DE3014419C2 - Vorschaltgerät für eine Entladungslampe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiges Vorschaltgerät ist aus der DE-OS 29 18 314 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wechselrichter des Vorschaltgerätes gegen Überlastung zu schützen. Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 gekennzeichnet.

Bei dem Vorschaltgerät nach der Erfindung wird somit das Schwingen des Wechselrichters lastabhängig unterbrochen, wobei eine Wicklung des die Steuerspannungen für die Schalter des Wechselrichters liefernden Transformators kurzgeschlossen wird. Vorzugsweise liefert diese zusätzliche Wicklung zugleich auch die stromabhängige Spannung für das RC-G\\ed im Eingang der bistabilen Schalteinrichtung.

Wenn das Anschwingen des Wechselrichters davon abhängig ist, daß die Spannung eines Kondensators einen bestimmten Grenzwert erreicht, dann ist es zweckmäßig, auch einen Kurzschluß dieses Kondensators durch die bistabile Schalteinrichtung zu bewirken, wenn diese sich im Abschaltzustand befindet: Auf diese Weise wird vermieden, daß der Wechselrichter dauernd Startimpulse erhält, wenn sich die bistabile Schalteinrichtung im Abschaltzustand befindet

Wenn der Wechselrichter über einen Gleichstromregler aus einer Gleichspannungsquelle gespeist wird, ist es ferner zweckmäßig, auch diesen Gleichstromregler abzuschalten, wenn sich die bistabile Schalteinrichtung im Abschaltzustanä befindet Dies wird hier vorzugsweise abhängig von der Spannung an dem Speicherkondensator des Gleichstrorcreglers durchgeführt Dabei ist es vorteilhaft diese spannungsabhängige Abschaltung des Gleichstromreglers während einer Anlaufzeit nach dem Einschalten des Vorschaltgerätes zu unterdrücken.

Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung wird anhand der Figuren erläutert, es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild eines Vorschaltgerätes und

Fig. 2 das Schaltbild der Schutzeinrichtung in F i g. 1 im Detail.

Der Wechselrichter hat im wesentlichen konventionellen Aufbau. An den Speicherkondensator C18 eines Gleichstromreglers sind Schalttransistoren V7 und VS in Reihenschaltung angeschlossen. Parallel zum Transistor V7 liegt der Lastkreis, und zwar in Reihe ein Entkoppiungskondensator C22, ein Schwingkreiskondensator C 21, eine Schwingkreisdrossel L 7 und die Primärwicklung L 81 eines Transformators 78. C21 und L 7 bilden einen Serirnresonanzkreis mit einer Resonanzfrequenz von etwa 40 kHz. Dem Kondensator C21 ist die Entladungslampe, hier eine Leuchtstofflampe LP, parallel geschaltet deren Heizkreis durch einen Kondensator C23 geschlossen ist.

Der Transformator TS hat Sekundärwicklungen L 83 und L 84, die im Steuerkreis der Transistoren V7 bzw. V8 so angeordnet sind, daß diese Transistoren abhängig vom Strom durch die Primärwicklung L 81 abwechselnd durchgesteuert und gesperrt werden.

Die Steuerstrecke des Transistors V 8 ist zusätzlich an einen Spannungsteiler aus einem Widerstand R 34 und einem Schaltkondensator C19 angeschlossen und erhält darüber einen Steuerstrom, der die Schaltung beim Anlegen der Betriebsspannung verzögert anschwingen läßt

Zum Gleichstromregler gehören außer dem Speicherkondensator C18 noch eine Ladedrossel L 41, eine Ladediode D 27, ein Haupttransistor V 6 sowie ein Zweipunktregler X.

Der Speicherkondensator C18 ist über die Ladediode D 27 und die Ladedrossel L 41 sowie einen Hauptgleichrichter G 1 an die Klemmen eines Wechselspannungsnetzes N angeschlossen. Zur Regelung der Spannung an dem Speicherkondensator C18 dient der Haupttransistor V6, über den die Ladedrossel L 41 an den Hauptgleichrichter schaltbar und dadurch aufladbar ist. Zwischen Haupttransistor und Speicherkondensator einerseits und Hauptgleichrichter G 1 andererseits liegt noch ein Meßwiderstand R 33, dessen Signal nach Verzögerung über Widerstand R 27 und Kondensator C14 dem Eingang χ 6 des Zweipunktreglers A"zugeführt wird, der den Haupttransistor V6 als Schalter steuert:

Bei durchgeschaltetem Haupttransistor lädt sich die Drossel L 41 und verzögert der Kondensator C14 auf, bis letzterer den dem Regler X vorgegebenen Sollwert erreicht, der die Form einer ungeglätteten gleichgerichteten Wechselspannung hat und dem Zweipunktreg er X über den Eingang χ 1 zugeführt wird, so daß der aus dem Netz gezogene Strom im Mittel einen sinusförmigen Verlauf hat.

Sobald der Istwert den Sollwert erreicht hat, schaltet

der Regler X den Haupttransistor V 6 ab: Die Drossel L 41 gibt dann ihre Energie über die Ladediode D 27 an den Speicherkondensator C18 ab, dessen Spannung in der Zwischenzeit infolge der Belastung durch den Wechselrichter W etwa abgesunken war. Während der Aufladung des Speicherkondensators nimmt das Signal am Meßwiderstand R 33 und das Signal am Kondensator C14 verzögert ab. Das Verzögerungsglied R 27/C H ist se bemessen, daß die Spannung an C14 gerade dann den unteren Umschaltpunkt des Reglers X erreicht, wenn der Strom durch den Speicherkondensator C18 Null geworden ist: Bei der dann folgenden Einschaltung von V 6 hat dieser Transistor weder einen Reststrom der Drossel noch einen Rückstrom der Diode D 27 zu übernehmen, so daß praktisch keine Einschalt-Verluste entstehen.

Zum Schutz des Vorschaltgerätes dient eine Schutzeinrichtung S, die in F i g. 1 in zwei getrennten Blöcken nur soweit dargestellt ist, wie es die für das Verständnis des Zusammenwirkens nötig ist: Sie enthält einen Transisior V3, über den die Betriebsspannung des Reglers X abschaltbar ist und eine bistabile Schalteinric-itung K, durch die der Wechselrichter überstromabhängig abgeschaltet wird. Details davon werden anhand von F i g. 2 erläutert:

Aufgabe der Schutzeinrichtung S ist es, bei bestimmten kritischen Betriebsbedingungen den Haupttransistor V 6 mit Sicherheit zu sperren. Hierzu wird mit Hilfe eines Transistors V3 die Stromversorgung des Reglers X unterbrochen. Eine solche Sperrung der Stromversorgung ist zunächst erforderlich, solange die Betriebsspannung noch nicht ihren Sollwert erreicht hat, da dann keine eindeutige Steuerung des Haupttransistors V 6 im Schaltbetrieb gewährleistet ist Ferner ist für eine Abschaltung zu sorgen, wenn die Spannung am Speicherkondensator C18 einen bestimmten maximalen Grenzwert überschreitet: Dies ist der Fall bei zu geringer Belastung (Betreiben des Wechselrichters mit einer Lampe niedrigerer Leistung) oder bei Überlastung des Wechselricht.rs und dadurch bedingter Abschaltung.

Zur Sperrung des Transistors V3 bei zu niedriger Betriebsspannung dient ein Komparator VlO, dessen Positivklemme an einem Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R 8, R 5, Kondensator C13 und Widerstand R 29 angeschlossen ist, der über die Klemmen 5 4 und s 1 an der Betriebsspannung liegt. Der Negativeingang des Komparators liegt an einem Spannungsteiler mit dem Widerstand R 3 und einer Zenerdiode D14: Nach dem Anschalten des Vorschaltgerätes lädt sich Kondensator CH auf und hält vorübergehend das Potential des Positiveinganges des Komparators VlO unter dem des Negativeinganges. Sein Ausgangspotentiai ist dementsprechend negativ, so daß die — ansonsten durchgesteuerten — Transistoren V2 und V3 gesperrt sind. Die Ladezeitkonstante für den Kondensator C13 ist so bemessen, daß der Komparator VlO erst umschaltet, wenn die Betriebsspannung einen für einen ordnungsgemäßen Betrieb erforderlichen Mindestwert erreicht hat. Dann springt das Ausgangssignal des Komparators auf einen positiven Wert, der zur Durchsteuerung der Transistoren V2und V3 führt.

Beim Anschalten der Versorgungsspannung des Reglers Xdurch V3 wird auch C13 über D17 schnell entladen, so daß die Sperrung auch nach kurzer Unterbrechung der Netzspannung wieder wirksam ist.

Andererseits verhindert eine Diode D 22 parallel zu R 29 des Spannungsteiler am Positiveingang des Komparators VlO ein Ansprechen dieses Komparators, wenn der Regler arbeitet und dabei Klemme s3 stark negatives Potential erhalten würde: Dies wird durch D 22 auf etwa — 0,5 V begrenzt

Die Abschaltung des Transistors V3 bei Überschreiten einer bestimmten Grenzspannung am Speicherkondensator C18 wird durch einen Komparator VIl besorgt, dessen Negativeingang über einen Spannungsteiler an dem Speicherkondensator C18 liegt; sein Positiveingang ist ebenfalls an die Zcnerdiode D14 gelegt: Solange die Spannung am Speicherkondensator C18 unter einem, durch den Spannungsteiler einstellbaren Grenzwert liegt, ist der Ausgang von VIl positiv. An dem durch den Komparator VlO bedingten Durchsteuerzustand von V2 und damit V3 ändert sich nichts.

Nimmt jedoch die Spannung am Speicherkondensator C18 einen unzulässig hohen Wert an, dann schaltet der Komparator VIl um und der Transistor V2 wird durch das dann negative Ausgangssignal gesperrt. Dieser Schaltzustand bleibt bis zur Abschaltung des gesamten Vorschaitgerätes aufrechterhalten, da der Ausgang des Komparators VU über Ä 15 U(k< CM9 mit dem Positiveingang verbunden ist, der damit ein so kleines Signal bekommt, daß dieses auch bei einem Rückgang der Spannung am Speicherkondensator C18 nicht r.iehr unterschritten wird.

Diese Selbstblockierung soll andererseits in der Anlaufphase des Gerätes nicht auftreten, da der Wechselrichter sofort nach Anschalten des Vorschaltgerätes noch nicht schwingt und daher die Spannung an C18 den Abschaltwert erreicht. Daher ist der Negativeingang des Komparators VIl über eine Diode D18 mit dem Ausgang des Komparators VlO verbunden: Wenn also Komparator VlO die Transistoren V2 und V3 durch sein negatives Ausgangssignal während der Anlaufphase sperrt, wird zugleich ein Umschalten des Komparators VIl durch die sofort nach dem Anschalten anliegende hohe Spannung am Speicherkondensator C18 verhindert. Diese Blockierung des Spannungsvergleiches durch den Komparator VIl wird während der durch die Aufladung von C13 bestimmten Anlaufphar- und damit nach Umschaltung des Komparators VlO auf positives Ausgangssignal und Durchsteuerung der Transistoren V2 und V3 beendet, da dann Diode D 18 sperrt.

Eine bleibende Abschaltung von V3 .vird auch bei Stromüberlastung des Wechselrichters vorgenommen. In diesem Fall liefert eine zusätzliche Wicklung L 82 des primärseitig vom Laststrom durchflossenen Transformators TS über die Klemmen sl/s5 am Widerstand R 40 eine entsprechende Spannung, die über eine Diode D40 und ein .RC-Netzwerk am Eingang einer bistabilen Schalteinrichtung K liegt. Letztere besteht aus einen; durch eine Diode D16 rückgekoppelten Komparator Vi2, aer einen Transistor VlO steuert. Der Komparator V12 liefert bei entsprechender Größe de- Spannung am Eingang ein positives Ausgangssignal und steuert dadurch den Transistor VlO parallel zum Widerstand R 40 durch. Da das positive Ausgangssignal von V12 über die Diode D 10 auch an dem Positiveingang liegt, bleibt dieser Schaltzustand bis zur Abschaltung des Vorschaltgerätes bestehen.

Der durchgesteuerte Transistor VlO bildei zugleich einen Kurzschluß für Wicklung L 82 des Transformators im Lastkreis des Wechselrichters, der dann die Steuerspannungen fur die Transistoren V7, V8 des Wechselrichters nicht mehr liefern kann, so daß der Wechselrichter aufhört zu schwingen. Dies hat einen Anstieg der Spannung an dem Speicherkondensator

CiS und damit auch die Abschaltung des ganzen Vorschaltgerätes auf dem bereits erläuterten Weg zur Folge. Ferner wird durch VlO auch die Spannung an dem Kondensator C19 kurzgeschlossen, der über eine Diode D 34 und R 33 dem Transistor VlO parallel liegt: Durch Kurzschließen der Wicklung L 82 entfallen dann nicht nur die Steuerspannungen an den Sekundärwicklungen L 83 und L 84, sondern auch die Anlaufspannung am Startkondensator C19.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorschaltgerät für eine Entladungslampe (LP), die parallel zum Kondensator (C'21) eines Reihenresonanzkreises (L 7, C21) im Lastkreis eines Wechselrichters angeordnet ist, dessen Schalter (V7, VS) abhängig von den Spannungen an Sekundärwicklungen (L 83, L 84) eines Transformators (TS) gesteuert werden, der mit seiner Primärwicklung (L 81) ebenfalls in dem Lastkreis liegt, gekennzeichnet durch eine bistabile Schalteinrichtung (K), die über ein RC-Glied abhängig von dem Strom im Lastkreis des Wechselrichters angesteuert wird und bei einem Grenzwert ihrer Eingangsspann'-.r.s in den Abschaltzustand kippt und dadurch einen Kurzschluß einer Sekundärwicklung (L 82) des Transformators (TS) bewirkt

2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine zusätzliche SekundärwickiuRg (L 82) des Transformators (TS) über eine Diode (D 40) das ÄC-Glied im Eingangskreis der bistabilen Schalteinrichtung (K) speist

3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Wechselrichter, der abhängig von der Spannung an einem Startkondensator (C 19) anschwingt, dadurch gekennzeichnet daß die bistabile Schalteinrichtung (K) im Abschaltzustand auch einen Kurzschluß des Startkondensators (C 19) bewirkt

4. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Gteichstromregler (L 41, V6, D 27, C18, X) zwischen Wechselrichter und einer Gleichspannungsquelle (Gi), dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromregler durch tine Schutzeinrichtung (S) abgeschaltet wird, wenn die Spannung an dem Speicherkondensator (ClS) des Gleichstromregler^ einen Grenzwert erreicht

5. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabhängige Abschaltung während einer durch die Ladung eines Kondensators (C 13) bestimmten Anlaufzeit nach dem Einschalten des Vorschaltgerätes unterbunden ist