Статический преобразователь частоты для газоразрядных ламп

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания газоразрядных ламп. Цель изобретения - повьппение экономичности. Устройство содержит инвертор, выполненный на ключевых элементах (КЭ) 1 и 2, зарядном конденсаторе (ЗК) 3, управляющем трансформаторе с первичной обмоткой 4 и вторичными обмотками 9 и 10, а также сетевой выпрямитель 11. В устройство введен блок установки напряжения, состоящий из зарядного дросселя 12, зарядного диода 13, КЭ 14 и узла управления 16, Инвертор выполнен по § СО INS СО со СЛ Ю с:) ы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

I (5D 4 H 02 M 3/335

ВСЕСОМор. я ll3,"„ 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

КЖЛ1:: а:., Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3582752/24-07 (86) РСТ/DE 82/00155 (29.07.82) (22) 30.03.83 (31) P 3130 424.9; P 3204225.6;

P 3220301.2 (32) 31.07 ° 81; 08.02 ° 82; 28.05.82 (33) DE (46) 23.03 ° 87. Бюл, Р 11 (71) Сименс АГ (DE) (72) Армии Кренинг, Макс Кершер и Петер Круммель (DE) (53) 621.314.57(088.8) (56) Электронная техника автоматике.

Сборник под ред. Ю. И. Конева. М.:

Сов. радио, 1977, с. 93, р. 9.

Патент ФРГ Р 1105517, кл. 21 F 8402, 1974.

„„SU„„1299526 АЗ (54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЬ1 ДЛЯ.ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис— пользовано для питания газоразрядных ламп. Цель изобретения — повышение экономичности. Устройство содержит инвертор, выполненный на ключевых элементах (КЭ) 1 и 2, зарядном конденсаторе (ЗК) 3, управляющем трансформаторе с первичной обмоткой 4 и вторичными обмотками 9 и 10, а также сетевой выпрямитель 11. В устройство введен блок установки напряжения, состоящий из зарядного дросселя 1 2, зарядного диода 13, КЭ 14 и узла управления 16, Инвертор выполнен по

1299526 схеме самовозбуждения. Частота переключения КЭ 1 и КЭ 2 выбирается несколько больше частоты ьС;контура 6 я 7. При открытом КЭ 1 напряжение ЗК

3 прикладывается к нагрузке 8, после закрытия КЭ 1 не прерывается, ток проходит через рекуперируищий диод 21

При включении КЭ 2 ток в нагрузке 8 меняет направление. Зарядный ключевой элемент образован последовательным включением КЭ 14 и 1. Во время

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания газоразрядных ламп.

Цель изобретения — повьш ение экономичности.

На фиг. 1-3 приведены ва рианты построения принципиальных электрических схем преобразователя; на фиг ° 4— Ъ характер напряжения полуволны сетево-10 го выпрямителя и тока, протекающего через зарядный дроссель; на фиг. 5— графики изменения падения напряжения на зарядном дросселе (а); тока через з арядный дро с сел ь (б ); з н ачения фазы синхронизирующего напряжения по фиг. 1 (в); значения фазы по фиг.2(г).

Преобразователь содержит инвертор, состоящий из последовательно соединенных первого 1 и второго 2 ключе- 20 вых элементов, выполненных .в виде транзисторов, подключенных параллельно зарядному входному конденсатору 3, и управляющего трансформатора, первичная обмотка 4,которого образует с колебательным конденсатором 5, последовательным резонансным LC-контуром 6 и 7 и цепью 8 нагрузки последовательную цепь, подключенную параллельно второму ключевому элементу. 30

Вторичные обмотки 9 и 10 управляющего трансформатора подключены к управляющим входам ключевых элементов.

Между сетевым выпрямителем 11 и входным зарядным конденсатором включен импульсный регулятор с последовательным включением зарядного дросселя 12 и зарядного диода 13 и параллельным включением зарядного ключевого элемента 14, управляющий вход которого 40 открытого КЭ 2 и закрытого КЭ 1 накопительный конденсатор 28 заряжается через КЭ 2, конденсатор 26 и диод 27 образуют делитель напряжения. Конденсатор задержки 32 приводит к быстрому запиранию КЭ 14. Включение КЭ 14 возможно только в период включенного

КЭ 1, В устройстве предложены схемы выполнения КЭ 14 на МОП-транзисторе.

4 з.п. ф-лы, 5 ил.

2 подключен к выходу 15 узла управле— ния 16, с входом синхронизации 17 управляющим входом 18, и общим выводом 19.

Транзисторы инвертора шунтированы рекуперирующими диодами 20 и 21.

Пуск инвертора осуществляется при помощи зарядной цепочки из пусковых резисторов 22 пускового конденсатора

23, первого триггерного диода 24 и разрядного диода 25. Узел 16 управления имеет в своем составе вспомогательный источник электропитания положительной полярности напряжения, который выполнен в виде последовательной цепочки из первого конденсатора 26 первого развязывающего диода

?7 и первого накопительного конденсатора 28.

В схеме узла управления (фиг. 1) параллельно первому накопительному конденсатору включен силовой переход управляющего транзистора 29, коллектор которого через регулируемый резистор 30 и третий разделительный диод 31 подключен к одному из выводов конденсатора 32 задержки, который через второй триггерный диод 33 подключен к выходу узла управления и через разрядный диод 34 — к выходу импульсного регулятора, причем второй вывод конденсатора задержки подключен к входу синхронизации узла управления и коллектору первого транзистора инвертора. Вход управляющего транзистора шунтирован сглаживающим конденсатором 35, который через первый разделительный диод 36 подключен к средней точке резистивного делителя 37 и 38 напряжения, подключенного

3 12995 к выходу сетевого выпрямителя и через второй разделительный диод 39 к выходу импульсного регулятора.

На фиг. 2 управление зарядным ключевым элементом 14, выполненном на

НИП-транзисторе, производится от узла 16 управления, выполненного на компараторе 40, который через согласующий каскад на транзисторах 41-43 и стабилитроне 44 подключен к выходу 10

15 узла управления. Инвертирующий (запирающий) вход компаратора шунтирован конденсатором 32 задержки и через третий разделительный диод 34 и первый резистор 45 соединен с входом 15

17 синхронизации и через резистор 30 и нелинейный резистор 46 — с сетевым выпрямителем, причем резистор 30 соединен с входом синхронизации через второй резистор 47. Неинвертирующий 20 (вход включения) компаратора зашунтирован стабилитроном 48 и через третий резистор 49 и параллельный конденсатор 50 соединен с входом .синхрониза— ции. Конденсатор задержки зашунтиро- 25 ван ограничительным стабилитроном 51.

База"эмиттерный переход транзистора

43 зашунтирован первым обратным дио— дом 52.

В третьем варианте исполнения 30 (фиг. 3) разрядный ключевой элемент

14 выполнен на биполярном транзисторе, схема управления которого требует дополнительного источника электропитания отрицательной полярности нап-35 ряжения, который выполнен в виде последовательной цепочки из дросселя 53 и второго накопительного конденсатора 54, выводы которого образуют выводы источника, причем упомянутая це- 40 почка через второй развязывающий диод 55 подключена к выводу источника положительной полярности, а через делительный конденсатор 56 — к коммутирующему переходу зарядного ключе- 45 вого элемента 14. Конденсатор 26 с дополнительным конденсатором 57 образует емкостной делитель напряжения, средняя точка которого через второй обратный диод 58 подключена к выводу 50 источника отрицательной полярности.

Преобразователь работает следующим образом.

Инвертор выполняется по схеме с, . 55 самовозбуждением на насыщающемся управляющем трансформаторе с первичной обмоткой 4, вторичные обмотки 9 и 10. которого подключены к управляющим пе26 4 реходам ключевых транзисторов 1 и 2.

Инвертор может быть выполнен по любой известной схеме (мостовой, полумостовой), однако наиболее предпочтительной является схема инвертора с обратной фазой, в котором первичная обмотка 4 трансформатора включена последовательно с колебательным конденсатором 3 и резонансным контуром из дросселя 6 и конденсатора 7, параллельно транзистору 2. Частота переключения транзисторов инвертора выбирается несколько большей частоты резонанса последовательного С-контура 6 и 7, благодаря чему исключается возможность одновременного открытия транзисторов инвертора.

Во время открытого состояния транзистора 1 напряжение зарядного конденсатора 3 прикладывается к нагрузке. Колебательный конденсатор 5 заряжается полярностью, укаэанной на фиг. 1. После закрытия транзистора 1 ток в нагрузке, пока закрыт транзистор 2, не прерывается, так как через нагрузку через рекуперирующий диод

21 проходит ток под воздействием дросселя 6 колебательного контура.

При включении транзистора 2 конденсатор 5разряжается через транзистор

2 и цепь нагрузки. Ток в нагрузке меняет направление. При отключении транзистора 2, пока закрыт транзис— тор 1, направление тока в нагрузке не изменяется и протекает через зарядный конденсатор 3 и рекуперирующий диод 20 до открытия транзистора

1. Характер изменения напряжения на транзисторе l показан на фиг. 5в, г.

Энергия к зарядному конденсатору

3 поступает от сетевого выпрямителя

11 через импульсный регулятор, содержащий зарядный дроссель 12 и зарядный диод 13 с параллельным включением зарядного ключевого элемента.

При подаче на вход преобразователя переменного напряжения сети зарядный входной конденсатор заряжается через зарядный дроссель и зарядный диод. В это же время заряжается пусковой конденсатор 23 через резисторы 22 от входного зарядного конденсатора. Как только напряжение на пусковом конденсаторе достигнет порога срабатывание триггерного диода, транзистор 1 открывается. Одновременно происходит разряд пускового конденсатора 23 через разрядный диод 25 и транзистор 1 и пусковая схема во вре5 12995 мя периодических колебаний инвертора не может включаться в работу.

Зарядный ключевой элемент (фиг. 1)

° образован последовательным включением тиристора 14 и транзистора 1.

Во время открытого состояния транзистора 2 и закрытого состояния транзистора 1, накопительный конденсатор

28 заряжается через транзистор 2, конденсатор 26 и диод 27. Накопитель- 10 ный конденсатор 28, диод 27 и конденсатор 26 образуют делитель напряжения, который включен параллельно транзистору 1. Конденсатор 32 задержки через диод 34 и транзистор 2 в 15 это время разряжается, что приводит к быстрому запиранию тиристора ключевого элемента 14.

Пусть в момент t (фиг. 5а, б) открывается транзистор 1 и закрывается 20 транзистор 2. С этого момента накопительный конденсатор 28 начинает разряжаться через диод 31, резистор

30 и транзистор 1 на конденсатор 32 задержки, напряжение на котором по прошествии установленного с помощью резистора 30 времени задержки дос. тигнет величины, при которой триггерный диод 33 переходит в проводящее состояние, включая тиристор, Включение зарядного тиристора возможно только в период включенного состояния транзистора 1, причем он включается в момент t, с задержкой о.после

1 включения транзистора 1 (фиг. 5а, б). 35

До следующего такта работы (закрытия транзистора 1) зарядный дроссель 12 находится под .напряжением полуволны сетевого выпрямителя 11 °

Формула изобретения

1. Статический преобразователь частоты для газоразрядных ламп, содержащий инвертор, состоящий из пос- 45 ледовательно соединенных первого и второго ключевых элементов, подключенных параллельно к зарядному конденсатору, и управляющего трансформатора, первичная обмотка которого 50 образует с последовательным резонансным контуром и цепью нагрузки последовательную цепь, подключенную параллельно второму ключевому элсменту, причем вторичные обмотки управляюще- 55 го трансформатора подкллючены к управляющим входам ключевых элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, введен блок установки напряжения, состоящий из зарядного дросселя, подключенного через зарядный ключевой элемент к сетевому выпрямителю, и зарядного диода, образующего с зарядным конденсатором инвертора последовательное соединение, подключенное па раллельно зарядному ключевому элементу, вход управления которого подключен к управляющему выходу узла управления, вход синхронизации которого подключен к одному из двух ключевых элементов инвертора, 2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что узел управления выполнен на компараторе, выход которого связан с выходом узла управления, неинвертирующий вход — с входом синхронизации, а инвертирующий вход — с конденсатором задержки, который через зарядный контур подключен к управляющему входу узла управления, а через разрядный диод к входу синхронизации узла управления.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что узел управления содержит вспомогательный источник электропитания положительной попярности, который выполнен в виде последовательного соединения первого конденсатора, первого развязывающего диода и первого накопительного конденсатора, которое подключено параллельно к первому ключевому элементу инвертора, причем выводы первого накопительного конденсатора образуют выходные выводы источника напряжения положительной полярности, 4. Преобразователь по пп. 1-3, отличающийся тем, что в узел управления введен вспомогательный источник питания отрицательной полярности, который выполнен в виде второго накопительного конденсатора, который соединен последовательно с дросселем и вместе с последовательным соединением первого накопительноIo конденсатора и первого развязывающего диода через делительный конденсатор параллельно подключен к зарядному ключевому элементу.

5. Преобразователь по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что зарядный ключевой элемент выполнен в виде последовательного соединения тиристора и первого ключевого элемента

12 инвертора, а узел управления выполнен с управляющим транзистором, уп— равляющий переход Которого связан с управляющим входом узла управления, а силовой переход подключен к вспомогательному источнику положительной полярности и через резистор и третий разделительный диод — к первому выводу конденсатора задержки, который через триггерный диод подключен к управляющему входу тиристора и через

При ори т там

31.07.81 — по

1ð 08.02.82 — по

28.05.82 — по ет по пункпп. 1, 3, 5 и. 2 п. 4

99526 8 разрядный диод — к зарядному конденсатору инвертора причем второй выл вод конденсатора задержки подключен к входу синхронизации узла управления °

1299526

12! I! !

Составитель H. Цимевская

Редактор С. Патрушева Техред М.Моргентал

Корректор С. Черни

Заказ 907/64 тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4