RU85263U1

RU85263U1 - ELECTRONIC START-UP CONTROL UNIT FOR DISCHARGE LAMP

Info

Publication number: RU85263U1
Application number: RU2008152584/22U
Authority: RU
Inventors: Станислав Борисович Резников; Владимир Владимирович Бочаров; Георгий Александрович Дубенский; Борис Вениаминович Кабелев; Евгений Владимирович Парфенов
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2009-07-27

Abstract

Полезная модель относится к силовой импульсной электронике и может быть использована при создании электронных пускорегулирующих аппаратов («балластов») для питания газоразрядных ламп, в частности, натриевых и металл-галогенных ламп высокого давления, применяемых, например, для освещения дорог, больших площадей и в тепличном хозяйстве. Техническим результатом предложения является повышение надежности, срока службы и расширение функциональных возможностей устройства. Указанный результат обеспечивается благодаря тому, что в электронном пускорегулирующем аппарате для газоразрядной лампы, содержащем корректор коэффициента мощности 1, состоящий из мостового выпрямителя 2, 3, 4, дросселя с первой обмоткой 5, двух диодов 6, 7, и первого электронного ключа 8, первый силовой вывод которого подключен к точке соединения первого вывода первого диода и первого вывода первой обмотки дросселя, второй вывод которого подключен к первому выходному выводу мостового выпрямителя, подключенного своими входными выводами 4 к сетевым зажимам питания 9, 10, второй 11 и третий 12 электронные ключи, соединенные между собой последовательно - согласно, первый 13 и второй 14 конденсаторы, общая точка соединения первых выводов которых соединена с первым выходным зажимом 15 для подключения газоразрядной лампы, трансформатор поджига 16, высоковольтная обмотка которого включена между вторым выходным зажимом 17 для подключения газоразрядной лампы, и схему пожига 18, состоящую из емкостного накопителя 19, входного выпрямителя 20 с токоограничительным зарядным элементом 21, соединенного своими входными выводами с сетевыми зажимами питания, и разрядный электронный ключ 22, включенный последовательно с емкостным накопителем и низковольтной обмоткой трансформатора поджига, а также схему управления 23, выходные выводы которой подключены к управляющим выводам электронных ключей, а входные выводы, подключены к датчикам тока 24, 25, установленным в цепи мостового выпрямителя и в цепи выходных зажимов для подключения газоразрядной лампы, соответственно, и к датчику выходного напряжения 26 корректора коэффициента мощности, в корректор коэффициента мощности введен четвертый электронный ключ 27, а дроссель дополнен второй обмоткой 28, которая имеет общий магнитопровод с его первой обмоткой, своим первым выводом соединена со вторым выходным выводом мостового выпрямителя, а вторым - со вторым выводом третьего электронного ключа и через встречно-параллельно включенные между собой второй диод и четвертый электронный ключ - со вторым выводом второго конденсатора, первый конденсатор своим вторым выводом соединен со вторыми разнополярными выводами первого диода и первого электронного ключа, первые выводы которых соединены со вторым выводом второго электронного ключа, и, кроме того, благодаря тому, что в мостовой выпрямитель введены пятый и шестой электронные ключи 29, 30, включенные своими силовыми выводами согласно - последовательно с выпрямительными диодами смежных плеч, связанных с одним и тем же сетевым зажимом, соответственно, и подключенные своими управляющими выводами к выходным выводам схемы управления. The utility model relates to pulsed power electronics and can be used to create electronic ballasts (“ballasts”) for powering gas-discharge lamps, in particular, sodium and metal-halogen high-pressure lamps, used, for example, to illuminate roads, large areas and greenhouse facilities. The technical result of the proposal is to increase reliability, service life and expand the functionality of the device. This result is ensured due to the fact that in an electronic ballast for a discharge lamp containing a power factor corrector 1, consisting of a bridge rectifier 2, 3, 4, a choke with a first winding 5, two diodes 6, 7, and a first electronic switch 8, the first the power terminal of which is connected to the connection point of the first terminal of the first diode and the first terminal of the first winding of the inductor, the second terminal of which is connected to the first output terminal of a bridge rectifier connected with its input terminals 4 k mains power terminals 9, 10, second 11 and third 12 electronic keys interconnected in series - according to the first 13 and second 14 capacitors, the common point of connection of the first terminals of which is connected to the first output terminal 15 for connecting a discharge lamp, ignition transformer 16, the high-voltage winding of which is connected between the second output terminal 17 for connecting a discharge lamp, and a fire circuit 18, consisting of a capacitive storage 19, an input rectifier 20 with a current-limiting charging element 21, connected its input terminals with network power terminals, and a bit electronic key 22, connected in series with a capacitive storage and low-voltage winding of the ignition transformer, as well as a control circuit 23, the output terminals of which are connected to the control terminals of the electronic keys, and the input terminals are connected to current sensors 24, 25 installed in the bridge rectifier circuit and in the output terminal circuit for connecting a discharge lamp, respectively, and to the output voltage sensor 26 of the power factor corrector, in a fourth electronic switch 27 was introduced in the power factor reactor, and the inductor was supplemented with a second winding 28, which has a common magnetic circuit with its first winding, connected with its first output to the second output terminal of the bridge rectifier, and the second to the second output of the third electronic switch and through the opposite interconnected second diode and fourth electronic key - with the second terminal of the second capacitor, the first capacitor is connected with its second terminal to the second bipolar leads of the first diode and the first of the electronic key, the first terminals of which are connected to the second terminal of the second electronic key, and, in addition, due to the fact that the fifth and sixth electronic keys 29, 30 are inserted into the bridge rectifier, connected by their power terminals in accordance with sequentially with rectifier diodes of adjacent arms, connected to the same network terminal, respectively, and connected by their control terminals to the output terminals of the control circuit.

Description

Полезная модель относится к силовой импульсной электронике и может быть использована при создании электронных пускорегулирующих аппаратов (электронных "балластов") для питания газоразрядных ламп, в частности, ламп высокого давления: натриевых и металл-галогенных, например, для освещения дорог, больших площадей и в тепличном хозяйстве, а также флуоресцентных ламп.The utility model relates to pulsed power electronics and can be used to create electronic ballasts (electronic "ballasts") for powering gas-discharge lamps, in particular, high-pressure lamps: sodium and metal-halogen, for example, for lighting roads, large areas and greenhouses, as well as fluorescent lamps.

Известен электронный пускорегулирующий аппарат для газоразрядной лампы (в частности - флуоресцентной), содержащий корректор коэффициента мощности на базе выпрямителя, повышающего широтно-импульсного модулятора с электронным ключом и сглаживающего электролитического конденсатора, резонансный однотактный инвертор на базе двух электронных ключей и L-C-контура и схему управления (А.Евстифеев, Особенности построения балластов для ламп высокого давления. Силовая электроника, №3, 2008 г. стр.132-136, рис.11).Known electronic ballast for a gas discharge lamp (in particular - fluorescent), containing a power factor corrector based on a rectifier that increases the pulse-width modulator with an electronic key and a smoothing electrolytic capacitor, a resonant single-cycle inverter based on two electronic keys and an LC circuit and a control circuit (A. Evstifeev, Features of the construction of ballasts for high-pressure lamps. Power Electronics, No. 3, 2008, pp. 132-136, Fig. 11).

Недостатком известного электронного пускорегулирующего аппарата для газоразрядной лампы являются его неприменимость для питания газоразрядных ламп высокого давления (натриевых и металл-галогенных) из-за отсутствия отдельной схемы высоковольтного поджига (на 2-4 кВ), а также низкие надежность и срок службы из-за наличия электролитического сглаживающего конденсатора с относительно большой электроемкостью и невозможности заземления выходного зажима для питания лампы (при заземленной питающей сети).A disadvantage of the known electronic ballast for a gas discharge lamp is its inapplicability for supplying high-pressure gas discharge lamps (sodium and metal-halogen) due to the lack of a separate high-voltage ignition circuit (2-4 kV), as well as low reliability and service life due to the presence of an electrolytic smoothing capacitor with a relatively large electric capacity and the inability to ground the output terminal for powering the lamp (with a grounded power supply network).

Известен электронный пускорегулирующий аппарат для газоразрядной лампы (в частности - металл-галогенной лампы высокого давления), содержащий корректор коэффициента мощности на базе выпрямителя, повышающего широтно-импульсного модулятора с электронным ключом и сглаживающего электролитического конденсатора, понижающий преобразователь с электронным ключом, мостовой инвертор напряжения на базе четырех электронных ключей, схему высоковольтного поджига и схему управления (см. там же, рис.4 - верхняя часть, рис.10 и рис.12).Known electronic ballast for a gas discharge lamp (in particular, a metal-halogen high-pressure lamp), containing a power factor corrector based on a rectifier, a pulse-width modulator with an electronic key and a smoothing electrolytic capacitor, a step-down converter with an electronic key, a bridge voltage inverter base of four electronic keys, a high-voltage ignition circuit and a control circuit (see ibid., Fig. 4 - upper part, Fig. 10 and Fig. 12).

Недостатком известного электронного пускорегулирующего аппарата для газоразрядной лампы являются нерациональность его использования для питания натриевых ламп высокого давления и флуоресцентных ламп низкого давления из-за сложности тройного преобразователя энергии, а также низкие надежность и срок службы из-за наличия электролитического сглаживающего конденсатора с относительно большой электроемкостью, требующего термостабилизации, и невозможности заземления выходного зажима для питания лампы.A disadvantage of the known electronic ballast for a gas discharge lamp is the irrationality of its use for supplying high pressure sodium lamps and low pressure fluorescent lamps due to the complexity of the triple energy converter, as well as low reliability and service life due to the presence of an electrolytic smoothing capacitor with a relatively large electric capacity, requiring thermal stabilization, and the inability to ground the output terminal to power the lamp.

Известен электронный пускорегулирующий аппарат для газоразрядной лампы (в частности - натриевой лампы высокого давления), содержащий корректор коэффициента мощности на базе выпрямителя, повышающего широтно-импульсного модулятора с электронным ключом и сглаживающего электролитического конденсатора, полумостовой инвертор напряжения на базе двух электронных ключей и двух конденсаторов, трансформатор высоковольтного поджига, схему поджига на базе емкостного накопителя, входного выпрямителя с токоограничительным зарядным элементом и разрядного электронного ключа (триака) и схему управления (см. там же, рис.4 - нижняя часть, рис.6, рис.10).A known electronic ballast for a gas discharge lamp (in particular, a high-pressure sodium lamp), comprising a power factor corrector based on a rectifier, raising a pulse-width modulator with an electronic key and a smoothing electrolytic capacitor, a half-bridge voltage inverter based on two electronic keys and two capacitors, a high-voltage ignition transformer, an ignition circuit based on a capacitive storage device, an input rectifier with a current-limiting charging element and bit electronic key (triac) and control circuit (see ibid., Fig. 4 - lower part, Fig. 6, Fig. 10).

Недостатком известного электронного пускорегулирующего аппарата для газоразрядной лампы являются низкие надежность и срок службы из-за наличия электролитического сглаживающего конденсатора с относительно большой электроемкостью, требующего термостабилизации (для предотвращения полного выключения горячей лампы высокого давления при синусоидальной форме сетевого напряжения) и невозможности заземления выходного зажима для питания лампы, а также нерациональность его использования для питания относительно низковольтных металл-галогенных ламп высокого давления из-за отсутствия понижающего преобразователя, что сужает функциональные возможности устройства.A disadvantage of the known electronic ballast for a gas discharge lamp is its low reliability and service life due to the presence of an electrolytic smoothing capacitor with a relatively large electrical capacitance that requires thermal stabilization (to prevent the high-pressure hot lamp from turning off completely with a sinusoidal mains voltage) and the inability to ground the output terminal for power lamps, as well as the irrationality of its use for powering relatively low-voltage metal-gal gene high pressure lamps because of lack of the down converter, which reduces the functionality of the device.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является последний из перечисленных известных электронных пускорегулирующих аппаратов для газоразрядной лампы.By technical nature, the closest to the proposed one is the last of the listed known electronic ballasts for gas discharge lamps.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является исключение электролитического сглаживающего конденсатора с относительно большой электроемкостью, обеспечение возможности заземления выходного зажима для подключения лампы (вне зависимости от заземления питающей сети) и расширение диапазона выходного напряжения устройства, например, для питания относительно низковольтных металл-галогенных ламп высокого давления.The task to which the claimed utility model is directed is to eliminate an electrolytic smoothing capacitor with a relatively large electric capacity, to provide the possibility of grounding the output terminal for connecting the lamp (regardless of the grounding of the power supply network) and to expand the range of the output voltage of the device, for example, for supplying relatively low-voltage metal -halogen high pressure lamps.

Техническим результатом предложения является повышение надежности, срока службы и расширение функциональных возможностей устройства.The technical result of the proposal is to increase reliability, service life and expand the functionality of the device.

Указанный результат обеспечивается благодаря тому, что в электронном пускорегулирующем аппарате для газоразрядной лампы, содержащем корректор коэффициента мощности, состоящем из мостового выпрямителя, дросселя с первой обмоткой, двух диодов, и первого электронного ключа, первый силовой вывод которого подключен к точке соединения первого вывода первого диода и первого вывода первой обмотки дросселя, второй вывод которого подключен к первому выходному выводу мостового выпрямителя, подключенного своими входными выводами к сетевым зажимам питания, второй и третий электронные ключи, соединенные между собой последовательно - согласно, первый и второй конденсаторы, общая точка соединения первых выводов которых соединена с первым выходным зажимом для подключения газоразрядной лампы, трансформатор поджига, высоковольтная обмотка которого включена между вторым выходным зажимом для подключения газоразрядной лампы, и схему пожига, состоящую из емкостного накопителя, входного выпрямителя с токоограничительным зарядным элементом, соединенного своими входными выводами с сетевыми зажимами питания, и разрядный электронный ключ, включенный последовательно с емкостным накопителем и низковольтной обмоткой трансформатора поджига, а также схему управления, выходные выводы которой подключены к управляющим выводам электронных ключей, а входные выводы, подключены к датчикам тока, установленным в цепи мостового выпрямителя и в цепи выходных зажимов для подключения газоразрядной лампы, соответственно, и к датчику выходного напряжения корректора коэффициента мощности, в корректор коэффициента мощности введен четвертый электронный ключ, а дроссель дополнен второй обмоткой, которая имеет общий магнитопровод с его первой обмоткой, своим первым выводом соединена со вторым выходным выводом мостового выпрямителя, а вторым - со вторым выводом третьего электронного ключа и через встречно-параллельно включенные между собой второй диод и четвертый электронный ключ - со вторым выводом второго конденсатора, первый конденсатор своим вторым выводом соединен со вторыми разнополярными выводами первого диода и первого электронного ключа, первые выводы которых соединены со вторым выводом второго электронного ключа, и, кроме того, благодаря тому, что в мостовой выпрямитель введены пятый и шестой электронные ключи, включенные своими силовыми выводами согласно - последовательно с выпрямительными диодами смежных плеч, связанных с одним и тем же сетевым зажимом, соответственно, и подключенные своими управляющими выводами к выходным выводам схемы управления.This result is ensured due to the fact that in an electronic ballast for a discharge lamp containing a power factor corrector, consisting of a bridge rectifier, a inductor with a first winding, two diodes, and a first electronic switch, the first power terminal of which is connected to the connection point of the first output of the first diode and the first output of the first winding of the inductor, the second output of which is connected to the first output output of the bridge rectifier, connected by its input terminals to the network zazhi power supply, second and third electronic switches interconnected in series - according to the first and second capacitors, the common connection point of the first terminals of which is connected to the first output terminal for connecting a discharge lamp, an ignition transformer, the high-voltage winding of which is connected between the second output terminal for connection a gas discharge lamp, and a fire circuit, consisting of a capacitive storage device, an input rectifier with a current-limiting charging element, connected to its input terminals with a power supply terminals, and a discharge electronic key connected in series with a capacitive storage and a low-voltage winding of the ignition transformer, as well as a control circuit, the output terminals of which are connected to the control terminals of the electronic keys, and the input terminals are connected to current sensors installed in the bridge rectifier circuit and in the output terminal circuit for connecting a discharge lamp, respectively, and to the output voltage sensor of the power factor corrector, four a worn electronic key, and the inductor is supplemented by a second winding, which has a common magnetic circuit with its first winding, connected with its first output to the second output terminal of the bridge rectifier, and the second to the second output of the third electronic key and through the counter-parallel connected second diode and the fourth electronic key - with the second terminal of the second capacitor, the first capacitor is connected with its second terminal to the second opposite-polarity terminals of the first diode and the first electronic switch, the first conclusions of which connected to the second terminal of the second electronic key, and, in addition, due to the fact that the fifth and sixth electronic keys are inserted into the bridge rectifier, connected by their power terminals according to - in series with rectifier diodes of adjacent arms connected to the same network terminal, respectively , and connected by their control pins to the output pins of the control circuit.

Дополнительным техническим результатом предложения являются повышение КПД устройства за счет снижения реактивной мощности в его выходной цепи, а также снижение помехоизлучения за счет заземления лампы и корпуса устройства.An additional technical result of the proposal is to increase the efficiency of the device by reducing the reactive power in its output circuit, as well as reducing interference due to grounding of the lamp and the housing of the device.

Лабораторные испытания подтверждают возможность широкого промышленного использования предложенного электронного пускорегулирующего аппарата для газоразрядной лампы.Laboratory tests confirm the possibility of wide industrial use of the proposed electronic ballast for a gas discharge lamp.

На фиг.1 приведена принципиальная схема силовой части известного электронного пуско-регулирующего аппарата для газоразрядной лампы, принятого за прототип.Figure 1 shows a schematic diagram of the power part of a known electronic ballast for a gas discharge lamp, adopted as a prototype.

На фиг.2 приведена принципиальная схема силовой части предлагаемого электронного пускорегулирующего аппарата для газоразрядной лампы.Figure 2 shows a schematic diagram of the power part of the proposed electronic ballast for a gas discharge lamp.

На фиг.3 показаны режимы работы схемы предлагаемого устройства.Figure 3 shows the operating modes of the circuit of the proposed device.

На фиг.4 и 5 представлены временные диаграммы токов и напряжений для двухтранзисторного (фиг.4) и четырехтранзисторного вариантов схемы предлагаемого устройства.Figures 4 and 5 are timing diagrams of currents and voltages for the two-transistor (Fig. 4) and four-transistor circuitry options of the proposed device.

Электронный пускорегулирующий аппарат для газоразрядной лампы, как и прототип (см. фиг.1 и фиг.2) содержит корректор коэффициента мощности 1, состоящий из мостового выпрямителя 2, 3, 4, дросселя с первой обмоткой 5, двух диодов 6, 7 и первого электронного ключа 8. Устройство, как и прототип, содержит также сетевые зажимы питания 9, 10, второй 11 и третий 12 электронные ключи, первый 13 и второй 14 конденсаторы, первый выходной зажим 15 для подключения газоразрядной лампы, трансформатор поджига 16, второй выходной зажим 17 для подключения газоразрядной лампы, схему поджига 18, состоящую из емкостного накопителя 19, входного выпрямителя 20 с токоограничительным зарядным элементом 21 (резистором) и разрядный электронный ключ 22, а также схему управления 23, связанную с датчиками тока 24, 25 и датчиком выходного напряжения 26. Предлагаемое устройство помимо перечисленного содержит также (см. фиг.2) четвертый электронный ключ 27, а дроссель дополнен второй обмоткой 28. Устройство может также содержать пятый 29 и шестой 30 электронные ключи (показаны на фиг.2 пунктиром).The electronic ballast for a gas discharge lamp, as well as the prototype (see figure 1 and figure 2) contains a power factor corrector 1, consisting of a bridge rectifier 2, 3, 4, a choke with a first winding 5, two diodes 6, 7 and the first electronic key 8. The device, like the prototype, also contains network power terminals 9, 10, second 11 and third 12 electronic keys, first 13 and second 14 capacitors, a first output terminal 15 for connecting a discharge lamp, an ignition transformer 16, a second output terminal 17 for connecting a discharge lamp, ignition circuit 18, consisting of a capacitive storage 19, an input rectifier 20 with a current-limiting charging element 21 (resistor) and a discharge electronic key 22, as well as a control circuit 23 associated with current sensors 24, 25 and an output voltage sensor 26. The proposed device in addition to the above also contains (see FIG. 2) a fourth electronic key 27, and the inductor is supplemented with a second winding 28. The device may also contain fifth 29 and sixth 30 electronic keys (shown in broken lines in FIG. 2).

По существу предлагаемое устройство содержит следующие функциональные узлы: корректор коэффициента мощности 1, полумостовой инвертор тока, образованный дросселем (с обмотками 5 и 28) и парой электронных ключей 11, 12, поджигающую систему, образованную трансформатором поджига 16 и схемой поджига 18, узел коммутационного демпфирования на базе пары конденсаторов 13, 14 с участием диодов 6, 7 и электронных ключей 8, 27 и систему управления электронными ключами на базе схемы управления 23, датчиков тока 24, 25 и датчика напряжения 26. Сетевые зажимы питания 9, 10 связаны с сетью переменного тока, а выходные зажимы 14, 15 для подключения газоразрядной лампы соединены с нагрузкой, причем зажимы 10 и 15 заземлены.Essentially, the proposed device contains the following functional units: power factor corrector 1, a half-bridge current inverter formed by a choke (with windings 5 and 28) and a pair of electronic keys 11, 12, an ignition system formed by an ignition transformer 16 and an ignition circuit 18, a switching damping unit based on a pair of capacitors 13, 14 with the participation of diodes 6, 7 and electronic keys 8, 27 and an electronic key management system based on a control circuit 23, current sensors 24, 25 and voltage sensor 26. Network power terminals 9, 1 0 are connected to the AC network, and the output terminals 14, 15 for connecting a discharge lamp are connected to the load, and the terminals 10 and 15 are grounded.

Электронный пускорегулирующий аппарат для газоразрядной лампы работает следующим образом. В исходном состоянии емкостный накопитель 19 схемы поджига 18 заряжается от питающей сети через входной выпрямитель 20 и токоограничительный зарядный элемент 21. По команде поджига с выходного вывода схемы управления 23 включается разрядный электронный ключ 22, вызывая разряд емкостью накопителя 19 на низковольтную обмотку трансформатора поджига 16 и генерируя тем самым поджигающий импульс напряжения на его высоковольтной обмотке. При полярности импульса, например, соответствующей плюсу на выводах обмоток трансформатора, отмеченных звездочкой, импульс подводится к газоразрядной лампе через внутренний диод ключа 11, диод 6 и конденсатор 13. При противоположной полярности импульс аналогично замыкается по пути 16-17-15-14-7-12-16. Команда поджига может быть периодически повторена несколько раз для надежного зажигания лампы.Electronic ballast for a discharge lamp operates as follows. In the initial state, the capacitive storage device 19 of the ignition circuit 18 is charged from the mains through the input rectifier 20 and the current-limiting charging element 21. Upon the ignition command, the discharge electronic switch 22 is turned on from the output terminal of the control circuit 23, causing a discharge with the storage capacity of the storage device 19 to the low-voltage winding of the ignition transformer 16 and thereby generating an igniting voltage pulse on its high-voltage winding. When the pulse polarity, for example, corresponds to the plus at the terminals of the transformer windings marked with an asterisk, the pulse is supplied to the gas discharge lamp through the internal diode of the switch 11, diode 6 and capacitor 13. If the polarity is opposite, the pulse closes similarly along the path 16-17-15-14-7 -12-16. The ignition command can be periodically repeated several times for reliable ignition of the lamp.

В зависимости от состояния электронных ключей, а также величин и знака питающего фазного сетевого напряжения U_ф(t) и модуля напряжения лампы] |U_л| устройство может иметь следующие шесть режимов работы схемы (см. фиг.3):Depending on the state of the electronic keys, as well as the magnitude and sign of the supply phase mains voltage U _f (t) and the lamp voltage module] | U _l | the device may have the following six modes of operation of the circuit (see figure 3):

а) набор энергии в дросселе по цепи 9-29-2-5-11-12-28-4-10;a) the energy gain in the throttle along the circuit 9-29-2-5-11-12-28-4-10;

б) передача энергии из сети и дросслея в лампу (U_ф<|U_л|, di_л/dt<0) по цепи 9-29-2-5-11-16-17-15-10;b) the transfer of energy from the network and throttle to the lamp (U _f <| U _l |, di _l / dt <0) along the circuit 9-29-2-5-11-16-17-15-10;

в) передача энергии из сети в лампу и в дроссель (U_ф>|U_л|, di_л/dt>0) по той же цепи;c) the transfer of energy from the network to the lamp and to the inductor (U _f > | U _l |, di _l / dt> 0) along the same circuit;

г) передача энергии из дросселя в лампу с отрицательным током по цепи 28-4-15-17-16-12;g) the transfer of energy from the inductor to the lamp with a negative current through the circuit 28-4-15-17-16-12;

д) тот же режим с положительным током по цепи: 5-11-17-15-3;d) the same mode with a positive current in the circuit: 5-11-17-15-3;

е) пауза в передаче энергии (i_л~const) с током по цепи: 5-11-12-28-4-3. Чередовать указанные режимы целесообразно с постоянной частотой модуляции (1/Т_шим) повышенной по сравнению с частотой фазного напряжения питающей сети (1/Т_ф).f) a pause in the transfer of energy (i _l ~ const) with current along the circuit: 5-11-12-28-4-3. It is advisable to alternate these modes with a constant modulation frequency (1 / T _PWM ) increased compared to the frequency of the phase voltage of the supply network (1 / T _f ).

Для упрощения описания работы вначале пренебрежем ролью узла коммутационного демпфирования, т.е. элементами 6, 7, 8, 13, 14, 27.To simplify the description of the work, we first neglect the role of the switching damping unit, i.e. elements 6, 7, 8, 13, 14, 27.

Временные диаграммы токов и напряжений, приведенные на фиг.4, соответствуют двухтранзисторной схеме, т.е. при условии, что пятый и шестой электронные ключи 29, 30 либо отсутствуют, либо постоянно проводят. На первой диаграмме показаны: фазное сетевое напряжение U_ф, уровень (абсолютная величина) напряжения лампы |U_л|, период широтно-импульсной модуляции Т_шим; на второй диаграмме: ток в питающей сетевой фазе i_ф, совпадающий с током одного из транзисторов i_VT среднеимпульсное значение фазно-сетевого тока , режимы работы и номера электронных ключей (транзисторов VT(11), VT(12)); на третьей диаграмме: суммарное мгновенное и среднеимпульсное потокосцепление двухобмоточного дросселя его максимальное и минимальное значения ; на четвертой диаграмме: ток лампы в соответствии со значениями i_л>0 и i_л<0.The timing diagrams of currents and voltages shown in Fig. 4 correspond to a two-transistor circuit, i.e. provided that the fifth and sixth electronic keys 29, 30 are either absent or are constantly conducted. The first diagram shows: phase mains voltage U _p, level (absolute value) of the lamp voltage | U _L |, the period of the pulse-width modulation _PWM T; in the second diagram: the current in the supply network phase i _f matching the current of one of the transistors i _{VT the} average pulse value of the phase-network current operating modes and numbers of electronic keys (transistors VT (11), VT (12)); in the third diagram: total instantaneous and average pulse flux linkage of a two-winding inductor its maximum and minimum values ; in the fourth diagram: lamp current in accordance with the values of i _l > 0 and i _l <0.

Из диаграмм следует, что в предлагаемом устройстве роль сглаживающего (буферно-накопительного) элемента играет дроссель, в отличие от прототипа, в котором эту роль играет электролитический конденсатор. При "перескакивании" (перебросе) всего или половины тока из одной его обмотки в другую его суммарное потокосцепление (и энергия) высокочастотно пульсирует с приближенно-пилообразной ^L формой низкочастотной составляющей имеющей гарантированную остаточную величину ), обеспечивающую безпаузную подпитку газоразрядной лампы (при питании лампы высокого давления это является необходимым условием). При этом величина мало зависит от окружающей температуры и не требует устройств для термостабилизации дросселя. Из последней диаграммы видно, что при данном законе управления среднециклическое значение тока лампы имеет низкочастотную знакопеременную составляющую, могущую вызвать соответствующие пульсации светового потока лампы.From the diagrams it follows that in the proposed device, the role of the smoothing (buffer storage) element is played by the inductor, in contrast to the prototype, in which the electrolytic capacitor plays this role. When "jumping" (transferring) all or half of the current from one winding to another its total flux linkage (and energy) pulsates high-frequency with an approximately sawtooth ^L shape of the low-frequency component having a guaranteed residual value ), providing pause-free recharge of a discharge lamp (when feeding a high-pressure lamp, this is a necessary condition). In this case, the value little dependent on ambient temperature and does not require devices for thermostabilization of the throttle. It can be seen from the last diagram that with this control law, the cyclic mean value of the lamp current has a low-frequency alternating component, which can cause the corresponding pulsations of the lamp light flux.

При нежелательности данного явления целесообразно использовать четырехтранзисторную схему предлагаемого устройства, т.е. с присутствием ШИМ-управляемых пятого и шестого электронных ключей 29, 30. Временные диаграммы токов и напряжения для такого варианта устройства представлены на фиг.5. В таком варианте появляется возможность в течение каждого полупериода сетевого питающего напряжения варьировать длительностью пауз (в режиме "е" на фиг.3), причем изменяя моменты как переднего, так и заднего импульсных фронтов, ограничивающих паузы (обозначены как var₁ и var₂ на второй диаграмме на фиг.5). Как следует из последней диаграммы на фиг.5 при соответствующем управлении можно обеспечить снижение глубины пульсаций низкочастотной составляющей среднеимпульсного тока лампы, а при достаточном сближении (т.е. при достаточной величине энергоемкости дросселя) - существенно снизить эти пульсации (подобно прототипу с большой энергоемкостью электролитического сглаживающего конденсатора).If this phenomenon is undesirable, it is advisable to use the four-transistor circuit of the proposed device, i.e. with the presence of PWM-controlled fifth and sixth electronic keys 29, 30. Timing diagrams of currents and voltages for this embodiment of the device are presented in figure 5. In this embodiment, it becomes possible to vary the duration of the pauses during each half-cycle of the mains supply voltage (in the “e” mode in FIG. 3), while changing the moments of both the leading and trailing pulse edges that limit the pauses (marked as var ₁ and var ₂ by the second diagram in FIG. 5). As follows from the last diagram in figure 5, with appropriate control, it is possible to reduce the ripple depth of the low-frequency component of the average pulse current of the lamp, and with sufficient convergence (i.e., with a sufficient energy intensity of the inductor) - significantly reduce these ripples (like a prototype with a large energy intensity of an electrolytic smoothing capacitor).

Наличие и режим работы узла коммутационного демпфирования (на базе элементов 6, 7, 8, 13, 14, 27) определяются в основном наличием и величиной индуктивности высоковольтной обмотки трансформатора поджига 16. При каждом запирании транзисторного электронного ключа 11 или 12 энергия индуктивности рассеяния магнитно-связанных обмоток 5 и 28 дросселя передается соответствующему первому 13 или второму 14 конденсатору через первый 6 или второй 7 диоды, а затем передается в нагрузку через электронные ключи 8 и 27 и 11 или 12, соответственно. При этом в качестве первого 8 и четвертого 27 электронных ключей вполне могут быть использованы относительно низкочастотные тиристоры, т.к. они обеспечены цепями естественного самозапирания.The presence and operation mode of the switching damping unit (based on elements 6, 7, 8, 13, 14, 27) are determined mainly by the presence and magnitude of the inductance of the high-voltage winding of the ignition transformer 16. Each time the transistor electronic switch 11 or 12 is locked, the dissipation inductance energy is magnetic connected windings 5 and 28 of the inductor are transferred to the corresponding first 13 or second 14 capacitor through the first 6 or second 7 diodes, and then transferred to the load through electronic switches 8 and 27 and 11 or 12, respectively. At the same time, relatively low-frequency thyristors can be used as the first 8 and fourth 27 electronic keys, because they are provided with natural self-locking circuits.

Claims

1. An electronic ballast for a gas discharge lamp, comprising a power factor corrector, consisting of a bridge rectifier, a inductor with a first winding, two diodes and a first electronic switch, the first power terminal of which is connected to the connection point of the first output of the first diode and the first output of the first inductor winding, the second terminal of which is connected to the first output terminal of a bridge rectifier connected by its input terminals to network power terminals, the second and third electronic keys connected e between each other in series according to the first and second capacitors, the common point of connection of the first terminals of which is connected to the first output terminal for connecting a discharge lamp, an ignition transformer, the high-voltage winding of which is connected between the second output terminal for connecting a discharge lamp, and an ignition circuit consisting of a capacitive storage device, an input rectifier with a current-limiting charging element, connected by its input terminals to network power terminals, and a discharge electronic key, incl connected in series with a capacitive storage and low-voltage winding of the ignition transformer, as well as a control circuit whose output terminals are connected to the control terminals of electronic keys, and the input terminals are connected to current sensors installed in the bridge rectifier circuit and in the output terminal circuit for connecting a discharge lamp, respectively , and to the output voltage sensor of the power factor corrector, characterized in that a fourth electronic key is inserted into the power factor corrector, and the inductor d is filled with a second winding, which has a common magnetic circuit with its first winding, connected with its first output to the second output terminal of the bridge rectifier, and the second to the second output of the third electronic key and through the counter-parallel connected second diode and fourth electronic key to the second the output of the second capacitor, the first capacitor with its second output is connected to the second bipolar outputs of the first diode and the first electronic switch, the first conclusions of which are connected to the second output of the second electronic key.

2. The electronic ballast for a gas discharge lamp according to claim 1, characterized in that the fifth and sixth electronic keys are inserted into the bridge rectifier, connected by their power leads in series with rectifier diodes of adjacent arms connected to the same network terminal, respectively , and connected by their control pins to the output pins of the control circuit.