RU95942U1

RU95942U1 - ELECTRONIC START-UP CONTROL UNIT FOR A LINEAR LUMINESCENT LAMP

Info

Publication number: RU95942U1
Application number: RU2010112021/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин; Федор Дмитриевич Кудашкин; Александр Семенович Мелешкин; Надежда Ильинична Устимова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Силовая электроника"
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2010-07-10

Abstract

Электронный пускорегулирующий аппарат для линейной люминесцентной лампы, подключенной к выходным выводам аппарата по последовательной резонансной схеме, содержащий источник постоянного напряжения питания и однофазный полумостовой инвертор на транзисторах с встречно-параллельными диодами и последовательными резисторами, входные выводы которого соединены с выходными выводами источника, включающий два последовательно соединенных конденсатора фильтра, трехобмоточный трансформатор, а также коммутирующий конденсатор и коммутирующий дроссель, образующие с линейной люминесцентной лампой последовательную резонансную схему, подключенную через первичную обмотку трансформатора к выходным выводам инвертора, образуемым общими точками соединения конденсаторов фильтра и транзисторов соответственно, выводы электродов лампы соединены попарно, база транзистора подключена к эмиттеру через последовательную цепь из резистора и вторичной обмотки трансформатора, включенной встречно с первичной обмоткой, зашунтированную конденсатором, транзистор зашунтирован демпферным конденсатором и вторым резистором, коллектор второго транзистора соединен с базой через третий резистор, база второго транзистора подключена к эмиттеру через вторую последовательную цепь из разделительного конденсатора, четвертого резистора и второй вторичной обмотки трансформатора, включенной согласно с первичной обмоткой, зашунтированную вторым конденсатором, база транзистора подключена к выводу источника, соединенного с последовательным резистором второго транзистора, через тиристор, управляющий электрод которого подключен к то An electronic ballast for a linear fluorescent lamp connected to the output terminals of the device in a series resonant circuit, containing a constant voltage power source and a single-phase half-bridge inverter on transistors with counter-parallel diodes and series resistors, the input terminals of which are connected to the output terminals of the source, including two series connected filter capacitor, three-winding transformer, as well as switching capacitor and switching a choke, forming a series resonant circuit with a linear fluorescent lamp, connected through the primary winding of the transformer to the output terminals of the inverter, formed by common points of the connection of the filter capacitors and transistors, respectively, the terminals of the lamp electrodes are connected in pairs, the base of the transistor is connected to the emitter through a serial circuit from the resistor and the secondary winding transformer connected counter to the primary winding, shunted by the capacitor, the transistor is shunted by the damper a capacitor and a second resistor, the collector of the second transistor is connected to the base through a third resistor, the base of the second transistor is connected to the emitter through a second serial circuit of an isolation capacitor, a fourth resistor and a second secondary winding of the transformer connected according to the primary winding, shunted by the second capacitor, the base of the transistor is connected to the output of the source connected to the series resistor of the second transistor through a thyristor, the control electrode of which is connected to

Description

Полезная модель относится к приборостроению, светотехнике, а также к преобразовательной технике и может быть использована при проектировании источников питания для люминесцентных и других типов энергосберегающих газоразрядных ламп, а также различных высокочастотных, в том числе, электротехнологических нагрузок. Полезная модель повышает надежность работы электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы.The utility model relates to instrumentation, lighting, and also to converting technology and can be used in the design of power supplies for fluorescent and other types of energy-saving gas-discharge lamps, as well as various high-frequency, including electrotechnological loads. The utility model improves the reliability of the electronic ballast for linear fluorescent lamps.

Известен электронный пускорегулирующий аппарат для линейной люминесцентной лампы, подключенной к выходным выводам аппарата по последовательной резонансной схеме, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого соединены с входными выводами аппарата через плавкую вставку, конденсатор фильтра, шунтирующий выходные выводы выпрямителя, однофазный полумостовой инвертор на транзисторах с встречно-параллельными диодами, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, включающий также два последовательно соединенных конденсатора фильтра, коммутирующий конденсатор и коммутирующий дроссель, образующие с линейной люминесцентной лампой последовательную резонансную схему, подключенную к выходным выводам инвертора, образуемым общими точками соединения конденсаторов фильтра и транзисторов соответственно (Платан. Электронные компоненты. Каталог. - Изд-во ЗАО Платан Компонентс, 2008. - С.15).Known electronic ballast for linear fluorescent tubes connected to the output terminals of the device in series resonant circuit, containing a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the device through a fuse, a filter capacitor, shunting the output terminals of the rectifier, a single-phase half-bridge inverter on transistors with counter-parallel diodes, the input terminals of which are connected to the output terminals of the rectifier, which also includes and a series-connected filter capacitor, a switching capacitor and a switching inductor, forming a series resonant circuit connected to the output terminals of the inverter formed by common points of the connection of the filter capacitors and transistors with a linear fluorescent lamp (Platan. Electronic components. Catalog. - Platan CJSC Publishing House Components, 2008 .-- P.15).

Недостатком электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы является низкая надежность работы из-за низких значений коэффициента мощности и коэффициента полезного действия, что приводит к росту амплитуды токов через элементы устройства и электроды лампы и, соответственно, коэффициента формы тока, возможного перегрева электродов лампы полным током коммутирующего конденсатора, увеличенных затрат энергии на нагрев электродов в номинальном режиме работы.The disadvantage of an electronic ballast for a linear fluorescent lamp is its low reliability due to low power factor and efficiency, which leads to an increase in the amplitude of the currents through the device elements and lamp electrodes and, accordingly, the current shape factor, the possible overheating of the lamp electrodes with full current switching capacitor, increased energy costs for heating the electrodes in nominal operation mode.

Известен электронный пускорегулирующий аппарат для линейной люминесцентной лампы, подключенной к выходным выводам аппарата по последовательной резонансной схеме, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого соединены с входными выводами аппарата через плавкую вставку и дроссель фильтра, конденсатор фильтра, шунтирующий выходные выводы выпрямителя, однофазный полумостовой инвертор на транзисторах с встречно-параллельными диодами, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, включающий кроме того два последовательно соединенных конденсатора фильтра, трехобмоточный трансформатор, а также коммутирующий конденсатор и коммутирующий дроссель, образующие с линейной люминесцентной лампой последовательную резонансную схему, подключенную через первичную обмотку трансформатора к выходным выводам инвертора, образуемым общими точками соединения конденсаторов фильтра и транзисторов соответственно, база транзистора подключена к эмиттеру через последовательную цепь из вторичной обмотки трансформатора, включенной встречно с первичной обмоткой, и резистора, транзистор зашунтирован демпферным конденсатором и последовательно соединенными вторым и третьим резисторами, эмиттер транзистора соединен с коллектором второго транзистора через четвертый резистор, база второго транзистора подключена к эмиттеру через вторую последовательную цепь из второй вторичной обмотки трансформатора, включенной согласно с первичной обмоткой, и пятого резистора, эмиттер второго транзистора соединен с выходным выводом выпрямителя через шестой резистор (IR2520 - новые возможности в области разработки электронных балластов // Силовая электроника. - 2006. - №2. - С.26).Known electronic ballast for a linear fluorescent lamp connected to the output terminals of the device in series resonant circuit, containing a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the device through a fuse and filter choke, filter capacitor, shunting the output terminals of the rectifier, single-phase a half-bridge inverter on transistors with counter-parallel diodes, the input terminals of which are connected to the output terminals of the rectifier, In addition, it includes two series-connected filter capacitors, a three-winding transformer, as well as a switching capacitor and a switching inductor, which form a series resonant circuit connected with a linear fluorescent lamp, connected through the primary winding of the transformer to the output terminals of the inverter, formed by the common connection points of the filter capacitors and transistors, respectively, the base the transistor is connected to the emitter through a serial circuit from the secondary winding of the transformer, included opposite the primary winding, and the resistor, the transistor is shunted by a damper capacitor and the second and third resistors are connected in series, the emitter of the transistor is connected to the collector of the second transistor through the fourth resistor, the base of the second transistor is connected to the emitter through the second serial circuit from the second secondary winding of the transformer connected according to with the primary winding and the fifth resistor, the emitter of the second transistor is connected to the output terminal of the rectifier through the sixth resistor (IR2520 - new in opportunities in the development of electronic ballasts // Power Electronics. - 2006. - No. 2. - S.26).

Недостатком электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы является низкая надежность работы из-за низких значений коэффициента мощности и коэффициента полезного действия, что приводит к росту амплитуды токов через элементы устройства и электроды лампы и, соответственно, коэффициента формы тока, возможного перегрева электродов лампы полным током коммутирующего конденсатора, повышенных затрат энергии на нагрев электродов лампы в номинальном режиме работы.The disadvantage of an electronic ballast for a linear fluorescent lamp is its low reliability due to low power factor and efficiency, which leads to an increase in the amplitude of the currents through the device elements and lamp electrodes and, accordingly, the current shape factor, the possible overheating of the lamp electrodes with full current switching capacitor, increased energy consumption for heating the lamp electrodes in nominal operation mode.

Известен электронный пускорегулирующий аппарат для линейной люминесцентной лампы, подключенной к выходным выводам аппарата по последовательной резонансной схеме, содержащий источник постоянного напряжения питания и однофазный полумостовой инвертор на транзисторах с встречно-параллельными диодами, входные выводы которого соединены с выводами источник, включающий два последовательно соединенных конденсатора фильтра, трехобмоточный трансформатор, а также коммутирующий конденсатор и коммутирующий дроссель, образующие с линейной люминесцентной лампой последовательную резонансную схему, подключенную через первичную обмотку трансформатора к выходным выводам инвертора, образуемым общими точками соединения конденсаторов фильтра и транзисторов соответственно, база транзистора подключена к эмиттеру через последовательную цепь из вторичной обмотки трансформатора, включенной встречно с первичной обмоткой, и резистора, база второго транзистора подключена к эмиттеру через вторую последовательную цепь из второй вторичной обмотки трансформатора, включенной согласно с первичной обмоткой, и второго резистора (Otero Pascal.M. Motorola′s D2 Series Transistors for Fluorescent Converters. - Motorola, 1997. - AN1577).Known electronic ballast for a linear fluorescent lamp connected to the output terminals of the apparatus in a serial resonant circuit, containing a constant voltage power source and a single-phase half-bridge inverter on transistors with counter-parallel diodes, the input terminals of which are connected to the terminals of the source, including two series-connected filter capacitors , a three-winding transformer, as well as a switching capacitor and a switching inductor, forming a linear with a minescent lamp, a serial resonant circuit connected through the primary winding of the transformer to the output terminals of the inverter, formed by common points of the connection of the filter capacitors and transistors, respectively, the base of the transistor is connected to the emitter through a serial circuit from the secondary winding of the transformer connected in opposite to the primary winding, and a resistor, the base of the second the transistor is connected to the emitter through a second serial circuit from the second secondary winding of the transformer included according with a primary winding, and a second resistor (Otero Pascal.M. Motorola′s D2 Series Transistors for Fluorescent Converters. - Motorola, 1997 .-- AN1577).

Указанный электронный пускорегулирующий аппарат для линейной люминесцентной лампы является наиболее близким по технической сущности к полезной модели и выбран в качестве прототипа.The specified electronic ballast for linear fluorescent lamps is the closest in technical essence to a utility model and is selected as a prototype.

Недостатком прототипа является низкая надежность работы из-за высоких значений амплитуд токов через элементы устройства и электроды лампы и, соответственно, коэффициента формы тока, возможного перегрева электродов лампы полным током коммутирующего конденсатора во время ее работы, повышенных энергозатрат на нагрев электродов лампы в номинальном режиме, отсутствия защиты от аномальных режимов работы.The disadvantage of the prototype is the low reliability due to the high values of the amplitudes of the currents through the device elements and the lamp electrodes and, accordingly, the current shape factor, possible overheating of the lamp electrodes by the full current of the switching capacitor during its operation, increased energy consumption for heating the lamp electrodes in nominal mode, lack of protection from abnormal operating modes.

Полезная модель направлена на решение задачи повышения надежности работы электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы, что является целью полезной модели.The utility model is aimed at solving the problem of improving the reliability of the electronic ballast for linear fluorescent tubes, which is the purpose of the utility model.

Указанная цель достигается тем, что в электронном пускорегулирующем аппарате для линейной люминесцентной лампы, подключенной к выходным выводам аппарата по последовательной резонансной схеме, содержащем источник постоянного напряжения питания и однофазный полумостовой инвертор на транзисторах с встречно-параллельными диодами и последовательными резисторами, входные выводы которого соединены с выходными выводами источника, включающий два последовательно соединенных конденсатора фильтра, трехобмоточный трансформатор, а также коммутирующий конденсатор и коммутирующий дроссель, образующие с линейной люминесцентной лампой последовательную резонансную схему, подключенную через первичную обмотку трансформатора к выходным выводам инвертора, образуемым общими точками соединения конденсаторов фильтра и транзисторов соответственно, выводы электродов лампы соединены попарно, база транзистора подключена к эмиттеру через последовательную цепь из резистора и вторичной обмотки трансформатора, включенной встречно с первичной обмоткой, зашунтированную конденсатором, транзистор зашунтирован демпферным конденсатором и вторым резистором, коллектор второго транзистора соединен с базой через третий резистор, база второго транзистора подключена к эмиттеру через вторую последовательную цепь из разделительного конденсатора, четвертого резистора и второй вторичной обмотки трансформатора, включенной согласно с первичной обмоткой, зашунтированную вторым конденсатором, база транзистора подключена к выводу источника, соединенного с последовательным резистором второго транзистора, через тиристор, управляющий электрод которого подключен к точке соединения последовательного резистора с вторым транзистором через третью последовательную цепь из порогового элемента и пятого резистора, и к катоду через третий конденсатор.This goal is achieved by the fact that in an electronic ballast for a linear fluorescent lamp connected to the output terminals of the device in a serial resonant circuit containing a constant voltage power source and a single-phase half-bridge inverter on transistors with counter-parallel diodes and series resistors, the input terminals of which are connected to output terminals of the source, including two series-connected filter capacitors, a three-winding transformer, as well as a utilization capacitor and a switching inductor forming a series resonant circuit connected to a transformer’s primary winding to the output terminals of the inverter, which are formed by common points of the connection of the filter capacitors and transistors, respectively, the terminals of the lamp electrodes are connected in pairs, the base of the transistor is connected to the emitter through a serial circuit from a resistor and a secondary winding of a transformer connected counter to the primary winding, shunted by a capacitor, the transistor is shunted by the damper capacitor and the second resistor, the collector of the second transistor is connected to the base through the third resistor, the base of the second transistor is connected to the emitter through the second serial circuit of the isolation capacitor, the fourth resistor and the second secondary winding of the transformer connected in accordance with the primary winding, shunted by the second capacitor, the base of the transistor is connected to the output of the source connected to the series resistor of the second transistor through a thyristor, gate electrode of which is connected to the point of series resistor connected to the second transistor through a third series circuit of the threshold element and the fifth resistor and to the cathode through the third capacitor.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является повышение надежности работы электронного пускорегулирующего аппарата, что достигается комплексным снижением амплитуд токов через элементы устройства и электроды лампы и, соответственно, коэффициента формы тока, исключением перегрева электродов лампы током коммутирующего конденсатора во время ее длительной работы, снижением энергозатрат на нагрев электродов в номинальном режиме работы. Заявляемый электронный пускорегулирующий аппарат может быть использован для ответственных энергосберегающих применений, обеспечивающих повышенную надежность работы с энергоэффективным стартом и защиту от аномальных режимов, в том числе, «открытого катода» линейной люминесцентной лампы и аппарата, перегрузок и перегрева элементов устройства и электродов лампы.A significant difference characterizing the utility model is an increase in the reliability of the electronic ballast, which is achieved by a comprehensive reduction in the amplitudes of the currents through the device elements and electrodes of the lamp and, accordingly, the current shape factor, with the exception of overheating of the lamp electrodes by the current of the switching capacitor during its long-term operation, and by reducing energy consumption to heat the electrodes in nominal operation mode. The inventive electronic ballast can be used for energy-efficient applications that provide increased reliability with an energy-efficient start and protection from abnormal conditions, including the "open cathode" of a linear fluorescent lamp and apparatus, overloads and overheating of device elements and lamp electrodes.

Повышение надежности работы электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы является полученным техническим результатом, обусловленным новыми элементами в схеме, порядком их включения и новыми связями, то есть отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемого электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы являются существенными.Improving the reliability of the electronic ballast for a linear fluorescent lamp is a technical result due to new elements in the circuit, the order of their inclusion and new connections, that is, the hallmarks of the utility model. Thus, the distinctive features of the claimed electronic ballast for linear fluorescent lamps are significant.

На рисунке приведена схема электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы.The figure shows a diagram of an electronic ballast for a linear fluorescent lamp.

Электронный пускорегулирующий аппарат для линейной люминесцентной лампы 1, подключенной к выходным выводам аппарата по последовательной резонансной схеме, содержит источник 2 постоянного напряжения питания и однофазный полумостовой инвертор на транзисторах 3, 4 с встречно-параллельными диодами 5, 6 и последовательными резисторами 7, 8, входные выводы которого соединены с выходными выводами источника, включающий два последовательно соединенных конденсатора 9, 10 фильтра, трехобмоточный трансформатор, а также коммутирующий конденсатор 11 и коммутирующий дроссель 12, образующие с линейной люминесцентной лампой последовательную резонансную схему, подключенную через первичную обмотку 13 трансформатора к выходным выводам инвертора, образуемым общими точками соединения конденсаторов фильтра и транзисторов соответственно, выводы электродов лампы соединены попарно, база транзистора подключена к эмиттеру через последовательную цепь из резистора 14 и вторичной обмотки 15 трансформатора, включенной встречно с первичной обмоткой, зашунтированную конденсатором 16, транзистор зашунтирован демпферным конденсатором 17 и вторым резистором 18, коллектор второго транзистора соединен с базой через третий резистор 19, база второго транзистора подключена к эмиттеру через вторую последовательную цепь из разделительного конденсатора 20, четвертого резистора 21 и второй вторичной обмотки 22 трансформатора, включенной согласно с первичной обмоткой, зашунтированную вторым конденсатором 23, база транзистора подключена к выводу источника, соединенного с последовательным резистором второго транзистора, через тиристор 24, управляющий электрод которого подключен к точке соединения последовательного резистора с вторым транзистором через третью последовательную цепь из порогового элемента 25 и пятого резистора 26, и к катоду через третий конденсатор 27.An electronic ballast for a linear fluorescent lamp 1 connected to the output terminals of the device in a series resonant circuit contains a source 2 of a constant voltage supply and a single-phase half-bridge inverter on transistors 3, 4 with counter-parallel diodes 5, 6 and series resistors 7, 8, input the conclusions of which are connected to the output terminals of the source, including two series-connected capacitors 9, 10 filters, a three-winding transformer, as well as a switching capacitor 11 and a switching choke 12, forming a series resonant circuit with a linear fluorescent lamp, connected through the primary winding 13 of the transformer to the output terminals of the inverter, formed by common points of the connection of the filter capacitors and transistors, respectively, the terminals of the lamp electrodes are connected in pairs, the base of the transistor is connected to the emitter through a serial circuit from the resistor 14 and the secondary winding 15 of the transformer, connected counter to the primary winding, shunted by the capacitor 16, the transistor shun doped by a damper capacitor 17 and a second resistor 18, the collector of the second transistor is connected to the base through the third resistor 19, the base of the second transistor is connected to the emitter through the second serial circuit of the isolation capacitor 20, the fourth resistor 21 and the second secondary winding 22 of the transformer connected in accordance with the primary winding shunted by the second capacitor 23, the base of the transistor is connected to the output of the source connected to the series resistor of the second transistor through a thyristor 24, controlling electrode of which is connected to the point of series resistor connected to the second transistor through a third series circuit of the threshold element 25 and the fifth resistor 26 and the cathode 27 through the third capacitor.

Электронный пускорегулирующий аппарат для линейной люминесцентной лампы в установившемся режиме работает следующим образом. Источник 2 постоянного напряжения питания вырабатывает и подает напряжение на вход однофазного полумостового инвертора на транзисторах 3, 4 с встречно-параллельными диодами 5, 6 и последовательными резисторами 7, 8 в эмиттерных цепях. В качестве источника 2 постоянного напряжения питания может быть использован выпрямитель с емкостным фильтром на выходе или аккумуляторная батарея. Транзисторы 3, 4 однофазного полумостового инвертора включаются и проводят ток поочередно. Инвертор работает в автогенераторном режиме, что достигается применением последовательной резонансной схемы включения линейной люминесцентной лампы 1 и обратной связи за счет трехобмоточного трансформатора, первичная обмотка 13 которого соединяется последовательно в нагрузочную цепь инвертора, а вторичные обмотки 15, 22 включаются в базовые цепи транзисторов 3, 4. При этом вторичные обмотки 15, 22 трансформатора имеют встречное включение. Базовые токи транзисторов 3, 4 при их работе пропорциональны току в нагрузочной цепи (13-1, 11-12). Увеличение тока базы одного транзистора (3 или 4) приводит к уменьшению тока базы другого транзистора (4 или 3), что вызывает их периодическое переключение с частотой, определяемой величинами емкости коммутирующего конденсатора 11, а также индуктивности коммутирующего дросселя 12. Выводы электродов линейной люминесцентной лампы 1 соединены попарно друг с другом. Ток коммутирующего конденсатора 11, таким образом, через электроды лампы не протекает за счет разделения цепей. Ток в нагрузочной цепи имеет квазисинусоидальную форму. Разделительный конденсатор 20 служит для емкостной развязки цепи управления второго транзистора 4 и, совместно с резистором 21, для ограничения базового тока второго транзистора 4. Одновременно, заряд разделительного конденсатора 20 через резисторы 16, 7, 19, 21, 6 и вторую вторичную обмотку 22 трансформатора обеспечивает запуск пускорегулирующего аппарата. Конденсаторы 16, 23 ограничивают уровни обратного напряжения на базах транзисторов 3, 4 относительно их эмиттеров и, одновременно, повышают устойчивость транзисторов 3, 4 к большой величине скорости нарастания напряжения на них, а также к электромагнитным помехам в цепях управления. Встречно-параллельные диоды 5, 6 ограничивают величины обратных напряжений на транзисторах 3, 4 инвертора. Демпферный конденсатор 17 и второй резистор 18 снижают уровни коммутационных перенапряжений на транзисторах 3, 4. Кроме того, за счет демпферного конденсатора 17 обеспечивается плавное нарастание напряжений на транзисторах 3, 4 и встречно-параллельных диодах 5, 6 (мягкая коммутация) при работе инвертора. Последовательные резисторы 7, 8 в эмиттерных цепях транзисторов 3, 4 демпфируют нагрузочную цепь инвертора и ограничивают броски токов чрез транзисторы 3, 4 в интервалах коммутации. Резисторы 14, 21 служат для ограничения базовых токов транзисторов 3, 4. Защита электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы 1 от нарушений электрического режима и выхода элементов из строя обеспечивается, в частности, тиристором 24. При работе устройства в аномальном режиме «открытого катода» линейной люминесцентной лампы 1 (лампа 1 не зажигается), отключении или замене лампы 1 возрастают токи и напряжения на элементах нагрузочной цепи. Ограничение роста токов и напряжений в режиме «открытого катода» линейной люминесцентной лампы 1 обеспечиваются включением тиристора 24, который блокирует базовую цепь транзистора 3 и вызывает выключение режима автогенерации устройства. Управление тиристором 24 осуществляется по третьей последовательной цепи из порогового элемента 25 и пятого резистора 26. Третий конденсатор 27 шунтирует управляющий электрод тиристора 24, что повышает помехоустойчивость и обеспечивает селективность защитных цепей устройства. При возрастании токов и напряжений в нагрузочной цепи линейной люминесцентной лампы 1 возрастает напряжение на последовательном резисторе 8, что приводит к срабатыванию порогового элемента 25 и, соответственно, включению тиристора 24.The electronic ballast for a linear fluorescent lamp in steady state operates as follows. A source 2 of a constant voltage supply generates and supplies voltage to the input of a single-phase half-bridge inverter on transistors 3, 4 with counter-parallel diodes 5, 6 and series resistors 7, 8 in the emitter circuits. As a source 2 of a constant voltage supply, a rectifier with a capacitive filter at the output or a battery can be used. Transistors 3, 4 of a single-phase half-bridge inverter are turned on and conduct current alternately. The inverter operates in the self-generating mode, which is achieved by applying a series resonant circuit for switching on a linear fluorescent lamp 1 and feedback due to a three-winding transformer, the primary winding of which 13 is connected in series to the inverter load circuit, and the secondary windings 15, 22 are connected to the base circuits of transistors 3, 4 . In this case, the secondary windings 15, 22 of the transformer have a counter inclusion. The base currents of transistors 3, 4 during their operation are proportional to the current in the load circuit (13-1, 11-12). An increase in the base current of one transistor (3 or 4) leads to a decrease in the base current of another transistor (4 or 3), which causes them to periodically switch at a frequency determined by the capacitance of the switching capacitor 11, as well as the inductance of the switching inductor 12. Conclusions of the electrodes of a linear fluorescent lamp 1 are connected in pairs with each other. The current of the switching capacitor 11, thus, does not flow through the electrodes of the lamp due to the separation of the circuits. The current in the load circuit has a quasi-sinusoidal shape. The separation capacitor 20 serves for capacitive isolation of the control circuit of the second transistor 4 and, together with the resistor 21, to limit the base current of the second transistor 4. At the same time, the charge of the separation capacitor 20 through the resistors 16, 7, 19, 21, 6 and the second secondary winding 22 of the transformer provides launch of the ballast. Capacitors 16, 23 limit the reverse voltage levels at the bases of transistors 3, 4 relative to their emitters and, at the same time, increase the resistance of transistors 3, 4 to a large value of the voltage rise rate on them, as well as to electromagnetic interference in the control circuits. Counter-parallel diodes 5, 6 limit the magnitude of the reverse voltages on the transistors 3, 4 of the inverter. The damper capacitor 17 and the second resistor 18 reduce the level of switching overvoltages on the transistors 3, 4. In addition, due to the damper capacitor 17, a smooth increase in the voltage on the transistors 3, 4 and counter-parallel diodes 5, 6 (soft switching) during operation of the inverter is ensured. Series resistors 7, 8 in the emitter circuits of transistors 3, 4 dampen the load circuit of the inverter and limit the inrush currents through transistors 3, 4 in the switching intervals. Resistors 14, 21 serve to limit the base currents of transistors 3, 4. Protection of the electronic ballast for linear fluorescent lamps 1 from violations of the electric mode and the failure of the elements is provided, in particular, by thyristor 24. When the device is operating in an anomalous "open cathode" mode linear fluorescent lamp 1 (lamp 1 does not light), turning off or replacing lamp 1 increases the currents and voltages on the elements of the load circuit. The limitation of the growth of currents and voltages in the "open cathode" mode of the linear fluorescent lamp 1 is provided by turning on the thyristor 24, which blocks the base circuit of the transistor 3 and causes the device to turn off automatically. The thyristor 24 is controlled by a third serial circuit from a threshold element 25 and a fifth resistor 26. The third capacitor 27 shunts the control electrode of the thyristor 24, which increases the noise immunity and ensures the selectivity of the protective circuits of the device. With increasing currents and voltages in the load circuit of the linear fluorescent lamp 1, the voltage across the series resistor 8 increases, which leads to the actuation of the threshold element 25 and, accordingly, the inclusion of the thyristor 24.

Транзисторы инвертора 3, 4 могут иметь структуры с встроенными или модульные конструкции с предустановленными встречно-параллельными диодами. В этом случае отпадает необходимость в установке дополнительных встречно-параллельных диодов 5, 6. Конденсаторы фильтра 9, 10 являются электролитическими либо пленочными. Диоды 5, 6 должны быть быстродействующими. В качестве порогового элемента 25 могут быть использованы стабилитроны, стабисторы, динисторы или обычные диоды. Для повышения порога срабатывания возможно соединение нескольких диодов последовательно.Inverter transistors 3, 4 can have structures with built-in or modular designs with pre-installed anti-parallel diodes. In this case, there is no need to install additional anti-parallel diodes 5, 6. The filter capacitors 9, 10 are electrolytic or film. Diodes 5, 6 should be fast. As the threshold element 25, zener diodes, stabilizers, dinistors or conventional diodes can be used. To increase the threshold, it is possible to connect several diodes in series.

По сравнению с прототипом существенно повышается надежность работы электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы. Заявляемый электронный пускорегулирующий аппарат может быть использован для ответственных энергосберегающих применений, обеспечивающих повышенную надежность работы с необходимым стартом линейной люминесцентной лампы и защиту от режима «открытого катода», перегрузок и перегрева устройства и электродов лампы, а также пониженными потерями энергии на нагрев электродов. Это достигается за счет комплексного снижения амплитуд токов через элементы устройства и электроды лампы в длительном режиме работы и значений коэффициента формы тока. Обеспечиваются оптимальные режимы работы. Положительные качества обусловлены также использованием эффективной схемы защиты на тиристоре, оптимизацией управляющих цепей транзисторов и пускового режима, снижением коммутационных потерь в транзисторах инвертора и диодах устройства, а также электрических потерь в коммутирующем дросселе. Снижаются уровни перенапряжений на элементах устройства, электромагнитных помех, возникающих при выключении транзисторов, электрических потерь в коммутирующем дросселе и других элементах устройства за счет «мягкой» коммутации транзисторов и действия демпферного конденсатора. Повышается устойчивость и, следовательно, надежность работы электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы, срывов инвертирования при работе на динамическую нагрузку, что повышает и надежность работы электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы.Compared with the prototype, the reliability of the electronic ballast for linear fluorescent lamps is significantly increased. The inventive electronic ballast can be used for energy-saving applications that provide increased reliability with the necessary start of a linear fluorescent lamp and protection from the "open cathode" mode, overloads and overheating of the device and lamp electrodes, as well as reduced energy losses for heating the electrodes. This is achieved through a comprehensive reduction in the amplitudes of currents through the device elements and lamp electrodes in continuous operation and values of the current shape coefficient. Optimum operating modes are provided. Positive qualities are also due to the use of an effective thyristor protection circuit, optimization of transistor control circuits and starting mode, reduction of switching losses in the inverter transistors and diodes of the device, as well as electrical losses in the switching inductor. Reduced levels of overvoltage on the elements of the device, electromagnetic interference arising when the transistors are turned off, electrical losses in the switching choke and other elements of the device due to the "soft" switching of transistors and the action of the damper capacitor. The stability and, consequently, the reliability of the electronic ballast for linear fluorescent lamps, inversion failures when working under dynamic load, increase the reliability of the electronic ballasts for linear fluorescent lamps.

Повышение надежности электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы оценивается по времени наработки на отказ. В соответствии с результатами экспериментальных исследований время наработки на отказ устройства может быть увеличено в 1,5÷2,0 раза.Improving the reliability of an electronic ballast for a linear fluorescent lamp is estimated by the mean time between failures. In accordance with the results of experimental studies, the time between failures of the device can be increased by 1.5 ÷ 2.0 times.

Коэффициент полезного действия устройства повышается на 2-3% за счет уменьшения потерь энергии на подогрев электродов лампы в длительном режиме работы.The efficiency of the device is increased by 2-3% due to the reduction of energy losses for heating the lamp electrodes in continuous operation.

Может быть существенно упрощена конструкция и снижена цена устройства за счет оптимизации схемы и обеспечения возможности использования транзисторов и диодов со сниженными требованиями к их параметрам и более низкой ценой.The design can be greatly simplified and the price of the device can be reduced by optimizing the circuit and making it possible to use transistors and diodes with reduced requirements for their parameters and a lower price.

По сравнению с прототипом могут быть снижены до 15% и весо-габаритные показатели заявляемого электронного пускорегулирующего аппарата для линейной люминесцентной лампы за счет оптимизации схемы и конструкции, что также расширяет и его область применения.Compared with the prototype, the weight and dimensions of the inventive electronic ballasts for linear fluorescent lamps can be reduced by optimizing the circuit and design, which also extends its scope.

Claims

An electronic ballast for a linear fluorescent lamp connected to the output terminals of the device in a series resonant circuit, containing a constant voltage power source and a single-phase half-bridge inverter on transistors with on-parallel diodes and series resistors, the input terminals of which are connected to the output terminals of the source, including two series connected filter capacitor, three-winding transformer, as well as switching capacitor and switching a choke, forming a series resonant circuit with a linear fluorescent lamp, connected through the primary winding of the transformer to the output terminals of the inverter, formed by common points of the connection of the filter capacitors and transistors, respectively, the terminals of the lamp electrodes are connected in pairs, the base of the transistor is connected to the emitter through a serial circuit from the resistor and the secondary winding transformer connected counter to the primary winding, shunted by a capacitor, the transistor is shunted by a damper a capacitor and a second resistor, the collector of the second transistor is connected to the base through a third resistor, the base of the second transistor is connected to the emitter through a second serial circuit of an isolation capacitor, a fourth resistor and a second secondary winding of the transformer connected according to the primary winding, shunted by the second capacitor, the base of the transistor is connected to the output of the source connected to the series resistor of the second transistor through a thyristor, the control electrode of which is connected to ke series resistor connected to the second transistor through a third series circuit of the threshold element and the fifth resistor and to the cathode - via a third capacitor.