EP0824848B1 - Output control system for an a.c. high-pressure gas-discharge lamp intended in particular for motor vehicles - Google Patents
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- EP0824848B1 EP0824848B1 EP97916327A EP97916327A EP0824848B1 EP 0824848 B1 EP0824848 B1 EP 0824848B1 EP 97916327 A EP97916327 A EP 97916327A EP 97916327 A EP97916327 A EP 97916327A EP 0824848 B1 EP0824848 B1 EP 0824848B1
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- discharge lamp
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- gas discharge
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- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/36—Controlling
- H05B41/38—Controlling the intensity of light
- H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
- H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
- H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
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- Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors
Definitions
- Power control is done by adding or deleting supplied service packages by counting the zero crossings of the electricity via a digital control.
- the digital Control tables in which the control and regulation values are included.
- This variant of the control is special favorable with regard to the use of the invention Power control in the motor vehicle, since there are regulations about Make tables and counting processes robust and simple let it be realized.
- a microcontroller 19 has its connections 20 and 21 connected to the positive pole + or the ground potential 0 of the supply voltage U B. Control outputs 22 and 23 of the microcontroller 19 are routed to the control inputs of the associated controlled switching transistors 11 and 12, respectively.
- a transverse capacitor 24 is provided to avoid high-frequency interference in the vehicle electrical system via the connections + and 0.
- the power control according to the invention is intended to regulate the Power to a certain setpoint, for example one average value of 35 W in Fig. 4 and 5, the averaging over several service packages.
- a certain setpoint for example one average value of 35 W in Fig. 4 and 5, the averaging over several service packages.
- the individual Service packages slightly different size have, but in the averaging the desired performance Make available.
- the advantage is that it’s not the same size, but are clearly predictable service packages.
- the regulation to a certain setpoint is indicated by the continuous Averaging over a given interval incremental addition or omission of discrete Service packages accomplished.
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einer Leistungssteuerung einer mit
Wechselstrom betriebenen Hochdruckgasentladungslampe,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Anspruchs
1 definierten Gattung.The invention is based on a power control
AC powered high pressure gas discharge lamp,
especially for motor vehicles, which in the preamble of the
Aus der DE 37 29 383 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe bekannt, die eine Brückenschaltung, bei der in zumindest einem Zweig zwei gesteuerte Schalttransistoren angeordnet sind enthält, und bei der die Hochdruckgasentladungslampe über den Brückenzweig der Brückenschaltung mit Zünd- und Brennenergie versorgt wird.DE 37 29 383 A1 describes a circuit arrangement for operation a high-pressure gas discharge lamp known, the Bridge circuit with two in at least one branch controlled switching transistors are included, and at the the high pressure gas discharge lamp over the bridge branch of the Bridge circuit is supplied with ignition and burning energy.
Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung liegt die Hochdruckgasentladungslampe direkt im Brückenzweig einer als kapazitiver Halbbrücke ausgeführten Brückenschaltung, wobei in Reihe mit der Lampe noch eine Drosselspule angeordnet ist. Des weiteren ist in Reihe mit dieser Anordnung die Sekundärwicklung eines Zündtransformators vorgesehen. Der Versorgungsstrom der Lampe und damit die Leistungsteuerung wird durch Veränderung des Tastverhältnisses der Schalttransistoren geregelt. Beim Start wird das Tastverhältnis in bestimmter Weise verändert. Die Impulsfolgefrequenz der wechselstromartigen bipolaren Versorgungsstromimpulse beträgt z.B. bei Natriumdampflampen etwa 300 Hz, der noch eine höherfrequente Spannung zwischen 30 und 70 kHz überlagert ist. Das Starttastverhältnis ist auf etwa 0,7 und das Betriebstastverhältnis auf etwa 0,5 eingestellt.In this known circuit arrangement High pressure gas discharge lamp directly in the bridge branch as capacitive half-bridge bridge circuit, whereby in Row with the lamp is still a choke coil. Of further in series with this arrangement is the secondary winding an ignition transformer provided. The supply current of the Lamp and thus the power control is changed by changing the Duty cycle of the switching transistors regulated. At the start the duty cycle is changed in a certain way. The Pulse repetition frequency of the AC-like bipolar Supply current pulses are e.g. for sodium vapor lamps, for example 300 Hz, which is still a higher frequency voltage between 30 and 70 kHz is superimposed. The start duty cycle is around 0.7 and the duty cycle is set to about 0.5.
Aus dieser bekannten Schaltungsanordnung ist zum einen nicht zu entnehmen, ob sie für den Start und den Betrieb von solchen Hochdruckgasentladungslampen Verwendung findet oder verwendet werden kann, die in Kraftfahrzeuge eingebaut werden können und die aus dem Gleichspannungsbordnetz niedriger Spannungswerte, z.B. 6 oder 12 Volt, versorgt werden. Zum anderen arbeitet die Leistungssteuerung bei dieser bekannten Schaltungsanordnung nach anderem Prinzip und nicht so verlustarm wie notwendig.On the one hand, this known circuit arrangement does not refer to whether they are necessary for the start and operation of such High pressure gas discharge lamps are used or used can be built into motor vehicles and those from the DC on-board network of low voltage values, e.g. 6 or 12 volts. On the other hand, it works Power control in this known circuit arrangement different principle and not as low loss as necessary.
Es sind unter dem Namen "Litronic" Hochdruckgasentladungslampen der Anmelderin für den Betrieb in Kraftfahrzeugen auf dem Markt, die nach zwei verschiedenen Prinzipien arbeiten. Bei dem einem Prinzip wird sowohl der Start als auch der Betrieb im sogenannten Resonanzbetrieb durchgeführt. Dabei liegt die Startfrequenz, also beim Zünden der Lampe, bei etwa 80 kHz und die Brenn- oder Betriebsfrequenz liegt bei etwa 8 bis 16 kHz. Bei dem anderen Prinzip wird die Lampe im sogenannten wackelnden Gleichstrombetrieb betrieben, d.h. der Gleichstrom wird immer wieder umgepolt. Die Umpolfrequenz beträgt etwa 400 Hz. Die Zündung der Lampe erfolgt über einen separaten Impulszünder. Die verwendeten Lampen sind sogenannte Xenonlampen oder Metallhalogenidlampen, deren Hochdruck bei etwa 80 bar liegt. Zum Zünden des Lichtbogens ist im Hinblick auf schlechteste Toleranzbedingungen eine Hochspannung von 24 kV notwendig. Im Brennbetrieb liegt die nötige Spannung bei etwa 85 Volt. They are under the name "Litronic" high pressure gas discharge lamps the applicant for operation in motor vehicles on the market, that work on two different principles. With one The principle is both the start and the operation in the so-called Resonance operation performed. The start frequency is here when igniting the lamp, at about 80 kHz and the burning or Operating frequency is around 8 to 16 kHz. The other The principle is the so-called wobbling lamp DC operation operated, i.e. the direct current is always reversed polarity. The polarity reversal frequency is approximately 400 Hz The lamp is ignited via a separate pulse igniter. The The lamps used are so-called xenon lamps Metal halide lamps, the high pressure of which is around 80 bar lies. To ignite the arc is with regard to worst tolerance conditions a high voltage of 24 kV necessary. The voltage required for burning is around 85 Volt.
Prinzipielle Nachteile bei diesen beiden Prinzipien liegen darin begründet, daß auch hier relativ viele Bauteile und eine besondere Zündvorrichtung nötig sind und darüber hinaus die Bauteile recht groß sind und hochspannungsfest sein müssen. Dadurch sind in nachteiliger Weise relativ hohe Kosten, recht hohe Verlustleistungen und erheblicher Raumbedarf gegeben.The basic disadvantages with these two principles are justifies that here too a relatively large number of components and one special ignition device are necessary and beyond that Components are quite large and must be resistant to high voltages. As a result, relatively high costs are disadvantageously right high power losses and considerable space requirements.
Die erfindungsgemäße Leistungssteuerung einer mit
Wechselstrom betriebenen Hochdruckgasentladungslampe,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil der
einfachen und kostengünstigen Leistungssteuerung, die bis auf die
internen Schaltverluste in den Schalttransistoren verlustfrei
ist. Dies ist insbesondere wesentlich zur Vermeidung von
betriebsmäßigen Schaltverlusten bei hochfrequentem Betrieb der
Schalttransistoren, als auch besonders im Hinblick auf den
Einsatz in Kraftfahrzeugen, um die Kapazität der Batterie zu
schonen.The power control according to the invention with
AC powered high pressure gas discharge lamp,
especially for motor vehicles, with the characteristic
Features of
Gemäß der Erfindung wird dies prinzipiell dadurch erreicht, daß die Schalttransistoren den Strom in Form von Impulspaketen schalten, wobei die einzelnen Impulspakete jeweils eine bestimmte Anzahl hochfrequenter Impulse enthalten, das Schalten möglichst verlustfrei jeweils in den Nulldurchgängen des Stromes durchgeführt wird, und daß die Regelung für das Einhalten einer bestimmten Leistung der Hochdruckgasentladungslampe durch eine fortlaufende Mittelwertbildung über ein vorgegebenes Intervall der zugeführten Leistungspakete erfolgt.According to the invention, this is principally achieved in that the switching transistors the current in the form of pulse packets switch, the individual pulse packets each having a specific one Number of high-frequency pulses included, switching if possible lossless in the zero crossings of the current is carried out and that the regulation for compliance with a determined output of the high pressure gas discharge lamp by a Continuous averaging over a given interval of the service packages supplied.
Durch die in den weiteren Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Anspruch 1 angegebenen Leistungssteuerung möglich. Through the measures laid down in the further claims
are advantageous developments and improvements in
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die fortlaufende Mittelwertbildung durch inkrementales Hinzufügen bzw. Weglassen von diskreten, zugeführten Leistungspaketen durchgeführt.According to a particularly advantageous embodiment of the invention is the continuous averaging by incremental Add or omit discrete, added Service packages carried out.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird die fortlaufende Mittelwertbildung durch inkrementales Hinzufügen bzw. Weglassen von diskreten Halbwellen bzw. Impulsen innerhalb aufeinanderfolgender, zugeführter Impulspakete durchgeführt.In an expedient embodiment of the invention, the continuous Averaging through incremental addition or omission of discrete half-waves or pulses within successive, supplied pulse packets performed.
In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung erfolgt das Hinzufügen bzw. Weglassen von zugeführten Leistungspaketen mittels Zählens der Nulldurchgänge des Stromes über eine digitale Steuerung. Dabei enthält gemäß besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die digitale Steuerung Tabellen, in denen die Steuerungs- und Regelungswerte enthalten sind. Diese Variante der Steuerung ist besonders günstig im Hinblick auf den Einsatz der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung im Kraftfahrzeug, da sich Regelungen über Tabellen und Zählvorgänge robust gestalten und einfach realisieren lassen.In an expedient development of the invention Power control is done by adding or deleting supplied service packages by counting the zero crossings of the electricity via a digital control. According to particularly advantageous embodiment of the invention, the digital Control tables in which the control and regulation values are included. This variant of the control is special favorable with regard to the use of the invention Power control in the motor vehicle, since there are regulations about Make tables and counting processes robust and simple let it be realized.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden zur weiteren Senkung der Verlustleistung Schalttransistoren verwendet, die extrem kurze Schaltzeiten, d. h. kurze Anstiegs- und Abfallzeiten, aufweisen, insbesondere MOSFET Transistoren.According to an advantageous development of the invention further reducing the power loss of switching transistors used the extremely short switching times, d. H. short rise and fall times, in particular MOSFET transistors.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor,
daß sie bei einer Schaltung zum Betrieb einer
Hochdruckgasentladungslampe verwendet wird, bei welcher im
Brückenzweig einer Brückenschaltung die Primärwicklung eines
Transformators angeordnet ist, in Reihe mit dieser Primärwicklung
eine Spule, sowie parallel zur Primärwicklung und in Reihe mit
der Spule ein Kondensator vorgesehen ist, wodurch ein
Reihenresonanz-Konverter mit primärseitigem Resonanzkreis
gebildet ist, die Hochdruckgasentladungslampe in Reihe mit der
Sekundärwicklung des Transformators angeordnet ist und von ihr
mit Brennenergie versorgt wird, und der Brennbetrieb mit
Hochfrequenz betrieben wird.
Eine solche Schaltung ist in der Anmeldung "Schaltung zum Betrieb
einer Hochdruckgasentladungslampe" EP-A-794 695 der
Anmelderin (, die gleichzeitig mit vorliegender Anmeldung
eingereicht wird), beschrieben.A particularly expedient development of the invention provides that it is used in a circuit for operating a high-pressure gas discharge lamp in which the primary winding of a transformer is arranged in the bridge branch of a bridge circuit, a coil in series with this primary winding, and parallel to the primary winding and in series with the coil is provided with a capacitor, whereby a series resonance converter with a primary-side resonance circuit is formed, the high-pressure gas discharge lamp is arranged in series with the secondary winding of the transformer and is supplied with combustion energy by the latter, and the combustion operation is operated at high frequency.
Such a circuit is described in the applicant's application "Circuit for Operating a High Pressure Gas Discharge Lamp" EP-A-794 695 (which is filed simultaneously with the present application).
Eine weitere besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung
sieht vor, daß sie bei einer Schaltungsanordnung zum Betrieb
einer Hochdruckgasentladungslampe verwendet wird, bei welcher im
Brückenzweig einer Brückenschaltung die Primärwicklung eines
Transformators angeordnet ist, auf der Sekundärseite des
Transformators ein Schwingkreis angeordnet ist, die
Hochdruckgasentladungslampe von dem sekundärseitigen Schwingkreis
mit Brenn- und Zündenergie versorgt wird, und sowohl der
Brennbetrieb als auch der Zündvorgang mit Hochfrequenz betrieben
wird, wobei die Frequenz der Zündung wesentlich höher gewählt ist
als die Frequenz beim Brennbetrieb.
Ein derartige Schaltungsanordnung ist in der Anmeldung
"Schaltungsanordnung zum Betrieb einer
Hochdruckgasentladungslampe" EP-A-794 694 der Anmelderin,
(die gleichzeitig mit vorliegender Anmeldung eingereicht wird,)
beschrieben.Another particularly useful development of the invention provides that it is used in a circuit arrangement for operating a high-pressure gas discharge lamp, in which the primary winding of a transformer is arranged in the bridge branch of a bridge circuit, an oscillating circuit is arranged on the secondary side of the transformer, the high-pressure gas discharge lamp from the secondary side The resonant circuit is supplied with combustion and ignition energy, and both the combustion mode and the ignition process are operated at high frequency, the frequency of the ignition being selected to be significantly higher than the frequency in the combustion mode.
Such a circuit arrangement is described in the applicant's application "Circuit arrangement for operating a high-pressure gas discharge lamp" EP-A-794 694 (which is filed simultaneously with the present application).
Die Erfindung ist anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch ein Blockschaltbild einer ersten Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe, wobei eine kapazitive Halbbrücke vorgesehen ist, in der die erfindungsgemäße Leistungssteuerung anwendbar ist;
- Fig. 2
- schematisch ein Blockschaltbild einer zweiten Schaltung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe, wobei eine Vollbrücke vorgesehen ist, in der die erfindungsgemäße Leistungssteuerung anwendbar ist;
- Fig.3
- schematisch ein Diagramm zur Definition der Leistungspakete bei der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung;
- Fig.4
- schematisch ein Diagramm, das den Fall der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung bei anschwingender Leistung zeigt, und
- Fig. 5
- schematisch ein Diagramm, das den Fall der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung bei abschwingender Leistung zeigt.
- Fig. 1
- schematically shows a block diagram of a first circuit arrangement for operating a high-pressure gas discharge lamp, a capacitive half-bridge being provided, in which the power control according to the invention can be used;
- Fig. 2
- schematically shows a block diagram of a second circuit for operating a high-pressure gas discharge lamp, a full bridge being provided in which the power control according to the invention can be used;
- Fig. 3
- schematically shows a diagram for defining the service packages in the power control according to the invention;
- Fig. 4
- schematically shows a diagram showing the case of the power control according to the invention with rising power, and
- Fig. 5
- schematically shows a diagram which shows the case of the power control according to the invention with decreasing power.
In der Fig. 1 ist anhand eines schematischen Blockschaltbildes
eine erste Schaltungsanordnung zum Betrieb und zum Starten einer
Hochdruckgasentladungslampe dargestellt, in der die
erfindungsgemäße Leistungssteuerung vorteilhaft einsetzbar ist.
Eine Hochdruckgasentladungslampe 1 ist mit ihren Elektroden 2 und
3 an die beiden Enden 4 und 5 der Sekundärwicklung 6 eines
Transformators 7 angeschlossen. Zwischen den Elektroden 2 und 3
ist parallel zur Hochdruckgasentladungslampe 1 ein Kondensator 8
geschaltet. Kondensators 8 und Sekundärwicklung 6 des
Transformators 7 bilden auf dessen Sekundärseite einen
Schwingkreis, durch den die Hochdruckgasentladungslampe 1 mit
Brenn- und Zündenergie versorgt wird.1 is based on a schematic block diagram
a first circuit arrangement for operating and starting a
High pressure gas discharge lamp shown in which the
Power control according to the invention can be used advantageously.
A high pressure
Die Primärwicklung 9 des Transformators 7 liegt im Brückenzweig
einer Brückenschaltung 10. Die dargestellte Brückenschaltung 10
ist eine sogenannte kapazitive Halbbrücke, bei der in einem
Zweig, hier in dem linken, zwei gesteuerte Schalttransistoren 11
und 12 angeordnet sind. Der Verbindungspunkt 13 der beiden
Transistoren 11 und 12 bildet den einen Anschluß des
Brückenzweiges. Im anderen Zweig, hier im rechten, sind zwei
Kondensatoren 14 und 15 angeordnet. Der Verbindungspunkt 16 der
beiden Kondensatoren 14 und 15 bildet den zweiten Anschluß des
Brückenzweiges. In diesem Brückenzweig liegt zwischen den
Anschlüssen 13 und 16 die bereits erwähnte Primärwicklung 9 des
Transformators 7. Schalttransistor 11 und Kondensator 14 sind am
Anschluß 17 miteinander verbunden und an den Pluspol + einer
Versorgungsspannungsquelle, beispielsweise
der Batterie eines Kraftfahrzeuges angeschlossen.
Schalttransistor 12 und Kondensator 15 sind am Anschluß 18
miteinander verbunden und an das Erdpotential 0 der
Versorgungsspannungsquelle angeschlossen.The primary winding 9 of the
Zwischen Pluspol + und Erdpotential 0 liegt die Batteriespannung
UB an. Ein Mikrokontroller 19 ist mit seinen Anschlüssen 20 und
21 an den Pluspol + bzw. das Erdpotential 0 der
Versorgungsspannung UB angeschlossen. Steuerausgänge 22 und 23
des Mikrokontrollers 19 sind auf die Steuereingänge der
zugehörigen gesteuerten Schalttransistoren 11 bzw. 12 geführt.
Zur Vermeidung von Hochfrequenzeinstreuung in das Bordnetz über
die Anschlüsse + und 0 ist ein Querkondensator 24 vorgesehen.The battery voltage U B is present between the positive pole + and earth potential 0. A
In Fig. 2 ist eine zweite Schaltung dargestellt, in der die
erfindungsgemäße Leistungssteuerung vorteilhaft verwenbar ist.
Die im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dargestellte sogenannte
Vollbrückenschaltung 210 enthält anstelle der beiden
Brückenkondensatoren 14 und 15 zwei als Schalter verwendete
Schalttransistoren 212 und 211. Steuerleitungen 222 und 223 des
Mikrokontrollers 19 sind auf die Steuereingänge der
Schalttransistoren 11 und 211 bzw. 12 und 212 geführt, um diese
kreuzweise leitend bzw. sperrend zu schalten. Ansonsten stimmt
dieses Ausführungsbeispiel mit dem in Fig. 1 dargestellten und
vorstehend beschriebenem überein. In Fig. 2, a second circuit is shown in which the
Power control according to the invention can be used advantageously.
The so-called shown in the embodiment of FIG. 2
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist zwischen dem
Schalttransistor 11 und dem Mikrokontroller 19 eine Fühlleitung
119 für den Strom im Schalttransistor 11 bzw. zwischen dem
Schalttransistor 12 und dem Mikrokontroller 19 eine Fühlleitung
129 für den Strom im Schalttransistor 12 vorgesehen. Über diese
Fühlleitungen wird insbesondere der Stromnulldurchgang in den
Schalttransistoren festgestellt.2 is between the
Switching
In vorteilhafter Weise erfolgt die Regelung der Leistung der
Hochdruckgasentladungslampe 1 mittels Impulspaketsteuerung
entsprechend der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung. Die
Änderung der Leistung wird durch Änderung der in dem jeweiligen
Impulspaket enthaltenen Anzahl von diskreten Impulsen bewirkt.
Die Schaltung der Schalttransistoren 11 und 12 bzw. 11 mit 211
und 12 mit 212 entspricht dem jeweiligen Umfang bzw. Der
jeweiligen Größe der Impulspakete. Darüber hinaus wird das
Schalten des Stromes durch die Schalttransistoren jeweils im
Nulldurchgang des Stromes durchgeführt. Diese Nulldurchgänge des
Stromes werden auf den Fühlleitungen 119 und 129 des
Mikrokontrollers 19 festgestellt.The power output is regulated in an advantageous manner
High pressure
Im Diagramm gemäß Fig. 3 ist zur Definition der Leistungspakete
über der Zeitachse t anhand der Kurve 31 der Stromverlauf
aufgetragen und zwar in normierter Weise I/Im, bei welcher der
Strom I auf den maximalen Strom Im bezogen ist. Mit der Kurve 32
ist der quadrierte Strom und damit die Leistung dargestellt. Die
Zahlen und die zugehörige Einteilung auf der Zeitachse t bedeuten
die Anzahl von Halbwellen der innerhalb von Impulspaketen
enthaltenen hochfrequenten Impulse.3 is to define the service packages
the current curve over the time axis t using the
Die momentane Leistung verläuft im Ausschwingfall grundsätlich so
wie im Diagramm der Fig. 3 beispielhaft dargestellt. Wenn, was
erfindungsgemäß vorgesehen ist, nur im Nulldurchgang des Stromes
geschaltet wird, ergeben sich jeweils Energie- bzw.
Leistungspakete 33, 34, 35, 36 unterschiedlicher Größe, die den
jeweiligen schraffierten Flächen zwischen der Zeitachse t und
unterhalb der positiven Bögen der Leistungskurve 32 entsprechen. The current output is basically like this in the event of a swing-out
as exemplified in the diagram of FIG. 3. If what
is provided according to the invention, only in the zero crossing of the current
is switched, energy or
Service packages 33, 34, 35, 36 of different sizes that the
respective hatched areas between the time axis t and
below the positive curves of the
Im gezeigten Beispiel abklingender Leistung, also im Ausschwingfall, nehmen die Leistungspakete 33, 34, 35, 36 zunehmend an Größe ab. Die auf der Zeitachse t eingetragenen Zahlen 0 bis 80 stellen die Zahl der Halbschwingungen dar.In the example shown decaying performance, i.e. in Swing out, take the service packages 33, 34, 35, 36 increasing in size. The entered on the time axis t Numbers 0 to 80 represent the number of half vibrations.
Die erfindungsgemäße Leistungssteuerung sieht zur Regelung der Leistung auf einen bestimmten Sollwert, beispielsweise auf einen mittleren Wert von 35 W in Fig. 4 und 5, die Mittelung über mehrere Leistungspakete vor. Dies bedeutet, daß die einzelnen Leistungspakete geringfügig voneinander abweichende Größe aufweisen, jedoch in der Mittelung die gewünschte Leistung zur Verfügung stellen. Dabei kann man auch davon sprechen, daß ein ständiger Wechsel zwischen ansteigender bzw. anschwingender Leistung und abfallender bzw. abklingender Leistung vorliegt. Es liegen stets anklingende und abklingende Schwingungen vor, entsprechend den in kleinen Sprüngen quantisierten Größen von Leistungen, wenngleich auch nicht gleich große. Da ja immer nur im Nullpunkt geschaltet wird stellt somit eine volle Halbschwingung des hochfrequenten Stroms das kleinste Quantum dar. Der Vorteil liegt darin, daß es zwar nicht gleich große, aber eindeutig berechenbare Leistungspakete sind. Die Regelung auf eine bestimmten Sollwert hin wird durch die fortlaufende Mittelwertbildung über ein vorgegebenes Intervall durch inkrementelles Hinzufügen bzw. Weglassen von diskreten Leistungspaketen bewerkstelligt.The power control according to the invention is intended to regulate the Power to a certain setpoint, for example one average value of 35 W in Fig. 4 and 5, the averaging over several service packages. This means that the individual Service packages slightly different size have, but in the averaging the desired performance Make available. One can also speak of a constant change between rising and rising Performance and declining or declining performance. It there are always vibrating and decaying vibrations, corresponding to the sizes of Services, although not equally large. Because only ever is switched in the zero point thus represents a full Half-wave of the high-frequency current the smallest quantum The advantage is that it’s not the same size, but are clearly predictable service packages. The regulation to a certain setpoint is indicated by the continuous Averaging over a given interval incremental addition or omission of discrete Service packages accomplished.
In Fig. 4 ist anhand eines Diagrammes erläutert, in welchem
Bereich das Intervall angesiedelt sein kann, wenn es sich um
anschwingende Leistung handelt. Auf der horizontalen Achse sind
die Anzahl der Halbschwingungen aufgetragen, die in Impulspaketen
enthalten sein können. Auf der vertikalen Achse sind die Leistung
P in W und die Teit t in µs aufgetragen. Die Kurve 41, linear in
Stufen ansteigend, gibt den Zeitverlauf an. Die Kurve 42 stellt
die maximale Leistung dar und die Kurve 43 repräsentiert die
Paketleistung. Ein möglicher Sollwert von 35 W, auf den die
Leistung einzuregeln sein kann, ist besonders markiert. Um diesen
Sollwert zu erzielen, findet in einem bestimmten Intervall 44 die
fortlaufende Mittelwertbildung statt. Dabei enthalten die
Leistungspakete zwischen 13 und 23 Halbwellen. Ein weiteres
Beispiel mit einem engeren Intervall 45 ist dargestellt. Bei
diesem Intervall 45 liegt die Anzahl der in den Leistungspaketen
enthaltenen Halbschwingungen zwischen 15 und 20. Die einzelnen
Leistungspakete mit den entsprechenden diskreten Anzahlen von
Halbschwingungen sind durch Kreuze dargestellt, die jeweils
zugehörige Paketleistung ist auf der senkrechten Achse zu
entnehmen.4 is explained on the basis of a diagram, in which
Area the interval may be located if it is
swinging performance. Are on the horizontal axis
the number of semi-oscillations plotted in pulse packets
can be included. On the vertical axis are the performance
P in W and the time t in µs. The
In Fig. 5 ist anhand eines Diagrammes erläutert, in welchem
Bereich das Intervall angesiedelt sein kann, wenn es sich um
abschwingende Leistung handelt. Auf der horizontalen Achse sind
die Anzahl der Halbschwingungen aufgetragen, die in Impulspaketen
enthalten sein können. Auf der vertikalen Achse sind die Leistung
P in W und die Teit t in µs aufgetragen. Die Kurve 51, linear in
Stufen ansteigend, gibt den Zeitverlauf an. Die Kurve 52 stellt
die abklingende maximale Leistung dar und die Kurve 53
repräsentiert die Paketleistung. Ein möglicher Sollwert von 35 W,
auf den die Leistung einzuregeln sein kann, ist besonders
markiert. Um diesen Sollwert zu erzielen, findet in einem
bestimmten Intervall 54 die fortlaufende Mittelwertbildung statt.
Dabei enthalten die einzelnen Leistungspakete zwischen 5 und 10
Halbwellen. Die einzelnen Leistungspakete mit den entsprechenden
diskreten Anzahlen von Halbschwingungen sind durch Kreuze
dargestellt, die jeweils zugehörige Paketleistung ist auf der
senkrechten Achse zu entnehmen.5 is explained on the basis of a diagram in which
Area the interval may be located if it is
declining performance. Are on the horizontal axis
the number of semi-oscillations plotted in pulse packets
can be included. On the vertical axis are the performance
P in W and the time t in µs. The
Die jeweils mögliche Größe des Intervalls 44 oder 45 bzw. 54, in
welchem die fortlaufende Mittelwertbildung stattfindet, hängt
insbesondere auch von der Güte der Schaltung ab, in der die
erfindungsgemäße Steuerung angewandt wird. Bei höherer Güte ist
eine bessere Regelungsmöglichkeit gegeben.The possible size of the
Die erfindungsgemäße Leistungssteuerung läßt sich in robuster
Gestaltung und einfacher Realisierung mittels Zählens der
Nulldurchgänge des Stromes und Verwerten von in Tabellen
gespeicherten Steuerungs- und Regelungswerten einer digitalen
Steuerung durchführen. Eine solche digitale Steuerung kann
beispielsweise in dem Mikrokontroller 19 der in den Figuren 1 und
2 dargestellten Verwendungsbeispiele vorgesehen sein. Dem
Mikrokontroller 19 werden die Signale der Nulldurchgänge des
Stromes über die Leitungen 119 und 129 in Fig. 2 zugeführt, sie
dienen als Referenz- und Zählsignale.The power control according to the invention can be made more robust
Design and simple implementation by counting the
Zero crossings of the current and utilization in tables
stored control and regulation values of a digital
Carry out control. Such a digital control can
for example in the
Zur weiteren Senkung der Verlustleistung, was besonders bei hochfrequentem Betrieb der Schalttransistoren von besonderm Nutzen ist, werden solche verwendet, die extrem kurze Schaltzeiten, d. h. kurze Anstiegs- und Abfallzeiten, aufweisen. Solche Transistoren können insbesondere MOSFET Transistoren sein.To further reduce the power loss, which is particularly the case high-frequency operation of the switching transistors of special Is useful, those are used that are extremely short Switching times, d. H. have short rise and fall times. Such transistors can in particular be MOSFET transistors.
Die erfindungsgemäße Leistungssteuerung ermöglicht eine einfache und kostengünstige sehr verlustarme Regelung der Leistung einer hochfrequenten Schaltung. Angewandt auf die Leistungsregelung einer Hochdruckgasentladungslampe, besonders bei einer, die in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist, führt dies zu einer sehr kostengünstigen und die Batterie schonenden Lösung.The power control according to the invention enables simple and inexpensive very low loss control of the performance of a high frequency circuit. Applied to the power regulation a high pressure gas discharge lamp, especially one that is in a motor vehicle is installed, this leads to a very cost-effective and battery-friendly solution.
Claims (8)
- Power control for a high-pressure gas discharge lamp (1) operated by alternating current, in particular in a motor vehicle, including a bridge circuit (10, 210) in which two controlled switching transistors (11, 12) are arranged in at least one arm, and in which the high-pressure gas discharge lamp (1) is supplied with starting and/or maintaining power via the bridge arm (13-16) of the bridge circuit, characterized in that the switching transistors (11, 12 or 211, 212) switch the current in the form of pulse packets, the individual pulse packets respectively containing a specific number of radio-frequency pulses, the switching is carried out at the zero crossings of the current in a fashion as free from loss as possible, and the maintenance of a specific power of the high-pressure gas discharge lamp (8) is controlled by continuous averaging over a prescribed interval (44, 45 or 54) of the supplied power packets.
- Power control according to Claim 1, characterized in that the continuous averaging is carried out by incrementally adding or omitting discrete, supplied power packets.
- Power supply according to Claim 1 or 2, characterized in that the continuous averaging is carried out by incrementally adding or omitting discrete half waves or pulses within successive, supplied pulse packets.
- Power control according to one of the preceding claims, characterized in that the adding or omitting of supplied power packets is performed by counting the zero crossings of the current via a digital controller (19).
- Power control according to Claim 4, characterized in that the digital controller (19) contains tables in which the values for open-loop and closed-loop control are included.
- Power control according to one of the preceding claims, characterized in that use is made of switching transistors (11, 12 or 211, 212) which have extremely short switching times, that is to say short rise times and fall times, in particular MOSFET transistors.
- Power control according to one of the preceding claims, characterized in that it is used in the case of a circuit for operating a high-pressure gas discharge lamp (1), in which the primary winding (9) of a transformer (7) is arranged in the bridge arm (13-16) of the bridge circuit (210), a coil (91) is provided in series with this primary winding (9) and a capacitor (92) is provided in parallel with the primary winding (9) and in series with the coil (91), as a result of which a series-resonant converter with a primary-side resonant circuit is formed, the high-pressure gas discharge lamp (1) is arranged in series with the secondary winding (6) of the transformer (7) and supplied by it with maintaining power, and the maintaining mode is operated at high frequency (Fig. 2).
- Power control according to one of the preceding claims, characterized in that it is used in the case of a circuit arrangement for operating a high-pressure gas discharge lamp (1), in which the primary winding (9) of a transformer (7) is arranged in the bridge arm (13-16) of the bridge circuit (10), a resonant circuit (6, 8) is arranged on the secondary side (6) of a transformer (7), the high-pressure gas discharge lamp (1) is supplied with maintaining and starting power by the secondary-side resonant circuit (6, 8), and both the maintaining mode and the starting operation are operated at high frequency, the starting frequency being selected substantially higher than the frequency during the maintaining mode (Figure 1).
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