EP2263425A1 - Circuit arrangement for operating hid discharge lamps - Google Patents

Circuit arrangement for operating hid discharge lamps

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Publication number
EP2263425A1
EP2263425A1 EP09724263A EP09724263A EP2263425A1 EP 2263425 A1 EP2263425 A1 EP 2263425A1 EP 09724263 A EP09724263 A EP 09724263A EP 09724263 A EP09724263 A EP 09724263A EP 2263425 A1 EP2263425 A1 EP 2263425A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
frequency
bridge
gas discharge
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09724263A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Zimmermann
Eduardo Pereira
Martin Huber
Frank Horn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tridonic AG
Original Assignee
Tridonic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tridonic AG filed Critical Tridonic AG
Publication of EP2263425A1 publication Critical patent/EP2263425A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/288Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
    • H05B41/292Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2921Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/288Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
    • H05B41/2885Static converters especially adapted therefor; Control thereof
    • H05B41/2887Static converters especially adapted therefor; Control thereof characterised by a controllable bridge in the final stage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the present invention relates to a circuit arrangement for Bet re iben of Gasent charge lamps, in particular s other of high-pressure gas discharge lamps, which comes in electronic ballasts for corresponding gas discharge lamps used.
  • High-pressure gas discharge lamps differ from low-pressure gas discharge lamps, among other things because they require higher ignition voltages and I change their color temperature with the respective supplied lamp power. The latter feature has the consequence that high-pressure gas discharge lamps are difficult or not dimmable. Rather, in order to maintain the color temperature of the high-pressure gas discharge lamp, the energy supplied to the j ewe iligen lamp must be kept constant by a corresponding regulation.
  • An electronic ballast for high-pressure gas discharge lamps must therefore on the one hand generate a high ignition voltage and on the other hand offer the possibility to keep the power supplied to the lamp constant.
  • this known circuit for driving a gas discharge lamp EL in particular a high-pressure gas discharge lamp, a full bridge with four controllable switches Sl - S4, which are formed according to the aforementioned document in particular by bipolar transistors.
  • a series resonant circuit consisting of a coil Ll and a capacitor Cl is connected, wherein the gas discharge lamp EL to be controlled is arranged parallel to the capacitor Cl.
  • the full bridge is supplied with a DC voltage U 0 .
  • Free-wheeling diodes are connected in parallel with the switches or transistors S 1 -S 4, but they are not shown in FIG. 4 for the sake of simplicity.
  • the gas discharge lamp EL flickers less during its operation and a higher light output is possible.
  • deposits can accumulate in the electrode region of the gas discharge lamp EL, which are caused by the constant flow of electrons in the same direction.
  • the gas discharge lamp EL is repeatedly reversed low-frequency. This happens because during a second phase of operation now the switches or transistors Sl and S4 are permanently opened and the switch S3 is permanently closed. Further, during this second phase of operation, the switch S2 is alternately turned on and off at high frequency, so that in principle the same operating mode as during the first operating phase described above, but during the second phase of operation, the current flow through the gas discharge lamp EL is reversed.
  • the full bridge shown in FIG. 4 is operated in principle with the DC voltage U 0 , whereby, however, due to the low-frequency polarity reversal between the bridge diagonals Sl -. S4 or S2 - S3, that is supplied by the low-frequency switching between the two previously described first and second operating phases, the gas discharge lamp EL and the inductor Ll a low-frequency alternating current whose
  • Ignition of the gas discharge lamp EL shown in Fig. 4 is carried out by means of the series resonant circuit formed by the inductor Ll and the capacitor Cl, wherein for ignition, an operation of the gas discharge lamp EL is required at a frequency which is close to the resonance frequency of the series resonant circuit. If this is the case, a voltage overshoot occurs at the gas discharge lamp EL, which leads to the ignition of the gas discharge lamp.
  • EP-A2-0740492 is a circuit arrangement for igniting and operating a gas discharge lamp, in particular a high-pressure gas discharge lamp, known.
  • a gas discharge lamp for igniting or operating the gas discharge lamp is proposed in this document, with the help of a corresponding control circuit arranged in the bridge diagonal switches Sl, S4 and S2, S3 of the full bridge during a first phase of operation complementary to control with a relatively high frequency until the gas discharge lamp ignites.
  • the control circuit switches over to a second operating phase (nominal operating phase) in which the control circuit activates the switches S 1 -S 4 of the full-bridge arrangement in a complementary manner with a relatively low frequency.
  • a control device is used according to this document, which is coupled on the output side via a capacitance with the full bridge such that the full bridge is arranged parallel to the capacitance.
  • the control device also serves to supply power to the full bridge and regulates in particular the power supplied to the gas discharge lamp. For this purpose, the voltage applied to the output terminals of the control device and the instantaneously flowing current are measured, the corresponding values are multiplied and the actual value formed is fed to the control device as the actual value of the lamp power.
  • the aforementioned control circuit is connected to the controller and outputs the target value of the output power
  • Control device wherein the control circuit, in particular during the first phase of operation described above
  • Control device of the full bridge can supply a higher output power.
  • the ignition of the gas discharge lamp can be effected by an ignition device which is coupled to the arranged in the bridge arm inductance Ll.
  • you can the gas discharge lamp can be ignited by using the capacitance C 1 shown in FIG. 4 and connected in parallel with the gas discharge lamp EL, which together with the inductance L 1 forms a series resonant circuit.
  • FIG. 1 Another circuit arrangement for igniting and operating gas discharge lamps, in particular metal halide high-pressure gas discharge lamps, which is known from GB-A-2319 677, is shown in FIG.
  • This circuit arrangement also comprises four controllable switches S 1 -S 4 connected in a full bridge, which can be formed by bipolar transistors or field-effect transistors.
  • a gas discharge lamp EL In the bridge branch of this full bridge circuit is a gas discharge lamp EL and a series resonant circuit formed by an inductance Ll and a capacitance Cl.
  • the full bridge is operated at a relatively high frequency with the aid of a corresponding control circuit, which can individually control the individual switches S 1 -S 4 via corresponding bridge drivers, which may be in the range 20-40 kHz.
  • This high frequency is particularly chosen such that it is in the vicinity of the resonance frequency of the series resonant circuit consisting of the inductance Ll and the capacitance Cl, so that after a certain time the gas discharge lamp EL ignites.
  • the ignition of the gas discharge lamp El can be detected, for example, by monitoring the lamp current or by monitoring the lamp brightness.
  • the circuit arrangement known from this document also comprises a designated as ignition or autotransformer transformer whose primary winding L2 is arranged in series with the capacitance Cl of the series resonant circuit, while the secondary winding is connected in series with the gas discharge lamp EL ,
  • This transformer with the inductors L2 and L3 serves to generate an increased voltage in the secondary coil L3, which is applied to the gas discharge lamp EL when a current flow through the capacitor Cl occurs (which is the case in particular when the high ignition frequency is applied). In this way, the ignition and the operation of the gas discharge lamp EL can be facilitated.
  • the high-frequency clocked switch is in each case switched on again when the current flowing in the bridge branch current I L 2 has reached a lower reversal point, ie a minimum value.
  • the invention now relies on this idea of additionally opening the low-frequency clocked switch and further develops this principle to the effect that the requirement for modern circuit technology is satisfied.
  • the invention proposes one Circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, with a full bridge circuit to which a DC voltage
  • a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch which is a node between the first switch (Sl) and the second switch (S2) with a node between the third Switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and is arranged with a control circuit (1) which alternately activates one of the two bridge diagonal, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein the control circuit high-frequency clocked switches a bridge diagonal always closes when a measurement signal meets a reclosing condition, the control circuit and the low-frequency clocked switch the same
  • Bridge diagonal opens after a predetermined period (T2) after opening the high-frequency switch
  • a circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, in particular a high-pressure gas discharge lamp, having a full-bridge circuit to which a direct current voltage (Uo) is applied and which comprises four controllable switches (Sl-S4), a gas discharge lamp ( EL) in a bridge branch connecting a node between the first switch (Sl) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4), and with a control circuit that alternately one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch activated, wherein the control circuit (1) always closes a high frequency clocked switch a bridge diagonal when a measurement signal meets a reclosing condition, the control circuit also clocked the low-frequency Switches the same bridge diagonal after a predetermined period (T2) after the opening of the high-frequency clocked switch opens, if until then the reconnection condition for the high-
  • the timing of the additional opening and / or the time of the subsequent closure of the low frequency clocked switch may be externally adjustable and / or adaptively, i. be event-dependent adjustable.
  • the time of closure of the low-frequency and / or high-frequency clocked switch may in particular be in a period which begins with the occurrence of the reclosing condition of the high-frequency clocked switch.
  • the period may preferably be no later than 3uS, preferably 30OnS to 2.5uS, after the entry of the Restart condition of the high frequency clocked switch ends.
  • the timing of closing the low frequency clocked switch may be after the high frequency clocked switch is closed when the lamp voltage or output voltage is below a predetermined threshold.
  • the invention also relates to a method for operating a gas discharge lamp, comprising a full bridge circuit, to which a DC voltage (Uo) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a back branch, the one Junction between the first switch (Sl) and the second switch (S2) with a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonals is activated, each of a high-frequency clocked
  • the invention further relates to a method for operating a gas discharge lamp, comprising a full bridge circuit, to which a DC voltage (Uo) is applied and which comprises four controllable switches (S1 - S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch, which has a Node between the first switch (Sl) and the second switch (S2) with a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, is activated, wherein the control circuit (1) closes a high-frequency clocked switch a bridge diagonal whenever a measurement signal meets a reclosing condition, whereby the low-frequency switch of the same bridge diagonal after a predetermined period (T2) after opening the high-frequency clocked 2b) when the reclosing condition for the high-frequency clocked switch has not yet been fulfilled in order to allow the bridge branch current to decrease more rapidly, the
  • control unit in particular an integrated circuit such as an ASIC or microcontroller designed to carry out a method according to any one of the preceding claims.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2a shows a first diagram illustrating time-dependent voltage and current characteristics in the circuit arrangement shown in FIG. 1, FIG.
  • FIG. 2b shows a second diagram which shows the time-dependent current profile and switching states in the circuit shown in FIG.
  • FIG. 3 shows an electronic ballast in which the circuit arrangement shown in FIG. 1 is used
  • Fig. 4 shows a circuit arrangement according to the known prior art
  • Fig. 5 shows a further circuit arrangement according to the known prior art.
  • FIG. 7 shows waveforms which may occur in this circuit according to FIG. 6, FIG.
  • Fig. 8 shows waveforms using the present invention
  • FIG. 9 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention in accordance with a further preferred exemplary embodiment of the present invention.
  • the circuit arrangement shown in Fig. 1 comprises controllable switches Sl - S4, which are connected to form a full bridge.
  • a DC voltage U 0 is applied, which comes from a suitable DC voltage source of the corresponding electronic ballast, in which the circuit arrangement is used.
  • the switches Sl - S4 freewheeling diodes are connected in parallel, wherein for the sake of simplicity in Fig. 1, only the switch S1 parallel-connected freewheeling diode Dl is shown.
  • a switch Sl - S4 field effect transistors are preferably used, which already contain the freewheeling diodes.
  • a gas discharge lamp EL to be controlled in particular a high-pressure gas discharge lamp, is arranged.
  • Circuitry is particularly suitable for the operation of metal halide high-pressure gas discharge lamps, which require very high ignition voltages.
  • high-pressure gas discharge lamps differ from low-pressure gas discharge lamps in particular in that they require higher ignition voltages and a higher pressure occurs in their smaller lamp body. Furthermore, high-pressure
  • Gas discharge lamps have a higher luminance, but the color temperature of the respective high-pressure gas discharge lamp changes with the supplied power.
  • Gas discharge lamps should therefore on the one hand provide high ignition voltages and on the other hand allow a constant maintenance of the supplied power.
  • Inductance Ll and a capacitance Cl wherein the capacitance Cl acts on a tapping point of the inductance Ll and is connected via a further controllable switch S5 in parallel with the switch S4.
  • a smoothing or filtering circuit is provided which has a further inductance L2 and a further capacitance C2, these components being connected as shown in FIG.
  • a resistor Rl is also connected, which serves as a current measuring or shunt resistor.
  • the aforementioned series resonant circuit with the inductance Ll and the capacitance Cl serves in combination with the further capacitance C2, in particular for igniting the gas discharge lamp EL.
  • the series resonant circuit is excited to resonance, ie, a frequency corresponding to the resonant frequency of the lamp or a Vilefaches thereof (harmonic) supplied.
  • the excitation of the resonant circuit is effected by alternately switching the switches S3 and S4. This will be explained in more detail below.
  • two switches connected in series for example the switches S1 and S2, are opened by means of a suitable control circuit and the switch S5, which is in series with the capacitance C1, is closed.
  • the other two switches for example, the switches S3 and S4, the full bridge are alternately opened and closed, this being done at a relatively high frequency (about 150 kHz).
  • the switching frequency is slowly lowered in the direction of the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the inductance Ll and the capacitance Cl.
  • the ignition voltage of the gas discharge lamp EL is usually reached before reaching the resonance frequency. In this case, the switching frequency for the switches S3 and S4 is maintained at this frequency until the lamp EL is lit.
  • the voltage dropping at the right half of L1 is, due to the autotransformer L1 implemented autotransformer principle, for example, in the ratio 1: 2 up to the left half, which is coupled to the gas discharge lamp EL, transformed, wherein the voltage occurring at the left half of the inductance Ll forms the actual ignition voltage for the gas discharge lamp EL, which is applied to the lamp via the capacitor C2 becomes.
  • the voltage dropping at the tapping point of the inductance L 1 is measured, which is proportional to the Zünd, Lamp voltage Uj: L is there after the. Igniting the lamp EL this dampening acts on the series resonant circuit.
  • the switch S5 is opened for the subsequent normal operation.
  • the switch S5 is not absolutely necessary for the functionality of the circuit arrangement according to the invention. Rather, the switch S5 could remain closed even after the ignition of the gas discharge lamp EL or basically be replaced by a corresponding bridging. With the help of the switch S5, which is opened after the ignition of the gas discharge lamp EL, however, a cleaner operation of the gas discharge lamp EL is possible. Furthermore, it should be noted that the ignition coil Ll is designed in particular such that it operates in the following explained in more detail normal operation in the saturation and thus does not affect the rest of the circuit.
  • the full bridge is reversed with a relatively low frequency, which may be in particular in the range 80-400 Hz, while the switch Sl or S2 of each activated bridge diagonal also high frequency, for example, with a frequency of about 90 kHz, alternately on and is turned off.
  • This high-frequency switching on and off of the switch Sl or S2 is carried out with the aid of a high-frequency pulse width modulated control signal of a corresponding control circuit, which is screened by means of existing from the components L2 and C2 filter or smoothing circuit, so that at the gas discharge lamp EL only the linear average of the current flowing over the bridge branch branch current i L2 is applied.
  • the power supplied to the full bridge can be kept constant, which - as has been mentioned - especially for the Operation of high-pressure gas discharge lamps is important.
  • the low-frequency component of the gas discharge lamp El supplied current is generated by switching or reversing the polarity of the two bridge diagonals, ie by switching from Sl and S4 to S2 and S3.
  • the lamp EL is applied to the supply voltage U 0 or to ground via the right bridge branch with the switches S3 and S4, so that essentially only the low-frequency component is applied to the terminals of the lamp EL.
  • the controllable switch S1 or S2 of the respectively activated bridge diagonal is always closed when the branch current i L2 flowing across the inductance L2 has reached its minimum.
  • minimum is meant the lower reversal point of the current ⁇ L2 , whereby this minimum can well be in the slightly negative current value range.
  • the opening of the switch S2 has the consequence that the current i L2 while initially on the freewheeling diode Dl of the open switch Sl in the same direction continues to flow, but continuously decreases and may even eventually reach a negative value.
  • the achievement of this lower reversal point of the current ii 2 is monitored and the switch S2 closed after detecting this lower reversal point, so that the current rises again. That is, that high-frequency switching of the switch S2 is always carried out when the lower reversal point of the current i L 2 has been reached.
  • the opening of the switch S2 can be chosen arbitrarily in principle, wherein the time of opening of the switch is particularly crucial for the power supply of the gas discharge lamp EL, so that by appropriate adjustment of the opening time, the power supplied to the lamp can be controlled or kept constant.
  • the time or the maximum value of the branch current i L2 can be used.
  • a voltage is applied to it, which in the present case is approximately 400 volts.
  • this voltage collapses, i. It drops very rapidly from 400 volts to 0 volts.
  • the special feature of a field effect transistor is that the current already begins to flow upon activation of the corresponding field effect transistor, before the corresponding voltage has fallen to 0 volts.
  • a product supplied to the respective field effect transistor is formed by the product of the current and the voltage, which can destroy the field effect transistor. Therefore, it is advantageous to switch the field effect transistor at a lowest possible current flow, in particular in the vicinity of the current value zero.
  • the current flowing through the inductor L2 current i L 2 flows through the freewheeling diode of Dl when the switch Sl is open and the switch S2 is still open. If the switch S2 is closed and the switch S1 opened, it takes a certain period of time until the electrons could be eliminated from the barrier layer of the freewheeling diode Dl. During this time, the field effect transistor Sl is practically in a conductive state. This means that the field effect transistor S2 during a relatively short period of time until clearing of the barrier layer of the freewheeling diode Dl, the
  • Field effect transistor Sl is assigned to the full operating voltage U 0 , which is approximately 400 volts, is applied, which may also lead to the above-described overloading and possibly even destruction of the field effect transistor S2. Due to the previously proposed approach, namely the turning on the switch S2, whenever the current i flowing through the inductor L2 is L2 reaches its minimum, the effect described above with reference to the Aus Hurmzeit of the switch or field effect transistor Sl is almost irrelevant, so that for the switches Sl - S4 also field effect transistors can be used which have relatively long Aus Hurm solicit for the associated freewheeling diodes. Although there are already switching elements with very short Aus Hurm forum, such. As the so-called. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), but these devices are very expensive. With the help of the present invention can thus be dispensed with the use of such expensive components.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the instantaneous value of the current For example, be determined by measuring the voltage drop across the resistor Rl voltage.
  • the lower reversal point of the current i L2 is preferably determined by a voltage tapped off transformer-wise at the coil L2.
  • a (not shown in Fig. 1) winding or coil are transformer-coupled to the coil L2, which leads to a differentiation of the current flowing through the coil L2 i L2 stream and thus permits a statement about the point of reversal of the current i L2.
  • the lower reversal point can also be detected indirectly by other feedback signals, for example the midpoint voltage at the connection point of the switches S1 and S2. It is only important that the time of the lower minimum of the bridge branch current is detectable. By contrast, quantative statements on this current are not required for determining the switch-on time of the high-frequency clocked switch.
  • the switch S2 is switched on and off in a high frequency alternately during this time period T1. From Fig. 2 it is particularly apparent that the switch S2 is always closed when the over the current flowing through the coil L2 L2 L2 has reached its lower reversal point, ie its minimum value, so that the pulse-like course of the voltage U 1 results.
  • the slope of the edges of the current i L2 is determined by the inductance of the coil L2.
  • Umpolfrequenz especially in the range 80 - 400 Hz may be, while the high-frequency clock frequency of the switch S2 (during the period Tl) and the switch Sl
  • T 2 (During the time period T 2 ) may be in the range around 90 kHz.
  • the control circuit which controls the switches S 1 -S 4, advantageously designed such that it reduces the current peaks of the current i L 2 before and after switching between the operating phases Tl and T 2 .
  • This diagram shows the current profile i L2 and the state of the second and the third switch 2, 3 during the period Tl.
  • the two other switches are open in this period Tl.
  • a first phase [tau] l both switches are closed and the current i L2 increases continuously.
  • the second switch S2 is opened and i L2 decreases slowly.
  • the third switch S3 will now also be opened at a predetermined point in time after the opening of the second switch S2 in a third phase X3.
  • the voltage across the lamp may be lower than in normal operation. If the ballast were operated in the warm-up phase as in the normal operation described above, the reduced lamp voltage would result in a current i L2 flowing through the inductance L2 with a correspondingly small slope di.sub.L2 / dt, so that the reversal point of i.sub.1, if applicable, would be sufficient L 2 can not be reliably detected by means of the aforementioned transformer tap.
  • the switching time can be monitored exactly.
  • the change from the warm-up phase to normal operation takes place after reaching the operating temperature of the lamp, for example, after exceeding a threshold (about 45V) by the lamp voltage, preferably still waiting for a certain period of time until the actual switching.
  • FIG. 3 shows the use of the circuit arrangement shown in FIG. 1 according to the present invention in an electronic ballast for operating gas discharge lamps, in particular high-pressure lamps.
  • the electronic ballast on a radio-interference filter with a balancing transformer L4, L5 and capacitors C3 and C4, which are connected to a current-carrying conductor L, a neutral conductor and a ground conductor of a supply voltage network.
  • the radio noise filter is connected to a 5 rectifier comprising diodes D5 - D8.
  • This rectifier is followed by a circuit which acts as a boost converter and resistors R2 - R6, capacitors C5 and C6, a diode D9, a transformer L6, L7, a field effect transistor S ⁇ and one of a Supply voltage VCC supplied integrated control circuit 4, which in particular the field effect transistor S6, which serves as a switch, using a pulse width modulated signal depending on the tapped off at the resistor R3 voltage.
  • a circuit which acts as a boost converter and resistors R2 - R6, capacitors C5 and C6, a diode D9, a transformer L6, L7, a field effect transistor S ⁇ and one of a Supply voltage VCC supplied integrated control circuit 4, which in particular the field effect transistor S6, which serves as a switch, using a pulse width modulated signal depending on the tapped off at the resistor R3 voltage.
  • the electronic ballast shown in Fig. 3 comprises the circuit arrangement shown in Fig. 1, wherein the corresponding components are provided with identical reference numerals, so that a repetition of the description of these components can be dispensed with.
  • FIG. 3 also shows the previously mentioned winding L3, which is transformer-coupled to the inductance L2 in the bridge branch of the full-bridge and for detecting the reversal point of the current i L 2 (see FIG ) serves.
  • the central control circuit 1 is shown, which is fed by a supply voltage VDD and on the one hand with the aid of the coil L3 the reversal point of the current i L2 and detected by means of the voltage picked up at the resistor Rl the instantaneous height of the current i L 2 , Furthermore, this control circuit 1 monitors, in particular as a user-specific Integrated Application Specific Integrated Circuit (ASIC) circuit can be designed, the voltage applied at the tap point of the coil Ll of the series resonant circuit, with the aid of which the ignition of the gas discharge lamp EL can be detected.
  • ASIC Integrated Application Specific Integrated Circuit
  • the outputs of the control circuit 1 are coupled to bridge drivers 2 and 3, which each serve to drive the field effect transistors Sl and S2 or S3 and S4.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the present invention.
  • the invention requires that in a full-bridge circuit with four switches (now called A, B, C and D in FIG. 6), one of the bridge diagonals A, B or C, D can be activated alternately by one of the switches A , B or C, D high-frequency and the other of the same bridge diagonal is clocked low frequency.
  • switches S1 and S3 are clocked at high frequency
  • switches A, C are each high-frequency and switches B, D are each clocked low frequency.
  • both the switch A and the switch B is turned on, provided that in this example the bridge diagonal A, B is activated.
  • a current flows from the supply voltage V bus via the switch A through the load circuit to the lamp and then via the switched-on switch B to ground.
  • the current through the bridge branch with the lamp increases continuously until a switch-off condition for the high-frequency clocked switch A is reached.
  • the switch A is turned off, while the low-frequency clocked switch B is still turned on.
  • This results in a current flow in a phase 2 in which therefore the coil L continues to drive the current through the lamp and through the closed switch B.
  • This current decreases continuously until it reaches its point of reversal, and then normally, upon reaching the reversal point of the bridge current, the switch A is turned on again and the phase 1 process begins again.
  • phase 2 If, on the other hand, the current in phase 2 is not lowered to its minimum after a predetermined time, according to the invention, in addition to the open switch A, too the switch B is opened, so that the current waveform according to phase 3 is formed.
  • the current now flows through the body diodes of the switches C and D and thus drops accelerated to its minimum value.
  • This phase 3 will now take until the body diodes of the switches C, D are eliminated.
  • the problem may arise that the body diodes of the high-frequency side (switches A, C) have shorter evacuation times than the body diodes of the switches B, D, ie the switch of the low-frequency clocked branch.
  • the midpoint voltage U x at the high-frequency clocked branch will commutate faster than the midpoint voltage U ⁇ in the case of the low-frequency clocked branch.
  • This can cause the problem that on the high-frequency clocked switching side, the reclosing condition for each activated high-frequency clocked switch is reached and the switch is turned on, while the body diode is not completely eliminated on the low-frequency clocked bridge branch.
  • there is a so-called hard switching of the transistor on the low-frequency clocked side since according to the prior art the reconnection of the additionally opened switch on the low-frequency clocked side comes simultaneously to the reconnection of the switch of the same activated bridge diagonal, the high-frequency is clocked. Under a hard switching is to be understood that switching on the low-frequency clocked switch of the activated bridge diagonal is not power.
  • the invention now addresses this problem and presents a technology that prevents this hard switching can be.
  • circuit inherent delays for example, caused by driver circuits and may typically be of the order of 0, l ⁇ S and l ⁇ S.
  • control unit selectively waits for a predetermined, in particular programmed, time duration after the reclosing condition has occurred, before it triggers the switch-on process by outputting a switching signal, wherein the actual closing of the switch then occurs, as explained above, with a further delay.
  • the switching signal thus appears at an output of the control unit only after the expiration of the delay time.
  • This predetermined period of time is "deposited" in the control unit itself and thus not the product of external delay effects that can not be definitely calculated due to different components.
  • the triggering of the reconnection of both the high-frequency clocked Switch as well as the low-frequency switch an activated bridge diagonal delayed by the control unit beyond the occurrence of the reconnection condition for the high-frequency switch clock.
  • both the high frequency clocked switch and the additionally opened low frequency clocked switch of an activated bridge diagonal will be switched back to a period of time, the time after reaching the reversal point (minimum value) of the bridge branch current.
  • FIG. 8 This is shown schematically in FIG. 8, where it can be seen that the switch-on condition has already been reached, the switches A, B being switched on synchronously (in the case of the activated bridge diagonals A, B) by the control unit but with a delay of, for example, 0, 5 ⁇ s is triggered.
  • This delay in triggering the switching operation ensures that the center voltages U x and U ⁇ (see FIG. 6) are at the same potential when the two switches A, B or C, D are actually switched on. This is no longer true the hard switching of the low-frequency clocked switch.
  • a delay value can be set, for example, between 300 ns and 2.5 ⁇ s, but preferably below 1 ⁇ s.
  • the timing of closing the low frequency clocked switch may be after the high frequency clocked switch is closed when the lamp voltage, output voltage or other voltage monitored in the output circuit such as the midpoint voltage on the low frequency clocked switch side (switches B and B at low frequency) D this is the midpoint voltage Uy) is below a predetermined threshold. Since the center point voltage U x for detecting the reclosing condition is also monitored, by monitoring the midpoint voltage U ⁇ can be easily determined.
  • the time at which the low-frequency clocked switch is switched on again can also be set according to the invention.
  • Both the setting of the delay time of the triggering of the restarting and the setting of the timing off the low-frequency clocked switch for example, the control unit from the outside, for example, be predetermined depending on the type of transistors used.
  • the delay of the reconnection of the low-frequency clocked switch after entering the Restart condition for the high frequency clocked switch may be programmable.
  • an additional capacitor CN is provided, on the one hand with the connection point between the inductance Ll and the
  • Capacitance Cl of the series resonant circuit is connected.
  • Capacitance C2 of the smoothing or filtering circuit is provided
  • the additional capacitance CN ⁇ may also be connected between a connection point between the inductance Ll and the capacitance Cl of the series resonant circuit and a connection point of the third and fourth switches S3 and S4.
  • This additional capacity CN ⁇ which may thus be provided as an alternative or in addition to the additional capacity CN already explained, is thus connected in parallel with the right branch of the autotransformer L 1 in FIG. 9.
  • the already explained additional capacity CN is connected in parallel to the gas discharge lamp EL and the left branch of the autotransformer Ll, in which the ignition voltage is transformed.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, with a full-bridge circuit to which a DC voltage (UO) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) is intended to be arranged in a bridge branch which connects a node between the first switch (S1) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4), and with a control circuit (1), which alternately activates one of the two bridge diagonals, each of which comprises a high-frequency-clocked switch and a low-frequency-clocked switch, wherein the control circuit (1) closes a high-frequency-clocked switch of a bridge diagonal whenever a measurement signal fulfils a reconnection condition, wherein the control circuit (1) also opens the low-frequency-clocked switch of the same bridge diagonal after a predetermined period of time (T2) after the opening of the high-frequency-clocked switch (Figure 2b) if until that point the reconnection condition for the high-frequency-clocked switch has not yet been fulfilled, in order to allow the bridge branch current to decrease more rapidly, wherein the closing of the low-frequency-clocked and/or the high-frequency-clocked switch takes place temporally after the onset of the reconnection condition of the high-frequency-clocked switch.

Description

Schal tungsanordnung zum Betreiben von HID-Ladungslampen Shutter arrangement for operating HID charge lamps
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Bet re iben von Gasent ladungs lampen , insbe s ondere von Hochdruck-Gasentladungslampen, welche in elektronischen Vorschaltgeräten für entsprechende Gasentladungslampen zum Einsatz kommt . Hochdruck-Gasentladungslampen unterscheiden sich von Niederdruck-Gasentladungslampen unter anderem dadurch, dass s ie höhere Zündspannungen benötigen und s ich ihre Farbtemperatur mit der j eweils zugeführten Lampenleistung ändert . Die letztgenannte Eigenschaft hat zur Folge, daß Hochdruck-Gasentladungslampen nur schwer oder nicht dimmbar sind . Vielmehr muß zur Erhaltung der Farbtemperatur der Hochdruck-Gasentladungslampe die der j ewe iligen Lampe zugeführte Energie durch eine entsprechende Regelung konstant gehalten werden . Ein elektronisches Vorschaltgerät für Hochdruck-Gasentladungslampen muß demnach zum einen eine hohe Zündspannung erzeugen und zum anderen die Möglichkeit bieten, die der Lampe zugeführte Leistung konstant zu halten .The present invention relates to a circuit arrangement for Bet re iben of Gasent charge lamps, in particular s other of high-pressure gas discharge lamps, which comes in electronic ballasts for corresponding gas discharge lamps used. High-pressure gas discharge lamps differ from low-pressure gas discharge lamps, among other things because they require higher ignition voltages and I change their color temperature with the respective supplied lamp power. The latter feature has the consequence that high-pressure gas discharge lamps are difficult or not dimmable. Rather, in order to maintain the color temperature of the high-pressure gas discharge lamp, the energy supplied to the j ewe iligen lamp must be kept constant by a corresponding regulation. An electronic ballast for high-pressure gas discharge lamps must therefore on the one hand generate a high ignition voltage and on the other hand offer the possibility to keep the power supplied to the lamp constant.
Bekannte elektronische Vorschaltgeräte für Hochdruck- Gasentladungslampen basieren auf einer Vollbrückenschaltung, die vier steuerbare elektronische Schalter umfaßt . Dieses Prinzip sol l nachfolgend anhand Fig . 4 erläutert werden , 25 wobei die in Fig. 4 gezeigte Schaltung beispielsweise aus der WO-A-86/04752 bekannt ist.Known electronic ballasts for high pressure gas discharge lamps are based on a full bridge circuit comprising four controllable electronic switches. This principle sol l below with reference to FIG. 4 will be explained 25 wherein the circuit shown in Fig. 4, for example, from WO-A-86/04752 is known.
Wie bereits erwähnt worden ist, umfaßt diese bekannte Schaltung zum Ansteuern einer Gasentladungslampe EL, insbesondere einer Hochdruck-Gasentladungslampe, eine Vollbrücke mit vier steuerbaren Schaltern Sl - S4, die gemäß der zuvor genannten Druckschrift insbesondere durch Bipolartransistoren gebildet sind. In dem Brückenzweig dieser Vollbrücke ist ein Serienresonanzkreis bestehend aus einer Spule Ll und einem Kondensator Cl geschaltet, wobei die anzusteuernde Gasentladungslampe EL parallel zu dem Kondensator Cl angeordnet ist. Die Vollbrücke wird mit einer Gleichspannung U0 gespeist. Zu den Schaltern bzw. Transistoren Sl - S4 sind Freilaufdioden parallel geschaltet, die jedoch der Einfachheit halber in Fig. 4 nicht dargestellt sind. Zum Betreiben der Gasentladungslampe EL wird in der WO-A-86/04752 vorgeschlagen, während einer ersten Betriebsphase den Schalter S4 zu schließen und die Schalter S2 und S3 zu öffnen. Desweiteren wird während dieser ersten Betriebsphase der Schalter Sl mit einer hohen Taktfrequenz abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Während der Einschaltdauer des Schalters Sl fließt ein Gleichstrom über den Schalter Sl, die Spule bzw. Drossel Ll, die Gasentladungslampe EL und den während dieser Betriebsphase stets geschlossenen Schalter S4. Durch Öffnen des Transistors Sl wird der Stromfluß unterbrochen und die in der Spule Ll durch den Stromfluß zuvor aufgebaute magnetische Energie in elektrische Energie umgesetzt, die eine Gegenspannung liefert, welche bis zum nächsten Einschaltzeitpunkt des Schalters Sl den Stromfluß durch die Gasentladungslampe EL in gleicher Richtung aufrecht erhält, wobei die in der Spule Ll gespeicherte Energie abgebaut wird. Durch erneutes Einschalten des Schalters Sl wird erneut der zuvor beschriebene Stromkreis geschlossen, so daß sich der oben erwähnte Vorgang wiederholt. Während dieser ersten Betriebsphase, in der die Schalter S2 und S3 dauerhaft geöffnet und der Schalter S4 dauerhaft geschlossen ist und der Schalter Sl hochfrequent abwechselnd geöffnet und geschlossen wird, wird die Gasentladungslampe EL stets in gleicher Richtung vom Strom durchflössen. Dies führt dazu, daß die Gasentladungslampe EL während ihres Betriebs weniger flackert und eine höhere Lichtausbeute möglich ist. Beim dauerhaften Betrieb mit der Gleichspannung U0 können sich jedoch im Elektrodenbereich der Gasentladungslampe EL Ablagerungen ansammeln, welche durch den stets in gleiche Richtung strömenden Elektronenfluß verursacht werden. Um diese Ablagerungen zu vermeiden, wird die Gasentladungslampe EL wiederholt niederfrequent umgepolt. Dies geschieht dadurch, daß während einer zweiten Betriebsphase nunmehr die Schalter bzw. Transistoren Sl und S4 dauerhaft geöffnet und der Schalter S3 dauerhaft geschlossen wird. Des weiteren wird während dieser zweiten Betriebsphase der Schalter S2 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß sich im Prinzip dieselbe Betriebsweise wie während der zuvor beschriebenen ersten Betriebsphase einstellt, wobei jedoch während der zweiten Betriebsphase der Stromfluß durch die Gasentladungslampe EL umgekehrt ist.As has already been mentioned, this known circuit for driving a gas discharge lamp EL, in particular a high-pressure gas discharge lamp, a full bridge with four controllable switches Sl - S4, which are formed according to the aforementioned document in particular by bipolar transistors. In the bridge branch of this full bridge, a series resonant circuit consisting of a coil Ll and a capacitor Cl is connected, wherein the gas discharge lamp EL to be controlled is arranged parallel to the capacitor Cl. The full bridge is supplied with a DC voltage U 0 . Free-wheeling diodes are connected in parallel with the switches or transistors S 1 -S 4, but they are not shown in FIG. 4 for the sake of simplicity. In order to operate the gas discharge lamp EL, it is proposed in WO-A-86/04752 to close the switch S4 during a first operating phase and to open the switches S2 and S3. Furthermore, during this first operating phase, the switch S1 is alternately switched on and off with a high clock frequency. During the switch-on duration of the switch S1, a direct current flows via the switch S1, the coil or inductor L1, the gas discharge lamp EL and the switch S4, which is always closed during this operating phase. By opening the transistor Sl of the current flow is interrupted and implemented in the coil Ll by the current flow previously constructed magnetic energy into electrical energy which provides a counter-voltage, which up to the next switch-on of the switch Sl the current flow through the gas discharge lamp EL in the same direction upright gets wherein the energy stored in the coil Ll is dissipated. By turning on the switch Sl again the circuit described above is closed again, so that the above-mentioned process is repeated. During this first operating phase, in which the switches S2 and S3 are permanently open and the switch S4 is permanently closed and the switch S1 is opened and closed at high frequency alternately, the gas discharge lamp EL is always flowed through in the same direction by the current. As a result, the gas discharge lamp EL flickers less during its operation and a higher light output is possible. During continuous operation with the DC voltage U 0 , however, deposits can accumulate in the electrode region of the gas discharge lamp EL, which are caused by the constant flow of electrons in the same direction. In order to avoid these deposits, the gas discharge lamp EL is repeatedly reversed low-frequency. This happens because during a second phase of operation now the switches or transistors Sl and S4 are permanently opened and the switch S3 is permanently closed. Further, during this second phase of operation, the switch S2 is alternately turned on and off at high frequency, so that in principle the same operating mode as during the first operating phase described above, but during the second phase of operation, the current flow through the gas discharge lamp EL is reversed.
Zusammenfassend kann demnach festgestellt werden, daß die in Fig. 4 gezeigt Vollbrücke im Prinzip mit der Gleichspannung U0 betrieben wird, wobei jedoch durch das niederfrequente Umpolen zwischen den Brückendiagonalen Sl - S4 bzw. S2 - S3, d.h. durch das niederfrequente Umschalten zwischen den beiden zuvor beschriebenen ersten und zweiten Betriebsphasen, der Gasentladungslampe EL und der Drossel Ll ein niederfrequenter Wechselstrom zugeführt wird, dessenIn summary, therefore, it can be stated that the full bridge shown in FIG. 4 is operated in principle with the DC voltage U 0 , whereby, however, due to the low-frequency polarity reversal between the bridge diagonals Sl -. S4 or S2 - S3, that is supplied by the low-frequency switching between the two previously described first and second operating phases, the gas discharge lamp EL and the inductor Ll a low-frequency alternating current whose
Frequenz der Umpolfrequenz entspricht. Während der beiden Betriebsphasen wird entweder der Schalter Sl oder der Schalter S2 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Das Größenverhältnis zwischen der Taktfrequenz, mit der die Schalter Sl bzw. S2 abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, und der deutlich niedrigeren Umpolfrequenz sollte möglichst groß gewählt werden, und kann beispielsweise 1000:1 betragen. Je größer dieses Verhältnis ist, umso kleiner kann die Drossel bzw. Spule Ll dimensioniert werden. Aufgrund des hochfrequenten Umschaltens der Schalter Sl bzw. S2 wird ein entsprechend hochfrequenter Strom erzeugt, der durch die Drossel Ll fließt. Die zur Begrenzung des Lampenstroms dienende Drossel kann daher kleiner dimensioniert werden als im Fall, wenn sie von einem niederfrequenten Strom durchflössen werden würde.Frequency of Umpolfrequenz corresponds. During the two phases of operation, either the switch Sl or the switch S2 high frequency alternately turned on and off. The size ratio between the clock frequency at which switches S1 and S2 are turned on and off alternately, and the much lower switching pole frequency, should be as large as possible, and may be, for example, 1000: 1. The larger this ratio, the smaller the throttle or coil Ll can be dimensioned. Due to the high-frequency switching of the switch Sl or S2, a correspondingly high-frequency current is generated, which flows through the throttle Ll. The throttle used to limit the lamp current can therefore be made smaller than in the case when it would be flowed through by a low-frequency current.
Das Zünden der in Fig. 4 gezeigten Gasentladungslampe EL erfolgt mit Hilfe des durch die Drossel Ll und den Kondensator Cl gebildeten Serienresonanzkreises, wobei zum Zünden ein Betrieb der Gasentladungslampe EL mit einer Frequenz erforderlich ist, die in der Nähe der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises liegt. Ist dies der Fall, tritt an der Gasentladungslampe EL eine Spannungsüberhöhung auf, die zum Zünden der Gasentladungslampe führt.Ignition of the gas discharge lamp EL shown in Fig. 4 is carried out by means of the series resonant circuit formed by the inductor Ll and the capacitor Cl, wherein for ignition, an operation of the gas discharge lamp EL is required at a frequency which is close to the resonance frequency of the series resonant circuit. If this is the case, a voltage overshoot occurs at the gas discharge lamp EL, which leads to the ignition of the gas discharge lamp.
Aus der EP-A2-0740492 ist eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere einer Hochdruck-Gasentladungslampe, bekannt. Zum Zünden bzw. Betreiben der Gasentladungslampe wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, mit Hilfe einer entsprechenden Steuerschaltung die in den Brückendiagonalen angeordneten Schalter Sl, S4 bzw. S2, S3 der Vollbrücke während einer ersten Betriebsphase komplementär mit einer relativ hohen Frequenz zu steuern, bis die Gasentladungslampe zündet. Anschließend schaltet die Steuerschaltung in eine zweite Betriebsphase (Nominalbetriebsphase) um, in der die Steuerschaltung die Schalter Sl - S4 der Vollbrückenanordnung komplementär mit einer relativ niedrigen Frequenz ansteuert. Zudem wird gemäß dieser Druckschrift eine Regeleinrichtung verwendet, die ausgangsseitig über eine Kapazität mit der Vollbrücke derart gekoppelt ist, daß die Vollbrücke parallel zu der Kapazität angeordnet ist. Die Regeleinrichtung dient zudem zur Spannungsversorgung der Vollbrücke und regelt insbesondere die der Gasentladungslampe zugeführte Leistung. Zu diesem Zweck wird die an den Ausgangsklemmen der Regeleinrichtung anliegende Spannung sowie der augenblicklich fließende Strom gemessen, die entsprechenden Werte werden multipliziert und der gebildete Istwert als Istwert der Lampenleistung der Regeleinrichtung zugeführt. Die zuvor erwähnte Steuerschaltung ist mit der Regeleinrichtung verbunden und gibt den Sollwert der Ausgangsleistung derFrom EP-A2-0740492 is a circuit arrangement for igniting and operating a gas discharge lamp, in particular a high-pressure gas discharge lamp, known. For igniting or operating the gas discharge lamp is proposed in this document, with the help of a corresponding control circuit arranged in the bridge diagonal switches Sl, S4 and S2, S3 of the full bridge during a first phase of operation complementary to control with a relatively high frequency until the gas discharge lamp ignites. Subsequently, the control circuit switches over to a second operating phase (nominal operating phase) in which the control circuit activates the switches S 1 -S 4 of the full-bridge arrangement in a complementary manner with a relatively low frequency. In addition, a control device is used according to this document, which is coupled on the output side via a capacitance with the full bridge such that the full bridge is arranged parallel to the capacitance. The control device also serves to supply power to the full bridge and regulates in particular the power supplied to the gas discharge lamp. For this purpose, the voltage applied to the output terminals of the control device and the instantaneously flowing current are measured, the corresponding values are multiplied and the actual value formed is fed to the control device as the actual value of the lamp power. The aforementioned control circuit is connected to the controller and outputs the target value of the output power
Regeleinrichtung vor, wobei die Steuerschaltung insbesondere während der oben beschriebenen ersten BetriebsphaseControl device, wherein the control circuit, in particular during the first phase of operation described above
(Anlaufbetriebsphase) den Sollwert anhebt, damit die(Start-up operation phase) raises the setpoint so that the
Regeleinrichtung der Vollbrücke eine höhere Ausgangsleistung zuführen kann. Die Zündung der Gasentladungslampe kann durch eine Zündvorrichtung erfolgen, die mit der im Brückenzweig angeordneten Induktivität Ll gekoppelt ist. Alternativ kann die Gasentladungslampe durch Verwendung der in Fig. 4 gezeigten und der Gasentladungslampe EL parallel geschalteten Kapazität Cl gezündet werden, die zusammen mit der Induktivität Ll einen Serienresonanzkreis bildet.Control device of the full bridge can supply a higher output power. The ignition of the gas discharge lamp can be effected by an ignition device which is coupled to the arranged in the bridge arm inductance Ll. Alternatively, you can the gas discharge lamp can be ignited by using the capacitance C 1 shown in FIG. 4 and connected in parallel with the gas discharge lamp EL, which together with the inductance L 1 forms a series resonant circuit.
Eine weitere Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben von Gasentladungslampen, insbesondere von Metallhalogen- Hochdruck-Gasentladungslampen, die aus der GB-A-2319 677 bekannt ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Auch diese Schaltungsanordnung umfaßt vier zu einer Vollbrücke verschaltete steuerbare Schalter Sl - S4, die durch Bipolartransistoren oder Feldeffekttransistoren gebildet sein können. Im Brückenzweig dieser Vollbrückenschaltung befindet sich eine Gasentladungslampe EL sowie ein durch eine Induktivität Ll und eine Kapazität Cl gebildeter Serienresonanzkreis. Zum Starten, d.h. Zünden, der Gasentladungslampe EL wird die Vollbrücke mit Hilfe einer entsprechenden Steuerschaltung, welche die einzelnen Schalter Sl - S4 über entsprechende Brückentreiber einzeln ansteuern kann, mit einer relativ hohen Frequenz betrieben, die im Bereich 20 - 40 kHz liegen kann. Diese hohe Frequenz ist insbesondere derart gewählt, daß sie in der Nähe der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises, bestehend aus der Induktivität Ll und der Kapazität Cl, liegt, so dass nach einer gewissen Zeit die Gasentladungslampe EL zündet. Das Zünden der Gasentladungslampe El kann beispielsweise durch Überwachen des Lampenstroms oder durch Überwachen der Lampenhelligkeit erfaßt werden. Sobald die Zündung der Gasentladungslampe EL erfaßt worden ist, wird die Vollbrücke auf eine niedrige Betriebsfrequenz, die insbesondere im Bereich 50 - 200 Hz liegen kann, umgeschaltet, um die Lampe zu betreiben. Wie Fig. 5 entnommen werden kann, umfaßt die aus dieser Druckschrift bekannte Schaltungsanordnung zudem einen als Zünd- oder Spartransformator bezeichneten Transformator, dessen Primärwicklung L2 in Serie mit der Kapazität Cl des Serienresonanzkreises angeordnet ist, während die Sekundärwicklung in Serie mit der Gasentladungslampe EL geschaltet ist. Dieser Transformator mit den Induktivitäten L2 und L3 dient dazu, bei Auftreten eines Stromflusses durch den Kondensator Cl (was insbesondere bei Anliegen der hohen Zündfrequenz der Fall ist) eine erhöhte Spannung in der Sekundärspule L3 zu erzeugen, die an die Gasentladungslampe EL angelegt wird. Auf diese Weise kann das Zünden sowie der Betrieb der Gasentladungslampe EL erleichtert werden.Another circuit arrangement for igniting and operating gas discharge lamps, in particular metal halide high-pressure gas discharge lamps, which is known from GB-A-2319 677, is shown in FIG. This circuit arrangement also comprises four controllable switches S 1 -S 4 connected in a full bridge, which can be formed by bipolar transistors or field-effect transistors. In the bridge branch of this full bridge circuit is a gas discharge lamp EL and a series resonant circuit formed by an inductance Ll and a capacitance Cl. For starting, ie igniting, the gas discharge lamp EL, the full bridge is operated at a relatively high frequency with the aid of a corresponding control circuit, which can individually control the individual switches S 1 -S 4 via corresponding bridge drivers, which may be in the range 20-40 kHz. This high frequency is particularly chosen such that it is in the vicinity of the resonance frequency of the series resonant circuit consisting of the inductance Ll and the capacitance Cl, so that after a certain time the gas discharge lamp EL ignites. The ignition of the gas discharge lamp El can be detected, for example, by monitoring the lamp current or by monitoring the lamp brightness. Once the ignition of the gas discharge lamp EL has been detected, the full bridge is switched to a low operating frequency, which may be in particular in the range 50-200 Hz, switched to the Lamp to operate. As can be seen in Fig. 5, the circuit arrangement known from this document also comprises a designated as ignition or autotransformer transformer whose primary winding L2 is arranged in series with the capacitance Cl of the series resonant circuit, while the secondary winding is connected in series with the gas discharge lamp EL , This transformer with the inductors L2 and L3 serves to generate an increased voltage in the secondary coil L3, which is applied to the gas discharge lamp EL when a current flow through the capacitor Cl occurs (which is the case in particular when the high ignition frequency is applied). In this way, the ignition and the operation of the gas discharge lamp EL can be facilitated.
Die in Fig. 5 gezeigte Schaltungsanordnung, bei der ein Spartransformator verwendet wird, dessen Primärwicklung L2 in Serie mit der Serienresonanzkreiskapazität Cl und dessen Sekundärwicklung L3 in Serie mit der Gasentladungslampe EL geschaltet ist, hat jedoch den Nachteil, daß auch ein durch die Vollbrücke fließender Rippeistrom hochtransformiert wird und dementsprechend den Lampenstrom negativ beeinflußt. Die aus der EP-A2-0740 492 bekannte Schaltungsanordnung, welche ebenfalls zuvor diskutiert worden ist, ermöglicht zwar eine Regelung bzw. Konstanthaltung der der Vollbrücke zugeführten Leistung, benötigt jedoch hierfür eine relativ große Anzahl von Bauelementen, so daß die Schaltungsanordnung relativ komplex und teuer ist.However, the circuit shown in Fig. 5 which uses an autotransformer whose primary winding L2 is connected in series with the series resonant circuit capacitance Cl and the secondary winding L3 thereof in series with the gas discharge lamp EL has the disadvantage that a rib current flowing through the full bridge is also present is transformed and accordingly affects the lamp current negative. Although the circuit arrangement known from EP-A2-0740 492, which has likewise been discussed previously, makes it possible to regulate or maintain the power supplied to the full-bridge, it requires a relatively large number of components for this, so that the circuit arrangement is relatively complex and expensive is.
Aus der DE 199 16 879 Al ist eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Hochdruck-Gasentladungslampen (HID-Lampen) bekannt, wie sie aus den Figuren 1-3 der vorliegenden Anmeldung bekannt ist. Dabei werden die Schalter Sl, S2, S3 und S4 (siehe Fig. 1) jeweils so getaktet, dass abwechselnd eine der Brückendiagonalen Sl, S4 bzw. S3, S2 aktiviert ist. Dabei besteht jede Brückendiagonale aus einem hochfrequent getakteten und einem niederfrequent getakteten Schalter.DE 199 16 879 A1 discloses a circuit arrangement for operating high-pressure gas discharge lamps (HID lamps). known, as is known from Figures 1-3 of the present application. In this case, the switches S1, S2, S3 and S4 (see FIG. 1) are respectively clocked so that one of the bridge diagonals S1, S4 or S3, S2 is activated alternately. Each bridge diagonal consists of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch.
Der hochfrequent getaktete Schalter wird dabei jeweils wieder eingeschaltet, wenn der in dem Brückenzweig fließende Strom IL2 einen unteren Umkehrpunkt, d.h. einen minimalen Wert, erreicht hat.The high-frequency clocked switch is in each case switched on again when the current flowing in the bridge branch current I L 2 has reached a lower reversal point, ie a minimum value.
Weiterhin ist es aus der DE 199 16 878 Al bekannt, dass der niederfrequent getaktete Schalter einer aktivierten Brückendiagonale zusätzlich zu einem geöffneten hochfrequent getakteten Schalter geöffnet wird, falls der Brückenzweigstrom nach einer vorgegebenen Zeitdauer noch nicht seinen Minimalwert erreicht hat.Furthermore, it is known from DE 199 16 878 A1 that the low-frequency clocked switch of an activated bridge diagonal is opened in addition to an open high-frequency clocked switch if the bridge branch current has not yet reached its minimum value after a predetermined period of time.
Die Erfindung setzt nunmehr auf diesem Gedanken des zusätzlichen Öffnens des niederfrequent getakteten Schalters auf und bildet dieses Prinzip dahingehend weiter, dass der Anforderung an die moderne Schaltungstechnik genüge getan wird.The invention now relies on this idea of additionally opening the low-frequency clocked switch and further develops this principle to the effect that the requirement for modern circuit technology is satisfied.
Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erf indung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst . Die Unteransprüche beschreiben j eweils bevorzugte und vorte i lha f te Aus führungs fo rmen de r vorl iegenden Erfindung .The above object is achieved according to the present invention by the features of the independent claims. The subclaims describe each of the preferred and preferred embodiments of the present invention.
Gemäs s einem ersten Aspekt schlägt die Erf indung vor eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine GleichspannungAccording to a first aspect, the invention proposes one Circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, with a full bridge circuit to which a DC voltage
(Uo) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (Sl - S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und mit einer Steuerschaltung (1), die abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen aktiviert, die jeweils aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter besteht, wobei die Steuerschaltung einen hochfrequent getakteten Schalter einer Brückendiagonale immer dann schließt, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei die Steuerschaltung auch den niederfrequent getakteten Schalter derselben(Uo) is applied and the four controllable switch (Sl - S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch, which is a node between the first switch (Sl) and the second switch (S2) with a node between the third Switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and is arranged with a control circuit (1) which alternately activates one of the two bridge diagonal, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein the control circuit high-frequency clocked switches a bridge diagonal always closes when a measurement signal meets a reclosing condition, the control circuit and the low-frequency clocked switch the same
Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters öffnetBridge diagonal opens after a predetermined period (T2) after opening the high-frequency switch
(Figur 2b), wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen, wobei das Schliessen des niederfrequent und/oder des hochfreqent getakteten Schalters zeitlich verzögert nach dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters erfolgt.(Figure 2b), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not yet met to let the bridge branch current fall faster, the closing of the low-frequency and / or hochfreqent clocked switch delayed in time after the occurrence of the reclosing condition of the high-frequency clocked Switch takes place.
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere einer Hochdruck-Gasentladungslampe vorgeschlagen, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (Uo) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (Sl - S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und mit einer Steuerschaltung, die abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen, jeweils bestehend aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter, aktiviert, wobei die Steuerschaltung (1) einen hochfrequent getakteten Schalter einer Brückendiagonale immer dann schließt, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei die Steuerschaltung auch den niederfrequent getakteten Schalter derselben Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters öffnet, wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen.According to a further aspect of the invention, a circuit arrangement is proposed for operating a gas discharge lamp, in particular a high-pressure gas discharge lamp, having a full-bridge circuit to which a direct current voltage (Uo) is applied and which comprises four controllable switches (Sl-S4), a gas discharge lamp ( EL) in a bridge branch connecting a node between the first switch (Sl) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4), and with a control circuit that alternately one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch activated, wherein the control circuit (1) always closes a high frequency clocked switch a bridge diagonal when a measurement signal meets a reclosing condition, the control circuit also clocked the low-frequency Switches the same bridge diagonal after a predetermined period (T2) after the opening of the high-frequency clocked switch opens, if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not met to let the bridge branch current fall faster.
Der Zeitpunkt des zusätzlichen Öffnens und/oder der Zeitpunkt des darauf folgenden Schliessens des niederfrequent getakteten Schalters kann extern einstellbar und/oder durch die Steuerschaltung selbst adaptiv, d.h. ereignisabhängig einstellbar sein.The timing of the additional opening and / or the time of the subsequent closure of the low frequency clocked switch may be externally adjustable and / or adaptively, i. be event-dependent adjustable.
Der Zeitpunkt des Schliessens des niederfrequent und/oder hochfrequent getakteten Schalters kann insbesondere in einem Zeitraum liegen, der mit dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters beginnt.The time of closure of the low-frequency and / or high-frequency clocked switch may in particular be in a period which begins with the occurrence of the reclosing condition of the high-frequency clocked switch.
Der Zeitraum kann vorzugsweise spätestens 3uS, vorzugsweise 30OnS bis 2.5uS, nach dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters enden .The period may preferably be no later than 3uS, preferably 30OnS to 2.5uS, after the entry of the Restart condition of the high frequency clocked switch ends.
Der Zeitpunkt des Schliessens des niederfrequent getakteten Schalters kann nach dem Schliessen des hochfrequent getakteten Schalters liegen, wenn die Lampenspannung oder die Ausgangsspannung unter einem vorgegebenem Schwellenwert liegt.The timing of closing the low frequency clocked switch may be after the high frequency clocked switch is closed when the lamp voltage or output voltage is below a predetermined threshold.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (Uo) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (Sl - S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem rückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und wobei abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen aktiviert wird, die jeweils aus einem hochfrequent getaktetenThe invention also relates to a method for operating a gas discharge lamp, comprising a full bridge circuit, to which a DC voltage (Uo) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a back branch, the one Junction between the first switch (Sl) and the second switch (S2) with a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonals is activated, each of a high-frequency clocked
Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter besteht, wobei ein hochfrequent getakteter Schalter einer Brückendiagonale immer dann geschlossen wird, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei der niederfrequent getaktete Schalter derselbenSwitch and a low-frequency clocked switch, wherein a high-frequency clocked switch a bridge diagonal is always closed when a measurement signal meets a reclosing condition, the low-frequency switch clocked the same
Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters geöffnet wird (Figur 2b) , wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen, wobei das Schliessen des niederfrequent und/oder des hochfrequent getakteten Schalters zeitlich (bewusst verzögert) nach dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters erfolgt.Brückendiagonale after a predetermined period (T2) after opening the high-frequency clocked switch is opened (Figure 2b), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch has not yet met, to lower the bridge branch current faster, the closing of the low-frequency and / or the high frequency clocked switch temporally (conscious delayed) occurs after the reconnection condition of the high-frequency clocked switch occurs.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (Uo) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (Sl - S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und wobei abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen, jeweils bestehend aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter, aktiviert wird, wobei die Steuerschaltung (1) einen hochfrequent getakteten Schalter einer Brückendiagonale immer dann schließt, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei auch der niederfrequent getaktete Schalter derselben Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters geöffnet wird(Figur 2b), wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen, wobei der Zeitpunkt des zusätzlichen Öffnens und/oder der Zeitpunkt des darauf folgenden Schliessens des niederfrequent und/oder hochfrequent getakteten Schalters extern einstellbar ist und/oder adaptiv, d.h. ereignisabhängig eingestellt wird.The invention further relates to a method for operating a gas discharge lamp, comprising a full bridge circuit, to which a DC voltage (Uo) is applied and which comprises four controllable switches (S1 - S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch, which has a Node between the first switch (Sl) and the second switch (S2) with a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, is activated, wherein the control circuit (1) closes a high-frequency clocked switch a bridge diagonal whenever a measurement signal meets a reclosing condition, whereby the low-frequency switch of the same bridge diagonal after a predetermined period (T2) after opening the high-frequency clocked 2b) when the reclosing condition for the high-frequency clocked switch has not yet been fulfilled in order to allow the bridge branch current to decrease more rapidly, the time of the additional opening and / or the time of the subsequent closure of the low-frequency and / or or high frequency clocked switch is externally adjustable and / or adaptive, ie is set as a function of the event.
Schliesslich bezieht sich die Erfindung auch auf eine Steuereinheit, insbesondere eine integrierte Schaltung wie einen ASIC oder Microcontroller, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.Finally, the invention also relates to a control unit, in particular an integrated circuit such as an ASIC or microcontroller designed to carry out a method according to any one of the preceding claims.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.The present invention will be described below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,1 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention according to a preferred embodiment of the present invention,
Fig. 2a zeigt ein erstes Diagramm, welches zeitabhängige Spannungs- und Stromverläufe in der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung darstellt,FIG. 2a shows a first diagram illustrating time-dependent voltage and current characteristics in the circuit arrangement shown in FIG. 1, FIG.
Fig. 2b zeigt ein zweites Diagramm, welches den zeitabhängigen Stromverlauf und Schaltzustände in der in Fig. 1 dargestelltenFIG. 2b shows a second diagram which shows the time-dependent current profile and switching states in the circuit shown in FIG
Schaltungsanordnung entsprechend einer Weiterbildung darstellt,Circuit arrangement according to a further development,
Fig. 3 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät, bei dem die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung eingesetzt ist,FIG. 3 shows an electronic ballast in which the circuit arrangement shown in FIG. 1 is used, FIG.
Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß dem bekannten Stand der Technik, undFig. 4 shows a circuit arrangement according to the known prior art, and
Fig. 5 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung gemäß dem bekannten Stand der Technik.Fig. 5 shows a further circuit arrangement according to the known prior art.
Fig. 6 zeigt ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,6 is a schematic circuit diagram for explaining the present invention;
Fig. 7 zeigt Signalverläufe, wie sie bei dieser Schaltung gemäß Fig. 6 auftreten können,FIG. 7 shows waveforms which may occur in this circuit according to FIG. 6, FIG.
Fig. 8 zeigt Signalverläufe bei Anwendung der vorliegenden Erfindung, undFig. 8 shows waveforms using the present invention, and
Fig. 9 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.9 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention in accordance with a further preferred exemplary embodiment of the present invention.
Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung umfaßt steuerbare Schalter Sl - S4, die zu einer Vollbrücke verschaltet sind. An die Vollbrücke ist eine Gleichspannung U0 angelegt, die von einer geeigneten Gleichspannungsquelle des entsprechenden elektronischen Vorschaltgeräts, in dem die Schaltungsanordnung verwendet wird, stammt. Zu den Schaltern Sl - S4 sind jeweils Freilaufdioden parallel geschaltet, wobei der Einfachheit halber in Fig. 1 lediglich die dem Schalter Sl parallel geschaltete Freilaufdiode Dl dargestellt ist. Als Schalter Sl - S4 werden vorzugsweise Feldeffekttransistoren verwendet, die die Freilaufdioden bereits enthalten. In dem Brückenzweig der in Fig. 1 gezeigten Vollbrücke ist eine anzusteuernde Gasentladungslampe EL, insbesondere eine Hochdruck- Gasentladungslampe, angeordnet. Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung ist insbesondere für den Betrieb von Metallhalogen-Hochdruck-Gasentladungslampen geeignet, die besonders hohe Zündspannungen benötigen. Wie bereits eingangs erwähnt worden ist, unterscheiden sich Hochdruck- Gasentladungslampen von Niederdruck-Gasentladungslampen insbesondere dadurch, daß sie höhere Zündspannungen benötigen und in ihrem kleineren Lampenkörper ein höherer Druck auftritt. Desweiteren weisen Hochdruck-The circuit arrangement shown in Fig. 1 comprises controllable switches Sl - S4, which are connected to form a full bridge. To the full bridge, a DC voltage U 0 is applied, which comes from a suitable DC voltage source of the corresponding electronic ballast, in which the circuit arrangement is used. To the switches Sl - S4 freewheeling diodes are connected in parallel, wherein for the sake of simplicity in Fig. 1, only the switch S1 parallel-connected freewheeling diode Dl is shown. As a switch Sl - S4 field effect transistors are preferably used, which already contain the freewheeling diodes. In the bridge branch of the full bridge shown in FIG. 1, a gas discharge lamp EL to be controlled, in particular a high-pressure gas discharge lamp, is arranged. The shown in Fig. 1 Circuitry is particularly suitable for the operation of metal halide high-pressure gas discharge lamps, which require very high ignition voltages. As already mentioned, high-pressure gas discharge lamps differ from low-pressure gas discharge lamps in particular in that they require higher ignition voltages and a higher pressure occurs in their smaller lamp body. Furthermore, high-pressure
Gasentladungslampen eine höhere Leuchtdichte auf, wobei sich jedoch die Farbtemperatur der jeweiligen Hochdruck- Gasentladungslampe mit der zugeführten Leistung ändert.Gas discharge lamps have a higher luminance, but the color temperature of the respective high-pressure gas discharge lamp changes with the supplied power.
Elektronische Vorschal tgeräte für Hochdruck-Electronic pre-scanners for high-pressure
Gasentladungslampen sollten daher einerseits hohe Zündspannungen bereitstellen und andererseits eine Konstanthaltung der zugeführten Leistung ermöglichen.Gas discharge lamps should therefore on the one hand provide high ignition voltages and on the other hand allow a constant maintenance of the supplied power.
Mit dem Brückenzweig der in Fig. 1 dargestellten Vollbrücke ist ein Serienresonanzkreis gekoppelt, der eineWith the bridge branch of the full bridge shown in Fig. 1, a series resonant circuit is coupled to a
Induktivität Ll und eine Kapazität Cl umfaßt, wobei die Kapazität Cl an einen Anzapfungspunkt der Induktivität Ll angreift und über einen weiteren steuerbaren Schalter S5 parallel zu dem Schalter S4 geschaltet ist. Darüber hinaus ist eine Glattungs- oder Filterschaltung vorgesehen, die eine weitere Induktivität L2 und eine weitere Kapazität C2 aufweist, wobei diese Bauelemente wie in Fig. 1 gezeigt verschaltet sind. An die Vollbrücke ist zudem ein Widerstand Rl angeschlossen, der als Strommeß- oder Shunt- Widerstand dient.Inductance Ll and a capacitance Cl, wherein the capacitance Cl acts on a tapping point of the inductance Ll and is connected via a further controllable switch S5 in parallel with the switch S4. In addition, a smoothing or filtering circuit is provided which has a further inductance L2 and a further capacitance C2, these components being connected as shown in FIG. To the full bridge, a resistor Rl is also connected, which serves as a current measuring or shunt resistor.
Der zuvor erwähnte Serienresonanzkreis mit der Induktivität Ll und der Kapazität Cl dient in Kombination mit der weiteren Kapazität C2 insbesondere zum Zünden der Gasentladungslampe EL. Zu diesem Zweck wird der Serienresonanzkreis in Resonanz angeregt, d.h. eine der Resonanzfrequenz entsprechende Frequenz der Lampe oder ein Vilefaches davon (Harmonische) zugeführt. Die Anregung des Resonanzkreises erfolgt durch abwechselndes Schalten der Schalter S3 und S4. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden.The aforementioned series resonant circuit with the inductance Ll and the capacitance Cl serves in combination with the further capacitance C2, in particular for igniting the gas discharge lamp EL. For this purpose, the series resonant circuit is excited to resonance, ie, a frequency corresponding to the resonant frequency of the lamp or a Vilefaches thereof (harmonic) supplied. The excitation of the resonant circuit is effected by alternately switching the switches S3 and S4. This will be explained in more detail below.
Zum Zünden der Gasentladungslampe EL werden zwei unmittelbar in Serie geschaltete Schalter, beispielsweise die Schalter Sl und S2, mit Hilfe einer geeigneten Steuerschaltung geöffnet und der Schalter S5, der sich in Serie mit der Kapazität Cl befindet, geschlossen. Die anderen beiden Schalter, beispielsweise die Schalter S3 und S4, der Vollbrücke werden abwechselnd geöffnet und geschlossen, wobei dies mit einer relativ hohen Frequenz (ca. 150 kHz) erfolgt. Die Schaltfrequenz wird langsam in Richtung auf die Resonanzfrequenz des durch die Induktivität Ll und die Kapazität Cl gebildeten Serienresonanzkreises abgesenkt. Die Zündspannung der Gasentladungslampe EL wird in der Regel bereits vor Erreichen der Resonanzfrequenz erreicht. In diesem Fall wird die Schaltfrequenz für die Schalter S3 und S4 auf dieser Frequenz gehalten bis die Lampe EL zündet. Die an der rechten Hälfte von Ll abfallende Spannung wird aufgrund des durch die Induktivität Ll realisierten Spartransformatorprinzips beispielsweise im Verhältnis 1:2 auf die linke Hälfte, die mit der Gasentladungslampe EL gekoppelt ist, hochtransformiert, wobei die an der linken Hälfte der Induktivität Ll auftretende Spannung die tatsächliche Zündspannung für die Gasentladungslampe EL bildet, die über die Kapazität C2 an die Lampe angelegt wird. Um das Zünden der Gasentladungslampe EL zu erfassen, wird die an dem Anzapfungspunkt der Induktivität Ll abfallende Spannung gemessen, welche proportional zur Zündbzw. Lampenspannung Uj :L ist, da nach dem. Zünden der Lampe EL diese dämpfend auf den Serienresonanzkreis einwirkt. Nach erfolgter Zündung der Gasentladungslampe EL wird der Schalter S5 für den nachfolgenden Normalbetrieb geöffnet.To ignite the gas discharge lamp EL, two switches connected in series, for example the switches S1 and S2, are opened by means of a suitable control circuit and the switch S5, which is in series with the capacitance C1, is closed. The other two switches, for example, the switches S3 and S4, the full bridge are alternately opened and closed, this being done at a relatively high frequency (about 150 kHz). The switching frequency is slowly lowered in the direction of the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the inductance Ll and the capacitance Cl. The ignition voltage of the gas discharge lamp EL is usually reached before reaching the resonance frequency. In this case, the switching frequency for the switches S3 and S4 is maintained at this frequency until the lamp EL is lit. The voltage dropping at the right half of L1 is, due to the autotransformer L1 implemented autotransformer principle, for example, in the ratio 1: 2 up to the left half, which is coupled to the gas discharge lamp EL, transformed, wherein the voltage occurring at the left half of the inductance Ll forms the actual ignition voltage for the gas discharge lamp EL, which is applied to the lamp via the capacitor C2 becomes. In order to detect the ignition of the gas discharge lamp EL, the voltage dropping at the tapping point of the inductance L 1 is measured, which is proportional to the Zündbzw. Lamp voltage Uj: L is there after the. Igniting the lamp EL this dampening acts on the series resonant circuit. After ignition of the gas discharge lamp EL, the switch S5 is opened for the subsequent normal operation.
Ergänzend ist zu bemerken, daß der Schalter S5 für die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nicht unbedingt erforderlich ist. Vielmehr könnte der Schalter S5 auch nach erfolgter Zündung der Gasentladungslampe EL geschlossen bleiben oder grundsätzlich durch eine entsprechende Überbrückung ersetzt sein. Mit Hilfe des Schalters S5, der nach erfolgter Zündung der Gasentladungslampe EL geöffnet wird, ist jedoch ein saubererer Betrieb der Gasentladungslampe EL möglich. Des weiteren ist zu bemerken, daß die Zündspule Ll insbesondere derart ausgelegt ist, daß sie im nachfolgend noch näher erläuterten Normalbetrieb in der Sättigung arbeitet und somit den Rest der Schaltung nicht beeinflußt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß als Zündspule Ll eine Spule mit einem Eisenkern verwendet wird, der im Normalbetrieb in der Sättigung betrieben wird, so daß die Spule Ll nach dem Zünden der Gasentladungslampe EL im Normalbetrieb lediglich eine vernachlässigbare Induktivität bildet. Im Normalbetrieb ist somit lediglich die ebenfalls im Brückenzweig vorgesehene Induktivität L2 strombegrenzend wirksam.In addition, it should be noted that the switch S5 is not absolutely necessary for the functionality of the circuit arrangement according to the invention. Rather, the switch S5 could remain closed even after the ignition of the gas discharge lamp EL or basically be replaced by a corresponding bridging. With the help of the switch S5, which is opened after the ignition of the gas discharge lamp EL, however, a cleaner operation of the gas discharge lamp EL is possible. Furthermore, it should be noted that the ignition coil Ll is designed in particular such that it operates in the following explained in more detail normal operation in the saturation and thus does not affect the rest of the circuit. This can be achieved, for example, in that a coil with an iron core is used as the ignition coil L1, which is operated in saturation in normal operation, so that the coil Ll after ignition of the gas discharge lamp EL in normal operation forms only a negligible inductance. In normal operation, therefore, only the inductance L2, which is also provided in the bridge branch, is effective in limiting the current.
Nachfolgend soll der nach dem Zünden der Gasentladungslampe EL initiierte Normalbetrieb näher erläutert werden, wobei während des Normalbetriebs die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bzw. Vollbrücke in einem sog. Discontinuous-Modus betrieben wird. Prinzipiell wird die in Fig. 1 gezeigte Vollbrücke mit den steuerbaren Schaltern Sl S4 auf an sich bekannte Art und Weise während des Normalbetriebs betrieben, d.h. die beiden Brückendiagonalen mit den Schaltern Sl und S4 bzw. S2 und S3 werden abwechselnd aktiviert und deaktiviert und somit die entsprechenden Schalter der beiden Brückendiagonalen abwechselnd bzw. komplementär zueinander ein- und ausgeschaltet, wobei zudem bei Aktivierung der Brückendiagonale mit den Schaltern Sl und S4 der Schalter Sl hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird, während entsprechend bei Aktivierung der Brückendiagonale mit den Schaltern S2 und S3 der steuerbare Schalter S2 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird. D.h. die Vollbrücke wird mit einer relativ niedrigen Frequenz, die insbesondere im Bereich 80 - 400 Hz liegen kann, umgepolt, während der Schalter Sl oder S2 der jeweils aktivierten Brückendiagonale zudem hochfrequent, beispielsweise mit einer Frequenz von ca. 90 kHz, abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird. Dieses hochfrequente Ein- und Ausschalten der Schalter Sl oder S2 erfolgt mit Hilfe eines hochfrequenten pulsweitenmodulierten Steuersignals einer entsprechenden Steuerschaltung, welches mit Hilfe der aus den Bauelementen L2 und C2 bestehenden Filter- oder Glättungsschaltung gesiebt wird, so daß an der Gasentladungslampe EL lediglich der lineare Mittelwert des über den Brückenzweig fließenden Zweigstroms iL2 anliegt. Mit Hilfe des pulsweitenmodulierten Steuersignals kann die der Vollbrücke zugeführte Leistung konstant gehalten werden, was - wie eingangs erwähnt worden ist - insbesondere für den Betrieb von Hochdruck- Gasentladungslampen wichtig ist. Der niederfrequente Anteil des der Gasentladungslampe El zugeführten Stroms wird durch Umschalten bzw. Umpolen der beiden Brückendiagonalen, d.h. durch Umschalten von Sl und S4 auf S2 und S3, erzeugt. Über den rechten Brückenzweig mit den Schaltern S3 und S4 wird in diesem Fall die Lampe EL niederfrequent auf die Versorgungsspannung U0 oder auf Masse gelegt, so daß an den Anschlußklemmen der Lampe EL im wesentlichen lediglich der niederfrequente Anteil anliegt.Subsequently, the initiated after the ignition of the gas discharge lamp EL normal operation will be explained in more detail, wherein during normal operation, the circuit arrangement according to the invention or full bridge is operated in a so-called. Discontinuous mode. In principle, the full bridge shown in Fig. 1 with the controllable switches Sl S4 operated in a conventional manner during normal operation, ie the two bridge diagonals with the switches Sl and S4 or S2 and S3 are alternately activated and deactivated and thus the corresponding switches of the two bridge diagonals alternately or complementary to each other switched on and off, wherein also activates the bridge diagonal with the switches Sl and S4, the switch high-frequency alternately switched on and off, while according to activation of the bridge diagonal with the switches S2 and S3 the controllable switch S2 high frequency alternately turned on and off. That is, the full bridge is reversed with a relatively low frequency, which may be in particular in the range 80-400 Hz, while the switch Sl or S2 of each activated bridge diagonal also high frequency, for example, with a frequency of about 90 kHz, alternately on and is turned off. This high-frequency switching on and off of the switch Sl or S2 is carried out with the aid of a high-frequency pulse width modulated control signal of a corresponding control circuit, which is screened by means of existing from the components L2 and C2 filter or smoothing circuit, so that at the gas discharge lamp EL only the linear average of the current flowing over the bridge branch branch current i L2 is applied. With the help of the pulse width modulated control signal, the power supplied to the full bridge can be kept constant, which - as has been mentioned - especially for the Operation of high-pressure gas discharge lamps is important. The low-frequency component of the gas discharge lamp El supplied current is generated by switching or reversing the polarity of the two bridge diagonals, ie by switching from Sl and S4 to S2 and S3. In this case, the lamp EL is applied to the supply voltage U 0 or to ground via the right bridge branch with the switches S3 and S4, so that essentially only the low-frequency component is applied to the terminals of the lamp EL.
Gemäß dem zuvor erwähnten niederfrequenten Discontinuous- Modus wird der steuerbare Schalter Sl bzw. S2 der jeweils aktivierten Brückendiagonale immer dann geschlossen, wenn der über die Induktivität L2 fließende Zweigstrom iL2 sein Minimum erreicht hat. Mit "Minimum" wird dabei der untere Umkehrpunkt des Stroms \L2 verstanden, wobei dieses Minimum durchaus auch im leicht negativen Stromwertbereich liegen kann.According to the aforementioned low-frequency discontinuous mode, the controllable switch S1 or S2 of the respectively activated bridge diagonal is always closed when the branch current i L2 flowing across the inductance L2 has reached its minimum. By "minimum" is meant the lower reversal point of the current \ L2 , whereby this minimum can well be in the slightly negative current value range.
Zur Betrachtung des Stromverlaufs soll nachfolgend davon ausgegangen werden, daß zunächst die Brückendiagonale mit den Schaltern S2 und S3 aktiviert ist, während die Brückendiagonale mit den Schaltern Sl und S4 deaktiviert ist. D.h. die Schalter S2 und S3 sind geschlossen, während die Schalter Sl und S4 geöffnet sind. Zum Zeitpunkt des Schließens der Schalter S2 und S3 beginnt durch die Induktivität L2 ein Strom iL2 zu fließen, der gemäß einer Exponentialfunktion ansteigt, wobei im hier interessierenden Bereich ein quasi-linearer Anstieg des Stroms A2 zu erkennen ist, so daß nachfolgend der Einfachheit halber von einem linearen Anstieg bzw. Abfall des Stroms ii2 gesprochen wird. Durch Öffnen des Schalters 52 wird dieser Strom iL2 unterbrochen, wobei - wie bereits erwähnt worden ist - der Schalter S2 insbesondere hochfrequent und unabhängig vom Schaltzustand des SchaltersTo consider the current flow is to be assumed below that initially the bridge diagonal is activated with the switches S2 and S3, while the bridge diagonal is disabled with the switches Sl and S4. That is, the switches S2 and S3 are closed while the switches Sl and S4 are opened. At the time of closing of the switches S2 and S3 begins to flow through the inductance L2, a current i L 2, which increases in accordance with an exponential function, in the region of interest here, a quasi-linear increase of the current A 2 can be seen, so that subsequently the For simplicity, a linear increase or decrease of the current ii2 is spoken. By opening the switch 52, this current i L2 is interrupted, wherein - as already mentioned - the switch S2 in particular high-frequency and independent of the switching state of the switch
53 abwechselnd geöffnet und geschlossen wird. Das Öffnen des Schalters S2 hat zur Folge, daß der Strom iL2 zwar vorerst über die Freilaufdiode Dl des geöffneten Schalters Sl in die gleiche Richtung weiter fließt, aber kontinuierlich abnimmt und sogar schließlich einen negativen Wert erreichen kann.53 is alternately opened and closed. The opening of the switch S2 has the consequence that the current i L2 while initially on the freewheeling diode Dl of the open switch Sl in the same direction continues to flow, but continuously decreases and may even eventually reach a negative value.
Dies ist insbesondere solange der Fall bis die Elektronen aus der Sperrschicht der Freilaufdiode Dl ausgeräumt worden sind. Das Erreichen dieses unteren Umkehrpunktes des Strom ii2wird überwacht und der Schalter S2 nach Erkennen dieses unteren Umkehrpunktes wieder geschlossen, so daß der Strom wieder ansteigt. D.h. daß hochfrequente Einschalten des Schalters S2 erfolgt immer dann, wenn der untere Umkehrpunkt des Stroms iL2 erreicht worden ist. Das Öffnen des Schalters S2 kann im Prinzip beliebig gewählt werden, wobei der Zeitpunkt des Öffnens des Schalters insbesondere entscheidend für die Leistungszufuhr der Gasentladungslampe EL ist, so daß durch geeignetes Einstellen des Öffnungszeitpunkts die der Lampe zugeführte Leistung geregelt bzw. konstant gehalten werden kann. Als Schaltkriterium kann hierfür beispielsweise die Zeit oder der Maximalwert des Zweigstroms iL2 herangezogen werden. Durch die Maßnahme, daß der jeweils hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltete Schalter Sl bzw. S2 jeweils im unteren Umkehrpunkt des Stroms iL2, d.h. in der Nähe des Stromwerts Null, wieder eingeschaltet wird, wird der jeweilige Feldeffekttransistor Sl bzw. S2 geschont, d.h. vor Zerstörung geschützt, und es können Feldeffekttransistoren als Schalter Sl bzw. S2 verwendet werden, die verhältnismäßig lange Ausräumzeiten für die entsprechende Freilaufdiode aufweisen. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden.This is especially the case until the electrons have been eliminated from the barrier layer of the freewheeling diode Dl. The achievement of this lower reversal point of the current ii 2 is monitored and the switch S2 closed after detecting this lower reversal point, so that the current rises again. That is, that high-frequency switching of the switch S2 is always carried out when the lower reversal point of the current i L 2 has been reached. The opening of the switch S2 can be chosen arbitrarily in principle, wherein the time of opening of the switch is particularly crucial for the power supply of the gas discharge lamp EL, so that by appropriate adjustment of the opening time, the power supplied to the lamp can be controlled or kept constant. As a switching criterion for this example, the time or the maximum value of the branch current i L2 can be used. By the measure that the respective high frequency alternately switched on and off switches Sl and S2 respectively in the lower reversal point of the current i L 2, ie in the vicinity of the current value zero, is turned on again, the respective field effect transistor Sl or S2 is conserved, ie protected from destruction, and it can Field effect transistors are used as switches Sl and S2, which have relatively long Ausräumzeiten for the corresponding freewheeling diode. This will be explained in more detail below.
Bevor der Schalter S2 geschlossen wird, liegt über ihm eine Spannung an, die im vorliegenden Fall ca. 400 Volt beträgt. Wird der Schalter S2 geschlossen, bricht diese Spannung zusammen, d.h. sie fällt sehr rasch von 400 Volt auf 0 Volt ab. Die besondere Eigenschaft eines Feldeffekttransistors ist es jedoch, daß der Strom bei Aktivierung des entsprechenden Feldeffekttransistors bereits zu fließen beginnt, ehe die entsprechende Spannung auf 0 Volt abgefallen ist. In diesem kurzen Zeitabschnitt zwischen Anstieg des für den Feldeffekttransistor fließenden Stroms und dem Erreichen der Spannung 0 Volt wird durch das Produkt des Stroms und der Spannung eine dem jeweiligen Feldeffekttransistor zugeführte Leistung gebildet, die den Feldeffekttransistor zerstören kann. Daher ist es vorteilhaft, den Feldeffekttransistor bei einem geringstmöglichen Stromfluß, insbesondere in der Nähe des Stromwerts Null, zu schalten.Before the switch S2 is closed, a voltage is applied to it, which in the present case is approximately 400 volts. When switch S2 is closed, this voltage collapses, i. It drops very rapidly from 400 volts to 0 volts. The special feature of a field effect transistor, however, is that the current already begins to flow upon activation of the corresponding field effect transistor, before the corresponding voltage has fallen to 0 volts. In this short period of time between the increase of the current flowing through the field effect transistor and the reaching of the voltage 0 volts, a product supplied to the respective field effect transistor is formed by the product of the current and the voltage, which can destroy the field effect transistor. Therefore, it is advantageous to switch the field effect transistor at a lowest possible current flow, in particular in the vicinity of the current value zero.
Des weiteren ist zu beachten, daß der über die Induktivität L2 fließende Strom iL2 über die Freilaufdiode von Dl fließt, wenn der Schalter Sl offen ist und auch der Schalter S2 noch offen ist. Wird der Schalter S2 geschlossen und der Schalter Sl geöffnet, dauert es eine bestimmte Zeitspanne, bis die Elektronen aus der Sperrschicht der Freilaufdiode Dl ausgeräumt werden konnten. Während dieser Zeit ist der Feldeffekttransistor Sl praktisch in einem leitenden Zustand. Das bedeutet, daß der Feldeffekttransistor S2 während einer relativ kurzen Zeitspanne bis zum Ausräumen der Sperrschicht der Freilaufdiode Dl, die demFurthermore, it should be noted that the current flowing through the inductor L2 current i L 2 flows through the freewheeling diode of Dl when the switch Sl is open and the switch S2 is still open. If the switch S2 is closed and the switch S1 opened, it takes a certain period of time until the electrons could be eliminated from the barrier layer of the freewheeling diode Dl. During this time, the field effect transistor Sl is practically in a conductive state. This means that the field effect transistor S2 during a relatively short period of time until clearing of the barrier layer of the freewheeling diode Dl, the
Feldeffekttransistor Sl zugeordnet ist, an der vollen Betriebsspannung U0, die ca. 400 Volt beträgt, anliegt, wodurch es ebenfalls zu der zuvor beschriebenen Überbelastung und ggf- sogar Zerstörung des Feldeffekttransistors S2 kommen kann. Aufgrund der zuvor vorgeschlagenen Vorgehensweise, nämlich dem Einschalten des Schalters S2 immer dann, wenn der über die Induktivität L2 fließende Strom iL2sein Minimum erreicht hat, ist der zuvor anhand der Ausräumzeit des Schalters bzw. Feldeffekttransistors Sl beschriebene Effekt nahezu unbeachtlich, so daß für die Schalter Sl - S4 auch Feldeffekttransistoren verwendet werden können, die relativ lange Ausräumzeiten für die damit verbundenen Freilauf dioden aufweisen. Es gibt zwar bereits Schaltelemente mit sehr kurzen Ausräumzeiten, wie z. B. den sog. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) , wobei diese Bauelemente jedoch sehr teuer sind. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann somit auf die Verwendung derartig teurer Bauelemente verzichtet werden.Field effect transistor Sl is assigned to the full operating voltage U 0 , which is approximately 400 volts, is applied, which may also lead to the above-described overloading and possibly even destruction of the field effect transistor S2. Due to the previously proposed approach, namely the turning on the switch S2, whenever the current i flowing through the inductor L2 is L2 reaches its minimum, the effect described above with reference to the Ausräumzeit of the switch or field effect transistor Sl is almost irrelevant, so that for the switches Sl - S4 also field effect transistors can be used which have relatively long Ausräumzeiten for the associated freewheeling diodes. Although there are already switching elements with very short Ausräumzeiten, such. As the so-called. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), but these devices are very expensive. With the help of the present invention can thus be dispensed with the use of such expensive components.
Für die zuvor beschriebene Vorgehensweise ist erforderlich, daß der augenblickliche Wert des Stroms iL2 sowie der Zeitpunkt des Erreichens seines Umkehrpunkts bekannt ist.For the procedure described above, it is necessary to know the instantaneous value of the current i L2 and the time at which it reaches its reversal point.
Der augenblickliche Wert des Stroms beispielsweise durch Messen der an dem Widerstand Rl abfallenden Spannung bestimmt werden. Der untere Umkehrpunkt des Stroms iL2 wird vorzugsweise durch eine transformatorisch an der Spule L2 abgegriffene Spannung bestimmt. Zu diesem Zweck kann eine (in Fig. 1 nicht dargestellte) Wicklung oder Spule transformatorisch mit der Spule L2 gekoppelt werden, die zu einer Differenzierung des über die Spule L2 fließenden Stroms iL2 führt und somit eine Aussage über den Umkehrpunkt des Stroms iL2 zuläßt.The instantaneous value of the current For example, be determined by measuring the voltage drop across the resistor Rl voltage. The lower reversal point of the current i L2 is preferably determined by a voltage tapped off transformer-wise at the coil L2. For this purpose, a (not shown in Fig. 1) winding or coil are transformer-coupled to the coil L2, which leads to a differentiation of the current flowing through the coil L2 i L2 stream and thus permits a statement about the point of reversal of the current i L2.
Der untere Umkehrpunkt kann auch durch andere Rückführsignale, bspw. der Mittenpunktspannung am Verbindungspunkt der Schalter Sl und S2 indirekt erfasst werden. Von Bedeutung ist allein, dass der Zeitpunkt des unteren Minimums des Brückenzweigstroms erfassbar ist. Quantative Aussagen zu diesem Strom sind dagegen für die Bestimmung des Einschaltzeitpunkts des hochfrequent getakteten Schalters nicht erforderlich.The lower reversal point can also be detected indirectly by other feedback signals, for example the midpoint voltage at the connection point of the switches S1 and S2. It is only important that the time of the lower minimum of the bridge branch current is detectable. By contrast, quantative statements on this current are not required for determining the switch-on time of the high-frequency clocked switch.
Der Normalbetrieb der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung soll nachfolgend anhand des in Fig. 2 dargestellten Diagramms erläutert werden, wobei in Fig. 2 zeitabhängig der Verlauf der am Knotenpunkt zwischen den Schaltern Sl und S2 anliegenden Spannung Ui, der Lampenspannung UEL und des über die Spule L2 fließenden Stroms iL2dargestellt ist. Insbesondere ist in Fig. 2 der Fall dargestellt, daß während einer ersten Zeitspanne Tl der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung die Brückendiagonale mit den Schaltern S2 und S3 aktiviert ist, wohingegen während einer anschließenden Zeitspanne T2 die Brückendiagonale mit den Schaltern Sl und S4 aktiviert ist. D.h. während der Zeitspanne Tl ist der Schalter S3 dauerhaft geschlossen, und die Schalter Sl und S4 sind dauerhaft geöffnet. Des weiteren wird während dieser Zeitspanne Tl der Schalter S2 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Aus Fig. 2 ist insbesondere ersichtlich, daß der Schalter S2 stets geschlossen wird, wenn der über die Spule L2 fließende Strom iL2 seinen unteren Umkehrpunkt, d.h. seinen minimalen Wert, erreicht hat, so daß sich der impulsartige Verlauf der Spannung U1 ergibt. Die Steilheit der Flanken des Stroms iL2 ist durch die Induktivität der Spule L2 bestimmt. Durch Verändern des Spitzenwert des Stroms iL2> d.h. des Zeitpunkts des Öffnens des Schalters S2, kann der Strommittelwert des Stroms iL2 verändert und somit die der Lampe EL zugeführte Leistung und deren Farbtemperatur geregelt bzw. konstant gehalten werden. Der hochfrequente Verlauf des Stroms iL2 wird durch die Bauelemente L2 und C2 geglättet, so daß sich der in Fig. 2 gezeigte geglättete Verlauf der an die Gasentladungslampe EL angelegten Spannung uEL ergibt .The normal operation of the circuit arrangement shown in Fig. 1 will be explained below with reference to the diagram shown in Fig. 2, wherein in Fig. 2 time-dependent the course of the voltage applied to the node between the switches Sl and S2 voltage Ui, the lamp voltage U EL and over the coil L2 flowing current i L2 is shown. In particular, in Fig. 2 the case is shown that during a first period Tl of the circuit arrangement shown in Fig. 1, the bridge diagonal with the switches S2 and S3 is activated, whereas during a subsequent period T2, the bridge diagonal with the switches Sl and S4 is activated , That is, during the period Tl, the switch S3 is permanently closed, and the switches Sl and S4 are permanently open. Furthermore, the switch S2 is switched on and off in a high frequency alternately during this time period T1. From Fig. 2 it is particularly apparent that the switch S2 is always closed when the over the current flowing through the coil L2 L2 L2 has reached its lower reversal point, ie its minimum value, so that the pulse-like course of the voltage U 1 results. The slope of the edges of the current i L2 is determined by the inductance of the coil L2. By changing the peak value of the current i L2> ie the timing of the opening of the switch S2, the current average value of the current i L2 can be changed and thus the power supplied to the lamp EL and its color temperature can be regulated or kept constant. The high-frequency course of the current i L 2 is smoothed by the components L 2 and C 2, so that the smoothed curve of the voltage U EL applied to the gas discharge lamp EL is shown in FIG. 2.
Nach Ablauf der Zeitspanne Tl, werden die Schalter S2 und S3 dauerhaft geöffnet, und der Schalter S4 wird dauerhaft eingeschaltet. Analog zum Schalter S2 während derAfter expiration of the time period Tl, the switches S2 and S3 are permanently opened, and the switch S4 is switched on permanently. Analogous to the switch S2 during the
Zeitspanne Tl wird nunmehr der Schalter Sl hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß sich der in Fig.Period Tl now the switch Sl high-frequency alternately on and off, so that the in Fig.
2 gezeigte Verlauf der Spannungen ui und UEL sowie des Stroms iL2 ergibt. Wie bereits erwähnt worden ist, wird mit Hilfe einer Steuerschaltung wiederholt zwischen den Betriebsphasen während der Zeitspannen Tl und T2 umgeschaltet, wobei diese2 shows the course of the voltages ui and U EL as well as of the current i L 2. As already mentioned, a control circuit is used to switch repeatedly between the operating phases during the periods T 1 and T 2, these being
Umpolfrequenz insbesondere im Bereich 80 - 400 Hz liegen kann, während die hochfrequente Taktfrequenz des Schalters S2 (während der Zeitspanne Tl) bzw. des Schalters SlUmpolfrequenz especially in the range 80 - 400 Hz may be, while the high-frequency clock frequency of the switch S2 (during the period Tl) and the switch Sl
(während der Zeitspanne T2) im Bereich um 90 kHz liegen kann.(During the time period T 2 ) may be in the range around 90 kHz.
Durch das niederfrequente Umschalten bzw. Umpolen zwischen den Brückendiagonalen Sl - S4 und S2 - S3 entsteht zwangsläufig ein Brummen, welches aufgrund seiner niedrigen Frequenz an sich relativ leise und nicht störend ist. Durch die steilen Flanken am Umschaltzeitpunkt zwischen den Zeitspannen Tl und T2 entstehen jedoch Oberwellen, die sich störend auswirken. Aus diesem Grunde ist die Steuerschaltung, welche die Schalter Sl - S4 ansteuert, vorteilhafter Weise derart auszugestalten, daß sie die Stromspitzen des Stroms iL2 vor und nach dem Umschalten zwischen den Betriebsphasen Tl und T2 reduziert. Dies kann beispielsweise durch eine spezielle Software oder durch eine spezielle Anpassung der Hardware der Steuerschaltung 5 geschehen, die die letzten Stromspitzen während der Zeitspanne Tl sowie die ersten Stromspitzen während der Zeitspanne T2 reduziert, um auf diese Weise die Flanken beim Umschalten zwischen den Betriebsphasen Tl und T2 abzuflachen. In diesem Fall ergibt sich der in Fig. 2 gestrichelt dargestellte Verlauf des Stroms i^ bzw. der Lampenspannung uEL. Aus dieser gestrichelten Darstellung ist ersichtlich, daß vor und nach dem Umschaltzeitpunkt die Stromspitzen geringfügig gegenüber dem ursprünglichen Verlauf reduziert sind und somit ein etwas weicherer Übergang der Lampenspannung UEL erzielt wird.Due to the low-frequency switching or polarity reversal between the bridge diagonals Sl - S4 and S2 - S3 inevitably creates a hum, which due to its low Frequency in itself is relatively quiet and not disturbing. Due to the steep edges at the switching time between the periods Tl and T2, however, harmonics occur, which have a disturbing effect. For this reason, the control circuit, which controls the switches S 1 -S 4, advantageously designed such that it reduces the current peaks of the current i L 2 before and after switching between the operating phases Tl and T 2 . This can be done, for example, by a special software or by a special adaptation of the hardware of the control circuit 5, which reduces the last current peaks during the period Tl and the first current peaks during the period T 2 , in this way the edges when switching between the operating phases Tl and T 2 flatten. In this case, the dashed lines shown in Fig. 2 results in the current i ^ Σ and the lamp voltage u EL . From this dashed representation it can be seen that before and after the switching time, the current peaks are slightly reduced compared to the original curve and thus a slightly softer transition of the lamp voltage U EL is achieved.
Bei der eben beschriebenen Steuerung läuft nach dem Öffnen des hochfrequent geschalteten Schalters der Strom weiter über die Freilaufdiode und nimmt dabei relativ langsam ab, wenn der zweite Schalter der gerade aktivierten Brückendiagonalen weiterhin geschlossen bleibt. Dies führt zu einem kleineren Stromspitzenwert und dementsprechend auch zu einer kleineren Verlustleistung. Allerdings kann es vorkommen, daß zu einem Zeitpunkt, zu dem die Elektronen aus den Sperrschichten der Freilaufdioden ausgeräumt worden sind und somit der untere Umkehrpunkt des Stromes iL2 erreicht worden ist, dieser noch nicht ausreichend abgefallen ist und somit die Schalter beim Schließen immer noch einer hohen Belastung ausgesetzt sind. Um diese Belastungen auszuschließen, können in einer Weiterbildung die Schalter entsprechend dem Diagramm in Fig. 2b gesteuert werden.In the control just described, after opening the high-frequency switched switch, the current continues to flow across the free-wheeling diode and decreases relatively slowly when the second switch of the bridge diagonal that is currently activated remains closed. This leads to a smaller current peak value and accordingly also to a smaller power loss. However, it may happen that at a time when the electrons have been eliminated from the barrier layers of the freewheeling diodes and thus the lower reversal point of the current i L2 has been reached, this has not fallen off sufficiently and thus the switches are still exposed to a high load when closing. In order to eliminate these stresses, the switches can be controlled in accordance with the diagram in FIG. 2b in a further development.
Dieses Diagramm zeigt den Stromverlauf iL2 und den Zustand des zweiten und des dritten Schalters 2, 3 während der Zeitspanne Tl. Die beiden anderen Schalter sind in diesem Zeitraum Tl geöffnet. Während einer ersten Phase [tau]l sind beide Schalter geschlossen und der Strom iL2 steigt kontinuierlich an. Wie bei der eben beschriebenen Steuerung ist während einer zweiten Phase [tau]22, deren Beginn durch das Erreichen eines Maximalwerts von iL2 oder durch eine vorgegebene Dauer von [tau] 1 bestimmt sein kann, der zweite Schalter S2 geöffnet und iL2 nimmt langsam ab. Zusätzlich wird nun allerdings ab einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Öffnen des zweiten Schalters S2 in einer dritten Phase X3 auch der dritte Schalter S3 geöffnet. Der Strom fließt nun über die beiden Freilaufdioden des ersten und des vierten Schalters und nimmt nun stärker ab als während der zweiten Phase [tau] 2. Damit kann sichergestellt werden, daß iL2 auch tatsächlich einen negativen Wert erreicht, bevor die Sperrschichten der Freilaufdioden ausgeräumt sind. Erreicht iL2 den unteren Umkehrpunkt, werden beide Schalter wieder geschlossen und die Steuerung befindet sich wieder im Zustand der ersten Phase [tau]l. Das Öffnen des dritten Schalters S3 - also die dritte Phase [tau] 3 - entfällt allerdings, wenn der Strom iL2 vorher schon auf Null abgesunken ist, da in diesem Fall keine hohen Belastungen beim Öffnen Schalter auftreten. Stattdessen wird sofort mit der ersten Phase [tau] l, fortgefahren und der zweite Schalter S2 wieder geöffnet. Das niederfrequente Umschalten zwischen den beiden Brückendiagonalen erfolgt analog zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel, wobei auch hier vorteilhaft die Stromspitzen des Stroms iL2 vor und nach dem Umschalten zwischen den Betriebsphasen Tl und T2 reduziert werden können .This diagram shows the current profile i L2 and the state of the second and the third switch 2, 3 during the period Tl. The two other switches are open in this period Tl. During a first phase [tau] l both switches are closed and the current i L2 increases continuously. As with the control just described, during a second phase [tau] 2 2 , the beginning of which may be determined by reaching a maximum value of i L2 or by a predetermined duration of [tau] 1, the second switch S2 is opened and i L2 decreases slowly. In addition, however, the third switch S3 will now also be opened at a predetermined point in time after the opening of the second switch S2 in a third phase X3. The current now flows through the two freewheeling diodes of the first and fourth switches and now decreases more than during the second phase [tau] 2. This ensures that i L 2 actually reaches a negative value before the barrier layers of the freewheeling diodes are cleared out. When i L 2 reaches the lower reversal point, both switches are closed again and the controller is again in the state of the first phase [tau] l. The opening of the third switch S3 - ie the third phase [tau] 3 - is omitted, however, if the current i L2 has previously fallen to zero, since in this case no high loads when opening switch occur. Instead, the first phase [tau] l, is continued immediately, and the second switch S2 is opened again. The low-frequency switching between the two bridge diagonals is analogous to the previous embodiment, wherein also here advantageously the current peaks of the current i L2 before and after the switching between the operating phases Tl and T 2 can be reduced.
Es ist eine bekannte Eigenschaft von Hochdruck- Gasentladungslampen, daß diese bis zur vollständigen Erwärmung ein relativ schlecht kontrollierbares und instabiles Verhalten aufweisen. Die vollständige Erwärmung tritt dabei etwa nach 1 - 2 Minuten ein. In derIt is a known feature of high pressure gas discharge lamps that they have a relatively poorly controllable and unstable behavior until complete heating. The complete heating occurs approximately after 1 - 2 minutes. In the
Aufwärmphase kann die Spannung über der Lampe geringer als im Normalbetrieb sein. Würde man in der Aufwärmphase das Vorschaltgerät wie im zuvor beschriebenen Normalbetrieb betreiben, so würde die verringerte Lampenspannung zur Folge haben, daß ein Strom iL2 mit entsprechend geringer Steilheit diL2/dt über die Induktivität L2 fließt, so daß ggf. der Umkehrpunkt von iL2 mit Hilfe des zuvor erwähnten transformatorischen Abgriffs nicht zuverlässig detektiert werden kann. Daher ist es vorteilhaft, während der Aufwärmphase, d.h. nach dem Zünden und vor dem eigentlichen Normalbetrieb, auch die Schalter S3 und S4 analog zu den Schaltern Sl und S2 hochfrequent zu takten, wobei niederfrequent zwischen den Brückendiagonalen Sl - S4 und S2 S3 umgeschaltet wird, d.h. es wird niederfrequent zwischen zwei Zuständen umgeschaltet, wobei in dem ersten Zustand die Schalter Sl und S4 hochfrequent getaktet und die Schalter S2 und S3 geöffnet sind, während im zweiten Zustand die Schalter S2 und S3 hochfrequent getaktet und die Schalter Sl und S4 geöffnet sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß auch über die Freilaufdioden der Schalter S4 und Sl ein Strom über die Spule L2 fließt, wodurch in der transformatorisch mit dieser Spule L2 gekoppelten und in Fig. 1 nicht gezeigten Wicklung, die zur Erfassung des Umkehrpunkts des Stromes iL2 vorgesehen ist, eine höhere Spannung erzeugt wird, so daß eine sichere Erfassung oder Überwachung des Stroms iL2 möglich ist. Insbesondere kann der Umschaltzeitpunkt exakt überwacht werden. Der Wechsel von der Aufwärmphase in den Normalbetrieb erfolgt nach Erreichen der Betriebstemperatur der Lampe beispielsweise nach Überschreiten einer Schwelle (ca. 45V) durch die Lampenspannung, wobei bevorzugt bis zum tatsächlichen Umschalten noch eine bestimmte Zeitspanne zugewartet wird.Warm-up phase, the voltage across the lamp may be lower than in normal operation. If the ballast were operated in the warm-up phase as in the normal operation described above, the reduced lamp voltage would result in a current i L2 flowing through the inductance L2 with a correspondingly small slope di.sub.L2 / dt, so that the reversal point of i.sub.1, if applicable, would be sufficient L 2 can not be reliably detected by means of the aforementioned transformer tap. It is therefore advantageous, during the warm-up phase, ie after ignition and before normal normal operation, to clock high-frequency the switches S3 and S4 analogously to the switches S1 and S2, with low-frequency switching between the bridge diagonals S1-S2 and S2 S3, that is, it is switched low frequency between two states, wherein in the first state, the switches S1 and S4 clocked high-frequency and the switches S2 and S3 are open, while in the second state, the switches S2 and S3 clocked high-frequency and the switches Sl and S4 are open. By this measure it is achieved that over the freewheeling diodes of the switches S4 and Sl, a current flows through the coil L2, whereby in the transformer coupled to this coil L2 and not shown in Fig. 1 winding, which detects the reversal point of the current i L 2 is provided, a higher voltage is generated, so that a reliable detection or monitoring of the current i L 2 is possible. In particular, the switching time can be monitored exactly. The change from the warm-up phase to normal operation takes place after reaching the operating temperature of the lamp, for example, after exceeding a threshold (about 45V) by the lamp voltage, preferably still waiting for a certain period of time until the actual switching.
Fig. 3 zeigt den Einsatz der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem elektronischen Vorschaltgerät zum Betreiben von Gasentladungslampen, insbesondere von Hochdruck-3 shows the use of the circuit arrangement shown in FIG. 1 according to the present invention in an electronic ballast for operating gas discharge lamps, in particular high-pressure lamps.
Gasentladungslampen .Gas discharge lamps.
Eingangsseitig weist das elektronische Vorschaltgerät ein Funk-Entstörfilter mit einem Symmetriertransformator L4, L5 sowie Kondensatoren C3 und C4 auf, die an einen stromführenden Leiter L, einen Nullleiter und einen Erdleiter eines Versorgungsspannungsnetzes angeschlossen sind. Mit dem Funk-Entstörfilter ist ein 5 Gleichrichter verbunden, der Dioden D5 - D8 umfaßt. An diesen Gleichrichter schließt sich eine Schaltung an, die als Hochsetzsteller fungiert und Widerstände R2 - R6, Kondensatoren C5 und C6, eine Diode D9 einen Transformator L6, L7, einen Feldeffekttransistor Sβ sowie eine von einer Versorgungsspannung VCC versorgte integrierte Steuerschaltung 4 aufweist, welche insbesondere den Feldeffekttransistor S6, der als ein Schalter dient, mit Hilfe eines pulsweitenmodulierten Signals abhängig von der am Widerstand R3 abgegriffenen Spannung ansteuert. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Zeiten, in denen der Transistor S6 leitend ist, während einer Netzhalbwelle so gesteuert werden, daß die Hüllkurve des aufgenommenen Stroms im wesentlichen sinusförmig ist. Diese Ausgangsspannung wird mit Hilfe der Diode D9 gleichgerichtet und mit Hilfe des Kondensators C6 gesiebt, so daß die bereits anhand Fig. 1 erläuterte Versorgungsgleichspannung U0 für die zum Betreiben der Gasentladungslampe EL vorgesehene Schaltungsanordnung bereitgestellt wird. Ausgangsseitig umfaßt das in Fig. 3 gezeigte elektronische Vorschaltgerät die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung, wobei die sich entsprechenden Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen sind, so daß auf eine Wiederholung der Beschreibung dieser Bauteile verzichtet werden kann. Ergänzend ist jedoch zu bemerken, daß in Fig. 3 auch die bereits zuvor erwähnte Wicklung L3 dargestellt ist, die mit der im Brückenzweig der Vollbrücke befindlichen Induktivität L2 transformatorisch gekoppelt ist und zur Detektierung des Umkehrpunkts des Stroms iL2 (vergl. Fig. 1) dient.On the input side, the electronic ballast on a radio-interference filter with a balancing transformer L4, L5 and capacitors C3 and C4, which are connected to a current-carrying conductor L, a neutral conductor and a ground conductor of a supply voltage network. The radio noise filter is connected to a 5 rectifier comprising diodes D5 - D8. This rectifier is followed by a circuit which acts as a boost converter and resistors R2 - R6, capacitors C5 and C6, a diode D9, a transformer L6, L7, a field effect transistor Sβ and one of a Supply voltage VCC supplied integrated control circuit 4, which in particular the field effect transistor S6, which serves as a switch, using a pulse width modulated signal depending on the tapped off at the resistor R3 voltage. In this way, it is achieved that the times in which the transistor S6 is conductive during a power half-wave are controlled so that the envelope of the absorbed current is substantially sinusoidal. This output voltage is rectified by means of the diode D9 and sieved with the aid of the capacitor C6, so that the already explained with reference to FIG. 1 DC supply voltage U 0 is provided for the operation of the gas discharge lamp EL circuit provided. On the output side, the electronic ballast shown in Fig. 3 comprises the circuit arrangement shown in Fig. 1, wherein the corresponding components are provided with identical reference numerals, so that a repetition of the description of these components can be dispensed with. In addition, however, it should be noted that FIG. 3 also shows the previously mentioned winding L3, which is transformer-coupled to the inductance L2 in the bridge branch of the full-bridge and for detecting the reversal point of the current i L 2 (see FIG ) serves.
Desweiteren ist in Fig. 3 die zentrale Steuerschaltung 1 dargestellt, welche von einer Versorgungsspannung VDD gespeist wird und einerseits mit Hilfe der Spule L3 den Umkehrpunkt des Stroms iL2 sowie mit Hilfe der am Widerstand Rl abgegriffenen Spannung die augenblickliche Höhe der Stroms iL2 erfaßt. Des weiteren überwacht diese Steuerschaltung 1, die insbesondere als anwenderspezifische integrierte Schaltung Application Specific Integrated Circuit, ASIC) ausgestaltet sein kann, die am Anzapfungspunkt der Spule Ll des Serienresonanzkreises anliegende Spannung, mit deren Hilfe das Zünden der Gasentladungslampe EL erfaßt werden kann. Die Ausgänge der Steuerschaltung 1 sind mit Brückentreibern 2 und 3 gekoppelt, die jeweils zur Ansteuerung der Feldeffekttransistoren Sl und S2 bzw. S3 und S4 dienen. Der ebenfalls als Schalter dienende Feldeffekttransistor S5, welcher in Serie mit der Resonanzkreiskapazität Cl geschaltet ist, wird direkt von der Steuerschaltung 1 angesteuert.Furthermore, in Fig. 3, the central control circuit 1 is shown, which is fed by a supply voltage VDD and on the one hand with the aid of the coil L3 the reversal point of the current i L2 and detected by means of the voltage picked up at the resistor Rl the instantaneous height of the current i L 2 , Furthermore, this control circuit 1 monitors, in particular as a user-specific Integrated Application Specific Integrated Circuit (ASIC) circuit can be designed, the voltage applied at the tap point of the coil Ll of the series resonant circuit, with the aid of which the ignition of the gas discharge lamp EL can be detected. The outputs of the control circuit 1 are coupled to bridge drivers 2 and 3, which each serve to drive the field effect transistors Sl and S2 or S3 and S4. The also serving as a switch field effect transistor S5, which is connected in series with the resonant circuit capacitor Cl, is driven directly by the control circuit 1.
In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bekanntlich setzt die Erfindung voraus, dass bei einer Vollbrückenschaltung mit vier Schaltern (in Fig. 6 nunmehr A, B, C und D genannt)- wechselweise eine der Brückendiagonalen A, B bzw. C, D aktivierbar ist, indem jeweils einer der Schalter A, B bzw. C, D hochfrequent und der jeweils andere derselben Brückendiagonale niederfrequent getaktet wird.FIG. 6 shows a further embodiment of the present invention. As is known, the invention requires that in a full-bridge circuit with four switches (now called A, B, C and D in FIG. 6), one of the bridge diagonals A, B or C, D can be activated alternately by one of the switches A , B or C, D high-frequency and the other of the same bridge diagonal is clocked low frequency.
Während in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 5 beispielhaft erläutert wurde, dass dort die Schalter Sl und S3 hochfrequent getaktet sind, wird nunmehr Bezug nehmen auf Fig. 6 das Beispiel erläutert, dass die Schalter A, C jeweils hochfrequent und die Schalter B, D jeweils niederfrequent getaktet sind.While in the exemplary embodiment of FIGS. 1 and 5 it has been explained by way of example that switches S1 and S3 are clocked at high frequency, reference will now be made to FIG. 6 to explain that the switches A, C are each high-frequency and switches B, D are each clocked low frequency.
Insbesondere für die Schalter (hier A, C) , die hochfrequent getaktet werden, werden in jüngster Zeit Feldeffekttransistoren (FETs) mit einer schnellen Bodydiode, d.h. einer Bodydiode mit kurzer Ausräumzeit eingesetzt. Aus Kostengründen werden auf der niederfrequenten Seite (in dem Beispiel von Fig. 6 die Schalter B, D) normale Feldeffekttransistoren eingesetzt, die also keine Diode mit schneller Ausräumzeit aufweisen. Indessen kann auch auf der niederfrequenten Seite ein Feldeffekttransistor mit Bodydiode mit kurzer Ausräumzeit vorgesehen sein.In particular for the switches (here A, C), which are clocked at high frequency, field-effect transistors (FETs) with a fast body diode, ie a body diode with a short evacuation time, have recently been used. Out Cost reasons are on the low-frequency side (in the example of Fig. 6, the switches B, D) normal field effect transistors used, which thus have no diode with fast Ausräumzeit. Meanwhile, a field effect transistor with a body diode with a short evacuation time can also be provided on the low-frequency side.
Dabei kann folgender Ablauf entstehen:The following procedure can occur:
In einer Phase 1 ist sowohl der Schalter A wie auch der Schalter B eingeschaltet, wobei vorausgesetzt ist, dass bei diesem Beispiel gerade die Brückendiagonale A, B aktiviert ist. Es fließt also wie in Fig. 6 gezeigt ein Strom von der Versorgungsspannung Vbus über den Schalter A durch den Lastkreis mit der Lampe und dann über den eingeschalteten Schalter B auf Masse. Dabei steigt der Strom durch den Brückenzweig mit der Lampe kontinuierlich an, bis eine Ausschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter A erreicht ist. Nach Erreichen der Ausschaltbedingung wird der Schalter A ausgeschaltet, während der niederfrequent getaktete Schalter B weiterhin eingeschaltet ist. Dabei kommt es zu einem Stromfluß in einer Phase 2, in der also die Spule L den Strom durch die Lampe und durch den weiterhin geschlossenen Schalter B weitertreibt. Dieser Strom nimmt kontinuierlich ab, bis er seinen Umkehrpunkt erreicht, wobei dann normalerweise bei Erreichen des Umkehrpunkts des Brückenstroms der Schalter A wieder eingeschaltet wird und der Prozess mit der Phase 1 wiederum beginnt.In a phase 1, both the switch A and the switch B is turned on, provided that in this example the bridge diagonal A, B is activated. Thus, as shown in FIG. 6, a current flows from the supply voltage V bus via the switch A through the load circuit to the lamp and then via the switched-on switch B to ground. The current through the bridge branch with the lamp increases continuously until a switch-off condition for the high-frequency clocked switch A is reached. After reaching the off condition, the switch A is turned off, while the low-frequency clocked switch B is still turned on. This results in a current flow in a phase 2, in which therefore the coil L continues to drive the current through the lamp and through the closed switch B. This current decreases continuously until it reaches its point of reversal, and then normally, upon reaching the reversal point of the bridge current, the switch A is turned on again and the phase 1 process begins again.
Wenn dagegen nach einem vorgegebenen Zeitpunkt der Strom in der Phase 2 noch nicht auf sein Minimum abgesenkt wird, wird erfindungsgemäß der zusätzlich zu dem offenen Schalter A auch der Schalter B geöffnet, so dass der Stromverlauf gemäß Phase 3 entsteht. In dieser Phase fließt der Strom nunmehr durch die Bodydioden der Schalter C und D und sinkt somit beschleunigt auf seinen Minimumwert ab. Diese Phase 3 wird nunmehr solange dauern, bis die Bodydioden der Schalter C, D ausgeräumt sind. Dabei kann indessen das Problem entstehen, dass die Bodydioden der Hochfrequenzseite (Schalter A, C) kürzere Ausräumzeiten haben als die Bodydioden der Schalter B, D, d.h. der Schalter des niederfrequent getakteten Zweigs.If, on the other hand, the current in phase 2 is not lowered to its minimum after a predetermined time, according to the invention, in addition to the open switch A, too the switch B is opened, so that the current waveform according to phase 3 is formed. In this phase, the current now flows through the body diodes of the switches C and D and thus drops accelerated to its minimum value. This phase 3 will now take until the body diodes of the switches C, D are eliminated. However, the problem may arise that the body diodes of the high-frequency side (switches A, C) have shorter evacuation times than the body diodes of the switches B, D, ie the switch of the low-frequency clocked branch.
In diesem Fall wird sich also die Mittenpunktspannung Ux beim hochfrequent getakteten Zweig schneller kommutieren als die Mittenpunktspannung Uγ bei dem niederfrequent getakteten Zweig. Das kann das Problem verursachen, dass auf der hochfrequent getakteten Schaltseite die Wiedereinschaltbedingung für den jeweils aktivierten hochfrequent getakteten Schalter erreicht wird und der Schalter eingeschaltet wird, während die Bodydiode auf dem niederfrequent getakteten Brückenzweig noch nicht vollständig ausgeräumt ist. Somit kommt es beim Stand der Technik zu einem sogenannten harten Schalten des Transistors auf der niederfrequent getakteten Seite, da gemäß dem Stand der Technik das Wiedereinschalten des zusätzlich geöffneten Schalters auf der niederfrequent getakteten Seite zeitgleich zu dem Wiedereinschalten des Schalters derselben aktivierten Brückendiagonale kommt, der hochfrequent getaktet ist. Unter einem harten Schalten ist dabei zu verstehen, dass das Einschalten des niederfrequent getakteten Schalters der aktivierten Brückendiagonale nicht leistungslos erfolgt.In this case, therefore, the midpoint voltage U x at the high-frequency clocked branch will commutate faster than the midpoint voltage U γ in the case of the low-frequency clocked branch. This can cause the problem that on the high-frequency clocked switching side, the reclosing condition for each activated high-frequency clocked switch is reached and the switch is turned on, while the body diode is not completely eliminated on the low-frequency clocked bridge branch. Thus, in the prior art, there is a so-called hard switching of the transistor on the low-frequency clocked side, since according to the prior art the reconnection of the additionally opened switch on the low-frequency clocked side comes simultaneously to the reconnection of the switch of the same activated bridge diagonal, the high-frequency is clocked. Under a hard switching is to be understood that switching on the low-frequency clocked switch of the activated bridge diagonal is not power.
Die Erfindung setzt nunmehr an diesem Problem an und stellt eine Technologie vor, wie dieses harte Schalten verhindert werden kann.The invention now addresses this problem and presents a technology that prevents this hard switching can be.
Erfindungsgemäß wird nunmehr insbesondere das Wiedereinschalten des zusätzlich geöffneten niederfrequent getakteten Schalters einer Brückendiagonale über das Eintreten der Wiedereinschaltungbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter hinaus verzögert.According to the invention, in particular the restarting of the additionally opened low-frequency clocked switch of a bridge diagonal is now delayed beyond the occurrence of the reclosing condition for the high-frequency clocked switch.
Zwischen dem Auslösen des Schaltvorgangs durch eine die Wiedereinschaltungbedingung erkennende Steuereinheit und dem tatsächlichen physikalischen Schaltvorgang, d.h. dem Stromtragen des Schalters, liegen schaltungsinhärente Verzögerungen, die bspw. von Treiberschaltungen verursacht werden und typischerweise in einer Grössenordnung zwischen 0,lμS und lμS liegen können.Between the triggering of the switching operation by a control unit detecting the reclosing condition and the actual physical switching operation, i. the current carrying the switch are circuit inherent delays, for example, caused by driver circuits and may typically be of the order of 0, lμS and lμS.
Gemäss der Erfindung wartet die Steuereinheit gezielt eine vorbestimmte, insbesondere programmierte Zeitdauer nach dem Eintreten der Wiedereinschaltungbedingung ab, bevor sie den Einschaltvorgang durch Ausgeben eines Schaltsignals auslöst, wobei das eigentliche Schliessen des Schalters dann wie oben erläutert mit einer weiteren Verzögerung eintritt. Das Schaltsignal erscheint somit an einem Ausgang der Steuereinheit erst nach Ablauf der Verzögerungszeit.According to the invention, the control unit selectively waits for a predetermined, in particular programmed, time duration after the reclosing condition has occurred, before it triggers the switch-on process by outputting a switching signal, wherein the actual closing of the switch then occurs, as explained above, with a further delay. The switching signal thus appears at an output of the control unit only after the expiration of the delay time.
Diese vorbestimmte Zeitdauer ist in der Steuereinheit selbst „hinterlegt" und somit nicht das Produkt externer Verzögerungseffekte, die auf Grund unterschiedlicher Bestückung nicht definitiv berechenbar sind.This predetermined period of time is "deposited" in the control unit itself and thus not the product of external delay effects that can not be definitely calculated due to different components.
Vorzugsweise wird natürlich das Auslösen des Wiedereinschaltens sowohl des hochfrequent getakteten Schalters wie auch des niederfrequent getakteten Schalters (falls dieser geöffnet wurde, um wie oben erläutert den Strom schneller absinken zu lassen) einer aktivierten Brückendiagonale durch die Steuereinheit über das Eintreten der Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter hinaus verzögert.Preferably, of course, the triggering of the reconnection of both the high-frequency clocked Switch as well as the low-frequency switch (if it has been opened to lower the current faster as explained above) an activated bridge diagonal delayed by the control unit beyond the occurrence of the reconnection condition for the high-frequency switch clock.
Wenn die Wiedereinschaltbedingung das Erreichen des Minimums des Brückenzweigstroms ist (was durch Überwachung des Brückenzweigstroms oder einer davon abhängigen Größe erfolgen kann) , wird also das Wiedereinschalten sowohl des hochfrequent getakteten Schalters wie auch des zusätzlich geöffneten niederfrequent getakteten Schalters einer aktivierten Brückendiagonale auf einen Zeitraum verschoben, der zeitlich nach dem Erreichen des Umkehrpunkts (Minimumwerts) des Brückenzweigstroms liegt.Thus, if the reclosing condition is to reach the minimum of the bridge branch current (which may be accomplished by monitoring the bridge branch current or a variable dependent thereon), then both the high frequency clocked switch and the additionally opened low frequency clocked switch of an activated bridge diagonal will be switched back to a period of time, the time after reaching the reversal point (minimum value) of the bridge branch current.
Auch andere Wiedereinschaltbedingungen, wie bspw. das Ansteigen der Mittenspannung am Verbindungspunkt zweier Schalter einer Halbbrücke über eine vorgegeben Schwelle hinaus .Other reclosing conditions, such as the increase in the center voltage at the junction of two switches of a half-bridge over a predetermined threshold also.
Dies ist schematisch in Fig. 8 dargestellt, wo ersichtlich ist, dass die Einschaltbedingung bereits erreicht ist, das synchrone Einschalten der Schalter A, B (für den Fall der aktivierten Brückendiagonale A, B) durch die Steuereinheit aber mit einer Verzögerung von beispielsweise 0,5 μs ausgelöst wird. Durch diese Verzögerung der Auslösung des Schaltvorgangs ist sichergestellt, dass die MittelpunktSpannungen Ux bzw. Uγ (s. Figur 6) beim tatsächlichen Einschalten der beiden Schalter A, B bzw. C, D auf gleichem Potential liegen. Dazu kommt es nicht mehr zu dem harten Schalten des niederfrequent getakteten Schalters.This is shown schematically in FIG. 8, where it can be seen that the switch-on condition has already been reached, the switches A, B being switched on synchronously (in the case of the activated bridge diagonals A, B) by the control unit but with a delay of, for example, 0, 5 μs is triggered. This delay in triggering the switching operation ensures that the center voltages U x and U γ (see FIG. 6) are at the same potential when the two switches A, B or C, D are actually switched on. This is no longer true the hard switching of the low-frequency clocked switch.
Um dieses leistungslose Schalten zu erreichen, kann ein Verzögerungswert beispielsweise zwischen 300 ns und 2,5 μs, vorzugsweise indessen unter 1 μs eingestellt werden.In order to achieve this powerless switching, a delay value can be set, for example, between 300 ns and 2.5 μs, but preferably below 1 μs.
Der Zeitpunkt des Schliessens des niederfrequent getakteten Schalters kann nach dem Schliessen des hochfrequent getakteten Schalters liegen, wenn die Lampenspannung, die Ausgangsspannung oder eine andere im Ausgangskreis überwachte Spannung wie z.B. die Mittenpunktspannung auf der Seite des niederfrequent getakteten Schalters (bei niederfrequenter Taktung der Schalter B und D ist dies die Mittenpunktspannung Uy) unter einem vorgegebenem Schwellenwert liegt. Da die Mittenpunktspannung Ux zur Erkennung der Wiedereinschaltbedingung auch überwacht wird, kann durch Überwachung der Mittenpunktspannung Uγ auf einfache Weise bestimmt werden.The timing of closing the low frequency clocked switch may be after the high frequency clocked switch is closed when the lamp voltage, output voltage or other voltage monitored in the output circuit such as the midpoint voltage on the low frequency clocked switch side (switches B and B at low frequency) D this is the midpoint voltage Uy) is below a predetermined threshold. Since the center point voltage U x for detecting the reclosing condition is also monitored, by monitoring the midpoint voltage U γ can be easily determined.
Zusätzlich zum Zeitpunkt des Wiedereinschaltens des niederfrequent getakteten Schalters kann erfindungsgemäß auch der Zeitpunkt des Öffnens des niederfrequent getakteten Schalters (also der Übergang von der Phase 2 auf die Phase 3 in Fig. 6) einstellbar sein.In addition to the time at which the low-frequency clocked switch is switched on again, the time at which the low-frequency clocked switch opens (ie the transition from phase 2 to phase 3 in FIG. 6) can also be set according to the invention.
Sowohl die Einstellung der Verzögerungszeit des Auslösens des Wiedereinschaltens sowie die Einstellung des Zeitpunkts Ausschaltens des niederfrequent getakteten Schalters kann beispielsweise der Steuereinheit von außen, beispielsweise abhängig von der Art der verwendeten Transistoren vorgegeben sein. Insbesondere die Verzögerung des Wiedereinschaltens des niederfrequent getakteten Schalters nach dem Eintreten in die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter kann programmierbar sein.Both the setting of the delay time of the triggering of the restarting and the setting of the timing off the low-frequency clocked switch, for example, the control unit from the outside, for example, be predetermined depending on the type of transistors used. In particular, the delay of the reconnection of the low-frequency clocked switch after entering the Restart condition for the high frequency clocked switch may be programmable.
Wie durch einen Vergleich der Figuren 1 und 9 deutlich wird, ist in Figur 9 der Schalter S5 weggelassen und sozusagen dauerhaft überbrückt. Weiterhin ist der Kondensator Cl des Serienresonanzkreises bestehend aus dem Spartransformator Ll und eben diesem Kondensator Cl mit einem Ende mit Masse verbunden.As is clear from a comparison of Figures 1 and 9, the switch S5 is omitted in Figure 9 and bridged, so to speak, permanently. Furthermore, the capacitor Cl of the series resonant circuit consisting of the autotransformer Ll and just this capacitor Cl is connected to one end to ground.
Dafür ist ein Zusatzkondensator CN vorgesehen, der einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen der Induktivität Ll und derFor this purpose, an additional capacitor CN is provided, on the one hand with the connection point between the inductance Ll and the
Kapazität Cl des Serienresonanzkreises verbunden ist.Capacitance Cl of the series resonant circuit is connected.
Andererseits ist der Zusatzkondensator CN an dem Verbindungspunkt zwischen den Schaltern Sl und S2 bzw. demOn the other hand, the additional capacitor CN at the connection point between the switches Sl and S2 and the
Verbindungspunkt zwischen der Induktivität L2 sowie derConnection point between the inductance L2 and the
Kapazität C2 der Glättungs- bzw. Filterschaltung vorgesehenCapacitance C2 of the smoothing or filtering circuit is provided
(die im Übrigen einen eigenen Serienresonanzkreis bildet) .(which incidentally forms its own series resonant circuit).
Alternativ kann wie in Fig. 9 strichliniert dargestellt die Zusatzkapazität CN Λ auch zwischen einem Verbindungspunkt zwischen der Induktivität Ll und der Kapazität Cl des Serienresonanzkreises und einem Verbindungspunkt des dritten und vierten Schalters S3 bzw. S4 verbunden sein. Diese Zusatzkapazität CN λ, die also alternativ oder zusätzlich der bereits erläuterten Zusatzkapazität CN vorgesehen sein kann, ist somit parallel zu dem in Fig. 9 rechten Zweig des Spartransformators Ll geschaltet. Die bereits erläuterte Zusatzkapazität CN ist dagegen parallel zu der Gasentladungslampe EL und dem linken Zweig des Spartransformators Ll geschaltet, in dem die Zündspannung transformiert wird. Alternatively, as shown by broken lines in FIG. 9, the additional capacitance CN Λ may also be connected between a connection point between the inductance Ll and the capacitance Cl of the series resonant circuit and a connection point of the third and fourth switches S3 and S4. This additional capacity CN λ , which may thus be provided as an alternative or in addition to the additional capacity CN already explained, is thus connected in parallel with the right branch of the autotransformer L 1 in FIG. 9. The already explained additional capacity CN, however, is connected in parallel to the gas discharge lamp EL and the left branch of the autotransformer Ll, in which the ignition voltage is transformed.

Claims

Ansprüche claims
1. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer1. Circuit arrangement for operating a
Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (U0) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (S1-S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dr i t t e n S c ha l t e r ( S 3 ) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und mit einer Steuerschaltung (1), die abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen aktiviert, die jeweils aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter besteht, wobei die Steuerschaltung (1) das Schliessen eines hochfrequent getakteten Schalters einer Brückendiagonale immer dann auslöst, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, dadurch gekennzeichnet dass die Steuerschaltung (1) das Schliessen des niederfrequent und/oder des hochfrequent getakteten Schalters nach einer der Steuerschaltung vorgegebenen Verzögerungszeit nach dem Eintritt derA gas discharge lamp, comprising a full-bridge circuit to which a DC voltage (U 0 ) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch, which is a node between the first switch (Sl) and the second switch (S2) to a node between the dr itten S c ha older (S 3) and the fourth switch (S4) connects, is arranged, and with a control circuit (1) which alternately activates one of the two bridge diagonals, respectively consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein the control circuit (1) triggers the closure of a high-frequency clocked switch a bridge diagonal whenever a measurement signal meets a reclosing condition, characterized in that the control circuit (1) closing the low-frequency and / or the high-frequency clocked switch according to a predetermined delay of the control circuit gszeit after the entrance of the
Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters auslöst. Restart condition of the high frequency clocked switch triggers.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Verzögerungszeit maximal 3uS, vorzugsweise 30OnS bis 2.5uS beträgt.2. Circuit arrangement according to claim 1, wherein the delay time is at most 3uS, preferably 30OnS to 2.5uS.
3. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (U0) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (S1-S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dri t t en S cha l te r ( S 3 ) und dem vi e rt en Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und mit einer Steuerschaltung (I)/ die abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen, jeweils bestehend aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter, aktiviert, wobei die Steuerschaltung (1) einen hochfrequent getakteten Schalter einer Brückendiagonale immer dann schließt, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei die Steuerschaltung (1) auch den niederfrequent getakteten Schalter derselben Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters öffnet (Figur 2b), wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit den Zeitpunkt des zusätzlichen Öffnens und/oder der Zeitpunkt des darauf folgenden Schliessens des niederfrequent und/oder hochfrequent getakteten Schalters gemäss einer externen Vorgabe einstellt und/oder der Zeitpunkt durch die Steuerschaltung (1) selbst adaptiv, d.h. abhängig von einem definierten Ereignis einstellt.3. A circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, with a full bridge circuit to which a DC voltage (U 0 ) is applied and the four controllable switch (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch, which is a node between the first Switch (Sl) and the second switch (S2) to a node between the third door (S 3) and the fourth switch (S4) connects, and to a control circuit (I) / alternately activates one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein the control circuit (1) always closes a high-frequency clocked switch of a bridge diagonal, when a measuring signal fulfills a reclosing condition, the control circuit ( 1) also the low-frequency clocked switch the same bridge diagonal after a predetermined period (T 2 ) after the Publ 2 (b), when the reclosing condition for the high-frequency clocked switch has not yet been fulfilled in order to allow the bridge branch current to decrease faster, characterized in that the control unit determines the time of the additional opening and / or the time the subsequent closure of the low frequency and / or high frequency Clock set switch according to an external default setting and / or the time by the control circuit (1) itself adaptive, ie adjusts depending on a defined event.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zeitpunkt des Auslösens des Schliessens des niederfrequent getakteten Schalters nach der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters nur dann verzögert wird, wenn die der Steuereinheit zugeführte Lampenspannung oder die Ausgangsspannung unter einem vorgegebenem Schwellenwert liegt.4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the time of triggering the closure of the low-frequency clocked switch is delayed only after the reclosing condition of the high-frequency clocked switch when the control unit supplied lamp voltage or the output voltage is below a predetermined threshold.
5. Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (U0) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (S1-S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem zweiten5. A method for operating a gas discharge lamp, with a full bridge circuit to which a DC voltage (U 0 ) is applied and the four controllable switch (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch, which is a node between the first Switch (Sl) and the second
Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und wobei abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen aktiviert wird, die jeweils aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter besteht, wobei ein hochfrequent getakteter Schalter einer Brückendiagonale immer dann geschlossen wird, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösen des Schliessens des niederfrequent und/oder des hochfrequent getakteten Schalters erst nach einer definierten Verzögerungszeit nach dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters erfolgt.Switch (S2) with a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonal is activated, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein a high frequency clocked switch of a bridge diagonal is always closed when a measurement signal fulfills a reclosing condition, characterized in that the triggering of the closing of the low frequency and / or the high-frequency clocked switch takes place only after a defined delay time after the occurrence of the reconnection condition of the high-frequency clocked switch.
6. Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (U0) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (S1-S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und wobei abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen, jeweils bestehend aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter, aktiviert wird, wobei die Steuerschaltung (1) einen hochfrequent getakteten Schalter einer Brückendiagonale immer dann schließt, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei auch der niederfrequent getaktete Schalter derselben Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters geöffnet wird (Figur 2b) , wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des zusätzlichen Öffnens und/oder der Zeitpunkt des darauf folgenden Schliessens des niederfrequent und/oder hochfrequent getakteten Schalters durch eine externe Vorgabe eingestellt wird und/oder adaptiv, d.h. ereignisabhängig eingestellt wird.6. A method for operating a gas discharge lamp, comprising a full bridge circuit, to which a DC voltage (U 0 ) is applied and the four controllable switch (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch, which is a node between the first Switch (Sl) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a Low-frequency clocked switch, is activated, wherein the control circuit (1) always closes a high-frequency clocked switch of a bridge diagonal when a measurement signal meets a reclosing condition, whereby the low-frequency clocked switch the same bridge diagonal after a predetermined period (T 2 ) after opening the high-frequency clocked switch is opened (Figure 2b), we nn until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not yet met, to let the bridge branch current fall faster, characterized in that the time of additional opening and / or the time of the subsequent closure of the low-frequency and / or high-frequency clocked switch an external default is set and / or adaptive, ie is set event-dependent.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Zeitpunkt des Auslösens des Schliessens des niederfrequent getakteten Schalters nach der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters nur dann verzögert wird, wenn die der Steuereinheit zugeführte Lampenspannung oder die Ausgangsspannung unter einem vorgegebenem Schwellenwert liegt.7. The method of claim 6, wherein the timing of triggering the closing of the low-frequency clocked switch is delayed after the reclosing condition of the high-frequency switch only when the control unit supplied lamp voltage or the output voltage is below a predetermined threshold.
8. Steuereinheit, insbesondere integrierte Schaltung, insbesondere ASIC, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 7 ausgelegt ist. 8. Control unit, in particular integrated circuit, in particular ASIC, which is designed to carry out a method according to one of claims 5 to 7.
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