Електронний пускорегулюючий пристрій для люмінесцентних ламп

Електронний пускорегулюючий пристрій для люмінесцентних ламп, який містить в собі випрямляч з двома вхідними клемами для підключення до мережі живлення, до виходу випрямляча підключено інвертор, виконаний у вигляді двотактного автогенератора на двох послідовно з'єднаних МОП-польових транзисторах і що містить також формувач запускаючої напруги, вихід якого з'єднаний із затвором першого МОП-транзистора, ланцюг зворотного зв'язку на струмовому трансформаторі, один вивід первинної обмотки якого підключено до точки з'єднання відповідних стока та істока двох МОП-транзисторів, а другий вивід первинної обмотки ‘є виходом інвертора, кожна із двох вторинних обмоток трансформатора першим A (54) ЕЛЕКТРОННИЙ ПУСКОРЕГУЛЮЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЛЮМІНЕСЦ ЕНТНИХ ЛАМП 35686 дить для такого типу навантажень, як ЛЛ і широко використовується для запуску ЛЛ простою зміною величин індуктивності і ємності у схемі, що перестроюють з таких причин. Так як ЛЛ працюють при низьких температурах, тобто при малих змінах тиску у середині дугової тр убки, зміни імпедансу у лампі малі як при запуску, так і при роботі. Із відомих пускорегулюючих пристроїв найбільш близьким по технічній суті до цього є електронний пускорегулюючий пристрій, описаний у (див. Л 1, с. 395-397). Цей пристрій містить два вхідних вводу для з'єднання з мережею змінного струму і до яких підключено двонапівперіодний мостовий випрямляч зі згладжуючим конденсатором на виході. До виходу випрямляча підключено транзисторний інвертор, який представляє собою двотактний півмостовий автогенератор на двох послідовно з'єднаних МОП-транзисторах із зворотним зв'язком через струмовий трансформатор. На вході інвертора між позитивним і негативним виводами випрямляча включено формувач запускаючої напруги, ви хід якого з'єднано із затвором першого МОП-транзистора. Один вивід первинної обмотки струмового трансформатора підключено до точки з'єднання істока та стока першого і другого МОП-польових транзисторів, відповідно, а другий вивід є виходом інвертора. Кожна з двох вторинних обмоток струмового трансформатора одним своїм виводом через кожний перший опір з'єднана з затвором кожного транзистора, а другим своїм виводом з'єднана зі стоком цього ж транзистора. При цьому між затвором кожного транзистора і його стоком включено у зворотній провідності стабілітрон. До виходу інвертора підключено контур навантаження, який утворено послідовно з'єднаними розділовим конденсатором, дроселем і паралельним ланцюжком із ЛЛ і вузла запалювання ЛЛ. Використання електронних пускорегулюючи х пристроїв у порівнянні з електромагнітними забезпечує економію електроенергії на 15-25% за рахунок підвищення світловіддачі при високочастотнім живленні, а також зменшення витрат у самому пристрої, збільшується довговічність ЛЛ за рахунок оптимізації режиму запалювання і стабілізації параметрів робочого режиму. Крім того, використання електронних пускорегулюючих пристроїв дозволяє уникнути мерехтінь при запалюванні, а також акустичних шумів, що у цілому підвищує комфортність освітлення. Однак пускорегулюючий пристрій, у якому використана схема, яка описана у прототипі, не дозволяє регулювати яскравість свічення ЛЛ зменшенням у широких межах (до 75% Uном.) величини напруги на його вході. Це обумовлено тим, що на затвори МОП-транзисторів подається однонапівперіодна напруга прямокутної форми з великими часами нарощення і спаду, так як воно пропорційно синусоїдальному струму нагрузки перетворювача. Зі зменшенням вхідної напруги часи нарощення і спаду сигналу прямокутної форми на МОП-транзисторах зростають, що приводить до великих витрат на МОП-транзисторах и припинення перемикаючого циклу. Відоми пускорегулюючі пристрої на основі транзисторного інвертора, які забезпечують регулювання яскравості свічення ЛЛ (див. Л 1, с. 598) шляхом зміни частоти генерації інвертора. Ці пристрої відрізняються складністю схемотехнічних рішень, наявністю комплектуючих, що дорого коштують, і забезпечують економію електроенергії до 50% при зменшенні яскравості. В основу винаходу поставлена задача удосконалення пускорегулюючого пристрою для люмінесцентних ламп, у якому шляхом введення нових елементів, певним чином зв'язаних з відомими, досягається наступний технічний результат - можливість регулювання яскравості свічення люмінесцентних ламп шляхом зменшення у широких межах (до 75% от Uном.) напруги на вході пускорегулюючого пристрою. Це дозволить економити до 75% вхідної потужності при наданні сервісних послуг при умові реалізації електронного пускорегулюючого пристрою з використанням відносно простих схемотехнічних рішень, які містять мінімальну кількість активних напівпровідникових елементів, що збільшує надійність пристрою. Зазначений технічний результат досягається за рахунок того, що у відомому пускорегулюючому пристрої для люмінесцентних ламп, який містить в собі випрямляч з вхідними клемами для підключення до мережі живлення, до виходу випрямляча підключено інвертор, виконаний у вигляді двотактного автогенератора на двох послідовно з'єднаних МОП-польових транзисторах і включаючий також формувач запускаючої напруги, вихід якого з'єднано з затвором першого МОП-транзистора, ланцюг зворотного зв'язку на струмовому трансформаторі, один вивід первинної обмотки якого підключено до точки з'єднання відповідних стока та істока двох МОП-транзісторів, а другий вивід первинної обмотки трансформатора є виходом інвертора, кожна з двох вторинних обмоток трансформатора першим виводом з'єднана з істоком відповідного транзистора, а другим виводом з'єднана з першим виводом першого резистора, який включено у ланцюг затвора кожного з двох МОП-транзисторів, при цьому з другим виводом кожного першого резистора з'єднано у зворотній провідності перший стабілітрон, до виходу інвертора підключено контур нагрузки, складений із послідовно з'єднаних дроселя, розділового конденсатора і ланцюжка із паралельно з'єднаних люмінесцентної лампи і вузла її запалювання, згідно винаходу у інверторі у ланцюг затвора кожного із двох МОП-транзисторів додатково введені другий стабілітрон, послідовно з'єднаний з першим стабілітроном у прямій провідності і другим виходом підключено до істока відповідного МОП-транзистора, перший конденсатор, паралельно включений послідовно з'єднаним стабілітронам, і другий резистор, включений між затвором відповідного МОП-транзистора і об'єднаними виводами першого резистора і першого стабілітрона, додатково між стоком та істоком другого МОП-транзистора включено другий конденсатор. Нові ознаки, які має технічне рішення, відповідають критерію "новизна". Суттєві ознаки цього пристрою, забезпечують одержання потрібного технічного результату. Дійсно, усі відмінні ознаки забезпечують стійке (надійне) запалювання ЛЛ у широких межах зміни напруги на вході пускорегулюючого пристрою. Так, введення у ланцюг зворотного зв'язку автогенератора двох стабілітронів і двох конденсаторів приводить до подання на затвори МОП-транзисторів 2 35686 симетричної напруги прямокутної форми з малими часами нарощення і спаду фронтів. Ця обставина забезпечує стійку роботу інвертора при зменшенні вхідної напруги до 75%. Причому із зменшенням амплітуди вхідної напруги фронти сигналу залишаються постійними і по амплітуді, і по формі. Введення другого резистора у ланцюг затвора кожного з двох МОП-транзисторів забезпечує стійку роботу транзисторів у режимі їх переключення при зменшенні вхідної напруги, так як виключається процес защіпання, тобто одночасного включення двох транзисторів. У той час, як перші резистори у ланцюгу затвора кожного з двох МОП-транзисторів діють як навантажувальні на трансформатор струму для ліквідації спонтанних високочастотних коливань і стабілізації вихідних сигналів на резонансній частоті схеми навантаження, другі резистори обмежують струми, які витікають із виводів вторинних обмоток під час передачі вихідної напруги, і змушують більшу частину стр уму зміщення текти поза ємністю затвор-істок потужного МОПпольового транзистора, таким чином оминаючи процес защіпання. Конденсатор у ланцюгу істоксток забезпечує прискорення характеристик перемикання у трансформаторі за рахунок подання через нього прямокутної напруги ви ходу з перетворювача, яка викликає регенеративну перемикаючу дію трансформатора, яка прискорює заряд і розряд вихідних ємностей МОП-транзистора. При цьому у ще більшій мірі загострюються фронти напруги прямокутної форми на виході інвертора. У результаті усі х зазначених взаємодій на вхід ЛЛ подається напруга правильної синусоїдальної форми, амплітуда якої плавно змінюється при регулюванні амплітуди вхідної напруги, у результаті чого змінюється яскравість свічення ЛЛ. Для підтвердження можливості здійснення винаходу прикладаються такі креслення, де: - на фіг. 1 показана схема електрична принципова електронного пускорегулюючого пристрою; - на фіг. 2 показані епюри напруг у окремих точках схеми. Електронний пускорегулюючий пристрій, який показаний на фіг. 1, містить випрямляч, який включає у себе випрямляючий міст і згладжуючий конденсатор 2, інвертор 3, контур 4 нагрузки. При цьому інвертор містить двотактний автогенератор на двох МОП-польових транзисторах 5, 6 з вклю ченими у ланцюги транзисторів першим опором 7, другим опором 8, третім опором 9, четвертим опором 10, першим стабілітроном 11, другим стабілітроном 12, третім стабілітроном 13, четвертим стабілітроном 14, першим конденсатором 15, другим конденсатором 16, третім конденсатором 17, формувач 18 пускаючої напруги, виконаний на опорі 19, конденсаторі 20, симетричному діодному тиристорі 21, напівпровідниковому діоді 22, опорі 23, ланцюг зворотного зв'язку на струмовому трансформаторі з первинною обмоткою 24 і двома вторинними обмотками 25,26. Контур навантаження містить дросель 27, розділовий конденсатор 28, вузол 29 запалювання люмінесцентної лампи, люмінесцентну лампу 30. У схемі використані МОП-транзистори КП936, як симетричний діодний тиристор використано дінистор КН102Б, трансформатор виконано на тороїдальному сердечнику. Пристрій працює таким чином. Після подання напруги на вхід пристрою резистор 19 і конденсатор 20 формують пускаючу напругу, котра досягає напруги включення симетричного діодного тиристора 21 приблизно через одну секунду після подання напруги. Коли тиристор 21 знаходиться в провідному стані, до затвору транзистора 5 надається позитивний включаючий імпульс напруги (див. фіг. 2), транзистор 5 вмикається, напруга стоку транзистора 5, яка раніше підтримувалась у високому стані резистором 23, швидко перемикається на землю, ініціюючи тим самим генерацію схеми. Коли транзистор 5 досягає насичення, будь-який заряд, котрий залишається на конденсаторі 20, розряджається через напівпровідниковий діод 22, запобігаючи генерації наступних запускаючих імпульсів. Полярності обмоток трансформатора обрані так, що будь-яке навантаження змінного струму, яке включене до високочастотного змінного виходу перетворювача, буде запускатися прямокутною напругою, і струм навантаження, який тече через первинну обмотку 24 струмового трансформатору, генерує напругу у вторинних обмотках 25 і 26, створюючи напругу запуску затвора для силових ключів на транзисторах 5 і 6, по черзі вмикаючи і вимикаючи їх і перетворюючи постійну напругу на вході інвертора 3 у змінну напругу високої частоти приблизно 100 кГц. 3 Фіг. 1 35686 4 35686 Сигнал на обмотці трансформатора 25 Сигнал на затворі транзистора 5 Сигнал на обмотці трансформатора 26 Сигнал на затворі транзистора 6 Сигнал на виході інвертора в точці А Сигнал на ЛЛ Фіг. 2 5 35686 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6