DE19951114A1

DE19951114A1 - Lampenansteuerschaltung

Info

Publication number: DE19951114A1
Application number: DE19951114A
Authority: DE
Inventors: Stefan Palm; Thomas Froehlich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-10-23
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2019-10-24
Also published as: DE19951114B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lampenansteuerschaltung für eine Gasentladungslampe (5.2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem an eine Spannungsversorgung angeschlossenen elektrischen Vorschaltgerät (4) und einem Zündgerät (5.1) sowie mit einer zwischen einem zur Gasentladungslampe (5.2) führenden Hinleiter und einem von dieser kommenden Rückleiter angeordneten Entstöreinrichtung für durch rechteckförmige Ansteuerspannungen hervorgerufene elektromagnetische Störungen. Eine wirkungsvolle Unterdrückung elektromagnetischer Störungen bei der Ansteuerung einer Gasentladungslampe wird bei einfachem Aufbau dadurch erzielt, dass die Entstöreinrichtung eine stromkompensierte Drossel (D) aufweist, die zwischen dem Vorschaltgerät (4) und dem Zündgerät (5.1) oder dem Zündgerät und der Gasentladungslampe (5.2) angeordnet ist (Fig. 1).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lampenansteuerschaltung für eine Gas entladungslampe, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem an eine Span nungsversorgung angeschlossenen elektrischen Vorschaltgerät und einem Zünd gerät sowie mit einer zwischen einem zur Gasentladungslampe führenden Hin leiter und einem von dieser kommenden Rückleiter angeordneten Entstörein richtung für durch rechteckförmige Ansteuerspannungen hervorgerufene elektro magnetische Störungen.

Eine derartige Lampenansteuerschaltung ist in der DE 43 10 307 A1 angegeben. Bei dieser bekannten Lampenansteuerschaltung ist zur Unterdrückung elektro magnetischer Störfelder, die bei Wiederzündspitzen in der Gasentladungslampe entstehen, eine elektronische Filterschaltung mit in einem Hinleiter und einem Rückleiter zur Ansteuerung der Gasentladungslampe jeweils angeordneten induk tiven Bauelement und mindestens einem zwischen dem Hinleiter und dem Rück leiter angeordneten kapazitiven Bauelement vorgeschlagen.

Die elektronische Filterschaltung ist so nahe, wie es die Einbaubedingungen zulassen, bei der Gasentladungslampe angeordnet, wobei für die induktiven Bauelemente Stabkerndrosseln angegeben sind, die einen von einer Spulen wicklung umgebenen stabartigen Ferritkern aufweisen.

Es hat sich beim Betrieb von Gasentladungslampen, wie sie z. B. in Kraftfahr zeugscheinwerfern verwendet werden, gezeigt, dass der Nennbetrieb mit recht eckförmiger Ansteuerung, kurz Rechteckbetrieb der Gasentladungslampe, zu er heblichen elektromagnetischen Störungen führen kann, die sich als Gleichtakt störungen in den Zuleitungen der Gasentladungslampe bemerkbar machen und durch die schnell veränderliche Spannungen an parasitären Kapazitäten einer Leitung zu ihrer Umgebung verursacht werden. Eine Maßnahme zur Unter drückung der Auswirkung elektromagnetischer Störungen besteht in einer mechanischen Abschirmung mittels metallischem Gehäuse, womit ein ent sprechender mechanischer Aufwand verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lampenansteuerschaltung der eingangs angegebenen Art bereit zu stellen, mit der insbesondere Gleichtakt störungen wirkungsvoll und mit einfachen Maßnahmen unterdrückt werden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass die Entstöreinrichtung eine stromkompensierte Drossel auf weist, die zwischen dem Vorschaltgerät und dem Zündgerät oder dem Zündgerät und der Gasentladungslampe angeordnet ist. Es hat sich in Untersuchungen der Erfinder gezeigt, dass eine derartige Anordnung einer stromkompensierten Dros sel in den Ansteuerleitungen der Gasentladungslampe zu einer erheblichen Redu zierung der elektromagnetischen Störungen auf den Leitungen und zur Umge bung führt. Die stromkompensierte Drossel bewirkt, dass der von der Gleich taktstörung verursachte Störstrom reduziert wird, dass der Betriebsstrom aber nicht beeinflußt wird. Der Betriebsstrom ist der zwangsläufig beim Betreiben der Lampe am elektronischen Vorschaltgerät vorhandene Strom. Die stromkompen sierte Drossel kann leicht in einem Kabelbaum zwischen Zündgerät und Gas entladungslampe oder Vorschaltgerät und Zündgerät positioniert werden.

Ein vorteilhafter Aufbau der Lampenansteuerschaltung besteht darin, dass das Vorschaltgerät eine Brückenschaltung mit vier Schaltelementen aufweist und dass das Zündgerät und die Gasentladungslampe sowie die stromkompensierte Drossel in dem Querzweig der Brückenschaltung angeordnet sind. Eine derartige Brückenschaltung ist sowohl bei einer Lampenansteuerschaltung mit an sich bekannter Impulszündung als auch mit an sich bekannter Resonanzzündung vor handen, so dass die stromkompensierte Drossel in beiden Fällen günstig ein gesetzt werden kann.

Eine geeignete Schaltungsanordnung besteht dabei darin, dass bei Ausstattung mit Impulszündeinrichtung eine erste Wicklung der stromkompensierten Drossel bezüglich der Anordnungsreihenfolge von Zündspule und Gasentladungslampe vor der Zündspule und eine zweite Wicklung hinter der Gasentladungslampe an geordnet sind, und andererseits darin, dass bei Ausstattung mit Resonanzzünd einrichtung drei Wicklungen vorgesehen sind, von denen eine Wicklung zwi schen der Primärspule und der Sekundärspule, eine andere Wicklung bezüglich der Anordnungsreihenfolge Primärspule, Sekundärspule und Gasentladungslampe vor der Primärspule und eine weitere Wicklung hinter der Gasentladungslampe angeordnet sind.

Zu einem vorteilhaften Aufbau trägt weiterhin die Maßnahme bei, dass die stromkompensierte Drossel einen Ringkern besitzt.

Für den praktischen Einbau ist vorteilhaft, dass der Ringkern in einem zwischen einem das Vorschaltgerät enthaltenden Gehäuse und dem Zündgerät vorhande nen Kabelbaum angeordnet ist.

Bei der Lampenansteuerschaltung mit Resonanzzündung besteht ein einfacher Aufbau darin, dass die drei Wicklungen des Ringkerns zum einen ein parallel gewickeltes Leitungspaar und zum anderen ein nacheinander gewickeltes Lei tungspaar aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Be zugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen bei einer Ansteuerung einer Gasentladungslampe,

Fig. 2 eine Schaltungsdarstellung, bei der weitere Schaltungsabschnitte ersichtlich sind,

Fig. 3 einen Schaltungsausschnitt, aus dem wesentliche Elemente der Ansteuerschaltung ersichtlich sind,

Fig. 4 einen Schaltungsausschnitt mit einer alternativen Schaltung we sentlicher Schaltungselemente,

Fig. 5A bis 5C Prinzipdarstellungen der stromkompensierten Drossel mit unter schiedlichen Strömen,

Fig. 6A und 6B eine praktische Ausführung der stromkompensierten Drossel und

Fig. 7 eine Anordnung der stromkompensierten Drossel in einem Ka belbaum in schematischer Darstellung.

Fig. 1 zeigt in Blockdarstellung eine Lampenansteuerschaltung, die das Prinzip einer Entstöreinrichtung zur Unterdrückung elektromagnetischer Gleichtaktstö rungen zeigt. Zwischen einem Steuerteil 4 in Form eines elektronischen Vor schaltgerätes, das mit einer Versorgungsspannung UV versorgt wird, und einem Lampenanschlußteil 5, der beispielsweise ein Zündgerät 5.1 und eine Gasentla dungslampe 5.2 gemeinsam enthält, ist eine stromkompensierte Drossel D mit jeweils einer Spule in einer Hinleitung und einer Rückleitung angeordnet. Die Wicklungen der Spulen sind auf einem gemeinsamen Kern derart aufgewickelt, dass sich die durch die fließenden Betriebsströme erzeugten Magnetflüsse kom pensieren. Parasitäre Kapazitäten CStr der Leitungen zu ihrer Umgebung verur sachen zusammen bei rechteckförmigen, schnell veränderlichen Spannungen Gleichtaktstörungen, die sich auf den Leitungen und zur Umgebung bemerkbar machen. Die Größe der Gleichtaktstörung wird bestimmt durch die Größe der Störströme, die infolge der stromkompensierten Drossel D zu I_stör,red reduziert sind.

Die Lampenansteuerschaltung gemäß Fig. 1 kann auch so ausgelegt sein, dass der Steuerteil 4 das elektronische Vorschaltgerät und das Zündgerät in einem Gehäuse enthält, während der Lampenanschlußteil 5 nur die Gasentladungslam pe 5.2 mit entsprechenden Anschlußmitteln umfaßt. Entsprechend ergibt sich die Anordnung der stromkompensierten Drossel D in den Anschlußleitungen zwi schen dem Vorschaltgerät und dem Zündgerät 5.1 beziehungsweise zwischen dem Zündgerät 5.1 und der Gasentladungslampe 5.2.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Steuerteils 4 in Form eines elektronischen Vor schaltgeräts mit einem Gleichspannungswandler 4.1 und einer Brückenschaltung 4.2. Mit dem Gleichspannungswandler 4.1 wird im Nennbetrieb beispielsweise eine Ansteuerspannung von ca. 100 V und 400 Hz erzeugt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei verschiedene Schaltungsanordnungen der Brüc kenschaltung 4.2 in Verbindung mit dem Zündgerät 5.1 und des Gasentladungs lampe 5.2. Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 ist eine Impulszündein richtung mit einer Zündspule LZ vor der Gasentladungslampe 5.2 vorgesehen. Die Zündspule LZ und die Gasentladungslampe 5.2 sind in dem Querzweig der Brückenschaltung angeordnet, die vier Schaftelemente SA SB, SC und SD in Form von Halbleiterschaltern aufweist. Vor der Zündspule LZ ist eine erste Wicklung L1 und hinter der Gasentladungslampe 5.2 ist eine zweite Wicklung L2 der stromkompensierten Drossel D angeordnet, wobei die beiden Wicklungen auf einem gemeinsamen Kern, insbesondere einem Ringkern, derart aufgewickelt sind, dass sich die durch die beiden durch sie hindurch fließenden Betriebs ströme erzeugten magnetischen Flüsse kompensieren. Durch Einfügen der stromkompensierten Drossel D in die Leitungen wird deren Impedanz erhöht. Der Störstrom I_stör verringert sich dadurch zu I_stör,red, wodurch die Größe der Gleichtaktstörung abnimmt. Wesentlich ist, dass die Anordnung der stromkom pensierten Drossel dabei in einem Kabelbaum 8 vorgesehen sein kann, wie Fig. 7 zeigt. Die Anordnung der stromkompensierten Drossel D mit den beiden Wick lungen L1 und L2 kann dabei, wie gezeigt, zwischen dem Vorschaltgerät 4 und dem Zündgerät 5.1 oder zwischen dem Zündgerät 5.1 und der Gasentladungs lampe 5.2 vorgenommen sein.

Die mit der Schaltungsanordnung erzielten geringeren Gleichtaktstörungen schlagen sich nieder in einer geringeren Aussendung von leitungsgeführten und abgestrahlten elektromagnetischen Störungen.

Bei der Anordnung der stromkompensierten Drossel im Kabelbaum gemäß Fig. 7 befindet sich beispielsweise an einem das Vorschaltgerät 4 enthaltenden Gehäuse 6 ein Stecker 7 zum Anschluß der stromkompensierten Drossel D, die andererseits an das Zündgerät 5.1 angeschlossen ist, mit dem die Gasentla dungslampe 5.2 verbunden ist.

Bei der Lampenansteuerschaltung gemäß Fig. 4 mit Resonanzzündung sind eben falls in dem Querzweig der Brückenschaltung 4.2 die Gasentladungslampe 5.2 und die Zündeinrichtung angeordnet, die hierbei eine Primärspule Lp und eine Sekundärspule Ls aufweist. Auch hierbei ist zu unterscheiden zwischen dem Nennbetrieb, d. h. Steuerung der Gasentladungslampe 5.2 mit Rechteckspannung und dem Zündbetrieb. Der Nennbetrieb ist gekennzeichnet durch wechselseitiges Schließen der Schalterpaare SA/SD und SB/SC zur Umwandlung der Gleichspan nung U in eine Wechselspannung an dem Zündgerät 5.1 und der Gasentladungs lampe 5.2. Der Zündbetrieb wird dadurch erreicht, dass die Schaltelemente SA und SD geschlossen sind und das Schaltelement SC schnell getaktet wird, und zwar mit der Frequenz, die gleich der Resonanzfrequenz aus der Primärspule Lp, der Sekundärspule Ls und einem zu der Gasentladungslampe 5.2 parallel liegen den Kondensator C ist. Damit tritt Resonanzüberhöhung an der Gasentladungs lampe 5.2 auf. Die dargestellte Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeich net, dass die Schaltelemente SA und SC nicht direkt, sondern über die Induk tivität der Primärspule Lp verbunden sind.

Zur Unterdrückung der elektromagnetischen Störungen sind zwischen den Schaltelementen SA/SD und dem Zündgerät 5.1 sowie der Gasentladungslampe 5.2 drei Wicklungen La, Lb und Le eingefügt, die auf einem gemeinsamen Kern zur Stromkompensierung aufgebracht sind. Dabei ist die stromkompensierte Drossel derart angeordnet, dass sich die durch die Betriebsströme erzeugten magnetischen Flüsse kompensieren.

Eine Wicklung Lb ist dabei zwischen dem Schaltelement SA und der Anschluß stelle zwischen der Primärwicfdung Lp und der Sekundärwicklung Ls entspre chend den Leitungsstellen 1 und 1' angeordnet, die andere Wicklung Lc ist zwischen dem Schaltelement SC und der Primärwicklung Lp entsprechend den Leitungsstellen 2 und 2' angeordnet, während die weitere Wicklung La zwischen der Gasentladungslampe 5.2 und den beiden Schaltelementen S8 und 5D ent sprechend den Leitungsstellen 3 und 3' angeordnet ist.

Aus den Figur SA bis SC sind die möglichen auftretenden Ströme IN1, IN2 und der Zündstrom IZ in Verbindung mit der stromkompensierten Drossel und den Leitungsstellen 1, 1', 2, 2' und 3, 3' ersichtlich. Für Nennbetrieb sind bei Stromfluß durch die Schaltelemente SB und SC die eine Wicklung La und die andere Wicklung Lc so gekoppelt, dass das durch den Strom IN1 erzeugte mag netische Feld sich kompensiert. Bei Stromfluß durch die Schaltelemente SA und SD sind die eine Wicklung Lb und die weitere Wicklung La so gekoppelt, dass das durch den Strom IN2 erzeugte magnetische Feld sich ebenfalls kompensiert. Der Störstrom wird reduziert zu I_stör,red, wodurch die Gleichtaktstörung im Nennbetrieb reduziert wird. Der Vorteil liegt nun darin, dass für eine Schal tungsanordnung gemäß Fig. 4 in beiden Richtungen der Ströme IN1 und IN2 die Wicklungen La, Lb, Lc zusammen mit dem Kern als stromkompensierte Drossel wirken und damit für beide Polaritäten eine Gleichtaktentstörung erzielt wird. Für den Zündbetrieb kompensiert sich dabei das durch den Zündstrom IZ er zeugte magnetische Feld ebenfalls, wie die Fig. 5C zeigt. Die eine Wicklung Lb und die andere Wicklung Lc liefern keinen Beitrag zur Veränderung der Induk tivität des Zündgeräts mit der Primärspule Lp und der Sekundärspule Ls. Die Ströme IN1, IN2 und IZ sind im Sinne der stromkompensierten Drossel Betriebs ströme.

Fig. 6A und 6B zeigen die beiden praktischen Realisierungen der stromkompen sierten Drossel D bei Verwendung eines Ringkerns. Die stromkompensierte Dros sel D zeichnet sich dadurch aus, dass die Leitungsabschnitte 1-1' und 2-2' parallel verlaufen oder nacheinander gleichsinnig gewickelt sind.

Mit den beschriebenen Maßnahmen wird bei einfacher Anordnungsmöglichkeit der stromkompensierten Drossel D insbesondere im Kabelbaum eine wirkungs volle Unterdrückung elektromagnetischer Störungen bei der Lampenansteuerung erzielt.

Claims

1. Lampenansteuerschaltung für eine Gasentladungslampe (5.2), insbe sondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem an eine Spannungsversorgung angeschlossenen elektrischen Vorschaltgerät (4) und einem Zündgerät (5.1) sowie mit einer zwischen einem zur Gasentladungslampe (5.2) füh renden Hinleiter und einem von dieser kommenden Rückleiter angeord neten Entstöreinrichtung für durch rechteckförmige Ansteuerspannungen hervorgerufene elektromagnetische Störungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstöreinrichtung eine stromkompensierte Drossel (D) aufweist, die zwischen dem Vorschaltgerät (4) und dem Zündgerät (5.1) oder dem Zündgerät und dar Gasentladungslampe (5.2) angeordnet ist.

2. Lampenansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät (4) eine Brückenschaltung (4.2) mit vier Schalt elementen (SA, SB, SC, SD) aufweist und dass das Zündgerät (5.1) und die Gasentladungslampe (5.2) sowie die stromkompensierte Drossel (D) in dem Querzweig der Brückenschaltung (4.2) angeordnet sind.

3. Lampenansteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündgerät (5.1) eine Impulszündeinrichtung mit einer Zündspule (L2) oder eine Resonanzzündeinrichtung mit Primärspule (Lp) und einer Sekundärspule (Ls) aufweist.

4. Lampenansteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausstattung mit Impulszündeinrichtung eine erste Wicklung (L1) der stromkompensierten Drossel (D) bezüglich der Anordnungsreihenfolge von Zündspule (L2) und Gasentladungslampe (5.2) vor der Zündspule (L2) und eine zweite Wicklung (L2) hinter der Gasentladungslampe (5.2) an geordnet sind.

5. Lampenansteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausstattung mit Resonanzzündeinrichtung drei Wicklungen (La, Lb, Lc) vorgesehen sind, von denen eine Wicklung (Lb) in der gemein samen Zuleitung von Primärspule (Lp) und Sekundärspule (Ls) liegt, eine andere Wicklung (Lc) bezüglich der Anordnungsreihenfolge Primärspule (Lp), Sekundärspule (Ls) und Gasentladungslampe (5.2) vor der Primär spule (Lp) und eine weitere Wicklung (La) hinter der Gasentladungslampe (5.2) angeordnet sind.

6. Lampenansteuerschaltung nach einem der vorhandenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromkompensierte Drossel (D) einen Ringkern besitzt.

7. Lampenansteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkern in einem zwischen einem das Vorschaltgerät (4) ent haltenden Gehäuse (6) und dem Zündgerät (5.1) vorhandenen Kabelbaum (8) angeordnet ist.

8. Lampenansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die eine Wicklung (Lb) und die andere Wicklung (Lc) bildenden Leitungen (1-1', 2-2') parallel angeordnet sind.

9. Lampensteuerschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die eine Wicklung (Lb) und die andere Wicklung (Lc) bildenden Leitungen (1-1', 2-2') nacheinander gleichsinnig gewickelt angeordnet sind.