RU12761U1

RU12761U1 - START CONTROLLER FOR HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMPS

Info

Publication number: RU12761U1
Application number: RU99121354/20U
Authority: RU
Inventors: А.В. Огурцов
Original assignee: Огурцов Андрей Вячеславович
Priority date: 1999-10-11
Filing date: 1999-10-11
Publication date: 2000-01-27

Abstract

Пускорегулятор для газоразрядных ламп высокого давления, содержащий вход постоянного тока, инвертор, драйвер, согласующий резонансный контур и датчик состояния нагрузки, причем вход постоянного тока подключен к инвертору, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами драйвера, а выход инвертора соединен с входом согласующего резонансного контура, первый выход которого соединен с нагрузкой, отличающийся тем, что в него введены дискриминатор, генератор, счетчик, триггер и ключ, причем второй выход согласующего резонансного контура соединен с входом датчика состояния нагрузки, выход которого соединен с входом дискриминатора, выход которого соединен с входом установки в ноль триггера, вход установки в единицу которого соединен с выходом счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом генератора, вход установки в ноль счетчика соединен с прямым выходом триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен с первым управляющим входом драйвера, второй управляющий вход которого соединен с выходом инвертора.A ballast for high pressure discharge lamps, comprising a direct current input, an inverter, a driver, a matching resonant circuit and a load condition sensor, the direct current input being connected to an inverter, the control inputs of which are connected to the first and second outputs of the driver, and the inverter output is connected to the input matching resonant circuit, the first output of which is connected to the load, characterized in that a discriminator, a generator, a counter, a trigger and a key are introduced into it, the second output being resonant circuit is connected to the input of the load state sensor, the output of which is connected to the input of the discriminator, the output of which is connected to the input of the zero trigger, the input of the unit to which is connected to the output of the counter, the clock input of which is connected to the output of the generator, the input to the zero of the counter connected to the direct output of the trigger, the inverse output of which is connected to the control input of the key, the output of which is connected to the first control input of the driver, the second control input of which is connected to the output m inverter.

Description

ПУСКОРЕГУЛЯТОР ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯSTART CONTROLLER FOR HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMPS

Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.

Предложенная полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для питания и зажигания осветительных газоразрядных ламп большой мощности.The proposed utility model relates to the field of electrical engineering and can be used to power and ignite high-power gas-discharge lighting lamps.

, Уровень техники.The prior art.

Известно устройство электронного балласта для поджига газоразрядных ламп, содержащее выпрямитель, инвертор и резонансный контур согласования инвертора с нагрузкой (Заявка на Европатент №0765107, кл. Н05В41/29, 1995г.).A device for electronic ballast for igniting discharge lamps, containing a rectifier, inverter and a resonant circuit matching the inverter with the load (Application for Europatent No. 0765107, class N05B41 / 29, 1995).

Недостатком указанного устройства является отсутствие защиты выходных коммутирующих ключей инвертора, что позволяет его использовать только с газоразрядными лампами малой мощности.The disadvantage of this device is the lack of protection of the output switching keys of the inverter, which allows it to be used only with low-power discharge lamps.

Наиболее близким по технической сущности к предложенной полезной модели является устройство электронного балласта для газоразрядных ламп, содержащее вход постоянного тока, инвертор, датчик состояния нагрузки, резонансный контур согласования инвертора с нагрузкой и схему защиты ключевых элементов инвертора (Заявка на Европатент fo 0806888, кл. Н05В41/29, 1997г.).The closest in technical essence to the proposed utility model is an electronic ballast device for discharge lamps containing a direct current input, an inverter, a load state sensor, a resonant circuit matching the inverter with the load and a protection circuit for the key elements of the inverter (Application for Europatent fo 0806888, class Н05В41 / 29, 1997).

Недостатком данного устройства является то, что защита ключевых элементов построена по принципу широтно-импульсной модуляции управляющего генератора. При этом контролируемым параметром служит ток, протекающий в резисторе, включенном в цепь нагрузки. Такой способ контроля приводит к неоправданнойThe disadvantage of this device is that the protection of key elements is based on the principle of pulse-width modulation of the control generator. In this case, the current flowing in the resistor included in the load circuit serves as a controlled parameter. This method of control leads to unjustified

МПК6 H05B41/29MPK6 H05B41 / 29

потере мощности на резисторе, что повышает общее энергопотребление устройства и снижает его к.п.д.loss of power on the resistor, which increases the overall power consumption of the device and reduces its efficiency

Сущность полезной модели.The essence of the utility model.

Основным отличительным свойством пускорегуляторов для газоразрядных ламп высокого давления мощностью от 250 вт и выше является тот факт, что при начальной стадии запуска лампы и особенно при ее повреждении или отсутствии на ключевых элементах инвертора развиваются больщие напряжения, приводящие к их пробою. Этот процесс, происходящий в устройстве при запуске, называется работой электронного балласта с открытой схемой нагрузки. Он длится время, исчисляемое миллисекундами и практически неконтролируем человеком.The main distinguishing feature of ballasts for high-pressure discharge lamps with a power of 250 W and higher is the fact that during the initial stage of lamp start-up and especially when it is damaged or absent, large voltages develop on the key elements of the inverter, leading to breakdown. This process, which occurs in the device at startup, is called the operation of an electronic ballast with an open load circuit. It lasts a time calculated in milliseconds and is practically uncontrollable by a person.

Технический результат предложенной полезной модели заключается в повышении надежности ее работы и снижении электропотребления.The technical result of the proposed utility model is to increase the reliability of its work and reduce power consumption.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в пускорегулятор для газоразрядных ламп высокого давления, содержаший вход постоянного тока, инвертор, драйвер, согласующий резонансный контур, датчик состояния нагрузки и схему защиты ключевых элементов инвертора, причем вход постоянного тока подключен к инвертору, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами драйвера, а выход инвертора соединен с входом согласующего резонансного контура, первый выход которого соединен с нагрузкой, введен дискриминатор, а схема защиты ключевых элементов инвертора включает в себя совокупность генератора, счетчика, триггера и ключа, причем второй выход согласующего резонансного контура соединен с входом датчика состояния нагрузки, выход которого соединен с входом дискриминатора, выход которого соединен с входом установки в ноль триггера, вход установки в единицу которого соединен с выходом счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом генератора, вход установки в ноль счетчика соединен с прямым выходом триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен с первым управляющим входом драйвера, второй управляющий вход которого соединен с выходом инвертора.The specified technical result is ensured by the fact that in the ballast for high-pressure discharge lamps containing a direct current input, an inverter, a driver, a matching resonant circuit, a load state sensor and a protection circuit of the inverter key elements, the direct current input is connected to the inverter, the control inputs of which are connected respectively, with the first and second outputs of the driver, and the inverter output is connected to the input of the matching resonant circuit, the first output of which is connected to the load, a dis the terminator, and the protection circuit of the key elements of the inverter includes a combination of a generator, counter, trigger and key, and the second output of the matching resonant circuit is connected to the input of the load state sensor, the output of which is connected to the input of the discriminator, the output of which is connected to the input of the trigger to zero, the input of the unit to which is connected to the output of the counter, the clock input of which is connected to the output of the generator, the input to the zero of the counter is connected to the direct output of the trigger, the inverse output of which о is connected to the control input of the key, the output of which is connected to the first control input of the driver, the second control input of which is connected to the output of the inverter.

Перечень фигур чертежей.The list of figures drawings.

На чертеже представлена функциональная схема пускорегулятора для газоразрядных ламп высокого давления.The drawing shows a functional diagram of a ballast for high-pressure discharge lamps.

Возможность осуществления полезной модели.The ability to implement a utility model.

Пускорегулятор для газоразрядных ламп высокого давления содержит вход постоянного тока, к которому подключен инвертор 1, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами драйвера 2, а выход инвертора 1 соединен с входом согласующего резонансного контура 3, первый выход которого соединен с нагрузкой 4, я второй выход - с входом датчика 5 состояния нагрузки, выход которого соединен с входом дискриминатора 6, выход которого соединен с входом установки в ноль триггера 7, вход установки в единицу которого соединен с выходом счетчика 8, тактовый вход которого соединен с выходом генератора 9, вход установки в ноль счетчика 8 соединен с прямым выходом триггера 7, инверсный выход которого соединен с управляющим входом ключа 10, выход которого соединен с первым управляющим входом драйвера 2, второй управляющий вход которого соединен с выходом инвертора 1.The ballast for high-pressure discharge lamps contains a direct current input to which an inverter 1 is connected, the control inputs of which are connected to the first and second outputs of the driver 2, respectively, and the output of the inverter 1 is connected to the input of the matching resonant circuit 3, the first output of which is connected to the load 4, I am the second output - with the input of the load state sensor 5, the output of which is connected to the input of the discriminator 6, the output of which is connected to the installation input to zero of trigger 7, the installation input to the unit of which is connected to the output of the counter 8, the clock input of which is connected to the output of the generator 9, the zero input of the counter 8 is connected to the direct output of the trigger 7, the inverse output of which is connected to the control input of the key 10, the output of which is connected to the first control input of the driver 2, the second control input of which connected to the output of the inverter 1.

Пускорегулятор для газоразрядных ламп высокого давления работает следующим образом.The ballast for high-pressure discharge lamps operates as follows.

Драйвер 2 при отсутствии сигнала на первом управляющем входе и периодическом поступлении на второй управляющий вход сигнала низкого уровня находится в режиме Работа и формирует на своих выходах сигналы управления инвертором 1с частотой повторения Р 25кГц и амплитудой логической единицы. Драйвер 2 может быть выполнен, например, на интегральных схемах типа IR 2155 или HCF 4001ВЕ. Инвертор 1 при поступлении на его управляющие входы сигналов с выходов драйвера 2 формирует из постоянного напряжения на входе ЗООВ импульсное напряжение с частотой повторения Р«25кГц и скважностью . Инвертор 1 может быть выполнен, например, по полумостовой схеме на двух МОП-транзисторах со встроенными лавинными диодами защиты от импульсов перенапряжения и обратной полярности. С выхода инвертора 1 сформированное импульсное напряжение поступает на вход согласующего резонансного контура 3 и второй управляющий вход драйвера 2. Согласующий резонансный контур 3 с собственной частотой Р 25кГц и ненагруженной добротностью Q«3 преобразует поступающее на входи импульсное напряжение в переменное напряжение, согласованное с состоянием нагрузки 4, и в переменное напряжение с зависящей от состояния нагрузки 4 амплитудой на выходе датчика 5 состояния нагрузки. Нагрузкой 4 может быть, например, лампа ДРЛ-250. В исходном состоянии температура и давление паров ртути в лампе низкие, разряда нет, контур 3 не нагружен и обеспечивает на лампе синусоидальное напряжение амплитудой «450В, которое почти немедленно зажигает слабый разряд. В исправной лампе слабый разряд постепенно переходит в дуговой, температура и давление паров ртути в лампе растут, достигая установившегося значения примерно через 6 минут. По мере развития разряда лампа все более шунтирует контур 3, его добротность падает, напряжение на лампе уменьшается и обеспечивает установившееся эффективное значение тока лампы 2А. После отключения сети разряд прекрашается, но температура и давление паров ртути в лампе уменьшаются не сразу. При высоком давлении аров ртути или негерметичной лампе разряд может не зажечься, контур 3 не нагружен, его малое эквивалентное сопротивление перегружает инвертор 1 по току. Для распознавания перегрузки с целью зашиты инвертора 1 используются датчик 5 состояния нагрузки, дискриминатор 6 и схема заш;иты ключевых элементов инвертора 1. При поступлении на второй управляюш,ий вход драйвера 2 соответствуюш,его режиму Пауза постоянного напряжения на его выходах формируются нулевые напряжения, а датчик 5 состояния нагрузки формирует аналоговый сигнал, который поступает на вход дискриминатора бис его выхода, преобразованный в логический сигнал, поступает на вход установки в ноль триггера 7, сигнал с инверсного выхода которого поступает на управляюший вход ключа 10, формируя на его выходе сигнал управления драйвером 2, по которому последний снимает управляюшее напряжение с инвертора 1 и, соответственно, с лампы до момента ее прихода в рабочее состояние. Сигнал с прямого выхода триггера 7 разблокирует счетчик 8, который запускается генератором 9. По окончании циклического счета на длительность одного такта производится запуск драйвера 2 с целью проверки готовности лампы к запуску (горячий старт).Driver 2, in the absence of a signal at the first control input and periodic input of a low level signal to the second control input, is in the Run mode and generates control signals at the outputs of the inverter 1 with a repetition rate of P 25 kHz and a logic unit amplitude. Driver 2 can be performed, for example, on integrated circuits such as IR 2155 or HCF 4001BE. Inverter 1, upon receipt of signals from the outputs of driver 2 at its control inputs, generates an impulse voltage with a repetition frequency P ≈ 25 kHz and a duty cycle from a constant voltage at the input of the ZOOV. Inverter 1 can be performed, for example, according to a half-bridge circuit on two MOS transistors with integrated avalanche diodes for protection against overvoltage and reverse polarity pulses. From the output of the inverter 1, the generated pulse voltage is supplied to the input of the matching resonant circuit 3 and the second control input of the driver 2. The matching resonant circuit 3 with a natural frequency P 25 kHz and an unloaded Q factor Q 3 3 converts the pulse voltage supplied to the inputs to an alternating voltage, consistent with the state of the load 4, and into alternating voltage with an amplitude depending on the state of the load 4 at the output of the load state sensor 5. The load 4 may be, for example, a DRL-250 lamp. In the initial state, the temperature and pressure of the mercury vapor in the lamp is low, there is no discharge, circuit 3 is not loaded and provides a sinusoidal voltage of ~ 450 V on the lamp, which almost immediately ignites a weak discharge. In a working lamp, a weak discharge gradually turns into an arc, the temperature and vapor pressure of mercury in the lamp increase, reaching a steady-state value after about 6 minutes. As the discharge develops, the lamp shunts circuit 3 more and more, its quality factor decreases, the voltage on the lamp decreases and provides a steady-state effective value of the lamp current 2A. After disconnecting the network, the discharge stops, but the temperature and vapor pressure of the mercury in the lamp do not immediately decrease. At high arov pressure of mercury or an unpressurized lamp, the discharge may not ignite, circuit 3 is not loaded, its small equivalent resistance overloads the inverter 1 by current. To detect overload for the purpose of protecting the inverter 1, a load state sensor 5, a discriminator 6, and a protection circuit are used; the key elements of the inverter 1 are received. When entering the second control, the driver 2 input is appropriate, its mode pauses constant voltage at its outputs, zero voltages are generated, and the load condition sensor 5 generates an analog signal, which is fed to the discriminator input bis of its output, converted into a logical signal, fed to the setup input to zero trigger 7, the signal from the inverse output which is supplied to the control input of the key 10, forming at its output a control signal for the driver 2, by which the latter removes the control voltage from the inverter 1 and, accordingly, from the lamp until it comes into operation. The signal from the direct output of the trigger 7 unlocks the counter 8, which is started by the generator 9. At the end of the cyclic count for the duration of one cycle, the driver 2 is launched to check if the lamp is ready to start (hot start).

Claims

A ballast for high pressure discharge lamps, comprising a direct current input, an inverter, a driver, a matching resonant circuit and a load state sensor, the direct current input being connected to an inverter, the control inputs of which are connected to the first and second outputs of the driver, and the inverter output is connected to the input matching resonant circuit, the first output of which is connected to the load, characterized in that a discriminator, a generator, a counter, a trigger and a key are introduced into it, the second output being resonant circuit is connected to the input of the load state sensor, the output of which is connected to the input of the discriminator, the output of which is connected to the input of the zero trigger, the input of the unit to which is connected to the output of the counter, the clock input of which is connected to the output of the generator, the input to the zero of the counter connected to the direct output of the trigger, the inverse output of which is connected to the control input of the key, the output of which is connected to the first control input of the driver, the second control input of which is connected to the output m inverter.