Источник питания газоразрядной лампы
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при проектировании источников питания для газоразрядных ламп. Техническая сущность: устройство содержит входной выпрямитель 1, корректор коэффициента мощности, выполненный в виде повышающего преобразователя постоянного напряжения в постоянное, управляемый полумостовой преобразователь постоянного напряжения 10, в выходную цепь которого включен резонансный контур и газоразрядная лампа. Для обеспечения гарантированного запуска лампы при включении на электродах лампы формируют напряжение, превышающее выходное напряжение выпрямителя 1. Для этого при подсоединении источника к сети сначала включают корректор коэффициента мощности, а затем - блок управления 13 преобразователем постоянного напряжения в переменное 10. За счет включения в цепь питания лампы двухполупериодного выпрямителя, выводы постоянного тока которого подсоединены к входному конденсатору 14 блока управления 13, организована обратная связь по току лампы, позволяющая предотвратить аварийные режимы в схеме и повысить надежность работы. Наличие автоматического запуска и перезапуска схемы дает возможность использования полного рабочего ресурса лампы и упрощает техническое обслуживание установки. 1 з. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании источников питания для газоразрядных ламп.
Известен источник питания газоразрядных ламп, содержащий входной выпрямитель, выход которого соединен с корректором коэффициента мощности и фильтрующим конденсатором, подключенным к выводам питания преобразователя постоянного напряжения в переменное, в выходную цепь которого через резонансный LC контур включена цепь газоразрядной лампы (1). При подаче напряжения на вход выпрямителя сначала включается блок управления, формирующий импульсы управления генератора частоты, а затем - корректор коэффициента мощности. Устройство имеет низкую надежность стабильного включения лампы при значительных понижениях напряжения питающей сети.
Наиболее близким к данной полезной модели устройством является источник питания газоразрядной лампы, содержащий входной выпрямитель, выход которого соединен через корректор коэффициента мощности с фильтрующим конденсатором, присоединенным к выводам питания преобразователя постоянного напряжения в переменное, выход которого через резонансный LC контур подключен к электродам газоразрядной лампы (2). При подключении устройства к источнику питания сначала включается блок управления, формирующий импульсы управления преобразователем постоянного напряжения, а затем - корректор коэффициента мощности. Включение лампы происходит при напряжении питания преобразователя постоянного напряжения, соответствующем напряжению на выходе выпрямителя, т.е. порядка 280-300 В. Однако при значительных колебаниях напряжения питающей сети (до 130В) напряжение на выходе выпрямителя может снижаться до величины (180 В), при которой устойчивый стабильный запуск газоразрядной лампы не гарантирован. Кроме того, в устройстве отсутствует режим индикации рабочего состояния ламп и повторного
перезапуска, что вызывает трудности технического обслуживания осветительной установки, особенно проявляющиеся при работе ламп, ресурс которых почти исчерпан.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данной полезной модели, является повышение надежности работы устройства путем обеспечения гарантированного стабильного запуска газоразрядных ламп при включении, а так же упрощение эксплуатации путем обеспечения автоматического перезапуска источника питания при замене ламп и прогнозирования возможного ресурса работы ламп.
Технический результат достигается тем, что в источнике питания газоразрядной лампы, содержащем входной выпрямитель, входные выводы которого через фильтр подсоединены к входным выводам, предназначенным для подключения к источнику переменного напряжения, а выходные выводы подключены к корректору коэффициента мощности, выполненному в виде повышающего регулятора постоянного напряжения, первая обмотка дросселя и регулирующий транзистор которого подсоединены через разделительный диод к фильтрующему конденсатору и выводам питания преобразователя постоянного напряжения в переменное, выходная цепь которого с включенным в нее резонансным LC контуром, предназначена для присоединения к цепи питания газоразрядной лампы, при этом первый выходной вывод выпрямителя, соединенный с первой обмоткой дросселя, подключен к цепи запуска блока управления регулирующего транзистора, состоящей из последовательно соединенных резистора и конденсатора, точка соединения которых подключена к первому выводу питания блока управления регулирующего транзистора, второй вывод питания которого соединен с общим выводом, образованным вторым выходным выводом входного выпрямителя и выводами конденсатора цепи запуска блока управления регулирующего транзистора и фильтрующего конденсатора, а выводы питания блока управления преобразователем постоянного напряжения в переменное присоединены к входному конденсатору (2), один из выводов второй обмотки дросселя присоединен к общему выводу схемы, а второй вывод соединен через дополнительную цепь запуска с первым выводом входного конденсатора блока управления преобразователем постоянного напряжения в переменное, второй вывод которого связан с общим выводом, причем дополнительная цепь запуска состоит из последовательно соединенных резистора и диода. Кроме того, к входному конденсатору блока управления преобразователем постоянного напряжения в переменное подсоединены выводы постоянного тока дополнительного двухполупериодного выпрямителя, диодные ветви которого включены последовательно в цепь тока газоразрядной лампы, причем через одну из диодных ветвей осуществлена указанная связь второго вывода входного конденсатора с общим выводом.
На чертеже представлена электрическая схема источника питания газоразрядной лампы.
Устройство содержит входной выпрямитель 1, входные выводы которого через фильтр 2 подсоединены к входным выводам, предназначенным для подключения к источнику переменного напряжения (сети). Выходные выводы выпрямителя 1 подключены к корректору коэффициента мощности, выполненному в виде повышающего регулятора постоянного напряжения, содержащего дроссель 3 с первой 4 и второй 5 обмотками, регулирующий транзистор 6 с блоком управления 7 и разделительный диод 8. Фильтрующий конденсатор 9 подключен к входным выводам питания преобразователя постоянного напряжения в переменное 10, выходная цепь которого с включенным в нее резонансным LC контуром, предназначена для присоединения к цепи питания газоразрядной лампы. Первый выходной вывод выпрямителя 1 подключен через первую обмотку 4 дросселя 3 к разделительному диоду 8 и к цепи запуска блока управления 7 регулирующего транзистора 6, состоящей из последовательно соединенных резистора 11 и конденсатора 12. Общий вывод схемы образован вторым выходным выводом выпрямителя 1 и выводами конденсатора 12 и фильтрующего конденсатора 9. Первый и второй выводы питания блока управления 13 преобразователем постоянного напряжения в переменное 10 присоединены к входному конденсатору 14. Один из выводов второй обмотки 5 дросселя 3 присоединен к общему выводу схемы, а второй вывод соединен через дополнительную цепь запуска с первым выводом входного конденсатора 14 блока управления 13. Цепь запуска состоит из последовательно соединенных резистора 15 и диода 16. К входному конденсатору 14 присоединены выводы постоянного тока дополнительного двухполупериодного выпрямителя, диодные ветви 19, 20 которого включены последовательно в цепь питания газоразрядной лампы.
Устройство работает следующим образом.
При подаче электропитания на входные выводы входного выпрямителя 1 (пуске схемы) фильтрующий конденсатор 9 через первую обмотку 4 дросселя 5 и разделительный диод 8 заряжается до выпрямленного напряжения сети. Одновременно через резистор 11 заряжается конденсатор 12. При достижении напряжения на конденсаторе 12 величины заданного порога срабатывания включается блок управления 7, который формирует отпирающие импульсы на входе регулирующего транзистора 6, силовая цепь которого через диод 8 подключена к фильтрующему конденсатору 9. Конденсатор 9 заряжается до повышенного напряжения (порядка 400 В). В процессе заряда конденсатора 9 на второй обмотке 5 дросселя появляется напряжение, которое через цепь запуска, состоящую из резистора 15 и диода 16, подается на входной конденсатор 14. При достижении напряжения на выводах питания заданной величины блок 13 включается и начинает формировать управляющие импульсы на входах транзисторов полумостового
преобразователя постоянного напряжения в переменное 10 (генератора рабочей частоты), выходное напряжение которого поступает на LC контур лампы.
Двухполупериодный выпрямитель, включенный последовательно в цепь тока лампы, является дополнительным источником напряжения, подключенным к конденсатору 14 блока управления 13.
В случае работы источника без нагрузки (лампа отсутствует) блок управления 7 срабатывает, включая транзистор 6, при этом фильтрующий конденсатор 9 заряжается, формируя напряжение питания полумоста 10. Одновременно в процессе заряда конденсатора 9 на обмотке 5 дросселя 3 формируются импульсы, которые заряжают входной конденсатор 14 до напряжения включения блока управления 13. В связи с отсутствием тока нагрузки напряжение дополнительного источника питания, прикладываемое к конденсатору 14 и выводам питания блока управления, отсутствует. Конденсатор 14 постепенно разряжается, а при снижении его напряжения ниже порога срабатывания блок управления 13 выключается. Блок управления 7 транзистором корректора коэффициента мощности так же отключается (в связи с отсутствием нагрузки). Конденсатор 9 постепенно разряжается до напряжения порога срабатывания блока 7, который, повторно включаясь, вновь формирует импульс, запускающий блок управления 13, последний отпирается и процесс попытки запуска лампы возобновляется. Данный режим работы будет повторяться до момента подключения лампы к устройству. Аналогичные процессы будут иметь место и при включении неисправной лампы.
Блок управления 13 формирует импульсы управления, частота которых зависит от величины его напряжения питания, кроме того, в процессе запуска частота плавно изменяется от начальной до рабочей.
При запуске лампы напряжение дополнительного источника медленно растет, а частота работы преобразователя постоянного напряжения в переменное быстро снижается, стремясь к резонансной. При приближении к резонансу LC контура ток, протекающий через блок 13, увеличивается, напряжение на блоке 13 возрастает, что вызывает резкое замедление скорости снижения частоты, и в дальнейшем ее стабилизацию на определенном уровне, определяемом параметрами резонансного контура. Происходит интенсивный прогрев спирали лампы до рабочей температуры включения. Дальнейший рост напряжения на блоке управления 13 перестает компенсировать процесс снижения рабочей частоты, стремящейся к резонансной, при приближении к которой напряжение на лампе увеличивается и она загорается. После включения лампы процессы в схеме идут в рабочем порядке с постоянным контролем режима работы лампы благодаря наличию обратной связи по току лампы.
Организация обратной связи по току и ограничение рабочей частоты при включении лампы обеспечивает возможность постоянного отслеживания ее
состояния, что предотвращает аварийные режимы в схеме и повышает надежность работы.
Реализация включения преобразователя постоянного напряжения в переменное после включения корректора коэффициента мощности, формирующего повышенное напряжение на электродах лампы, позволяет обеспечить ее гарантированный стабильный запуск даже при сильных колебаниях питающей сети.
Организация обратной связи по току лампы обеспечивает возможность постоянного отслеживания ее состояния, предотвращая аварийные режимы в схеме и повышая надежность работы.
Наличие автоматического запуска и перезапуска схемы позволяет использовать полный рабочий ресурс лампы и упростить техническое обслуживание установки.
Обеспечение гарантированного стабильного включения газоразрядных ламп при простоте эксплуатации делают данное устройство наиболее предпочтительным при проектировании источников питания, используемых в осветительной технике.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
US 2005012467, H 05 B 41/282
http://irt.custhelp.com/cgi-bin/irt.ctg/php/enduser/dok-serve.php?2=bdarequest
1. Источник питания газоразрядной лампы, содержащий входной выпрямитель, входные выводы которого через фильтр подсоединены к входным выводам, предназначенным для подключения к источнику переменного напряжения, а выходные выводы подключены к корректору коэффициента мощности, выполненному в виде повышающего регулятора постоянного напряжения, первая обмотка дросселя и регулирующий транзистор которого подсоединены через разделительный диод к фильтрующему конденсатору и выводам питания преобразователя постоянного напряжения в переменное, выходная цепь которого с включенным в нее резонансным LC контуром предназначена для присоединения к цепи питания газоразрядной лампы, при этом первый выходной вывод выпрямителя, соединенный с первой обмоткой дросселя, подключен к цепи запуска блока управления регулирующего транзистора, состоящей из последовательно соединенных резистора и конденсатора, точка соединения которых подключена к первому выводу питания блока управления регулирующего транзистора, второй вывод питания которого соединен с общим выводом, образованным вторым выходным выводом входного выпрямителя и выводами конденсатора цепи запуска блока управления регулирующего транзистора и фильтрующего конденсатора, а выводы питания блока управления преобразователем постоянного напряжения в переменное присоединены к входному конденсатору, отличающийся тем, что один из выводов второй обмотки дросселя присоединен к общему выводу схемы, а второй вывод соединен через введенную дополнительную цепь запуска с первым выводом входного конденсатора блока управления преобразователем постоянного напряжения в переменное, второй вывод которого связан с общим выводом, причем дополнительная цепь запуска состоит из последовательно соединенных резистора и диода.
2. Источник питания газоразрядной лампы по п.1, отличающийся тем, что к входному конденсатору блока управления преобразователем постоянного напряжения в переменное подсоединены выводы постоянного тока дополнительного двухполупериодного выпрямителя, диодные ветви которого включены последовательно в цепь питания газоразрядной лампы, причем через одну из диодных ветвей осуществлена указанная связь второго вывода входного конденсатора блока управления преобразователем постоянного напряжения в переменное с общим выводом.
