RU21492U1

RU21492U1 - START-UP DEVICE

Info

Publication number: RU21492U1
Application number: RU2001118408/20U
Authority: RU
Inventors: Л.П. Никитинский; С.А. Ткачев
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Нижегородский завод им. М.В. Фрунзе"
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2002-01-20

Abstract

1. Пускорегулирующий аппарат, содержащий нестабилизированный источник питания, подключаемый входом к сети переменного тока, стабилизированный источник питания с регулирующим ключом, генератор импульсов, подключенный ко входу широтно-импульсного модулятора, ко второму входу которого подключен выход усилителя обратной связи, а выход широтно-импульсного модулятора подключен к управляющему электроду регулирующего ключа стабилизированного источника питания, блок поджига, датчик тока, включенный между положительным полюсом стабилизированного источника питания и анодным выводом газоразрядной лампы, отличающийся тем, что стабилизированный источник питания, подключенный входом к выходу нестабилизированного источника питания, выполнен в виде индуктивного понижающего преобразователя напряжения, к части балластного дросселя которого подключен выход блока поджига, включенного между анодным выводом лампы и началом дросселя, конец которого, являющийся отрицательным полюсом стабилизированного источника питания, подключен к катодному выводу лампы, а вход усилителя обратной связи соединен с выходом датчика тока.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введены датчик напряжения, включенный параллельно выводам для подключения электродов лампы, и аналоговый перемножитель, включенный между выходом датчика тока и входом усилителя обратной связи, а второй вход аналогового перемножителя соединен с выходом датчика напряжения.1. A control gear containing an unstabilized power source connected to an AC input, a stabilized power source with a control key, a pulse generator connected to an input of a pulse-width modulator, to the second input of which a feedback amplifier output is connected, and a pulse-width output the modulator is connected to the control electrode of the regulating key of the stabilized power source, the ignition unit, a current sensor connected between the positive pole of the stabilizers of a given power source and anode terminal of a gas discharge lamp, characterized in that the stabilized power source connected to the output of the unstabilized power source is made in the form of an inductive step-down voltage converter, to the part of the ballast choke of which is connected the output of the ignition unit connected between the anode terminal of the lamp and the beginning throttle, the end of which, which is the negative pole of the stabilized power source, is connected to the cathode output of the lamp, and the input of the amplifier is reverse second connection connected to the output toka.2 sensor. The device according to claim 1, characterized in that a voltage sensor is inserted into it, connected in parallel with the terminals for connecting the lamp electrodes, and an analog multiplier connected between the output of the current sensor and the input of the feedback amplifier, and the second input of the analog multiplier is connected to the output of the voltage sensor.

Description

напряжения на лампе.voltage on the lamp.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является осветительное устройство с газоразрядной лампой постоянного тока (патент № 2068627, кл. Н 05 В 41/36), которое содержит стабилизированный источник питания с регулирующим ключом иThe closest technical solution to the proposed is a lighting device with a gas discharge lamp of direct current (patent No. 2068627, CL N 05 B 41/36), which contains a stabilized power source with an adjustable key and

( (

нестабилизированный источник питания, входами подключенные к выводам сети переменного тока, а выходами включенные последовательно, диод развязки, блок подпитки, блок поджига, датчик тока, первое и второе пороговые устройства, реле времени, усилитель постоянного тока обратной связи, усилитель постоянного тока, имитирующий сигнал обратной связи, широтно-импульсный модулятор с генератором пилообразного напряжения, синхронизированным с напряжением сети, регулятор освещенности.unstabilized power supply, inputs connected to the terminals of the AC network, and outputs connected in series, isolation diode, recharge unit, ignition unit, current sensor, first and second threshold devices, time relay, feedback DC amplifier, DC amplifier that simulates a signal feedback, pulse-width modulator with a sawtooth voltage generator synchronized with the mains voltage, dimmer.

Недостатком известных устройств является их сложность и отсутствие стабилизации мощности на питаемой лампе, что снижает надежность и долговечность осветительного устройства.A disadvantage of the known devices is their complexity and the lack of stabilization of power on the supplied lamp, which reduces the reliability and durability of the lighting device.

Достигаемый при использовании полезной модели технический результат - это повышение долговечности и надежности за счет упрощения устройства и обеспечения режима стабилизации мощности газоразрядной лампы.The technical result achieved using the utility model is to increase the durability and reliability by simplifying the device and providing a stabilization mode for the power of the discharge lamp.

Сущность технического решения заключается в том, что в пускорегулирующем аппарате, содержащем нестабилизированный источник питания, подключаемый входом к сети переменного тока, стабилизированный источник питания с регулирующим ключом, генератор импульсов, подключенный ко входу широтно-импульсного модулятора, ко второму входу которого подключен усилитель обратнойThe essence of the technical solution lies in the fact that in a ballast apparatus containing an unstabilized power supply connected to an AC input, a stabilized power supply with a control key, a pulse generator connected to the input of a pulse-width modulator, to the second input of which a feedback amplifier is connected

связи, a выход широтно-импульсного модулятора подключен к управляющему электроду регулирующего ключа стабилизированного источника питания, блок поджига, датчик тока, включенный между положительным полюсом стабилизированного источника питания и анодным выводом газоразрядной лампы, стабилизированный источник питания, вход которого подключен к выходу нестабилизированного источника питания, выполнен в виде понижающего преобразователя напряжения, к части индуктивного балластного дросселя которого подключен выход блока поджига, включенного между анодным выводом лампы и началом дросселя, конец которого, являющийся отрицательным полюсом стабилизированного источника питания, подключен к катодному выводу лампы, а вход усилителя обратной связи соединен с выходом датчика тока.connection, a pulse-width modulator output is connected to the control electrode of the regulating key of a stabilized power source, an ignition unit, a current sensor connected between the positive pole of the stabilized power source and the anode output of the discharge lamp, a stabilized power source whose input is connected to the output of an unstabilized power source, made in the form of a step-down voltage converter, to the part of the inductive ballast choke of which the output of the ignition unit is connected, including between the anode terminal of the lamp and the beginning of the inductor, the end of which is the negative pole of the stabilized power source, connected to the cathode terminal of the lamp, and the input of the feedback amplifier is connected to the output of the current sensor.

В структурную схему устройства введены датчик напряжения, включенный параллельно выводам для подключения электродов лампы, и аналоговый перемножитель, входы которого подключены соответственно к выходу датчика тока и выходу датчика напряжения, а выход соединен со входом усилителя обратной связи.A voltage sensor is included in the device’s block diagram, connected in parallel with the terminals for connecting the lamp electrodes, and an analog multiplier, the inputs of which are connected to the output of the current sensor and the output of the voltage sensor, and the output is connected to the input of the feedback amplifier.

Это позволяет при упрощении устройства реализовать режим стабилизации мощности на лампе, что увеличивает долговечность ее горения.This allows, when simplifying the device, to realize the mode of stabilization of power on the lamp, which increases the durability of its burning.

На фиг. 1 приведена электрическая блок-схема первого варианта выполнения пускорегулирующего аппарата; на фиг. 2 приведена блоксхема пускорегулирующего аппарата с аналоговым перемножителем.In FIG. 1 shows an electrical block diagram of a first embodiment of a ballast; in FIG. 2 shows a block diagram of a ballast with an analog multiplier.

Пускорегулирующий аппарат включает в себя нестабилизированный источник питания 1, подключаемый входом к сети переменного тока, стабилизированный источник питания 2 с регулирующим ключом 3, выполненный в виде понижающего преобразователя напряжения (включающего балластный дроссель 4 и диод 5), вход которого подключен к выходу нестабилизированного источника питания 1, а к части балластного дросселя 4 подключен выход блока поджига 6, включенный между анодным выводом лампы 8 и началом дросселя 4, конец которого, являющийся отрицательным полюсом стабилизированного источника питания 2, подключен к катодному отрицательному выводу лампы 8, а вход усилителя обратной связи 9 соединен с выходом датчика тока 7, включенного между положительным полюсом стабилизированного источника питания 2 и анодным выводом газоразрядной лампы 8. Генератор импульсов 10 под1слючен ко входу щиротно-импульсного модулятора (ШИМ) 11, ко второму входу которого подключен выход усилителя обратной связи (УОС) 9, а выход ШИМ 11 подключен к управляющему электроду регулирующего ключа 3.The control gear includes an unstabilized power supply 1, connected to an AC input, a stabilized power supply 2 with a control key 3, made in the form of a step-down voltage converter (including a ballast choke 4 and diode 5), the input of which is connected to the output of the unstabilized power source 1, and to the part of the ballast inductor 4 is connected the output of the ignition unit 6, connected between the anode output of the lamp 8 and the beginning of the inductor 4, the end of which is the negative pole stabilized power supply 2 is connected to the cathode negative terminal of the lamp 8, and the input of the feedback amplifier 9 is connected to the output of the current sensor 7 connected between the positive pole of the stabilized power source 2 and the anode output of the discharge lamp 8. Pulse generator 10 is connected to the input of the pulse-width pulse a modulator (PWM) 11, the second input of which is connected to the output of a feedback amplifier (SLD) 9, and the output of the PWM 11 is connected to the control electrode of the control key 3.

в варианте выполнения устройства, показанном на фиг. 2, датчик напряжения 12, включен параллельно выводам для подключения электродов лампы 8, а аналоговый перемножитель 13 своими входами подключен к выходу датчика напряжения 12 и выходу датчика тока 7, а выходом подключен ко входу усилителя обратной связи 9. Устройство работает следующим образом.in the embodiment of the device shown in FIG. 2, the voltage sensor 12 is connected in parallel with the terminals for connecting the electrodes of the lamp 8, and the analog multiplier 13 is connected with its inputs to the output of the voltage sensor 12 and the output of the current sensor 7, and the output is connected to the input of the feedback amplifier 9. The device operates as follows.

После подключения устройства к сети переменного тока на выходе блока 1 появляется постоянное напряжение w 300 В, которое приложено к катоду диода 5 и к истоку ключевого транзистора 3. На выходе усилителя сигнала обратной связи 9, находящемся в линейном режиме, обеспечивается величина постоянного напряжения, соответствующая минимальному коэффициенту заполнения управляющих импульсов регулирующего ключа 3 источника питания 2. Этот сигнал напряжения поступает на вход ШИМ 11, куда приходят продифференцированные короткие импульсы нулевого уровня с генератора импульсов 10. В результате на выходе блока щиротно-импульсного модулятора 11 появляются импульсы (с частотой около 20 кГц), поступающие на управляющий вход регулирующего ключа 3 источника питания 2 и запускающие его в работу на холостом ходу (пока лампа не подожглась). Напряжение с положительной щины источника питания 2 поступает через датчик тока 7 на блок поджига 6, заряжает его конденсатор (на схеме неAfter connecting the device to an alternating current network, a constant voltage w 300 V appears at the output of unit 1, which is applied to the cathode of the diode 5 and to the source of the key transistor 3. At the output of the feedback signal amplifier 9, which is in linear mode, a constant voltage value corresponding to the minimum duty cycle of the control pulses of the control key 3 of the power source 2. This voltage signal is fed to the input of the PWM 11, where differentiated zero-level short pulses arrive a pulse generator 10. As a result, the output unit schirotno-width modulator 11 appear pulses (with a frequency of about 20 kHz) applied to a control input regulating the power supply key 3 2 and launching it into idling operation (while the lamp is not burned). The voltage from the positive side of the power supply 2 passes through the current sensor 7 to the ignition unit 6, charges its capacitor (in the diagram

показан), один из выводов которого соединен с началом обмотки дросселя 4, до тех пор, пока не срабатывает пороговый элемент блока поджига 6 (на схеме не показан), формирующий выходной сигнал блока поджига 6, поступающий на часть обмотки дросселя 4 (через которую разряжается конденсатор). Соотношение числа витков частей обмотки до отвода и после него достаточно велико, чтобы ток разряда конденсатора блока поджига 6 сгенерировал кратковременный высоковольтный импульс (3-5 кВ) на всей обмотке дросселя 4, который прикладывается (через диод 5, датчик тока 7) к лампе 8. При пробое межэлектродного промежутка и поджига лампы, ее внутреннее сопротивление уменьшается и через датчик тока 7 начинает протекать разрядный ток, выходной сигнал с датчика тока 7 поступает на У ОС 9, откуда сигнал идет на блок ШИМ 11, формирующий импульсы, управляющие ключом 3 источника питания 2 с постепенно увеличивающимся коэффициентом заполнения по мере разгорания лампы 8. В источнике питания 2 во время открытого состояния ключа 3 (диод 5 закрыт) энергия запасается в дросселе 4. При закрывании ключа 3 энергия дросселя 4 передается через открывающийся диод 5 и через датчик тока 7 в нагрузку-лампу 8. Чем больше коэффициент заполнения импульсов, поступающих на управляющий вход ключа 3 с блока ШИМ 11, тем большую часть периода открыт ключ 3, тем больши/0 мощность можно передать из источника 1 в лампу 8. Для более надежногоshown), one of the terminals of which is connected to the beginning of the winding of the inductor 4, until the threshold element of the ignition unit 6 is triggered (not shown in the diagram), which generates the output signal of the ignition unit 6 to the part of the winding of the inductor 4 (through which it is discharged capacitor). The ratio of the number of turns of the parts of the winding before and after the tap is large enough so that the discharge current of the capacitor of the ignition unit 6 generates a short-term high-voltage pulse (3-5 kV) throughout the winding of the inductor 4, which is applied (through diode 5, current sensor 7) to the lamp 8 .When the interelectrode gap is broken and the lamp is ignited, its internal resistance decreases and discharge current begins to flow through the current sensor 7, the output signal from the current sensor 7 is sent to the OS 9, from where the signal goes to the PWM block 11, which generates pulses, controlling e with key 3 of power supply 2 with a gradually increasing fill factor as lamp 8 lights up. In power supply 2, during the open state of key 3 (diode 5 is closed), energy is stored in the inductor 4. When closing the key 3, the energy of the inductor 4 is transmitted through the opening diode 5 and through the current sensor 7 to the load-lamp 8. The higher the fill factor of the pulses arriving at the control input of the key 3 from the PWM block 11, the more part of the period the key 3 is open, the greater / 0 the power can be transferred from source 1 to the lamp 8. For more n reliable

зажигания лампы 8 блок поджига 6 постоянно формирует высоковольтные кратковременные импульсы, подающиеся на лампу 8 с периодом 1-2 с ( определяется RC-цепью блока поджига). После поджига лампы 8, напряжение на ней резко падает, соответственно падает напряжение и на части дросселя 4, зажигающиеся импульсы автоматически прекращаются.the ignition of lamp 8, the ignition unit 6 constantly generates high-voltage short-term pulses supplied to the lamp 8 with a period of 1-2 s (determined by the RC circuit of the ignition unit). After igniting the lamp 8, the voltage on it drops sharply, respectively, the voltage drops on the parts of the inductor 4, the igniting pulses automatically stop.

После выхода лампы на номинальный режим сигнал с датчика тока 7 через УОС 9, ШИМ 11, регулирующий ключ 3 управляет источником питания 2 таким образом, что стабилизируется ток через лампу 8.After the lamp reaches the nominal mode, the signal from the current sensor 7 through the ASL 9, PWM 11, the control key 3 controls the power source 2 in such a way that the current through the lamp 8 is stabilized.

В варианте выполнения устройства с аналоговым перемножителем 13 на его входы подаются сигналы с датчика тока 7 и датчика напряжения 12, перемножаясь эти две величины на выходе блока 13 выдают сигнал мощности, согласно которому работают УОС 9 и ШИМ 11, управляя работой источника питания 2 и обеспечивая при переходных процессах при пуске и при разгорании лампы, когда токи и напряжения соответственно больше и меньще номинальной величины) и в номинальном режиме горения постоянство мощности на лампе 8.In an embodiment of the device with an analog multiplier 13, signals from a current sensor 7 and a voltage sensor 12 are fed to its inputs, multiplying these two values at the output of block 13, generating a power signal, according to which the SLD 9 and PWM 11 operate, controlling the operation of power supply 2 and providing during transients during start-up and when the lamp burns out, when currents and voltages are respectively greater and less than the nominal value) and in the nominal combustion mode, the power on the lamp is constant.

В качестве регулирующего ключа 3 использован полевой транзистор типа КП707Б1. Дроссель 4 выполнен на сердечнике из феррита марки М2500 НМС1-11, типоразмер Ш 10x10. В качестве датчика тока 7 использован низкоомный резистор, в качестве датчика напряжения резистивный делитель. Генератор импульсов может быть выполнен на микросхеме 561 ТЛ1. УОС выполнен на биполярных транзисторах типа КТ209Б, ШИМ - на триггере Шмитта . Аналоговый перемножитель выполнен в виде дифференциального каскада на двух биполярных транзисторах типа КТЗ102БМ и резистивном делителе.As a control key 3, a field-effect transistor type KP707B1 is used. The inductor 4 is made on the core of ferrite grade M2500 NMS1-11, size W 10x10. As a current sensor 7, a low-resistance resistor is used, as a voltage sensor, a resistive divider. The pulse generator can be performed on the chip 561 TL1. The SLD is made on bipolar transistors of the type KT209B, PWM - on a Schmitt trigger. The analog multiplier is made in the form of a differential stage on two bipolar transistors of the type KTZ102BM and a resistive divider.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить долговечность и надежность пускорегулирующего аппарата для газоразрядных ламп за счет упрощения его устройства и обеспечения режима стабилизации мощности на лампе. Кроме того, в процессе старения лампы изменяются ее параметры, поэтому важно не перегружать ее по мощности, то есть уменьшать ток при увеличении напряжения горения в процессе старения, что и осуществляет предложенное устройство, способствуя увеличению срока службы лампы, благодаря работе в оптимальном режиме.Using the proposed technical solution allows to increase the durability and reliability of the ballasts for gas discharge lamps by simplifying its design and providing a mode of stabilization of power on the lamp. In addition, during the aging of the lamp its parameters change, so it is important not to overload it in power, that is, to reduce the current when the burning voltage increases during the aging process, which implements the proposed device, contributing to an increase in the lamp life, due to operation in the optimal mode.

Claims

1. A control gear containing an unstabilized power source connected to an AC input, a stabilized power source with a control key, a pulse generator connected to an input of a pulse-width modulator, to the second input of which a feedback amplifier output is connected, and a pulse-width output the modulator is connected to the control electrode of the regulating key of the stabilized power source, the ignition unit, a current sensor connected between the positive pole of the stabilizers of a given power source and anode terminal of a gas discharge lamp, characterized in that the stabilized power source connected to the output of the unstabilized power source is made in the form of an inductive step-down voltage converter, to the part of the ballast choke of which is connected the output of the ignition unit connected between the anode terminal of the lamp and the beginning throttle, the end of which, which is the negative pole of the stabilized power source, is connected to the cathode output of the lamp, and the input of the amplifier is reverse second connection connected to the output of the current sensor.

2. The device according to claim 1, characterized in that a voltage sensor is inserted into it, connected in parallel with the terminals for connecting the lamp electrodes, and an analog multiplier connected between the output of the current sensor and the input of the feedback amplifier, and the second input of the analog multiplier is connected to the sensor output voltage.