ИНВЕРТОР ДЛЯ ПИТАНИЯ РАЗРЯДНЫХ ЛАМП

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для питания током повышенной частоты газоразрядных осветительных ламп высокого давления.
Известны инвертор для питания разрядных ламп, выполненный по мостовой схеме, выход которого подключен к лампе через устройство согласования /Березин М.Ю., Троицкий А.М.. Электронные пускорегулирующие аппараты для разрядных ламп высокого давления. - Новости светотехники. Выпуск 8/ Обзор зарубежной литературы // Под ред. Ю.Б.Айзенберга М.: Дом Света 1998. с.7, рис.4, б/. Устройство согласования выполняет функции балласта для устойчивого горения разряда и согласования электрических параметров лампы с выходными параметрами инвертора.
Недостатком таких устройств является относительно высокая стоимость из-за большого количества транзисторов, больших аппаратных затрат на управление.
Известны инверторы для питания разрядных ламп, выполненные по полумостовой схеме. Переменное напряжение на выходе образуется благодаря наличию разделительного(ых) конденсатора(ов), среднее значение напряжения на котором равно половине напряжения питания. /«Силовые полупроводниковые приборы.» Пер. с англ. под ред. В.В.Токарева. Первое издание. - Воронеж: Изд. ТОО МП "Элист", 1995 г., с.395, рис.5/
Недостатком таких устройств является необходимость использования замкнутых систем регулирования для обеспечения стабилизации мощности в разрядной лампе высокого давления, что повышает сложность системы управления и снижает надежность устройства, из-за возникающей потребности регулирования частоты выходного напряжения. Регулирование частоты повышает риск попадания в зоны акустического резонанса, приводящего к разрушению горелки лампы. Другим недостатком являются повышенные динамические потери на выключение транзисторов из-за большого коммутируемого тока, что уменьшает к.п.д. инвертора.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении экономичности и надежности устройства.
Задача достигается тем, что инвертор для питания разрядных ламп, содержащий два транзистора, соединенные последовательно между выводами источника питания постоянного тока, и хотя бы один конденсатор, подключенный первым своим выводом к одному из выводов источника питания, а также блок управления, при этом каждый из транзисторов шунтирован в обратном направлении соответствующим диодом, общая точка
соединения транзисторов подсоединена к первому выходному выводу, второй вывод конденсатора подключен ко второму выходному выводу, а блок управления соединен с управляющими выводами транзисторов, дополнительно снабжен двумя диодами, соединенными последовательно, при этом катод первого дополнительного диода подключен к положительному выводу источника питания, анод второго - к отрицательному выводу источника питания, а общая точка соединения дополнительных диодов ко второму выходному выводу инвертора.
Существо полезной модели поясняется чертежом Фиг.1, на котором приведена электрическая схема устройства.
Устройство (фиг.1) содержит подключенный к выводам источника постоянного тока 1 инвертор 2, содержащий последовательно соединенные транзисторы 3 и 4, шунтированных соответственно обратными диодами 5 и 6, и разделительный конденсатор 7. Первый выходной вывод инвертора 2 подключен к общей точке соединения транзисторов 3, 4, а второй выходной вывод инвертора 2 соединен с одним из выводов конденсатора 7, другой вывод которого к подключен к одному из выводов источника питания 1. Инвертор содержит также диод 8, подключенный анодом к отрицательному выводу источника питания 1, и диод 9, соединенный катодом с положительным выводом источника питания 1. Общая точка соединения диодов 8, 9 подключена ко второму выводному выводу инвертора 2. Управление транзисторами осуществляется блоком 10.
К выходным выводам инвертора 2 подключена нагрузка 11, состоящая из блока согласования 12 и разрядной лампы 13.
Устройство работает следующим образом. Блок 10 генерирует управляющие прямоугольные импульсы заданной частоты f с коэффициентом заполнения 0,5 на управляющие цепи транзисторов 3, 4. При наличии напряжения на выводах источника питания 1 на выходе преобразователя 2 генерируется напряжение повышенной частоты. После зажигания лампы 13 в ней формируется дуговой разряд.
При отпирании транзистора 3 производится заряд конденсатора 7 до напряжения U источника питания 1 током, протекающим через нагрузку 11. Далее ток нагрузки 11 спадает, замыкаясь через транзистор 3 и диод 9. Запирается транзистор 3, с небольшой задержкой отпирается транзистор 4. Конденсатор 7 разряжается через транзистор 4 током нагрузки 11 до нуля напряжения. Включается диод 8, замыкая на себя ток нагрузки 11.
В режимах стабилизации мощности в нагрузке 11 транзисторы 3, 4 выключаются при токе близком к нулевому значению. При этом мощность Р, отбираемая от источника питания 1 и передаваемая нагрузке 11 (лампе 13) определяется формулой
2
Р=CUf,
где С - емкость конденсатора 7.
Таким образом, при постоянных значениях напряжения U источника питания 1 и емкости С конденсатора 7, а также неизмененной частоте f
переключения транзисторов 3, 4 имеет место параметрическая стабилизация мощности в нагрузке. При этом транзисторы 3, 4 выключаются и включаются при токе близком к нулю, что значительно уменьшает их динамические потери. Динамические потери являются определяющими при работе на повышенных частотах, составляющих десятки кГц и выше.
Стабилизации мощности осуществляется без усложнения системы управления, введения обратной связи по мощности и регулирования частоты переключения транзисторов, что упрощает систему управления и повышает надежность работы инвертора.