RU12319U1

RU12319U1 - START-UP DEVICE

Info

Publication number: RU12319U1
Application number: RU99110134/20U
Authority: RU
Inventors: В.Д. Поляков
Original assignee: Московский энергетический институт (Технический университет)
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 1999-12-16

Abstract

Пускорегулирующее устройство, содержащее подключенный к выводам источника питания постоянного тока полумостовой транзисторный инвертор, блок управления инвертором, соединенный через балластный резистор с источником питания блока управления инвертором и сглаживающий блок, подключенный к выходу инвертора и содержащий конденсатор и резистор, отличающееся тем, что оно снабжено двумя дополнительными конденсаторами, дополнительным резистором, тремя диодами и ключевым пороговым элементом, при этом конденсатор сглаживающего блока и первый дополнительный конденсатор соединены последовательно соответственно между выходом инвертора и отрицательным выводом источника питания постоянного тока, первый диод подсоединен параллельно первому дополнительному конденсатору и катодом подключен к общей точке соединения конденсатора сглаживающего блока и первого дополнительного конденсатора, второй диод анодом подключен к катоду первого диода, а катодом - к аноду третьего диода, катод второго диода через резистор сглаживающего блока соединен с выводом питания блока управления инвертором, третий диод через дополнительный резистор подключен к одному из выводов второго дополнительного конденсатора, другой вывод которого соединен с отрицательным выводом источника питания постоянного тока, ключевой пороговый элемент включен параллельно второму дополнительному конденсатору.A control gear comprising a half-bridge transistor inverter connected to the terminals of a DC power source, an inverter control unit connected through a ballast resistor to a power source of the inverter control unit, and a smoothing unit connected to the inverter output and comprising a capacitor and a resistor, characterized in that it is provided with two additional capacitors, an additional resistor, three diodes and a key threshold element, while the capacitor of the smoothing unit and the first The first additional capacitor is connected in series between the inverter output and the negative terminal of the DC power source, the first diode is connected in parallel with the first additional capacitor and the cathode is connected to the common connection point of the smoothing unit capacitor and the first additional capacitor, the second diode is connected to the cathode of the first diode by the anode and the cathode - to the anode of the third diode, the cathode of the second diode through a resistor of the smoothing unit is connected to the power output of the control unit and vertorom third diode via a further resistor is connected to one terminal of the second additional capacitor and the other terminal of which is connected to the negative terminal of the DC power supply, a key threshold element connected in parallel with the second additional capacitor.

Description

ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВОSTART-UP DEVICE

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для зажигания и питания током повышенной частоты люминесцентных газоразрядных осветительных ламп.The utility model relates to the field of electrical engineering and is intended for ignition and power supply of an increased frequency of fluorescent gas-discharge lighting lamps.

Известны пускорегулирующие устройства, содержащие подключенный к источнику питания постоянного тока полумостовой транзисторный инвертор на МОП-транзисторах и блок управления этими транзисторами Energy efficient semiconductors for lighting. BR480/D rev 1.- Motorola, 1997.- c.55. Лампа в таких преобразователях подсоединена через, по меньшей мере, один разделительный конденсатор и реактор. Папряжение питания на блок управления подается через резистивный балласт.Known ballasts containing connected to a DC power source, a half-bridge transistor inverter on MOS transistors and a control unit for these transistors Energy efficient semiconductors for lighting. BR480 / D rev 1.- Motorola, 1997.- p. 55. A lamp in such converters is connected through at least one isolation capacitor and a reactor. Power supply to the control unit is supplied through a resistive ballast.

Недостатками таких устройств является низкая надежность из-за отсутствия защиты МОП-транзисторов в режиме холостого хода и токовых перегрузок. Такие режимы являются характерными при наличии неисправности в газоразрядной лампе и при отсутствии лампы. Токовые перегрузки приводят к перегреву транзисторов и выходу их из строя. При обрыве цепи нагрузки происходит разряд внутренних паразитных конденсаторов (а также внешнего конденсатора, подключаемого к транзистору для снижения уровня генерируемых радиопомех) на внутреннюю структуру МОП-транзистора на этапе его включения. Рост динамических потерь приводит к перегреву транзистора и возможному выходу его из строя.The disadvantages of such devices are low reliability due to the lack of protection of MOS transistors in idle mode and current overloads. Such modes are characteristic in the presence of a malfunction in a discharge lamp and in the absence of a lamp. Current overloads lead to overheating of transistors and their failure. When the load circuit breaks, the internal parasitic capacitors (as well as the external capacitor connected to the transistor to reduce the level of generated radio interference) are discharged to the internal structure of the MOS transistor at the stage of its inclusion. The increase in dynamic losses leads to overheating of the transistor and its possible failure.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является пускорегулирующее устройство Силовые полупроводниковые приборы. International Rectifier. Книга по применению. Пер. с англ, под ред. В.В.Токарева. - Воронеж: Издательство Элист. 1995. с.597, содержащее подключенный к выводам источника питания постоянного тока полумостовой транзисторный инвертор, и блок управления инвертором. Питание блока управления осуществляется от источника питания черезClosest to the proposed utility model is a ballasts Power semiconductor devices. International Rectifier. Application book. Per. with English, ed. V.V. Tokareva. - Voronezh: Publishing house Elist. 1995. p.597, containing a half-bridge transistor inverter connected to the terminals of the DC power source, and an inverter control unit. The control unit is powered by a power source through

Н 05 в 41/24 H 05 at 41/24

резисторный балласт. Для уменьшения динамических потерь в транзисторах инвертора и снижения уровня генерируемых радиопомех к выходу инвертора подключена сглаживающая цепь из последовательно соединенных конденсатора и резистора. Нагрузкой пускорегулирующего устройства является газоразрядная лампа, подключенная к выходу устройства через разделительный конденсатор и токоограничительный реактор.resistor ballast. To reduce the dynamic losses in the inverter transistors and to reduce the level of generated radio noise, a smoothing circuit from a series-connected capacitor and resistor is connected to the inverter output. The load of the ballast is a discharge lamp connected to the output of the device through a separation capacitor and a current-limiting reactor.

Недостатком такого устройства является низкая надежность из-за отсутствия защиты транзисторов в режиме холостого хода.The disadvantage of this device is the low reliability due to the lack of protection of transistors in idle mode.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении надежности устройства.The technical problem solved by the utility model is to increase the reliability of the device.

Решение технической задачи достигается тем, что известное пускорегулирующее устройство, содержащее подключенный к выводам источника питания постоянного тока полумостовой транзисторный инвертор, блок управления инвертором, соединенный через балластный резистор с источником питания блока управления инвертором и сглаживающий блок, подключенный к выходу инвертора и содержащий конденсатор и резистор, снабжено двумя дополнительными конденсаторами, дополнительным резистором, тремя диодами и ключевым пороговым элементом, при этом конденсатор сглаживающего блока и первый дополнительный конденсатор соединены последовательно, соответственно, между выходом инвертора и отрицательным выводом источника питания постоянного тока, первый диод подсоединен параллельно первому дополнительному конденсатору и катодом подключен к общей точке соединения конденсатора сглаживающего блока и первого дополнительного конденсатора, второй диод анодом подключен к катоду первого диода, а катодом - к аноду третьего диода, катод второго диода через резистор сглаживающего блока соединен с выводом питания блока управления инвертором, третий диод через дополнительный резистор подключен к одному из выводов второго дополнительного конденсатора, другой вывод которого соединен с отрицательным выводом источника питанияThe solution to the technical problem is achieved by the fact that the known ballast device containing a half-bridge transistor inverter connected to the terminals of the DC power source, an inverter control unit connected via a ballast resistor to the power supply of the inverter control unit and a smoothing unit connected to the inverter output and containing a capacitor and a resistor is equipped with two additional capacitors, an additional resistor, three diodes and a key threshold element, while the saturator of the smoothing unit and the first additional capacitor are connected in series, respectively, between the output of the inverter and the negative output of the DC power source, the first diode is connected in parallel to the first additional capacitor and the cathode is connected to a common connection point of the capacitor of the smoothing unit and the first additional capacitor, the second diode is connected to the cathode of the first diode, and the cathode to the anode of the third diode, the cathode of the second diode through the resistor of the smoothing unit is connected to output power to the inverter control unit, the third diode is connected through an additional resistor to one of the terminals of the second additional capacitor, the other terminal of which is connected to the negative terminal of the power source

постоянного тока, ключевой пороговый элемент включен параллельно второму дополнительному конденсатору.DC, the key threshold element is connected in parallel with the second additional capacitor.

Существо полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена электрическая схема пускорегулирующего устройства.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows the electrical circuit of the ballast.

Пускорегулирующее устройство содержит, подключенные к источнику питания 1 постоянного тока полумостовой инвертор 2 на транзисторах 3,4 и блок управления 5 инвертором 2. Питание блока управления 5 осуществляется через балластный резистор 6 от источника питания 7. К выходу инвертора 2 подсоединен сглаживающий блок 8, содержащий конденсаторы 9,10, резистор 11 и диоды 12,13. К выходу инвертора подключена цепь из последовательно соединенных конденсатора 9 и конденсатора 10. Диод 13 подключен параллельно конденсатору 10. Общая точка конденсатов 9,10 через диод 12 и резистор 11 соединена с выводом питания блока управления 2. Катод диода 12 через последовательно включенные диод 14 и резистор 15 соединен с конденсатором 16, параллельно которому подключен ключевой пороговый элемент 17. Нагрузка 18, включающая в себя лампу 19, к катодам которой подсоединен пусковой конденсатор 20, и последовательно соединенные с ней реактор 21 и разделительный конденсатор 22, подключена к выходным выводам 23. Транзистор 3 шунтирован в обратном направлении диодом 24, а транзистор 4 -диодом 25.The control gear includes a half-bridge inverter 2 connected to the DC power supply 1 on transistors 3,4 and a control unit 5 by an inverter 2. The control unit 5 is supplied through a ballast resistor 6 from a power source 7. A smoothing unit 8 is connected to the output of the inverter 2 capacitors 9.10, resistor 11 and diodes 12.13. A circuit from a series-connected capacitor 9 and a capacitor 10 is connected to the output of the inverter. A diode 13 is connected in parallel to the capacitor 10. The common point of the condensates 9.10 is through a diode 12 and the resistor 11 is connected to the power output of the control unit 2. The cathode of the diode 12 is connected through a diode 14 and resistor 15 is connected to a capacitor 16, in parallel to which a key threshold element 17 is connected. Load 18, including a lamp 19, to the cathodes of which a starting capacitor 20 is connected, and a reactor 21 connected in series with it a dividing capacitor 22, connected to the output terminals 23. The transistor 3 is shunted in the opposite direction by the diode 24, and the transistor 4 is diode 25.

В качестве ключевого порогового элемента 17 может быть использован, например, динистор.As a key threshold element 17, for example, a dinistor can be used.

Устройство работает следующим образом. При наличии напряжения на шинах источника питания 1 постоянного тока и подаче напряжения питания на блок управления 5 через балластный резистор 6 на транзисторы 3 и 4 поступают управляющие сигналы с блока управления 5, который может быть выполнен как описано Силовые полупроводниковые приборы. International Rectifier. Книга по применению. Пер. с англ, под ред. В.В.Токарева. Воронеж: Издательство Элист. 1995. с.597. На выходных выводах 23The device operates as follows. If there is voltage on the buses of the DC power supply 1 and the supply voltage is supplied to the control unit 5 through the ballast resistor 6, transistors 3 and 4 receive control signals from the control unit 5, which can be performed as described Power semiconductor devices. International Rectifier. Application book. Per. with English, ed. V.V. Tokareva. Voronezh: Elist Publishing House. 1995.p.597. At the output terminals 23

././

формируется меандр знакопеременного напряжения с амплитудой равной половине напряжения источника питания 1 постоянного тока и частотой близкой к резонансной частоте контура нагрузки 18. Резонансная частота определяется индуктивностью реактора 21 и емкостью пускового конденсатора 20. После достижения напряжения на лампе 19 напряжения зажигания происходит ее включение. Ток лампы 19 в проводящем состоянии определяется выходным напряжением пускорегулирующего устройства, сопротивлением реактора 21 и сопротивлением лампы 19. Каждый раз после выключения ранее проводившего транзистора ток реактора 21 замыкается через конденсаторы 9,10 и после достижения на них суммарного напряжения, равного напряжению источника питания 1, ток реактора 21 замыкается через диод противоположного транзистора,.a square wave of alternating voltage is formed with an amplitude equal to half the voltage of the DC power source 1 and a frequency close to the resonant frequency of the load circuit 18. The resonant frequency is determined by the inductance of the reactor 21 and the capacitance of the starting capacitor 20. After reaching the voltage on the lamp 19, the ignition voltage is turned on. The current of the lamp 19 in the conducting state is determined by the output voltage of the ballast, the resistance of the reactor 21 and the resistance of the lamp 19. Each time after turning off the previously conducted transistor, the current of the reactor 21 closes through capacitors 9.10 and after they reach the total voltage equal to the voltage of the power source 1, the current of the reactor 21 is closed through a diode of the opposite transistor ,.

При выключении транзистора 4 ток реактора 21 заряжает конденсаторы 9,10 и при достижении напряжения на конденсаторе 10 значения, равного напряжению питания блока управления 5 отпирается диод 12 и часть тока протекает через резистор 11, а также через диод 14 и резистор 15, дополнительно заряжая конденсатор 16. При этом дополнительное напряжение на конденсаторе 16 пропорционально току в реакторе 21 на этапе заряда конденсаторов 9,10. Общее напряжение на конденсаторе 16 равно сумме напряжения питания блока управления 5 и напряжения дополнительного заряда, пропорционального току в реакторе 21.When the transistor 4 is turned off, the current of the reactor 21 charges the capacitors 9.10 and when the voltage on the capacitor 10 reaches a value equal to the supply voltage of the control unit 5, the diode 12 is unlocked and part of the current flows through the resistor 11, as well as through the diode 14 and the resistor 15, additionally charging the capacitor 16. In this case, the additional voltage on the capacitor 16 is proportional to the current in the reactor 21 at the stage of charging the capacitors 9.10. The total voltage on the capacitor 16 is equal to the sum of the supply voltage of the control unit 5 and the voltage of the additional charge proportional to the current in the reactor 21.

При аварийных ситуациях, вызванных повреждением колбы лампы 19 или дезактивацией ее электродов, ток в реакторе 21 многократно возрастает, вызывая рост напряжения на конденсаторе 16. При достижении напряжения на конденсаторе 16 значения напряжения включения ключевого порогового элемента 17, последний переходит в открытое состояние, замыкая на себя ток разряда конденсатора 16 и ток, протекающий по контуру: источник питания 7, балластный резистор 6, резистор И диод 14, резистор 15, ключевой пороговый элемент 17. Напряжение питания блока управления 5 становится ниже допустимого, при котором обеспечивается его работоспособность, и наIn emergency situations caused by damage to the bulb of the lamp 19 or deactivation of its electrodes, the current in the reactor 21 increases many times, causing an increase in the voltage on the capacitor 16. When the voltage on the capacitor 16 reaches the voltage value of the switching on of the key threshold element 17, the latter goes into the open state, closing the discharge current of the capacitor 16 and the current flowing along the circuit: power supply 7, ballast resistor 6, resistor AND diode 14, resistor 15, key threshold element 17. Supply voltage of the control unit 5 s ANOVA below allowable at which its performance is ensured, and

499 499

управляющих выводах транзисторов 3,4 инвертора 2 появляются запирающие сигналы. Прекращается формирование переменного напряжения на выходе 23 пускорегулирующего устройства. Ключевой пороговый элемент 17 находится в открытом состоянии и переходит в закрытое состояние через определенное время после снятия напряжения питания с источника питания 7.the control terminals of the transistors 3.4 of the inverter 2 there are blocking signals. The formation of an alternating voltage at the output 23 of the ballasting device is stopped. The key threshold element 17 is in the open state and goes into a closed state after a certain time after removing the supply voltage from the power source 7.

При обрыве цепи нагрузки 18, вызванного, например, перегоранием одного из электродов лампы 19, ток в реакторе 21 прекращается. Пускорегулирующее устройство работает в режиме холостого хода. Конденсаторы 9,10 заряжаются до напряжения источника питания 1 через транзистор 3 и разряжаются через транзистор 4. Соотношение емкостей конденсаторов 9,10 такое, что основной ток заряда проходит через конденсатор 9 и замыкается через резистор 11 и внутреннюю цепь питания блока управления 5 (содержащую, как правило, стабилитрон). Часть тока заряда конденсатора 9 замыкается через диод 14 и резистор 15, заряжая конденсатор 16. Амплитуда тока заряда конденсатора 10, многократно превышает ток в реакторе в номинальном режиме и определяется напряжением источника питания 1, сопротивлением резистора 11 и сопротивлением транзистора 3. Папряжение на конденсаторе 16 быстро возрастает. При достижении напряжения на конденсаторе 16 напряжения включения ключевого порогового элемента 17, последний переходит в открытое состояние, замыкая на себя ток разряда конденсатора 16 и ток, протекающий по контуру: источник питания 7 , балластный резистор 6, резистор 11 диод 14, резистор 15, ключевой пороговый элемент 17. Напряжение питания блока управления 5 опускается ниже допустимого, при котором еще обеспечивается его работоспособность, и транзистор 3,4 запираются. Прекращается формирование переменного напряжения на выходе пускорегулирующего устройства. Ключевой пороговый элемент 17 находится в открытом состоянии и переходит в закрытое состояние только через определенное время после снятия напряжения питания с источникаWhen the load circuit 18 is broken, caused, for example, by the burnout of one of the electrodes of the lamp 19, the current in the reactor 21 ceases. The control gear operates in idle mode. The capacitors 9.10 are charged to the voltage of the power source 1 through the transistor 3 and discharged through the transistor 4. The capacitance ratio of the capacitors 9.10 is such that the main charge current passes through the capacitor 9 and closes through the resistor 11 and the internal power supply circuit of the control unit 5 (containing usually a zener diode). Part of the charge current of the capacitor 9 is closed through the diode 14 and the resistor 15, charging the capacitor 16. The amplitude of the charge current of the capacitor 10 is many times higher than the current in the reactor in the nominal mode and is determined by the voltage of the power supply 1, the resistance of the resistor 11 and the resistance of the transistor 3. The voltage on the capacitor 16 growing fast. When the voltage on the capacitor 16 of the switching voltage of the key threshold element 17 is reached, the latter goes into the open state, closing the discharge current of the capacitor 16 and the current flowing along the circuit: power supply 7, ballast resistor 6, resistor 11 diode 14, resistor 15, key threshold element 17. The supply voltage of the control unit 5 falls below the permissible level, at which its operability is still ensured, and the transistor 3.4 is locked. The formation of an alternating voltage at the output of the ballast is stopped. The key threshold element 17 is in the open state and goes into the closed state only after a certain time after the supply voltage is removed from the source

питания 7.nutrition 7.

На этапе проводимости диода 12 осуществляется передача дополнительпой мощности в цепь питания блока управления 5, что позволяет уменьшить потери на потребление за счет увеличения сопротивления балластного резистора 6. Конденсатор 10 предназначен для снижения уровня генерируемых устройством радиопомех за счет снижения скорости нарастания напряжения на выходе инвертора при включении транзистора 3. Другим положительным свойством является возможность ограничения дополнительной мощности, передаваемой в цепь питания блока управления 5 путем изменения емкости конденсатора 10, чтобы исключить возможный выход из строя внутреннего стабилитрона цепи питания.At the conductivity stage of the diode 12, additional power is transferred to the power supply circuit of the control unit 5, which allows to reduce consumption losses by increasing the resistance of the ballast resistor 6. The capacitor 10 is designed to reduce the level of radio noise generated by the device by reducing the voltage rise rate at the inverter output when turned on transistor 3. Another positive feature is the ability to limit the additional power transmitted to the power circuit of the control unit 5 put m capacitor 10 changes, to prevent possible failure of the internal power supply zener chain.

65 9/А- /ЗУ65 9 / A- / memory

Claims

A control gear comprising a half-bridge transistor inverter connected to the terminals of a DC power source, an inverter control unit connected through a ballast resistor to a power source of the inverter control unit, and a smoothing unit connected to the inverter output and comprising a capacitor and a resistor, characterized in that it is provided with two additional capacitors, an additional resistor, three diodes and a key threshold element, while the capacitor of the smoothing unit and the first The first additional capacitor is connected in series between the inverter output and the negative terminal of the DC power source, the first diode is connected in parallel with the first additional capacitor and the cathode is connected to the common connection point of the smoothing unit capacitor and the first additional capacitor, the second diode is connected to the cathode of the first diode by the anode and the cathode - to the anode of the third diode, the cathode of the second diode through a resistor of the smoothing unit is connected to the power output of the control unit vertorom third diode via a further resistor is connected to one terminal of the second additional capacitor and the other terminal of which is connected to the negative terminal of the DC power supply, a key threshold element connected in parallel with the second additional capacitor.