Стабилизированный преобразователь напряжения для люминесцентной лампы

 

Предполагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в осветительных установках различного назначения при питании от нестабильного источника напряжения. Техническим результатом изобретения является повышение стабильности свечения люминесцентной лампы. Стабильность свечения люминесцентной лампы достигается путем введения дополнительной первичной обмотки силового трансформатора, включенной в диагональ двухполупериодного выпрямителя. В другую диагональ этого выпрямителя подключены параллельно конденсатор и второй и третий резисторы. При этом во вторичную обмотку трансформатора параллельно люминесцентной лампе подключен резонансный контур. При увеличении входного напряжения увеличивается напряжение на первичной обмотке и на управляющем входе транзистора, которое приводит к увеличению рабочей частоты преобразователя, что в свою очередь вызывает уменьшение коэффициента передачи резонансного контура. 1 ил.

Предполагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в осветительных установках различного назначения при питании от нестабильного источника напряжения.

Известно осветительное устройство, содержащее силовой трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого подключен к коллектору первого транзистора, шунтированного по входу первым диодом, второй выход первичной обмотки силового трансформатора подключен к коллектору второго транзистора, шунтированного по входу вторым диодом, эмиттеры первого и второго транзисторов объединены и подключены к первому выводу для подключения источника питания, к объединенным эмиттерам третьего и четвертого транзисторов, коллекторы которых подключены соответственно к базам первого и второго транзисторов и к цепи, состоящей из последовательно соединенных первого резистора и дополнительной первичной обмотки силового трансформатора, средняя точка первичной обмотки которого подключена к базе пятого транзистора и через второй резистор - ко второму выводу для подключения источника питания, к эмиттеру пятого транзистора, коллектор которого соответственно через третий и четвертый резисторы подключен к базам третьего и четвертого транзисторов, вторичная обмотка силового трансформатора через индуктивный балласт подключена к люминесцентной лампе /А.с. СССР N 1654990, H 05 B 41/26, 30.12.88 г./.

Недостатком устройства является нестабильность работы люминесцентной лампы при отклонениях входного напряжения. Кроме того, необходимо тщательно подбирать элементы схемы и регулировочные транзисторы по коэффициенту усиления, т.к. они работают по двухтактной схеме.

Известен преобразователь напряжения с токовым управлением, содержащий силовой трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого через первую коллекторную обмотку токового трансформатора подключен к коллектору первого транзистора, шунтированного первым диодом, база первого транзистора подключена к первому выводу первой базовой обмотки токового трансформатора, второй вывод которой подключен через первый резистор к первому выводу для подключения источника питания, ко второму выводу для подключения источника питания через второй диод и через первый конденсатор к первому выводу второй базовой обмотки токового трансформатора, второй вывод которой подключен к базе второго транзистора, шунтированного третьим диодом, эмиттеры первого и второго транзистора объединены и подключены ко второму выводу для подключения источника питания, коллектор второго транзистора через вторую коллекторную обмотку токового трансформатора подключен ко второму выводу первичной обмотки силового трансформатора, средняя точка которого подключена к первому выводу для подключения источника питания, ко вторичной обмотке силового трансформатора подключена нагрузка /см. "Электронная техника к автоматике", сб. ст. под ред. Ю.И. Конева, вып. 12, М., Радио и связь, 1981, с. 15, рис. 1/.

Недостатком преобразователя является нестабильность выходного напряжения, что затрудняет его использование в схемах питания люминесцентных ламп.

Результатом предполагаемого изобретения является повышение стабильности свечения люминесцентной лампы.

Результат достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий силовой трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого через первую коллекторную обмотку токового трансформатора подключен к коллектору первого транзистора, шунтированного первым диодом, база первого транзистора подключена к первому выводу первой базовой обмотки токового трансформатора, второй вывод которой подключен через первый резистор к первому выводу для подключения источника питания, к катоду второго диода, через первый конденсатор - ко второму выводу для подключения источника питания, к первому выводу второй базовой обмотки токового трансформатора, второй вывод которой подключен к базе второго транзистора, шунтированного третьим диодом, эмиттеры первого и второго транзистора объединены и подключены ко второму выводу для подключения источника питания, коллектор второго транзистора через вторую коллекторную обмотку токового трансформатора подключен ко второму выводу первичной обмотки силового трансформатора, средняя точка которой подключена к первому выводу для подключения источника питания, а также вторичную обмотку силового трансформатора, введены дополнительная первичная обмотка силового трансформатора. LC-контур, подключенный параллельно вторичной обмотке силового трансформатора, второй и третий резисторы, второй конденсатор, двухполупериодный выпрямитель, в первую диагональ которого подключена дополнительная первичная обмотка силового трансформатора, во вторую диагональ подключены параллельно второй конденсатор и цепь, состоящая из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, причем первый вывод второго резистора подключен ко второму выводу для подключения источника питания, второй вывод второго резистора подключен к аноду второго диода.

Стабилизированный преобразователь напряжения для люминесцентной лампы представлен на фигуре.

Преобразователь содержит первый вывод 1 для подключения источника питания, подключенный к нему первым выводом первый резистор 2, второй вывод которого подключен к первому выводу первого конденсатора 3, второй вывод которого подключен ко второму выводу 4 для подключения источника питания, шунтированный прямо включенным первым диодом 5 первый транзистор 6, второй резистор 7, первый вывод которого подключен ко второму выводу 4, второй вывод его подключен через второй диод 8 ко второму выводу первого резистора 2, к объединенным выводам первой 10 и второй 12 базовых обмоток токового трансформатора 9, другие выводы которых подключены соответственно к базам первого 6 и второго 14, транзисторов, эмиттеры которых объединены и подключены ко второму выводу 4, коллектор первого 6 транзистора подключен через первую коллекторную обмотку 11 токового трансформатора 9 к первому выводу первичной обмотки 17 силового трансформатора 16, второй вывод которой через вторую коллекторную обмотку 13 токового трансформатора 9 подключен к коллектору второго транзистора 14, шунтированного прямо включенным третьим диодом 15, средняя точка 20 первичной обмотки 17'-17'' силового трансформатора 16 подключена к первому выводу 1, первый вывод третьего резистора 21 подключен ко второму выводу второго резистора 7, второй вывод резистора 21 и второй вывод 4 для подключения источника питания подключены соответственно в диагональ двухполупериодного выпрямителя 23, параллельно которой подключен второй конденсатор 22, в другую диагональ выпрямителя 23 подключена дополнительная первичная обмотка 18 силового трансформатора 16, вторичная обмотка 19 которого нагружена на L24-C25-контур.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче постоянного напряжения на входы 1,4 конденсатор 3 заражается по цепи: первый вывод 1, первый резистор 2, конденсатор 3, второй вывод 4. Одновременно начинает протекать базовый ток транзисторов 6 и 14 по соответствующим цепям: первый вывод 1, первый резистор 2, обмотка 10 токового трансформатора 9, переход база-эмиттер транзистора 6, второй вывод 4 и первый вывод 1, первый резистор 2, обмотка 12 токового трансформатора 9, переход база-эмиттер транзистора 14, второй вывод 4. При достижении напряжения на конденсатор 3 порядка 0,3-0,5 В приоткрывается один из транзисторов 6 или 14 (в зависимости от того, чей коэффициент усиления выше). Предположим, что приоткрылся транзистор 6. В результате начинает протекать ток по цепи:- первый вывод 1, первичная обмотка 17' трансформатора 16, обмотка 11 трансформатора 9, переход коллектор-эмиттер транзистора 6, второй вывод 4. Полярность включения обмоток токового трансформатора 9 выбрана из условия, что протекание тока в коллекторной обмотке 11 трансформатора 9 приводит к протеканию тока в базовой цепи транзисторной 6, образованной обмоткой 10 трансформатора 9, диодом 8, резистором 7. В результате действия положительной обратной связи обмоток токового трансформатора 9 транзистор 6 окончательно открывается до момента насыщения. К первой половине обмотки 17' трансформатора 16 приложено входное напряжение. В результате действия ЭДС самоиндукции на всех обмотках трансформатора 16 появляются соответствующие напряжения. К базовой обмотке 10 токового трансформатора 9 приложена сумма напряжений U₁₀ = U_б-э6 + U₇ + U₈ где U₁₀ - падение напряжения на обмотке 10 токового трансформатора 9, U_б-э6 - напряжение на переходе база-эмиттер транзистора 6, U₇ - напряжение на резисторе 7, U₆ - напряжение на втором диоде 8.

В результате индукция магнитного поля сердечника токового трансформатора 9 начинает изменяться (от В_r - при первом цикле намагничивания до B_нас в установившимся режиме). При достижении величины индукции магнитного поля сердечника 9 B_раб = B_нас токовая связь обмоток 10 и 11 трансформатора нарушается, т. е. ток намагничивания трансформатора 9 достигнет такой величины, при которой коллекторной ток обмотки 11 не трансформируется в базовую обмотку 10. Конденсатор 3 начинает разряжаться, запирая форсированно транзистор 6. Это вызовет смену полярности напряжения на всех обмотках токового трансформатора 9, что приведет к открыванию транзистора 14, и процесс повторяется. В результате на вторичной обмотке 19 трансформатора 16 появляется прямоугольное разнополярное напряжение. Частота этого напряжения определяется по формуле: f = U_б-э6 + U₇ + U₈/W₁₀S_стB_нас, где W₁₀ - число витков базовой обмотки 10 токового трансформатора 9, S_ст - площадь сечения сердечника токового трансформатора 9, B_нас - значение магнитной индукции насыщения материала сердечника трансформатора 9.

В качестве нагрузки на вторичной обмотке 19 трансформатора 16 используется резонансный L24-C25-контур с параллельным подключением люминесцентной лампы. Собственная частота резонансного контура выбирается ниже рабочей частоты преобразователя. В этом случае нагрузка для преобразователя (резонансный контур) имеет индуктивный характер, т.е. ток через транзисторы 6, 14 отстает по фазе от напряжения на полуобмотках 17' - 17'' трансформатора 16. Чтобы напряжение на зажимах люминесцентной лампы было постоянным (по величине) и не зависело от изменения входного напряжения, на трансформаторе 16 размещена обмотка 18. Коэффициент трансформации между обмотками 17' и 19, 17'' и 19, а также параметры L24 и C25 резонансного контура выбираются таким образом, чтобы при минимальном входном напряжении напряжение на зажимах лампы соответствовало бы ее номинальному режиму. При увеличении входного напряжения увеличивается напряжение на всех обмотках трансформатора 16. Напряжение на обмотке 18 после выпрямления мостом 23 поступает на конденсатор 22 и его величина тоже увеличивается. В результате напряжение, прикладываемое к базовым обмоткам 10 и 12 токового трансформатора 9, также увеличивается, что приводит к увеличению рабочей частоты преобразователя.

Поскольку рабочая точка выбрана правее точки резонанса, увеличение рабочей частоты приводит к уменьшению коэффициента передачи резонансного контура L24-C25. Таким образом увеличение входного напряжения компенсируется уменьшением коэффициента передачи резонансного контура. Выбором параметров элементов резонансного контура L24-C25, а также резистором 7 можно получить необходимую пропорциональность между входным напряжением и рабочей частотой преобразователя, в результате чего напряжение на зажимах лампы практически не будет зависеть от изменения входного напряжения в заданных пределах.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь напряжения для люминесцентной лампы, содержащий силовой трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого через первую коллекторную обмотку токового трансформатора подключен к коллектору первого транзистора, шунтированного первым диодом, база первого транзистора подключена к первому выводу первой базовой обмотки токового трансформатора, второй вывод которой подключен через первый резистор к первому выводу для подключения источника питания, к катоду второго диода, через первый конденсатор - ко второму выводу для подключения источника питания, к первому выводу второй базовой обмотки токового трансформатора, второй вывод которой подключен к базе второго транзистора, шунтированного третьим диодом, эмиттеры первого и второго транзисторов объединены и подключены ко второму выводу для подключения источника питания, коллектор второго транзистора через вторую коллекторную обмотку токового трансформатора подключен ко второму выводу первичной обмотки силового трансформатора, средняя точка которой подключена к первому выводу для подключения источника питания, а также вторичную обмотку силового транзистора, отличающийся тем, что введены дополнительная первичная обмотка силового трансформатора, второй и третий резисторы, второй конденсатор, двухполупериодный выпрямитель, в первую диагональ которого подключена дополнительная первичная обмотка силового трансформатора, во вторую диагональ подключены параллельно второй конденсатор и цепь, состоящая из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, причем первый вывод второго резистора подключен ко второму выводу для подключения источника питания, второй вывод второго резистора подключен к аноду второго диода, а также подключенный параллельно вторичной обмотке силового трансформатора LC-контур, собственная частота которого ниже рабочей частоты стабилизированного преобразователя напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1