators (16) eine Zenerdiode (21) parallel geschaltet ist.7. Circuit arrangement according to claim 6,
characterized in that a zener diode (21) is connected in parallel to the input of the monostable multivibrator (16).
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