УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ РАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

Полезная модель относится к области светотехники и предназначена для зажигания и регулирования разрядной лампы высокого давления.
Известно устройство питания разрядной лампы [патент США 7221107 МПК Н05В 37/00, 2007 г.], содержащий подключенный к источнику постоянного тока мостовой инвертор и блок управления транзисторами инвертора. В цепь переменного тока инвертора включена разрядная лампа и устройство зажигания лампы.
Недостатком такого устройства является относительно высокая стоимость и низкий к.п.д., поскольку силовая часть выполнена на четырех транзисторах.
Известно устройство питания разрядной лампы [IEEE transactions on industry applications, vol.44, no.1, january/february 2008, p.p.68-73], содержащее подключенный к источнику постоянного напряжения полумостовой инвертор и разделительные конденсаторы. Цепь переменного тока подключена к общей точке соединения транзисторов и через разделительные конденсаторы к выводам источника постоянного напряжения. Цепь переменного тока содержит дроссель, фильтровый конденсатор, блок зажигания, разрядную лампу и датчик тока. При этом дроссель соединен последовательно с фильтровым конденсатором и датчиком тока, а разрядная лампа через блок зажигания подключена параллельно фильтровому конденсатору. Блок управления инвертора, своими выходами соединен с затворами транзисторов инвертора. Вход блока управления подключен к информационному выходу датчика тока.
Недостатком такого устройства является низкая надежность при работе на разрядную лампу высокого давления, поскольку разрядная лампа может иметь различную проводимость при прямом и обратном направлении тока.
Это вызывает смещение напряжения питания на разделительном конденсаторе и, как следствие, потерю управляемости током лампы.
Технической задачей является повышение надежности работы устройства за счет стабилизации напряжения на разделительном конденсаторе.
Решение поставленной задачи заключается в том, устройство питания разрядной лампы, содержащее подключенный к входным выводам полумостовой инвертор, к общей точке соединения транзисторов которого подключена цепь из последовательно соединенных дросселя, фильтрового конденсатора, выводы которого являются выходом устройства, и разделительного конденсатора, содержащее так же блок управления транзисторами и датчик тока, информационный выход которого соединен с первым входом блока управления транзисторами, снабжено датчиком напряжения разделительного конденсатора, подключенным параллельно разделительному конденсатору, датчиком входного напряжения, подключенным к входу устройства, блоком сравнения и широтно-импульсным модулятором, при этом информационный выход датчика входного напряжения соединен с плюсовым входом блока сравнения, информационный выход датчика напряжения разделительного конденсатора соединен с минусовым входом блока сравнения, выход блока сравнения соединен с входом широтно-импульсного модулятора, выход широтно-импульсного модулятора соединен со вторым входом блока управления транзисторами, а датчик тока соединен одним своим входом с минусовым входным выводом, а другим входом с минусовой обкладкой разделительного конденсатора.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена схема устройство питания разрядной лампы.
Устройство питания разрядной лампы содержит подключенный к его входным выводам источник питания постоянного напряжения 1 и полумостовой инвертор, состоящий из полевых транзисторов 2 и 3. К общей точке соединения транзисторов 2, 3 и минусовому входному выводу подключена последовательная цепь, состоящая из дросселя 4, фильтрового конденсатора 5, разделительного конденсатора 6 и датчика тока 7. К фильтровому конденсатору, являющемуся выходом устройства, подключена последовательная цепь, состоящая из разрядной лампы 8 и блока зажигания 9. К плюсовому и минусовому входному выводам устройства подключен датчик входного напряжения 10. Параллельно разделительному конденсатору 6 подключен датчик напряжения 11 разделительного конденсатора 6. Информационный выход датчика входного напряжения 10 соединен с плюсовым входом блока сравнения 12. Информационный выход датчика напряжения 11 разделительного конденсатора 6 соединен с минусовым входом блока сравнения 12, выход которого соединен с входом широтно-импульсного модулятора 13. Первый выход блока управления 14 соединен с затвором транзистора 2, а второй выход - с истоком транзистора 2, третий выход блока управления 14 соединен с затвором транзистора 3, а четвертый выход подключен к истоку транзистора 3. Блок управления 14 содержит два компаратора 15 и 16, RS-триггер 17, при этом выход компаратора 15 соединен с R входом RS-триггера 17, а выход компаратора 16 с S входом RS-триггера 17. К прямому выходу RS-триггера 17 подключен драйвер 18 транзистора 2, а к инверсному выходу RS-триггера 17 подключен драйвер 19 транзистора 3. Инверсный вход компаратора 15 соединен с неинверсным входом компаратора 16 и подключен к первому входу блока управления 14. К неинверсному входу компаратора 15 подключен сток полевого транзистора 20. Источник постоянного напряжения 21 через последовательно подсоединенный к нему резистор 22 так же подключен к неинверсному входу компаратора 15. К инверсному входу компаратора 16 подключен сток полевого транзистора 23. Источник постоянного напряжения 24 через последовательно подсоединенный к нему резистор 25 так же подключается к инверсному входу компаратора 16. Затвор полевого транзистора 20 соединен со вторым входом блока управления 14, к второму входу блока управления 14 подключен инвертор логического сигнала 26, к выходу которого подсоединен затвор полевого транзистора 23. Первый вход блока управления 14 соединен с информационным выходом датчика тока 7. Второй вход блока управления 14 соединен с выходом широтно-импульсного модулятора 13.
Устройство питания разрядной лампы работает следующим образом.
При подключении источника постоянного напряжения 1 начинает работать блок управления 14, обеспечивая отпирание и запирание транзисторов 2, 3 в зависимости от значения тока дросселя 4, контролируемого датчиком тока 7. Происходит заряд фильтрового конденсатора 5 и зажигание разрядной лампы 8 высоковольтными импульсами, генерируемыми блоком зажигания 9. После зажигания разрядной лампы 8 генерирование высоковольтных импульсов прекращается. При формировании положительной полуволны тока разрядной лампы 8 ток дросселя 4 изменяется от максимального положительного значения, определяемого значением напряжения источника напряжения 21 до значения близкого к нулю при открытом полевом транзисторе 23. При формировании отрицательной полуволны тока разрядной лампы 8 ток дросселя 4 изменяется от минимального отрицательного значения, определяемого значением напряжения источника напряжения 24 до значения близкого к нулю при открытом полевом транзисторе 20. Состояние полевых транзисторов 20, 23 (открыт/закрыт) зависит от значения выходного сигнала широтно-импульсного модулятора 13. В результате в лампе 8 протекает знакопеременный прямоугольный ток заданной амплитуды и частоты. Коэффициент заполнения тока лампы 8, определяемый как отношение времени протекания тока положительной полярности к полному периоду протекания тока, зависит от разности значений входного напряжения, определяемого датчиком входного напряжения 10 (напряжения источника питания 1) и напряжения на разделительном конденсаторе 6, определяемого датчиком напряжения 11 разделительного конденсатора 6. Значение постоянного напряжения на конденсаторе 6 составляет половину от значения напряжения источника питания 1, если сопротивление разрядной лампы 8 неизменно при протекании тока как прямой, так и обратной полярности. Если сопротивление разрядной лампы 8 зависит от полярности тока, то происходит изменение напряжения на входе широтно-импульсного модулятора 13. Это ведет к изменению коэффициента заполнения выходного сигнала широтно-импульсного модулятора 13, поскольку измениться значение на выходе блока сравнений 12. Соответственно изменятся сигналы на первом, втором, третьем и четвертом выводах блока управлений 14, что приведет к изменению коэффициента заполнения тока лампы 8, т.е. к стабилизации напряжения на разделительном конденсаторе 6. Стабилизация напряжения на разделительном конденсаторе 6 обеспечивает устойчивую работу устройства независимо от изменения сопротивления лампы 6 при протекании через нее тока в прямом и обратном направлении, что повышает надежность устройства.
Использование полезной модели обеспечивает повышение надежности работы устройства за счет стабилизации напряжения на разделительном конденсаторе.