Устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп низкого давления

 

Сущность изобретения: устройство выполнено в виде последовательно соединенных сетевого фильтра, двухполупериодного выпрямителя и полумостового инвертора. Инвертор состоит из двух конденсаторов и двух транзисторных ключей, запуск которых осуществляется с помощью RC-цепи и порогового элемента. Поджиг лампы происходит с помощью колебательного контура, состоящего из конденсатора, включенного параллельно электродам лампы, и дросселя. В устройстве используется схема защиты, выполненная на двух транзисторах, пяти резисторах, конденсаторе, диоде и реле, которая позволяет значительно повысить надежность защиты устройства от превышения тока потребления, обусловленного бросками тока в сети питания, дефектом или аварией в нагрузке, возникновением сквозных токов в инверторе и т.д. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при эксплуатации газоразрядных ламп низкого давления.

Известно устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп, содержащее выпрямитель с фильтром, инвертор со схемой запуска, узел зажигания лампы и схему защиты [1].

Недостатком этого устройства является ненадежность схем запуска и защиты инвертора.

Наиболее близким техническим решением к данному является устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп, содержащее последовательно соединенные сетевой фильтр, двухполупериодный выпрямитель и полумостовой инвертор, выполненный на двух конденсаторах и двух транзисторных ключах, трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, дроссель, третий и четвертый конденсаторы, два резистора, диод, пороговый элемент и выводы для подключения электродов лампы, при этом первый вывод для подключения первого электрода лампы соединен с общей точкой конденсаторов инвертора, первый вывод для подключения второго электрода лампы соединен через последовательно включенные дроссель и первичную обмотку трансформатора с общей точкой транзисторных ключей инвертора, каждая вторичная обмотка трансформатора подключена к управляющему входу соответствующего транзисторного ключа инвертора, третий конденсатор подключен между вторыми выводами для подключения первого и второго электродов лампы, один из выводов первого резистора соединен с входным выводом порогового элемента и одним из выводов четвертого конденсатора [2].

Недостатком данного устройства является невысокая надежность работы схемы защиты по току.

Задачей изобретения является повышение надежности схемы защиты по току.

Для этого в устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп низкого давления, содержащее последовательно соединенные сетевой фильтр, двухполупериодный выпрямитель и полумостовой инвертор, выполненный на двух конденсаторах и двух транзисторных ключах, трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, дроссель, третий и четвертый конденсаторы, два резистора, диод, пороговый элемент и выводы для подключения электродов лампы, при этом первый вывод для подключения первого электрода лампы соединен с общей точкой конденсаторов инвертора, первый вывод для подключения второго электрода лампы соединен через последовательно включенные дроссель и первичную обмотку трансформатора с общей точкой транзисторных ключей инвертора, каждая вторичная обмотка трансформатора подключена к управляющему входу соответствующего транзисторного ключа инвертора, третий конденсатор подключен между вторыми выводами для подключения первого и второго электродов лампы, один из выводов первого резистора соединен с входным выводом порогового элемента и одним из выводов четвертого конденсатора, ведены пятый конденсатор, третий, четвертый, пятый и шестой резисторы, третий и четвертый транзисторы соответственно n - p - n и p - n - p типа проводимости и реле, причем другой вывод первого резистора соединен с вторым выводом для подключения первого электрода лампы, другой вывод четвертого конденсатора соединен с отрицательным выводом выпрямителя, к которому подключены первые выводы второго и третьего резисторов и пятого конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом третьего резистора, с базой третьего транзистора, с коллектором четвертого транзистора и через четвертый резистор с катодом диода, эмиттер третьего транзистора соединен с вторым выводом второго резистора, а коллектор - с базой и через пятый резистор с эмиттером четвертого транзистора, который через обмотку реле подключен к точке соединения первого резистора и четвертого конденсатора, выходной вывод порогового элемента соединен с базовым выводом одного из транзисторных ключей, параллельно управляющему входу которого подключен замыкающий контакт реле, один из выводов транзисторного ключа инвертора, связанного с отрицательным выводом выпрямителя, соединен с анодом диода и через шестой резистор с упомянутым выводом выпрямителя.

Такое выполнение устройства позволяет обеспечить защиту от превышения тока потребления выше заданного уровня, обусловленного бросками тока в сети питания, дефектом или аварией в нагрузке, возникновением сквозных токов в инверторе и т.д.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп низкого давления содержит сетевой фильтр 1, последовательно соединенный с двухполупериодным выпрямителем 2, выходные выводы которого подключены к разрядным резисторам 3 и 4, а также к конденсаторам 5 и 6 и транзисторным ключам 7 и 8 полумостового инвертора. Средняя точка конденсаторов 5 и 6 соединена с первым выводом 9 для подключения первого электрода газоразрядной лампы 10, второй электрод которой через вывод 11 и последовательно соединенные дроссель 12 и первичную обмотку 13 трансформатора 14 подключен к общей точке транзисторных ключей 7 и 8. Вторые выводы 15 и 16 для подключения электродов лампы 10 зашунтированы конденсатором 17, причем вывод 15 через резистор 18 соединен с входом порогового элемента 19 и одной обкладкой конденсатора 20, другая обкладка которого подключена к первым выводам резисторов 21, 22 и 23, а также с первой обкладкой конденсатора 24, вторая обкладка которого подключена к второму выводу резистора 22, первому выводу резистора 25, базе транзистора 26 и коллектору транзистора 27. Второй вывод резистора 21 соединен с эмиттером транзистора 26, коллектор которого подключен к базе транзистора 27 и через резистор 28 к его эмиттеру, к которому также подключен один вывод обмотки реле 29, другой вывод которой соединен с входом порогового элемента, выход которого подключен к управляющему входу транзисторного ключа 8. При этом второй вывод резистора 25 через диод 30 соединен с вторым выводом резистора 23, а контакты 31 реле 29 шунтируют управляющий вход транзисторного ключа 8. Вторичные обмотки 32 и 33 подключены к управляющим входам ключей 7 и 8 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения на вход устройства при наличии нагрузки - исправной газоразрядной лампы 10 - начинает работать узел запуска. Выпрямленное напряжение с выпрямителя 2 через делитель напряжения, образуемого конденсаторами 5 и 6, нить накала лампы 10 и резистор 18 начинает заряжать конденсатор 20. При достижении уровня напряжения, устанавливаемого порогом срабатывания элемента 19, последний открывается и формирует запускающий импульс на управляющий вход транзисторного ключа 8. При этом конденсатор 20 разряжается. Работа узла запуска повторяется до момента включения инвертора. В момент открытия инвертора начинает протекать ток через транзисторный ключ 8, первичную обмотку 13 трансформатора 14, резонансный индуктивный элемент - дроссель 12, электроды лампы 10, конденсаторы 5 и 17. Под действием тока, протекающего через первичную обмотку 13 и вторичные обмотки 32 и 33, инвертор начинает работу в режиме автогенерации и формирует переменное напряжение высокой частоты, которое через трансформатор 14 и дроссель 12 прикладывается к электродам лампы 10. При этом конденсатор 20 поддерживается разряженным и разрядных импульсов в цепи запуска не возникает, работа узла запуска прекращается. Колебательным контуром, состоящим из дросселя 12 и конденсатора 17, на электродах лампы 10 формируются уровень напряжения и значение тока, необходимые для зажигания и достаточные для горения лампы в номинальном режиме, по форме близкие к синусоидальному. Конденсаторы 5 и 6 формируют на соответствующем электроде лампы 10 уровень напряжения, равный 1/2 уровня напряжения на выходах выпрямителя 2. Этим достигается симметричность высокочастотного напряжения, приложенного к электродам лампы.

В случае разрыва цепи нагрузки (отсутствие лампы или обрыв нитей на электродах лампы) ток через первичную обмотку 13 трансформатора 14 не протекает. Процесс автогенерации прекращается, узел запуска обесточивается и устройство переходит в режим ожидания. Потребление тока от сети практически отсутствует. После устранения разрыва цепи нагрузки процесс автогенерации возобновляется, происходит зажигание лампы.

Узел защиты, включающий резисторы 21, 22, 23, 25 и 28, конденсатор 24, диод 30, транзисторы 26 и 27 и реле 29 и 31, служит для отключения устройства при превышении тока потребления выше заданного уровня (броски электропитания, дефект или авария в нагрузке, возникновение сквозных токов в инверторе и т.д.) через заданный промежуток времени. При превышении тока потребления на измерительном резисторе 23 создается разность потенциалов, достаточная для срабатывания, через интервал времени, задаваемый емкостью конденсатора 24, транзисторов 26 и 27, представляющих собой схему триггера-защелки. При срабатывании триггера начинает протекать ток по обмотке реле 29, последнее срабатывает и размыкает связь обмотки 33 с ключом 8, замыкая вход транзисторного ключа 8 и выход узла запуска на минусовую шину устройства. Инвертор прекращает работу. Конденсатор 20 удерживается в разряженном состоянии через обмотку реле 29, транзистор 27 и резистор 22. Устройство прекращает работу, запуск не возобновляется, потребление электроэнергии практически отсутствует. Для повторного включения необходимо отключить устройство от электросети или заменить неисправную лампу.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ И ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные сетевой фильтр, двухполупериодный выпрямитель и полумостовой инвертор, выполненный на двух конденсаторах и двух транзисторных ключах, трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, дроссель, третий и четвертый конденсаторы, два резистора, диод, пороговый элемент и выводы для подключения электродов лампы, при этом первый вывод для подключения первого электрода лампы соединен с общей точкой конденсаторов инвертора, первый вывод для подключения второго электрода лампы соединен через последовательно включенные дроссель и первичную обмотку трансформатора с общей точкой транзисторных ключей инвертора, каждая вторичная обмотка трансформатора подключена к управляющему входу соответствующего транзисторного ключа инвертора, третий конденсатор подключен между вторыми выводами для подключения первого и второго электродов лампы, один из выводов первого резистора соединен с входным выводом порогового элемента и одним из выводов четвертого конденсатора, отличающееся тем, что в него введены пятый конденсатор, третий, четвертый, пятый и шестой резисторы, третий и четвертый транзисторы соответственно n-p-n- и p-n-p-типа проводимости, реле, причем другой вывод первого резистора соединен с вторым выводом для подключения первого электрода лампы, другой вывод четвертого конденсатора соединен с отрицательным выводом выпрямителя, к которому подключены первые выводы второго и третьего резисторов и пятого конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом третьего резистора, базой третьего транзистора, коллектором четвертого транзистора и через четвертый резистор - с катодом диода, эмиттер третьего транзистора соединен с вторым выводом второго резистора, а коллектор - с базой и через пятый резистор - с эмиттером четвертого транзистора, который через обмотку реле подключен к точке соединения первого резистора и четвертого конденсатора, выходной вывод порогового элемента соединен с базовым выводом одного из транзисторных ключей, параллельно управляющему входу которого подключен замыкающий контакт реле, один из выводов транзисторного ключа инвертора, связанного с отрицательным выводом выпрямителя, соединен с анодом диода и через шестой резистор - с упомянутым выводом выпрямителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1