KR20060133470A

KR20060133470A - 차단 회로

Info

Publication number: KR20060133470A
Application number: KR1020060054753A
Authority: KR
Inventors: 베른트 루돌프
Original assignee: 파텐트-트로이한트-게젤샤프트 퓌어 엘렉트리쉐 글뤼람펜 엠베하
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2006-12-26
Also published as: US20060284566A1; CA2550365A1; EP1765042A3; US7190127B2; RU2390107C2; CN1893758A; RU2006121385A; CN1893758B; TW200708197A; DE102005028419A1; EP1765042A2

Abstract

본 발명은 방전 램프(LA)를 동작시키기 위한 전자식 안정기에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 펌프 회로(D6, C8, C9, L1)는 컨버터(V1, V2)의 AC 전압으로부터 중간 회로 커패시터(C6)를 충전한다. 전압 제한 회로(R8, R3, D5, R4, R5, C3, SD)는 중간 회로 커패시터(C6)에 병렬로 연결된다. 전압 제한 회로(R8, R3, D5, R4, R5, C3, SD)의 소모 엘리먼트(R8)는 중간 회로 커패시터(C6) 양단의 전압에 대한 최대값이 초과될 때 전기 에너지를 열 에너지로 변환한다. 측정 저항기(R3)를 통과하는 전류는 상기 측정 저항기(R3) 양단의 전압(UC3)으로서 측정되고, 지연 회로(R4, R5, C3)에서 검출되며 컨버터(V1, V2)에 대한 차단 장치(SD)를 제어하기 위해 사용된다.

Description

차단 회로{SHUTDOWN CIRCUIT}

도 1은 본 발명에 따른 회로 배치를 보여준다.

본 발명은 방전 램프를 동작시키기 위한 전자식 안정기(electronic ballast)에 관한 것이다.

방전 램프를 동작시키기 위한 전자식 안정기는 여러 다양한 실시예들에서 공지되어 있다. 전자식 안정기는 일반적으로 AC 전압 공급을 정류하고 커패시터를 충전시키는 정류기 회로를 포함한다. 이러한 커패시터에 인가되는 DC 전압은 컨버터에 공급되도록 사용되고, 컨버터는 방전 램프를 구동한다. 특히, 컨버터는 방전 램프가 정류된 AC 전압 공급 또는 DC 전압 공급으로부터 고주파 전류(radiofrequency current)를 사용하여 동작되도록 공급 전압을 생성한다. 컨버터는 일반적으로 반대로 동작하는 스위칭 엘리먼트들을 통하여 이러한 고주파 AC 전압을 생성한다.

그러한 안정기의 한 가지 중요한 특성은 공급 시스템으로부터의 전력 인출 타입이다. 정류기가 중간 회로 커패시터를 충전한다면, 순간적 시스템 전압이 중간 회로 커패시터 양단의 전압 이상인 경우 중간 회로 커패시터의 충전 동작들은 단지 부가적인 조치없이 야기된다. 그 결과 역률(power factor)이 나빠진다.

역률을 개선하기 위한 다양한 방법들이 존재한다. 정류된 시스템 전압으로부터 중간 회로 커패시터를 충전하기 위한 컨버터들, 예를 들어, 승압 컨버터(step-up converter) 회로들에 부가하여, 소위 펌프 회로들 또한 고려된다. 이러한 펌프 회로들은 회로의 관점에서 비교적 낮은 복잡도를 요구한다.

펌프 회로의 토포로지는 적어도 하나의 전자 펌프 스위치를 경유하여 중간 회로 커패시터에 결합된 전력 공급 시스템으로부터 나온 정류된 공급 전압을 포함한다. 이것은 정류기와 전자 펌프 스위치 사이의 펌프 노드를 야기한다. 이러한 펌프 노드는 펌프 네트워크를 경유하여 컨버터 출력에 결합된다.

펌프 회로의 원리는 컨버터 동작의 반 사이클 동안 에너지가 펌프 노드를 경유하여 정류된 공급 전압으로부터 인출되고 펌프 네트워크에서 버퍼 저장된다. 후속적인 반 사이클에서, 버퍼 저장된 에너지는 전자 펌프 스위치를 경유하여 중간 회로 커패시터에 공급된다.

따라서, 에너지는 컨버터 주파수가 시스템에 공급되는 주파수와 비교하여 높은 시점에 정류된 공급 전압으로부터 인출된다.

본 발명은 펌프 회로를 구비한 개선된 전자식 안정기 및 관련된 동작 방법을 특정하는 기술적 문제에 기초한다.

본 발명은 방전 램프(LA)를 동작시키기 위한 전자식 안정기 및 그에 대응하는 동작 방법에 관한 것으로서,

- 고주파 AC 전압을 생성하기 위한 컨버터(V1, V2),

- 컨버터(V1, V2)에 DC 전압(UC6)을 공급하기 위한 중간 회로 커패시터(C6), 및

- 컨버터(V1, V2)의 AC 전압으로부터 중간 회로 커패시터(C6)를 충전하는 펌프 회로(D6, C8, C9, L1)

를 포함하고,

중간 회로 커패시터(C6) 양단의 전압(UC6)을 제한하기 위하여 중간 회로 커패시터(C6)와 병렬로 연결된 전압 제한 회로(R8, R3, D5, R4, R5, C3, DZ3)에 특징이 있으며,

상기 전압 제한 회로는:

- 소모 엘리먼트(R8) 및 측정 저항(R3)을 포함하는 직렬 회로(R3, R8),

- 지연 회로(R4, R5, C3), 및

- 지연 회로(R4, R5, C3) 양단의 스위칭 전압(UC3)을 한정하는 임계값 엘리먼트(DZ3)를 포함하고, 최대 전압(UC3)이 초과될 때 컨버터(V1, V2)를 불활성시키는 출력 신호를 제공하는 차단 장치(SD)

를 포함하고,

소모 엘리먼트(R8)는 소모 엘리먼트에 의하여 결정된 중간 회로 커패시터(C6) 양단의 전압(UC6)에 대한 최대 값이 초과될 때 전기 에너지를 열 에너지로 변 환하며,

측정 저항기(R3)를 통과하는 전류는 상기 측정 저항기(R3) 양단의 전압(UR3)으로서 측정되고, 지연 회로(R4, R5, C3)에서 검출되며, 입력 신호(UC3)로서 차단 회로에 공급된다.

본 발명의 바람직한 개선예는 종속항에 주어지고 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다. 본 명세서는 본 발명에 따른 방법 특징 및 장치 특징 모두에 관한 것이다.

본 발명은 컨버터가 동작되자마자 컨버터가 동작하는 동안 펌프 회로가 정류된 시스템 전압으로부터 에너지를 인출하고 에너지를 전자 펌프 스위치를 통해 중간 회로 커패시터로 공급한다는 지식에 기초한다. 컨버터는 일반적으로 전자식 안정기가 스위치 온될 때 구동된다. 펌프 회로의 부가적인 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어는 보통 일어나지 않는다. 컨버터에 연결된 충분한 부하없이, 펌프 회로는 중간 회로 커패시터 양단의 전압을 증가시킨다. 중간 회로 커패시터 양단의 높은 전압은 전자식 안정기의 부품들, 특히 중간 회로 커패시터 자체를 위험에 처하게 만든다.

펌프 회로의 부품들 및 전자식 안정기의 나머지 다른 부품들은 일반적으로 공급 시스템 및 부하, 즉, 방전 램프에 정합되고, 그 결과 중간 회로 커패시터 양단의 전압은 정상 동작 동안에 고정된 값 근처에서 유지된다. 예를 들어, 중간 회로 커패시터 양단의 전압은 정류된 AC 공급 전압의 최대 전압보다 항상 약간 높게 설정될 수 있다.

대응하는 부하가 연결되지 않은 상태로 컨버터가 전자식 안정기에서 구동될 수 있는 다양한 이유들이 있다. 예를 들어, 전자식 안정기에 연결된 방전 램프가 전혀 없으면서 안정기가 스위치 온되는 것이 가능하다. 또한, 방전 램프가 고장나거나 동작 동안에 손상되고, 방전이 소멸되어, 전자식 안정기에 연결된 부하가 더 이상 존재하지 않는 경우가 가능하다. 특히, 본래의 방전 램프가 연결되어 있는 경우에, 가스 방전이 충분히 신속하게 시작될 수 없고, 경우에 따라 방전 램프가 특히 제 수명을 다해 가스 방전이 신속하게 시작될 수 없는 경우가 또한 가능하다. 이러한 예들의 리스트는 끝없이 많다.

중간 회로 커패시터에서의 과전압을 피하기 위하여, 본 발명은 중간 회로 커패시터와 병렬로 연결된 전압 제한 회로를 포함한다. 이러한 전압 제한 회로는 복수 개의 부품들, 즉, 소모 엘리먼트 및 측정 저항기를 포함하는 직렬 회로, 지연 회로 및 차단 장치를 포함한다. 차단 장치는 임계값 엘리먼트를 포함하고, 임계값 엘리먼트는 지연 회로를 통하여 차단 장치에 대한 스위칭 전압을 한정한다. 만약 중간 회로 커패시터 양단의 전압이 소모 엘리먼트의 속성들에 의해 결정되는 최대 전압을 초과한다면, 현저한 전류가 소모 엘리먼트 및 측정 저항기를 포함하는 직렬 회로를 통해 흐른다. 이러한 경우에, 전기 에너지는 소모 엘리먼트에 의해 열 에너지로 변환된다. 측정 저항기를 통해 흐르는 전류는 측정 저항기 양단의 전압으로서 측정되고 지연 회로에서 검출된다. 지연 회로에서의 이러한 전압이 임계값 엘리먼트에 의해 정해지는 스위칭 전압을 초과하면, 컨버터는 차단 장치에 의해 동작이 중단된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 소모 엘리먼트는 배리스터(varistor)이다. 배리스터는 낮은 전압에서 매우 높은 저항값을 갖고, 특정 전압이 초과될 때 낮은 저항값을 갖는다. 그러나, 이것이 일어나는 전압은 배리스터마다 상당히 다를 수 있고 배리스터의 수명동안에도 변화한다. 배리스터는 짧은 시간 주기 동안 비교적 많은 양의 에너지를 열로 변환한다. 그러나, 더 긴 시간 간격 동안, 최대 전력 소모는 줄어든다. 배리스터의 사용은 배리스터가 매우 저렴한 부품이기 때문에 특히 유리하다.

차단 장치는 바람직하게 쌍안정 차단 장치의 형태를 갖는다. 지연 회로에서 검출되는 전압이 절대값의 관점에서 특정 스위칭 전압을 초과하면, 차단 장치는 동작하여 컨버터를 불활성화시킨다. 만약 지연 회로의 검출된 전압이 하강하면, 차단 장치는 단지 절대값 관점에서 더 작은 값을 갖는 부가의 스위칭 지점에 이르지 못하는 경우에만 다시 동작한다. 더 낮은 스위칭 임계값에 이르지 못할 때, 컨버터는 재활성화된다.

차단 장치는 바람직하게 임계값 엘리먼트로서 제너 다이오드를 갖는다. 제너 다이오드는 저렴하고 안정적인 부품이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 지연 회로는 충전 저항기 및 적분 커패시터를 포함하는 직렬 회로를 포함한다. 지연 회로는 직렬 회로에 의하여 측정 저항기 양단의 전압을 검출하고, 직렬 회로는 측정 저항기에 병렬로 연결되며, 충전 저항기 및 적분 커패시터를 포함한다. 적분 커패시터의 충전 시간 상수는 적분 커패시터의 커패시턴스 및 충전 저항기의 비리액턴스성 저항(nonreactive resistance)의 곱에 대응한다. 적분 커패시터의 커패시턴스 및 충전 저항기의 비리액턴스성 저항의 수치는 이러한 시간 상수를 결정한다. 상기 적분 커패시터의 커패시턴스 및 충전 저항기의 비리액턴스성 저항의 수치는 지연 회로에서 검출된 전압이 차단 장치의 스위칭 전압에 도달하기 이전에 얼마나 오랫동안 전류가 소모 엘리먼트 및 측정 저항기를 포함하는 직렬 회로를 통해 흐를 수 있는지 결정한다.

지연 회로는 바람직하게 중간 회로 커패시터 양단의 전압이 최대 전압을 초과하는 경우 소모 엘리먼트에 어떠한 위험도 주지 않으며 회로 내의 부품들이 파괴되지 않으면서 소모 엘리먼트를 통과하는 전류 흐름이 가능한 오래 유지될 수 있도록 설계된다. 일단 소모 엘리먼트가 연결되면, 차단 장치를 경유하여 즉시 컨버터를 중단시키는 것보다는 가능한 오래 대기하는 것이 유용할 수 있다. 이것은 예를 들어, 방전 램프가 연결되나 가스 방전이 충분히 빨리 시작될 수 없는 경우이다. 컨버터가 아직 불활성화되지 않는 한, 방전 램프의 시동은 성공할 것이다.

방전 저항기는 바람직하게 적분 커패시터에 병렬로 연결된다. 적분 커패시터의 커패시턴스 및 방전 저항기의 비리액턴스성 저항은 차단 장치 그 자체가 높은 저항 값을 갖는 경우 적분 커패시터의 방전 시간 상수를 결정한다.

적분 커패시터 및 방전 저항기는 바람직하게 소모 엘리먼트에서 시간에 따른 최대 평균 전력 손실이 초과될 수 없도록 설계된다. 이전에 이미 언급한 바와 같이, 소모 엘리먼트는 짧은 시간 주기에 걸쳐 많은 양의 에너지를 열로 변환시키는 것이 가능하고, 더 긴 시간 간격에 걸쳐 평균적으로 현저히 낮은 전력만을 변환하는 것이 가능하다. 만약 적분 커패시터가 너무 빨리 방전되고 컨버터가 차단 장치 를 경유하여 재활성화되면, 소모 엘리먼트는 다시 에너지를 열로 변환하는 것이 필요하다. 만약 이러한 이벤트들 간의 시간 간격이 너무 짧으면, 소모 엘리먼트는 파괴될 수 있다. 따라서 적분 커패시터 및 방전 저항기는 컨버터가 너무 일찍 재활성화될 수 없도록 수치가 정해지는 것이 필요하다. 반면, 특정 시간 주기 이후에, 예를 들어, 일단 방전 램프가 교체된 후, 컨버터를 재활성화시키는 것이 바람직하기 때문에 방전 시간 상수는 또한 너무 크지 않아야 한다.

본 발명은 바람직하게 방전 램프를 콜드 시동(coldstarting)시키기 위해 사용된다. 연결된 방전 램프의 전극들이 방전의 시작 이전에 가열되지 않는 전자식 안정기의 실시예들이 존재한다. 그러한 콜드 시동 시나리오의 경우에, 펌프 회로는 우선 전자식 안정기가 동작될 때 바로 활성화되나, 임의의 전력이 램프 내로 주입되는 것은 아직 가능하지 않다. 방전의 시작이 충분히 짧은 시간 주기 내에서 일어나지 않는다면, 바람직스럽지 못한 과전압이 중간 회로 커패시터 양단에서 일어날 수도 있다. 그러한 경우에, 전압 제한 회로는 전자식 안정기의 부품들이 파괴될 위험을 감소시킬 수 있다. 특히, 방전 램프의 수명이 끝나감에 따라, 시동에 요구되는 시간은 비교적 길 수 있다.

방전 램프를 콜드 시동할 때뿐만 아니라, 예열된 전극을 가진 방전 램프를 시동할 때조차 가스 방전은 너무 늦게 시작될 수 있다. 이러한 경우에도 역시, 본 발명은 유리하게 사용될 수 있다.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다. 그에 의해 개시된 각각의 특징들은 또한 다른 결합물에서 본 발명에 필수적이 다. 상기 기재 및 이하의 기재는 명시적으로 상세히 언급하지 않더라도 본 발명의 장치 특징 및 방법 특징 모두에 관련된다.

도 1은 본 발명에 따른 회로 배치를 보여주고, 방전 램프와 연결된 전자식 안정기의 부분으로 이해된다.

왼쪽 측면 상에 예시된 것은 2개의 시스템 공급 단자 NKL1 및 NKL2이고, 시스템 공급 단자에서 시스템 공급은 전자식 안정기에 연결될 수 있다. 2개의 커패시터 C1 및 C2 및 2개의 결합된 코일들을 포함하는 필터(FI1로 표시됨)는 시스템 공급 단자 NKL1 및 NKL2를 다이오드 D1 내지 D4를 포함하는 풀 브리지 정류기(full bridge rectifier)에 연결한다. 정류된 공급 전압은 풀 브리지 정류기(D1 내지 D4)의 캐소드 측면 단부에 연결된 펌프 스위치 다이오드 D6를 경유하여 중간 회로 커패시터 C6에 인가되고, 중간 회로 커패시터 C6는 도 1에서 풀 브리지 정류기의 우측에 도시된다. 전압 UC6은 중간 회로 커패시터 C6 양단에서 하강된다.

풀 브리지 정류기의 애노드측 출력에서, 기준 전위 VB가 인가된다. 풀 브리지 정류기의 캐소드측 출력에서, 풀 브리지 정류기와 펌프 스위치 다이오드 D6 사이의 연결 노드 N1에서, 정류된 양(positive)의 공급 전압 VP가 인가된다. 시스템 전류 고조파를 감소시키기 위한 목적을 위하여 간섭 억제 커패시터(interference suppression capacitor) C5는 풀 브리지 정류기 D1 내지 D4와 병렬로 연결된다.

중간 회로 커패시터 C6는 공급 전력을 컨버터에 공급하고, 컨버터는 이러한 경우 2개의 스위칭 엘리먼트 V1 및 V2를 포함하는 하프 브리지(half bridge)의 형태를 갖는다. 스위칭 엘리먼트 V1 및 V2는 이 경우 MOSFET의 형태를 갖는다. 반 대되는 클록을 사용하여, 스위칭 엘리먼트들은 그들 사이의 연결 노드, 중간 탭 NM에서 AC 전위를 생성하고, 상기 AC 전위는 중간 회로 커패시터의 기준 전위 VB와 공급 전위 UC6 사이에서 오실레이팅(oscillate)한다.

램프 인덕터 L1, 램프 단자 KL1 및 KL2 및 커플링 커패시터 C4 를 포함하는 직렬 회로는 중간 탭 NM 및 기준 전위 VB 사이에 연결된다. 방전 램프 LA는 램프 단자 KL1 및 KL2에 연결된다.

트랜스포머 코일 L3-C은 중간 탭 NM에 직렬로 연결된다. 저항기 R2 및 트랜스포머 코일 L3-B을 포함하는 직렬 회로는 공급 전위 측 상에서 컨버터의 중간 탭 NM과 스위칭 엘리먼트 V1의 게이트 사이에 연결된다. 저항기 R1 및 트랜스포머 코일 L3-A을 포함하는 대응하는 직렬 회로는 기준 전위 VB 및 스위칭 엘리먼트 V2의 게이트 사이에 연결된다. 스위칭 엘리먼트 V1 또는 스위칭 엘리먼트 V2의 과전압 보호를 위한 제너 다이오드 DZ1 또는 DZ2는 각각의 경우에 저항기 R2 및 R1 중 하나 및 트랜스포머 코일 L3-B 및 L3-A 중 하나를 포함하는 이러한 직렬 회로들에 병렬로 각각 연결된다. 3개의 트랜스포머 코일 L3-A, L3-B 및 L3-C은 서로 트랜스포머 결합되고, 상징적으로 스위칭 엘리먼트 V1 및 V2의 스위칭 시간동안 자체-여기 제어(self-excited control)를 나타낸다.

펌프 커패시터 C9는 노드 N1과 좌측 램프 단자 KL1 사이에 연결된다. 사다리형 커패시터(trapezoidal capacitor) C8는 이러한 펌프 커패시터와 병렬로 중간 탭 NM에 연결된다. 사다리형 커패시터 C8는 스위칭 엘리먼트 V1 및 V2의 시간에 대한 스위칭 응답에 영향을 주어 스위칭 손실을 감소시킨다. 이러한 경우에, 커패 시터 C8 및 C9은 램프 인덕터 L1와 함께 펌프 네트워크로서 지칭된다. 펌프 네트워크 C8, C9, L1은 펌프 스위치 다이오드 D6와 함께 펌프 브랜치를 형성한다. 그러나, 실제로 임의의 바람직한 펌프 네트워크 토포로지가 구상될 수 있다. 펌프 네트워크가 적어도 하나의 에너지 저장소를 포함하는 것은 필수적이고, 상기 에너지 저장소는 펌프 스위치를 경유하여 중간 회로 커패시터 C6에 연결된다.

배리스터 R8 및 측정 저항기 R3을 포함하는 직렬 회로는 중간 회로 커패시터 C6에 병렬로 연결된다. 노드 ND는 배리스터 R8와 측정 저항기 R3 사이에 위치한다. 다이오드 D5, 적분 저항기 R4, 방전 저항기 R5 및 적분 커패시터 C3를 포함하는 지연 회로는 노드 ND와 기준 전위 VB 사이에 연결된다. 이러한 경우에, 다이오드 D5는 적분 저항기 R4 및 적분 커패시터 C3에 직렬로 연결된다. 방전 저항기 R5는 적분 커패시터 C3에 병렬로 연결된다. 차단 장치 SD는 높은 저항성 입력을 경유하여 적분 저항기 R4와 적분 커패시터 C3 사이의 연결 노드에 연결된다. 차단 장치 SD의 불활성화 출력은 스위칭 엘리먼트 V2의 제어 입력에 연결된다.

정상 동작 동안에, 방전 램프 LA가 연결되어 가스 방전이 점화될 때, 펌프 회로는 이하와 같이 기능한다. 컨버터의 중간 탭 NM은 중간 회로 커패시터 C6의 기준 전위 VB와 공급 전위 UC6 사이의 높은 주파수에서 오실레이팅한다. 커플링 커패시터 C4는 기준 전위 측면 상에서의 램프 단자 KL2에서의 전위 NH가 중간 회로 커패시터 C6 양단의 전압 UC6의 대략 절반에 해당하도록 설계된다. 중간 탭 NM에서의 오실레이팅 전위에 의해 구동되면, 우선 방전 램프 LA가 동작하고, 그 다음 충전이 커패시터 C8 및 C9 및 램프 인덕터 L1를 포함하는 펌프 네트워크를 통해 펌 프 스위치 다이오드 D6를 경유하여 중간 회로 커패시터 C6 내로 펌핑된다.

방전 램프 LA의 콜드 시동의 경우에, 도 1에 도시된 바와 같이 이하의 과정이 회로 배치에서 일어난다. 충전이 펌프 네트워크 C8, C9 및 L1를 사용하여 펌프 스위치 다이오드 D6를 경유하여 중간 회로 커패시터 내로 펌핑된다. 가스 방전이 방전 램프 LA에서 점화되기 이전에 컨버터는 더 많은 스위칭 동작을 수행함에 따라, 중간 회로 커패시터 C6 양단의 전압 UC6의 증가량이 더 크다.

방전 램프 LA에서의 가스 방전은 보통 중간 회로 커패시터 C6 양단의 전압 UC6이 아직 임계적이지 않은 시간 간격 내에서 점화된다. 만약 가스 방전이 점화되지 않는다면, 중간 회로 커패시터 C6 양단의 전압 UC6는 전자식 안정기 내의 부품들, 특히 중간 회로 커패시터 C6 그 자체가 파괴될 정도로 높은 값에 도달할 수 있다. 도 1에 도시된 회로 배치는 이러한 위험을 감소시켜야 한다.

만약 과전압이 커패시터 C6에서 발생한다면, 다른 한편으로 높은 저항성 배리스터 R8이 낮은 저항값을 취하고, 전류는 배리스터 R8 및 측정 저항기 R3를 포함하는 직렬 회로를 통해 흐른다. 이러한 경우에, 배리스터는 짧은 시간 주기동안 높은 전력을 소모할 수 있다. 배리스터 R8가 낮은 저항 값을 취하는 전압은 타입에 따라 현격히 가변될 수 있고, 또한 배리스터의 수명에 걸쳐 가변될 수 있으며, 양쪽 모두 경우에 있어 10%는 이례적이지 않다.

측정 저항기 R3에 병렬로 연결된 지연 회로는 측정 저항기 R3 양단의 전압 UC3을 검출한다. 이러한 경우에 전압은 적분 커패시터 C3에 저장된다. 얼마나 빠르게 적분 커패시터 C3 양단의 전압 UC3이 증가하는지는 지연 회로의 부품들의 수 치에 의존한다. 충전 시간 상수는 적분 저항기 R4의 비리액턴스성 저항 및 적분 커패시터 C3의 커패시턴스에 의해 주어진다. 이러한 경우에 방전 시간 상수는 적분 커패시터 C3의 커패시턴스 및 방전 저항기 R5의 비리액턴스성 저항에 의해 주어진다. 방전 시간 상수가 충전 시간 상수보다 더 크다면, 적분 커패시터 C3 양단의 전압 UC3는 배리스터 R8가 연결된 이래로 측정 저항기 R3을 통해 흐른 전하량에 비례한다.

적분 커패시터 C3에 대한 충전 시간 상수는 배리스터 R8 및 측정 저항기 R3를 포함하는 직렬 회로를 통해 흐른 전류가 배리스터 R8가 파괴됨없이 가능한 오래 유지될 수 있도록 설정된다. 그리하여 방전 램프 LA는 가능한 오래 가스 방전을 점화하도록 제공된다. 만약 적분 커패시터 C3 양단의 전압이 차단 장치 SD의 스위칭 임계값을 초과한다면, 차단 장치 SD는 컨버터의 스위칭 엘리먼트 V2를 불활성화시킨다. 따라서 중간 회로 커패시터 C6 양단의 전압 UC6는 더 이상 상승할 수 없다. 적분 커패시터 C3는 방전 저항기 R5를 경유하여 방전된다. 이것은 적분 커패시터 C3의 충전에 비해 느리게 일어난다.

차단 장치 SD는 쌍안정 차단 장치이고, 즉, 제 1 스위칭 임계값이 초과될 때 활성화되어, 컨버터를 불활성화시키고, 더 작은 제 2 스위칭 임계값 이하일 때 컨버터를 활성화시킨다. 적분 커패시터 C3의 방전에 대한 방전 시간 상수는 컨버터가 단지 비교적 오랜 시간 주기 이후에 재활성되도록 설정된다. 이에 대한 이유는 더 오랜 시간 간격들에 걸쳐 평균했을 때 배리스터 R8가 매우 짧은 시간 간격 동안만큼의 전력을 소모할 수 없다는 사실 때문이다. 따라서, 고주파 컨버터 활성화/ 불활성화 사이클은 배리스터의 시간에 걸쳐 평균 전력 소모가 대응하는 제한값을 초과하지 않도록 중지되어야 한다.

반면, 가스 방전이 점화되지 않는 경우는 단지 한 번만 일어나는 경우이기 때문에, 또는 그 사이에 방전 램프 LA가 교체되기 때문에 특정 시간 주기 이후에 컨버터를 재활성화시키는 것은 유리하다.

본 발명에 따르면, 중간 회로 커패시터에서의 과전압을 방지함으로써 전자식 안정기의 부품들, 특히 중간 회로 커패시터 그 자체를 보호할 수 있다.

Claims

방전 램프(LA)를 동작시키기 위한 전자식 안정기로서,

- 고주파 AC 전압을 생성하는 컨버터(V1, V2),

- 상기 컨버터(V1, V2)에 DC 전압(UC6)을 공급하기 위한 중간 회로 커패시터(C6), 및

- 상기 컨버터(V1, V2)의 AC 전압으로부터 중간 회로 커패시터(C6)를 충전하는 펌프 회로(D6, C8, C9, L11),

를 포함하고,

상기 중간 회로 커패시터(C6) 양단의 전압(UC6)을 제한하기 위하여 상기 중간 회로 커패시터(C6)와 병렬로 연결된 전압 제한 회로(R8, R3, D5, R4, R5, C3, SD)를 포함하며,

상기 전압 제한 회로는,

- 소모 엘리먼트(R8) 및 측정 저항기(R3)를 포함하는 직렬 회로(R3, R8),

- 지연 회로(R4, R5, C3), 및

- 임계값 엘리먼트(DZ3)를 포함하는 차단 장치(SD) - 상기 임계값 엘리먼트는 상기 지연 회로(R4, R5, C3) 양단의 스위칭 전압(UC3)을 한정하고, 상기 차단 장치의 출력 신호는 최대 전압(UC3)이 초과될 때 상기 컨버터(V1, V2)를 불활성화시킴 -,

를 포함하고,

상기 소모 엘리먼트(R8)는 상기 소모 엘리먼트에 의해 결정된 상기 중간 회로 커패시터(C6) 양단의 전압에 대한 최대 값이 초과될 때 전기 에너지를 열 에너지로 변환하고,

상기 측정 저항기(R3)를 통과하는 전류는 상기 측정 저항기(R3) 양단의 전압(UR3)으로서 측정되며, 상기 지연 회로(R4, R5, C3)에서 검출되고, 입력 신호(UC3)로서 상기 차단 장치(SD)에 공급되는,

전자식 안정기.
제1항에 있어서,

상기 소모 엘리먼트(R8)는 배리스터인,

전자식 안정기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 차단 장치(SD)는 쌍안정 차단 장치(SD)의 형태를 갖는,

전자식 안정기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 차단 장치(SD)는 임계값 엘리먼트로서 제너 다이오드(DZ3)를 포함하는,

전자식 안정기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지연 회로(R4, R5, C3)는 상기 측정 저항기(R3)에 병렬로 연결된 직렬 회로를 경유하여 상기 측정 저항기(R3) 양단의 전압(UR3)을 검출하고, 상기 직렬 회로는 충전 저항기(R4) 및 적분 커패시터(C3)를 포함하는,

전자식 안정기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지연 회로(R4, R5, C3)는,

상기 중간 회로 커패시터(C6) 양단의 전압(UC6)이 최대값을 초과하면 상기 소모 엘리먼트(R8)를 통해 흐르는 전류가 단지 상기 소모 엘리먼트(R8)가 파괴되지 않은 상태로 가능한 오래 유지될 수 있도록,

설계되는,

전자식 안정기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 제5항에 있어서,

방전 저항기(R5)가 상기 적분 커패시터(C3)에 병렬로 연결되는,

전자식 안정기.
제7항에 있어서,

상기 적분 커패시터(C3) 및 상기 방전 저항기(R5)는 상기 소모 엘리먼트(R8) 의 시간에 걸쳐 최대 평균 전력 손실이 초과되지 않도록 설계되는,

전자식 안정기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자식 안정기가 방전 램프를 콜드 시동하기 위해 사용되는,

전자식 안정기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자식 안정기가 저압 방전 램프를 동작시키기 위해 사용되는,

전자식 안정기.
방전 램프(LA)를 위한 전자식 안정기를 동작시키는 방법으로서,

- 컨버터(V1, V2)는 고주파 AC 전압을 생성하고,

- 중간 회로 커패시터(C6)는 상기 컨버터(V1, V2)에 DC 전압을 공급하고,

- 펌프 회로(D6, C8, C9, L1)는 상기 컨버터(V1, V2)의 AC 전압으로부터 상기 중간 회로 커패시터(C6)를 충전하고,

상기 중간 회로 커패시터(C6)에 병렬로 연결된 전압 제한 회로(R8, R3, D5, R4, R5, C3, SD)는 상기 중간 회로 커패시터(C6) 양단의 전압(UC6)을 제한하고,

상기 전압 제한 회로(R8, R3, D5, R4, R5, C3, SD)는,

- 소모 엘리먼트(R8) 및 측정 저항기(R3)를 포함하는 직렬 회로(R3, R8),

- 지연 회로(R4, R5, C3), 및

- 임계값 엘리먼트(DZ3)를 포함하는 차단 장치(SD) - 상기 임계값 엘리먼트는 상기 지연 회로(R4, R5, C3) 양단의 스위칭 전압(UC3)을 한정하고, 상기 차단 장치의 출력 신호는 최대 전압(UC3)이 초과될 때 상기 컨버터(V1, V2)를 불활성화시킴 -,

를 포함하고,

상기 소모 엘리먼트(R8)는 상기 소모 엘리먼트에 의해 결정된 상기 중간 회로 커패시터(C6) 양단의 전압에 대한 최대 값이 초과될 때 전기 에너지를 열 에너지로 변환하고,

상기 측정 저항기(R3)를 통과하는 전류는 상기 측정 저항기(R3) 양단의 전압(UR3)으로서 측정되며, 상기 지연 회로(R4, R5, C3)에서 검출되고, 입력 신호(UC3)로서 상기 차단 장치(SD)에 공급되는,

전자식 안정기 동작 방법.
제11항에 있어서,

상기 중간 회로 커패시터(C6) 양단의 최대 전압은 방전의 시작 이전에 초과되고, 그 결과, 상기 소모 엘리먼트(R8)는 전기 에너지를 열 에너지로 변환하고, 상기 차단 장치(SD)는 상기 컨버터를 불활성화시키는,

전자식 안정기 동작 방법.
제12항에 있어서,

상기 방전 램프(LA)의 전극들은 시동 이전에 가열되지 않고, 오히려 콜드 시동이 수행되는,

전자식 안정기 동작 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 안정기를 사용하는,

전자식 안정기 동작 방법.