Стабилизатор для питания лампы накаливания низкого напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>924683 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (У) М. Кл. (22) Заявлено 19.1280 (21) 3220595/24-07 сприсоединениемзаявки ¹

G 05 F 1/44

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано -3004.82. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 30 ° 04.82 ($3) УДК 621. 316. . 722 ° .1 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

В.П.Жильцов

Всесоюзный научно-исследовательский проект оконструкторский и технологический светотехнический институт (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ ПИТАНИЯ ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ

НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ.1 2

Изобретение относится к электро-. технике, в частности к устройствам стабилизации, в которых использован в качестве силового элемента транзистор, включенный последовательно со стабилизируемой лампой, Известен стабилизатор для галогенной лампы накаливания низкого напряжения, питаемой от сети перемен- . ного тока, в котором указанный эффект достигается за счет стабилизации действующего значения напряжения на лампе путем переключения вто.ричных обмоток понижающего трансфор:матора, в результате чего в течение первой части каждой полуволны напряжения лампа питается от обмотки по- ниженного напряжения, а в течение второй части каждой полуволны лампа питается от обмотки повышенного напряжения, а фаза переключения.обмоток изменяется в зависимости от действующего напряжения сети (1).

Указанный стабилизатор имеет очень сложную электрическую схему, содержащую почти сотню деталей, включая 10 транзисторов, и сложный понижающий трансформатор с шестью выходными обмотками, что приводит к затруднениям при изготовлении, настройке и ремонте аппаратуры, собранной по такой схеме, и, в конечном счете, - к довольно высокой стон; мости такой аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор для питания лампы накаливания низкого напряжения, содержащий последовательно соединенные мостовой выпрямитель, лампу накаливания и силовой транзистор, у которого базо-эмиттерная цепь зашунтирована тиристором, имеющим блок управления, выполненный на базе интегрирующего и порогового элементов. В известном стабилизаторе в качестве датчика тока, протекающего через лампу, используется резистор, включенный в эмиттерную цепь силового транзистора (2», Однако в известном стабилизаторе на резисторе, включенном в. цепь лампы и используемом в качестве датчика тока, создается во время горения лампы напряжение в несколько вольт, поэтому потери мощности в нем при питании, например, лампы напряженнем 27 В могут быть порядка 10% от всей потребляемой мощности, что приводит к снижению КПД стабилизатора.

Величина сигнала, снимаемого с это924683 го резистора (несколько вольт), все же очень мала для получения хороших результатов при интегрировании посредством RC-цепочки и поэтому рекомендуется для получения хороших результатов применять дополнительно интегрирующий усилитель, что усложняет и удорожает схему прибора.

При простом интегрировании тока (или напряжения), протекающего за каждую полуволну через лампу, и при сравнении интеграла с пороговой величиной в пороговом устройстве стабилизируется среднее значение тока, но при этом действующее значение тока может существенно отличаться в зависимости от, формы импульсов, проходящих через лампу. И хотя в известной схеме эффект стабилизации достигается за счет стабилизации среднего значения тока, глубина стабилизации получается не очень большой: колебания мощности лампы с .таким стабилизатором при изменении . питающего напряжения в пределах +253 составляют примерно +153 .(вместо t 45 при использовании лампы без стабилизатора) .

Цель изобретения — повышение коэф фициента стабилизации действующего значения напряжения И КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе для питания лампы блок управления подключен непосредственно к питаемой лампе накаливания, а последовательно с интегрирующей цепью в блок управления включены введенные первые диод и ста билитрон,зашунтирсванный введенным первым конденсатором.

При этом пороговый элемент может быть выполнен на однопереходном транзисторе, импульсном трансформаторе, втором диоде, резисторе, втором стабилитроне и втором конденсаторе, причем первичная обмотка импульсного трансформатора через второй стабилитрон, зашунтированный вторым конденсатором, подключена к силовым электродам однопереходного транзистора, управляющий электрод которого соединен с управляющим входом порогового элемента, вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к выходу блока управлення, точка соединения второго ста-. билитрона и силового электрода однопереходного транзистора через последовательнб включенные резистор и второй дйод .подключена к одному нходйоМу выводу блока управления, другой входной вывод которого через первый стабилитрон подключен к точке соединения второго стабилитрона и первичной обмотки импульсного трансформатора.

На основе,математического анализа можно показать, что сигнал, поступающий во время каждой полуволны напряжения на вход порогового элемента, пропорциональный действующему значению напряжения на лампе, при изменении действующего напряже5 ния сети 40 В (Uz —— 56 5 B) в пределах + 25Ъ описывается функцией с высокой степенью точности (ошибка + 3-4Ъ) .

2k

l0 . UCP = ) (ОщЯХПШй — V )dt, О где U< - напряжение смещения или постоянное напряжение какого-либо элемента, 15 введенного последовательно в цепь. интегрирования;

k — коэффициент пропорциональности;

Т - период колебаний напряжения сети;

U< — максимальное мгновенное напряжение сети;

- частота колебаний напряжений.

На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора для питания лампы накаливания низкого напряжения от источника переменного тока.

Схема содержит зажимы 1 и 2, к которым подсоединяется сеть переменного тока (не показана) с изменяющимся во время работы напряжением, к этим зажимам подключен понижающий трансформатор 3 с выходной обмоткой

35 4, и к этой обмотке подключен мостовой выпрямитель 5, к положительной клемме 6 которого подсоединена стабилизируемая лампа 7 накаливания, соединенная последовательно с

4Q транзистором 8, эмиттер которого .подсоединен к отрицательной клемме 9 мостового выпрямителя 5, между положительной и отрицательной клеммами мостового выпрямителя 5

45 подключен также делитель напряжения из резисторов 10 — 12, причем общая точка резисторов 10 и 11 через тиристор 13 подключается к отрицательной клемме 9 выпрямителя 5, а общая

5О точка резисторов ll и 12 подключена к базе транзистора 8.

Кроме того, между положительной клеммой 6 и общей точкой лампы 7 и транзистора 8 подсоединяется блок 14 управления, содержащий диод 15, элементы интегрирующей цепочки: переменный резистор 16 постоянный резистор 17 и конденсатор 18, а также зарядный резистор 19, два стабилитрона 20 и 21, эашунтированные соответ6О ственно конденсаторами 22 и 23, причем конденсатор 23 и стабилитрон 21 образуют источник постоянного напря жения смещения 0с, включенный последовательно с интегрирующей цепоч65 кой - резисторами 16 и 17 и конден924683

Формула изобретения

65 сатором 18, а конденсатор 22 и стабилитрон 20 образуют источник постоянного стабилизированного напря% жения, от которого питается пороговый элемент, состоящий из однопереходного транзистора 24 и импульсного трансформатора 25, диода 26, резистора 19, стабилитрона 20 и конденсатора 22, причем выходные клем« мы 27 и 28 импульсного трансформатора подсоединены соответственно к управляющему электроду тиристора 13,. соединенному с клеммой 29, и к клемме 30, связанной с минусовой клеммой 9 выпрямительного моста 5., Стабилизатор для питания лампы накаливания низкого напряжения от источника переменного тока работает следующим образом.

При питании лампы накаливания с номинальным напряжением 27 В после подачи сетевого напряжения на выходе трансформатора 3 получается напряжение 40 В, которое может изме- няться в пределах +10 В при колеба- . нии напряжения сети. Ток выходной, обмотки 4 трансформатора поступает через мостовой выпрямитель 5 на лампу 7 и открытый транзистор 8, при этом напряжение на лампе оказывается равным напряжению на вторичной обмотке 4 трансформатора минус падение напряжения на диодах мостового выпрямителя и открытом полностью транзисторе. 8. Напряжение с лампы. поступает через диод 15 на интегрирующую цепь (резисторы 16 и 17, KQH» денсатор 18) и параллельно соединено ные конденсатор 23 и стабилитрон 21 и на пороговый элемент через стаби« лизированный выпрямитель (диод 26, резистор 19, конденсатор 22 и стабилитрон 20) . Зарядный ток в интегрирующий конденсатор 18 поступает во время каждой полуволны напряжения с некоторой задержкой после того, как напряжение на лампе 7 превысит напряжение на стабилитроне 21, остаточное напряжение на конденсаторе 18 и прямое падение напряжения на диоде „15, которые составляют вместе напряжение смещения U равное, например 17 В для случая питания лампы накаливания с эффективным рабочим напряжением 27 В. Как только напряжение на конденсаторе 18 достигает порогового значения, происходит срабатывание однопереходного тран,зистора, конденсатор 18 разряжается через транзистор и трансформатор 25, а на клеммах 27 и 28 появляется импульс напряжения, который, подаваясь на клеммы 29 и 30, запускает тиристор 13, При этом шунтируется базовая цепь транзистора 8, он закрывается, ток через лампу 7 прекращается, напряжение на ней падает до нуля и в течение оставшейся части полуволны свечение лампы происходит за счет остывания уже нагретой спирали. дальнейшая подзарядка конденсатора 18 при закрытом транзисторе 8 до конца полуволны происходить не может. В момент, когда напряжение сети проходит через нулевое значение, тиристор 13 выключается и при начале следующей полуволны вновь открывается .транзистор 8, ток через

10 лампу 7 начинает протекать вновь и цикл работы схемы повторяется. Напряжение питания однопереходного транзистора и основная составляющая напряжения U - напряжение на кон 5 денсаторе 23 и стабилитроне 21 - об» разуется почти сразу после включения схемы за счет тока, протекающе; го через диод 26, резистор 19 и транзистор 8, Устройство позволяет с высокой точностью поддерживать неизменной среднюю мощность лампы накаливания при изменениях питающего напряжения, например в пределах +25%- от номинального, а также повысить КПЙ ° При этом для каждого номинального напряжения лампы должна быть расчетом определе,на оптимальная величина напряжения смещения U w, а подстройка схемы .

30 переменным резистором 16 производится путем выставления номинальной мощ» ности в лампе при номинальном напряжении питающей сети.

1.Стабилизатор для питания лампы накаливания низкого напряжения, со» держащий мостовой выпрямитель входом соединенный с клеммами для подключения источника переменного напряже« ния, а выходом через транзистор к клеммам для подключения лампы накаливания, баэо-эмиттерная цепь транзистора зашунтирована тиристором, управляющий электрод которого подключен к выходу блока управления, выполненного на базе порогового эле" мента, управляющий вход которого соединен с выходом интегрирующей цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации действующего значения,напряжения и КПД, входные выводы блока управления подключены непосредственно к клеммам для подключения лампы накаливания, а последовательно с интегрирующей цепью в блок,управления включены введенные первые диод и стабилитрон, эашунтированный введенным первым конденсатором.

2. Стабилизатор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что пороговый элемент выполнен на однопереходном транзисторе, импульсном трансформаторе, втором диоде, резисторе, втором

924683

Составитель С.Чернышева

Редактор С, Крупенина Техред E. Харитончик Корректор С. йекмар

Заказ 2818/бб Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ ГосударствЕнного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 стабилитроне и втором конденсаторе, причем первичная обмотка импульсного трансформатора через второй стабилитрон, зашунтированный вторым конденсатором, подключена к силовым электродам однопереходного транзистора, управляющий электрод которого соединен с управляющим входом порогового элемента, вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к выходу блока управления, при этом точка соединения второго стабилитрона и. силового электрода однопереходного транзистора через по.следовательно включенные резистор и второй диод подключена к одному входному выводу блока управления, другой входной вывод которого через первый стабилитрон подключен к точке соединения второго стабилитрона и первичной обмотки импульсного трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зайцев В.В. Стабилизатор на10 пряжения питания галогенной лампы. Светотехника, 1978, Р 8, с. 1719.

2. Патент Японии Р 54-40873, кл. 93 А О, 1979.