ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для зажигания и питания током повышенной частоты люминесцентных газоразрядных осветительных ламп.
Известны пускорегулирующие устройства, содержащие подключенный к источнику питания постоянного тока полумостовой транзисторный инвертор на МОП-транзисторах и блок управления этими транзисторами Energy efficient semiconductors for lighting. BR480/D rev 1.- Motorola, 1997.- c.55. Лампа в таких преобразователях подсоединена через, по меньшей мере, один разделительный конденсатор и реактор. Папряжение питания на блок управления подается через резистивный балласт.
Недостатками таких устройств является низкая надежность из-за отсутствия защиты МОП-транзисторов в режиме холостого хода и токовых перегрузок. Такие режимы являются характерными при наличии неисправности в газоразрядной лампе и при отсутствии лампы. Токовые перегрузки приводят к перегреву транзисторов и выходу их из строя. При обрыве цепи нагрузки происходит разряд внутренних паразитных конденсаторов (а также внешнего конденсатора, подключаемого к транзистору для снижения уровня генерируемых радиопомех) на внутреннюю структуру МОП-транзистора на этапе его включения. Рост динамических потерь приводит к перегреву транзистора и возможному выходу его из строя.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является пускорегулирующее устройство Силовые полупроводниковые приборы. International Rectifier. Книга по применению. Пер. с англ, под ред. В.В.Токарева. - Воронеж: Издательство Элист. 1995. с.597, содержащее подключенный к выводам источника питания постоянного тока полумостовой транзисторный инвертор, и блок управления инвертором. Питание блока управления осуществляется от источника питания через
Н 05 в 41/24
резисторный балласт. Для уменьшения динамических потерь в транзисторах инвертора и снижения уровня генерируемых радиопомех к выходу инвертора подключена сглаживающая цепь из последовательно соединенных конденсатора и резистора. Нагрузкой пускорегулирующего устройства является газоразрядная лампа, подключенная к выходу устройства через разделительный конденсатор и токоограничительный реактор.
Недостатком такого устройства является низкая надежность из-за отсутствия защиты транзисторов в режиме холостого хода.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении надежности устройства.
Решение технической задачи достигается тем, что известное пускорегулирующее устройство, содержащее подключенный к выводам источника питания постоянного тока полумостовой транзисторный инвертор, блок управления инвертором, соединенный через балластный резистор с источником питания блока управления инвертором и сглаживающий блок, подключенный к выходу инвертора и содержащий конденсатор и резистор, снабжено двумя дополнительными конденсаторами, дополнительным резистором, тремя диодами и ключевым пороговым элементом, при этом конденсатор сглаживающего блока и первый дополнительный конденсатор соединены последовательно, соответственно, между выходом инвертора и отрицательным выводом источника питания постоянного тока, первый диод подсоединен параллельно первому дополнительному конденсатору и катодом подключен к общей точке соединения конденсатора сглаживающего блока и первого дополнительного конденсатора, второй диод анодом подключен к катоду первого диода, а катодом - к аноду третьего диода, катод второго диода через резистор сглаживающего блока соединен с выводом питания блока управления инвертором, третий диод через дополнительный резистор подключен к одному из выводов второго дополнительного конденсатора, другой вывод которого соединен с отрицательным выводом источника питания
постоянного тока, ключевой пороговый элемент включен параллельно второму дополнительному конденсатору.
Существо полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена электрическая схема пускорегулирующего устройства.
Пускорегулирующее устройство содержит, подключенные к источнику питания 1 постоянного тока полумостовой инвертор 2 на транзисторах 3,4 и блок управления 5 инвертором 2. Питание блока управления 5 осуществляется через балластный резистор 6 от источника питания 7. К выходу инвертора 2 подсоединен сглаживающий блок 8, содержащий конденсаторы 9,10, резистор 11 и диоды 12,13. К выходу инвертора подключена цепь из последовательно соединенных конденсатора 9 и конденсатора 10. Диод 13 подключен параллельно конденсатору 10. Общая точка конденсатов 9,10 через диод 12 и резистор 11 соединена с выводом питания блока управления 2. Катод диода 12 через последовательно включенные диод 14 и резистор 15 соединен с конденсатором 16, параллельно которому подключен ключевой пороговый элемент 17. Нагрузка 18, включающая в себя лампу 19, к катодам которой подсоединен пусковой конденсатор 20, и последовательно соединенные с ней реактор 21 и разделительный конденсатор 22, подключена к выходным выводам 23. Транзистор 3 шунтирован в обратном направлении диодом 24, а транзистор 4 -диодом 25.
В качестве ключевого порогового элемента 17 может быть использован, например, динистор.
Устройство работает следующим образом. При наличии напряжения на шинах источника питания 1 постоянного тока и подаче напряжения питания на блок управления 5 через балластный резистор 6 на транзисторы 3 и 4 поступают управляющие сигналы с блока управления 5, который может быть выполнен как описано Силовые полупроводниковые приборы. International Rectifier. Книга по применению. Пер. с англ, под ред. В.В.Токарева. Воронеж: Издательство Элист. 1995. с.597. На выходных выводах 23
./
формируется меандр знакопеременного напряжения с амплитудой равной половине напряжения источника питания 1 постоянного тока и частотой близкой к резонансной частоте контура нагрузки 18. Резонансная частота определяется индуктивностью реактора 21 и емкостью пускового конденсатора 20. После достижения напряжения на лампе 19 напряжения зажигания происходит ее включение. Ток лампы 19 в проводящем состоянии определяется выходным напряжением пускорегулирующего устройства, сопротивлением реактора 21 и сопротивлением лампы 19. Каждый раз после выключения ранее проводившего транзистора ток реактора 21 замыкается через конденсаторы 9,10 и после достижения на них суммарного напряжения, равного напряжению источника питания 1, ток реактора 21 замыкается через диод противоположного транзистора,.
При выключении транзистора 4 ток реактора 21 заряжает конденсаторы 9,10 и при достижении напряжения на конденсаторе 10 значения, равного напряжению питания блока управления 5 отпирается диод 12 и часть тока протекает через резистор 11, а также через диод 14 и резистор 15, дополнительно заряжая конденсатор 16. При этом дополнительное напряжение на конденсаторе 16 пропорционально току в реакторе 21 на этапе заряда конденсаторов 9,10. Общее напряжение на конденсаторе 16 равно сумме напряжения питания блока управления 5 и напряжения дополнительного заряда, пропорционального току в реакторе 21.
При аварийных ситуациях, вызванных повреждением колбы лампы 19 или дезактивацией ее электродов, ток в реакторе 21 многократно возрастает, вызывая рост напряжения на конденсаторе 16. При достижении напряжения на конденсаторе 16 значения напряжения включения ключевого порогового элемента 17, последний переходит в открытое состояние, замыкая на себя ток разряда конденсатора 16 и ток, протекающий по контуру: источник питания 7, балластный резистор 6, резистор И диод 14, резистор 15, ключевой пороговый элемент 17. Напряжение питания блока управления 5 становится ниже допустимого, при котором обеспечивается его работоспособность, и на
499
управляющих выводах транзисторов 3,4 инвертора 2 появляются запирающие сигналы. Прекращается формирование переменного напряжения на выходе 23 пускорегулирующего устройства. Ключевой пороговый элемент 17 находится в открытом состоянии и переходит в закрытое состояние через определенное время после снятия напряжения питания с источника питания 7.
При обрыве цепи нагрузки 18, вызванного, например, перегоранием одного из электродов лампы 19, ток в реакторе 21 прекращается. Пускорегулирующее устройство работает в режиме холостого хода. Конденсаторы 9,10 заряжаются до напряжения источника питания 1 через транзистор 3 и разряжаются через транзистор 4. Соотношение емкостей конденсаторов 9,10 такое, что основной ток заряда проходит через конденсатор 9 и замыкается через резистор 11 и внутреннюю цепь питания блока управления 5 (содержащую, как правило, стабилитрон). Часть тока заряда конденсатора 9 замыкается через диод 14 и резистор 15, заряжая конденсатор 16. Амплитуда тока заряда конденсатора 10, многократно превышает ток в реакторе в номинальном режиме и определяется напряжением источника питания 1, сопротивлением резистора 11 и сопротивлением транзистора 3. Папряжение на конденсаторе 16 быстро возрастает. При достижении напряжения на конденсаторе 16 напряжения включения ключевого порогового элемента 17, последний переходит в открытое состояние, замыкая на себя ток разряда конденсатора 16 и ток, протекающий по контуру: источник питания 7 , балластный резистор 6, резистор 11 диод 14, резистор 15, ключевой пороговый элемент 17. Напряжение питания блока управления 5 опускается ниже допустимого, при котором еще обеспечивается его работоспособность, и транзистор 3,4 запираются. Прекращается формирование переменного напряжения на выходе пускорегулирующего устройства. Ключевой пороговый элемент 17 находится в открытом состоянии и переходит в закрытое состояние только через определенное время после снятия напряжения питания с источника
питания 7.
На этапе проводимости диода 12 осуществляется передача дополнительпой мощности в цепь питания блока управления 5, что позволяет уменьшить потери на потребление за счет увеличения сопротивления балластного резистора 6. Конденсатор 10 предназначен для снижения уровня генерируемых устройством радиопомех за счет снижения скорости нарастания напряжения на выходе инвертора при включении транзистора 3. Другим положительным свойством является возможность ограничения дополнительной мощности, передаваемой в цепь питания блока управления 5 путем изменения емкости конденсатора 10, чтобы исключить возможный выход из строя внутреннего стабилитрона цепи питания.
65 9/А- /ЗУ