ЭЛЕКТРОННЫЙ ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИЙ АППАРАТ ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике и светотехнике, а именно, к устройствам для зажигания и питания газоразрядных ламп высокого давления с напряжением зажигания свыше 3 кВ. Современные электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) для мощных газоразрядных ламп чаще всего выполняются по схеме мостовых или полумостовых инверторов [1-4]. Однако, для пуска таких газоразрядных ламп необходимо более высокое напряжение, чем напряжение питания инвертора, поэтому схему дополняют импульсным или другим зажигающим устройством.
Известен инвертор [5], взятый в качестве прототипа. Он содержит драйвер полумоста на основе КМОП - микросхемы, управляющей двумя транзисторными ключами. Применение такого драйвера позволяет использовать внешний задающий генератор и изменять частоту выходного напряжения инвертора, нагруженного на лампу по резонансной схеме.
Недостатком ЭПРА с использованием типовой схемы включения драйвера полумоста является отсутствие регулировки выходного напряжения инвертора и мощности излучения лампы.
Задачей полезной модели является обеспечение функций пуска, регулирования и стабилизации мощности газоразрядной лампы. Поставленная задача достигается тем, что ЭПРА, содержащий полумостовой инвертор на МОП - транзисторах, управляемых драйвером полумоста с внешним запуском, нагруженный на лампу по резонансной схеме, дополнительно содержит микропроцессор и контроллер ШИМ, позволяющие регулировать частоту и напряжение инвертора.
На фиг.1 представлена структурная схема полезной модели. Схема состоит из полумостового инвертора 1 с управляющим драйвером 2, включенным по типовой схеме, и резонансной схемы зажигания лампы, образованной высокочастотным дросселем 3 и конденсаторами 4, 5. Вход драйвера полумоста 2 подключен к выходу ШИМ - контроллера 6. Частота и скважность импульсов запуска ШИМ - контроллера задаются с помощью микропроцессора 7.
Напряжение питания инвертора формируется выпрямителем 8, подключаемым к сети через фильтр радиопомех 9 и корректором коэффициента мощности 10.
Устройство работает следующим образом. При включении ЭПРА в сеть, на инвертор поступает постоянное напряжение с корректора мощности, достигающее 400 В. Но инвертор не работает, так как в исходном состоянии транзисторные ключи закрыты. По истечении заданного времени задержки, микропроцессор формирует запускающие импульсы с частотой 250 кГц, ШИМ - котроллер и драйвер полумоста открывают поочередно верхний и нижний ключи инвертора, на элементах резонансной LC цепи создается
повышенное напряжение в Q раз большее половины напряжения питания инвертора, где Q - добротность колебательного контура, образованного дросселем, лампой и конденсаторами резонансной цепи.
После начала работы инвертора, частота запускающих импульсов плавно уменьшается до тех пор, пока не произойдет зажигание лампы. Момент зажигания фиксируется с помощью сигнала с датчика тока лампы, поступающего на вход микропроцессора. Частота задающих импульсов резко снижется до 70 кГц и задается внешней времязадающей цепью ШИМ - контроллера.
В дальнейшем, токи лампы непрерывно контролируются и поддерживаются на заданном уровне с помощью микропроцессора и ШИМ - контроллера. При сбое микропроцессора работа инвертора не нарушается благодаря применению ШИМ - контроллера с внешней времязадающей цепью.
При отсутствии или неисправности лампы процесс запуска инвертора на повышенной частоте повторяется несколько раз, после заданного числа безуспешных попыток, инвертор автоматически отключается.
Повторное включение инвертора возобновляется после отключения и включения сетевого напряжения.
В ЭПРА предусмотрены также функции защиты от перегрузок, от пониженного и повышенного напряжения сети, стабилизации рабочего тока лампы с помощью ШИМ - регулятора.
Полезная модель реализована на практике. Драйвером полумоста служит микросхема IR2101, контроллер ШИМ выполнен на микросхеме TL494, в качестве микропроцессора использована микросхема PIC18F25. Нагрузкой ЭПРА являлись лампы ДНаЗ - 600 и ДНаЗ - 600 супер. Обе лампы зажигались и выходили на заданную мощность излучения.
Технический результат - повышение надежности аппарата, расширение номенклатуры годных ламп, регулирование мощности излучения лампы.
Литература
1. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М.: Энергия, 1986 г. - 138 с.
2. Заявка №2409592 (Великобритания). Discharge light controller. МПК Н05В 41/285, 41/26. Опубликовано 29.06.2005 г., №0330019 (GB), англ.
3. Заявка на изобретение №2006112322/28 (ФРГ). Электронный пускорегулирующий аппарат для лампы. МПК Н05В 41/00, БИ №29, 2007 г.
4. Ru №2000109104. Аппарат пускорегулирующий для натриевых газоразрядных ламп МПК Н05В 41/295. Опубликовано 27.02.2002 г. (Рефераты российских патентных документов за 1994-2007 гг. (рус.), http://www.fips.ru).
5. Информационный материал PD 60043 фирмы International Rectifier по
техническим характеристикам драйвера полумоста IR2101, http://www.irf.com. 2001 г. (прототип).