DE10204044A1 - Electronic ballast for gas discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät für mindestens eine Gasentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Geräts. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit den Vorgängen während des Zündens der Gasentladungslampe. The present invention relates to an electronic ballast for at least one Gas discharge lamp according to the preamble of claim 1 and a method to operate such a device. In particular, the invention is concerned with the Operations during the ignition of the gas discharge lamp.
Die Verwendung elektronischer Vorschaltgeräte zum Betreiben von Gasentladungslampen führt im Vergleich zur Verwendung von konventionellen Vorschaltgeräten aufgrund von niedrigeren Verlusten sowie einem verbesserten Lampenwirkungsgrad zu deutlichen Energieeinsparungen. Den Eingang eines typischen elektronischen Vorschaltgerätes bildet ein an das Spannungsversorgungsnetz angeschlossenes Hochfrequenzfilter, welches mit einer Gleichrichterschaltung verbunden ist. Die von der Gleichrichterschaltung gleichgerichtete Versorgungsspannung wird einer Glättungsschaltung zum Erzeugen einer Zwischenkreisspannung zugeführt, ein mit der Zwischenkreisspannung gespeister Wechselrichter erzeugt schließlich eine hochfrequente Wechselspannung, welche an den Lastkreis mit der daran angeschlossenen Gasentladungslampe angelegt wird. Das Betreiben mit der hochfrequenten Wechselspannung hat eine Verringerung der Elektrodenverluste sowie eine Steigerung der Lichtausbeute zur Folge. Ferner besteht die Möglichkeit, die Lampen kontrolliert und schonend zu zünden. The use of electronic ballasts to operate Gas discharge lamps compared to the use of conventional ones Ballasts due to lower losses as well as an improved one Lamp efficiency for significant energy savings. The entrance of a typical electronic ballast forms a connection to the power supply network connected high-frequency filter, which with a rectifier circuit connected is. The rectified by the rectifier circuit Supply voltage is a smoothing circuit to generate a DC link voltage supplied, one fed with the DC link voltage Finally, the inverter generates a high-frequency AC voltage, which is applied to the Load circuit with the gas discharge lamp connected to it is applied. The Operating with the high frequency AC voltage has a reduction in Electrode losses and an increase in light output result. There is also the possibility to light the lamps in a controlled and gentle manner.
Zum Zünden der Gasentladungslampe werden üblicher Weise zunächst deren Elektroden bei einer erhöhten Frequenz des Wechselrichters vorgeheizt. Am Ende dieser Vorheizperiode wird dann die von dem Wechselrichter erzeugte Frequenz abgesenkt, so dass sie sich der Resonanzfrequenz des Lastkreises, die in erster Linie durch einen in dem Lastkreis angeordneten Serienresonanzkreis bestimmt wird, annähert und in Folge davon die an der Lampe anliegende Spannung steigt. Zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Absenkens der Frequenz erfolgt schließlich die Zündung der Gasentladungslampe, was zur Folge hat, dass deren Widerstand stark absinkt. Ein als Folge davon auftretender überhöhter Stromfluss wird jedoch dadurch vermieden, dass die Induktivität des Serienresonanzkreises als Drossel ausgebildet ist und dementsprechend strombegrenzend wirkt. To ignite the gas discharge lamp, it is customary first of all to ignite it Electrodes preheated at an increased frequency of the inverter. At the end This preheating period then becomes the frequency generated by the inverter lowered so that it is the resonant frequency of the load circuit, which in the first place is determined by a series resonance circuit arranged in the load circuit, approximates and as a result the voltage applied to the lamp increases. To a at a certain point in time during the lowering of the frequency Ignition of the gas discharge lamp, which has the consequence that its resistance is strong decreases. An excessive current flow that occurs as a result, however, is thereby avoided that the inductance of the series resonant circuit is designed as a choke and accordingly has a current-limiting effect.
Wenn durch die Drossel des Lastkreises ein starker Strom fließt, so hat dies ab einem gewissen Stromwert zur Folge, dass die Drossel nicht mehr linear wirkt. Dies ist jedenfalls dann der Fall, wenn es sich nicht nur um eine reine Spule, sondern um eine Spule mit einem zusätzlichen ferromagnetischen Kern handelt. Befindet sich die Drossel außerhalb ihres Linearitätsbereichs, so bedeutet dies, dass sich ihr induktiver Widerstand reduziert, was wiederum zur Folge haben kann, dass verhältnismäßig starke Strom- und Spannungsspitzen auftreten, die möglicherweise eine Beschädigung oder gar Zerstörung des Vorschaltgerätes zur Folge haben. If a strong current flows through the choke of the load circuit, this has one certain current value that the choke is no longer linear. This is in any case, if it is not just a coil, but one Coil is with an additional ferromagnetic core. The throttle is located outside their linearity range, it means that their inductive Resistance is reduced, which in turn can result in relatively strong Current and voltage peaks occur, which may damage or even Destruction of the ballast may result.
Um die oben beschriebenen Probleme zu vermeiden, werden bislang überwiegend Drosseln verwendet, die groß genug sind, um unter regulären Bedingungen nicht in einen nicht-linearen Zustand zu geraten. Derartige Drosseln sind allerdings aufgrund ihres größeren Volumens auch verhältnismäßig teuer. Ferner sind dadurch den Möglichkeiten, die Abmessungen des Vorschaltgeräts insgesamt zu reduzieren, Grenzen gesetzt. So far, to avoid the problems described above, predominantly Chokes are used that are large enough not to come in under regular conditions to get into a non-linear state. Such chokes are due to their larger volume is also relatively expensive. Furthermore, the Possibilities to reduce the overall dimensions of the ballast, limits set.
Um Beschädigungen des elektronischen Vorschaltgerätes zu vermeiden, ist ferner auch bekannt, für den Fall, dass eine Sättigung bzw. Nicht-Linearität der Drossel festgestellt wird, den Wechselrichter schnellstmöglich abzuschalten. Die Abschaltung erfolgt dann so schnell, dass dies für die Gewährleistung einer sicheren Zündung der Lampe nicht ausreichend ist. Der oben beschriebene Ablauf zum Zünden der Lampe muss dann wiederholt werden. To avoid damage to the electronic ballast, is also also known, in the event that a saturation or non-linearity of the throttle is found switch off the inverter as soon as possible. The shutdown then takes place so quickly that this does not ensure the safe ignition of the lamp is sufficient. The procedure for igniting the lamp described above must then be repeated.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Zündung der Lampe mit einer in ihrem Volumen reduzierten Induktivität herbeizuführen. Dabei soll der Zündstrom bzw. die Zündspannung in einem akzeptablen Bereich bleiben, um Beschädigungen des Vorschaltgerätes ausschließen zu können. The present invention is therefore based on the object of being reliable Ignition of the lamp with an inductance reduced in volume bring about. The ignition current or the ignition voltage should be in one remain acceptable range to exclude damage to the ballast can.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät, das die Merkmale des Anspruches 1 aufweist, gelöst. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass eine in dem Vorschaltgerät vorgesehene Steuerschaltung, welche die Einschaltzeiten der Schalter des Wechselrichters während der Zündphase schrittweise erhöht und damit die Betriebsfrequenz senkt, während der Einschaltzeit eines der beiden Schalter die Höhe des dem Lastkreis zugeführten Stromes überwacht und für den Fall, dass der Strom einen vorgegebenen Referenzwert überschreitet, den Schalter vorzeitig öffnet und dann regulär wieder einschaltet. This object is achieved by an electronic ballast according to the invention Features of claim 1 solved. This is characterized by the fact that a control circuit provided in the ballast, which the on times of Switch of the inverter gradually increased during the ignition phase and thus the Operating frequency lowers the height during the switch-on time of one of the two switches of the current supplied to the load circuit and in the event that the current exceeds a predetermined reference value, opens the switch prematurely and then switches on again regularly.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein erfindungsgemässes Verfahren gelöst. The object is further achieved by a method according to the invention.
Das vorzeitige Öffnen des Schalters hat zur Folge, dass die aktuelle Schaltperiode der beiden Schalter des Wechselrichters verkürzt wird, was gleichbedeutend mit einer höheren Augenblicksfrequenz ist. Hierdurch kann bei einer geeigneten Wahl des Referenzwertes der Betrieb im nicht-linearen Bereich der Drossel beherrscht werden. The premature opening of the switch means that the current switching period of the two switches of the inverter is shortened, which is equivalent to one higher instantaneous frequency. This allows a suitable choice of Reference values of operation in the non-linear area of the choke can be mastered.
Da allerdings der Schalter nachfolgend wieder regulär eingeschaltet, d. h. in den darauffolgenden Schaltperioden die zuvor eingestellte Einschaltzeit für die beiden Schalter bzw. deren Betriebsfrequenz beibehalten wird, wird über eine längeren Zeitraum hinweg ein kontrollierter Betrieb im Grenzbereich der Drossel des Lastkreises und damit letztendlich ein sicheres Zünden der Lampe ermöglicht. However, since the switch is subsequently switched on again regularly, i.e. H. in the subsequent switching periods the previously set switch-on time for the two Switch or its operating frequency is maintained over a longer period Period of controlled operation in the limit area of the choke of the load circuit and ultimately enables the lamp to be ignited safely.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Developments of the invention are the subject of the dependent claims.
So erfasst die Steuerschaltung zur Überwachung des Lastkreisstromes vorzugsweise die über einen am Fußpunkt der Halbbrücke des Wechselrichters angeordneten Widerstand abfallende Spannung und vergleicht diese mit einer Referenzspannung. Die Überwachung des Stromes erfolgt dann während der Einschaltphase des unteren Schalters der Halbbrücke. Darüber hinaus ist nach dem Ausschalten eines der beiden Schalter und dem darauffolgenden Einschalten des anderen Schalter eine vorgegebene Verzögerungszeit vorgesehen, um einen Kurzschluss des Wechselrichters auszuschließen. Bei den Schaltern handelt es sich vorzugsweise um MOS- Feldeffekttransistoren, deren Gates von der Steuerschaltung mittels pulsweitenmodulierter Signale angesteuert werden. Darüber hinaus kann das Vorschaltgerät eine zusätzliche Sicherheitsschaltung aufweisen, die für den Fall des zu späten Öffnens des Schalters und somit unkontrollierbarer Spannungsspitzen den Wechselrichter für einen vorübergehenden Zeitraum vollständig stilllegt. Hierzu überwacht die Steuerschaltung zusätzlich auch die Lampenspannung und vergleicht diese mit einem weiteren vorgegebenen Grenzwert. For example, the control circuit for monitoring the load circuit current preferably detects the via a resistor arranged at the base of the half bridge of the inverter falling voltage and compares it with a reference voltage. The The current is then monitored during the switch-on phase of the lower one Half bridge switch. In addition, after turning off one of the two Switch and the subsequent switching on of the other switch a predetermined Delay time provided to short circuit the inverter excluded. The switches are preferably MOS Field effect transistors, the gates of which by means of the control circuit pulse width modulated signals can be controlled. In addition, that can Ballast have an additional safety circuit, which in the case of late opening of the switch and thus uncontrollable voltage peaks Inverters completely shut down for a temporary period. For this the control circuit also monitors the lamp voltage and compares it this with a further predetermined limit value.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing become. Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung für das erfindungsgemäße Vorschaltgerät; Figure 1 shows a first embodiment of a circuit arrangement for the ballast according to the invention.
Fig. 2a ein Taktschema der beiden Schalter des Wechselrichters für den Fall, dass die erfindungsgemässe Regelung inaktiv, d. h. ein Referenzwert noch nicht überschritten ist; FIG. 2a shows a timing diagram of two switches of the inverter in the event that the inventive control is inactive, that is not yet exceeded a reference value;
Fig. 2b ein Taktschema der beiden Schalter, für den Fall, dass die erfindungsgemässe Regelung aktiv, d. h. der Referenzwert bereits überschritten ist; Figure 2b is a timing diagram of the two switches, in the event that the inventive control is active, that is, the reference value has been exceeded.
Fig. 3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; und Fig. 3 is a flow diagram of the method according to the invention; and
Fig. 4 eine Erweiterung der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung. Fig. 4 is an extension of the circuit arrangement shown in Fig. 1.
Die wesentlichen Bestandteile der vorliegenden Erfindung sind in dem Schaltbild in Fig. 1 dargestellt. Die vor dem Wechselrichter angeordneten weiteren Elemente des Vorschaltgerätes - beispielsweise der Gleichrichter und die Glättungsschaltung - sind bereits hinlänglich bekannt und sollen daher im folgenden nicht näher erläutert werden. The essential components of the present invention are shown in the circuit diagram in FIG. 1. The further elements of the ballast arranged in front of the inverter - for example the rectifier and the smoothing circuit - are already well known and will therefore not be explained in more detail below.
Der Wechselrichter wird durch eine Halbbrücke aus zwei in Serie geschalteten elektronischen Schaltern Q1 und Q2 gebildet. Diese Schalter Q1, Q2 können beispielsweise durch zwei MOS-Feldeffekttransistoren gebildet werden. Der Fußpunkt der Halbbrücke ist über einen Shunt-Widerstand R1 mit Masse verbunden, während an dem Eingang der Halbbrücke die Gleichspannung UBUS anliegt, die beispielsweise durch die Formung der Netzspannung durch eine Kombination aus Funkentstörer und Gleichrichter erzeugt werden kann. Alternativ hierzu kann allerdings auch eine beliebige andere Gleichspannungsquelle an der Halbbrücke anliegen. The inverter is formed by a half bridge made up of two series-connected electronic switches Q1 and Q2. These switches Q1, Q2 can be formed, for example, by two MOS field effect transistors. The base of the half-bridge is connected to ground via a shunt resistor R1, while the DC voltage U BUS is present at the input of the half-bridge, which can be generated, for example, by shaping the mains voltage using a combination of radio interference suppressor and rectifier. As an alternative to this, however, any other DC voltage source can also be present on the half bridge.
An den gemeinsamen Knotenpunkt der beiden Schalter Q1 und Q2 ist der die Gasentladungslampe LA, bei der es sich vorzugsweise um eine Leuchtstofflampe handelt, enthaltene Lastkreis angeschlossen. Dieser besteht zunächst aus einem Serienresonanzkreis, der sich aus einer Drossel L1 und einem Resonanzkondensator C1 zusammensetzt. An den Verbindungspunkt zwischen der Drossel L1 und dem Resonanzkondensator C1 ist ferner eine Serienschaltung aus einem Koppelkondensator C2 und der Gasentladungslampe LA derart angeschlossen, dass sie parallel zu dem Resonanzkondensator C1 liegt. At the common node of the two switches Q1 and Q2 is the Gas discharge lamp LA, which is preferably a fluorescent lamp acts, contained load circuit connected. This consists of one Series resonance circuit, which consists of a choke L1 and a resonance capacitor C1 composed. At the connection point between the choke L1 and the Resonance capacitor C1 is also a series circuit consisting of a coupling capacitor C2 and the gas discharge lamp LA connected in such a way that they are parallel to the Resonance capacitor C1 is.
Das Ansteuern der beiden Schalter Q1, Q2 des Wechselrichters erfolgt durch eine Steuerschaltung 1, die Steuersignale an die Gates der beiden Feldeffekttransistoren Q1 und Q2 übermittelt. Ein bei der Ansteuerung üblicherweise auftretendes Taktschema für die beiden Schalter Q1, Q2 ist in Fig. 2a dargestellt. The two switches Q1, Q2 of the inverter are driven by a control circuit 1 , which transmits control signals to the gates of the two field effect transistors Q1 and Q2. A clock pattern for the two switches Q1, Q2 that usually occurs during control is shown in FIG. 2a.
Gemäß dieser Darstellung beginnt eine Schaltperiode mit einem Einschalten bzw. Schließen des oberen Schalters Q1 der Halbbrücke für eine bestimmte Einschaltzeit ton, wobei unter dem Begriff "Schließen" bei der Verwendung von Feldeffekttransistoren zu verstehen ist, dass diese durchgeschaltet werden. Am Ende dieser Einschaltzeit ton wird der Schalter Q1 wieder geöffnet bzw. der Transistor gesperrt und alternierend der Schalter Q2 geschlossen. Zwischen dem Öffnen des Schalters Q1 und dem darauffolgenden Schließen des Schalters Q2 wird eine vorgegebene Verzögerungszeit td abgewartet, um ein gleichzeitiges Schließen der beiden Schalter Q1, Q2 und damit einen Kurzschluss des Wechselrichters in jedem Fall zu vermeiden. Auch der zweite Schalter Q2 wird für die Einschaltzeit ton geschlossen und danach wieder geöffnet. Nach einem weiteren Abwarten der Verzögerungszeit td wird wiederum der obere Schalter Q1 geschlossen, womit eine vollständige Schaltperiode beendet wird. According to this illustration, a switching period begins when the upper switch Q1 of the half-bridge is switched on or closed for a specific switch-on time t on , the term “closing” when using field-effect transistors means that these are switched through. At the end of this switch-on time t on , the switch Q1 is opened again or the transistor is blocked and the switch Q2 is alternately closed. A predetermined delay time t d is waited between the opening of the switch Q1 and the subsequent closing of the switch Q2 in order to avoid a simultaneous closing of the two switches Q1, Q2 and thus a short circuit of the inverter in any case. The second switch Q2 is also closed for the switch-on time t on and then opened again. After waiting again for the delay time t d , the upper switch Q1 is closed again, thus ending a complete switching period.
Die Gesamtzeit Tp einer Periode beträgt somit:
Tp = 2.(ton + td)
The total time T p of a period is therefore:
T p = 2. (t on + t d )
Die Frequenz des Wechselrichters berechnet sich dementsprechend zu:
The frequency of the inverter is calculated accordingly:
Während einer Startphase des Vorschaltgerätes werden zunächst die Elektroden der Lampe LA vorgeheizt, was dadurch erfolgt, dass an den Lastkreis eine Wechselspannung mit einer Frequenz angelegt wird, die deutlich oberhalb der Resonanzfrequenz des Lastkreises liegt. Die sich dadurch ergebende Spannung ist dann zu niedrig, um eine Zündung der Lampe LA hervorrufen zu können. During a start phase of the ballast, the electrodes of the Lamp LA preheated, which is done by having a AC voltage is applied at a frequency that is significantly above that Resonance frequency of the load circuit is. The resulting tension is then too low to cause the LA lamp to ignite.
Am Ende der Vorheizzeit wird die Zündung der Lampe LA eingeleitet, was dadurch erfolgt, dass die Einschaltzeit ton für die beiden Schalter Q1, Q2 des Wechselrichters schrittweise erhöht und dementsprechend die Betriebsfrequenz des Wechselrichters reduziert wird. Die Frequenz nähert sich dann immer näher an die Resonanzfrequenz des Lastkreises an, bis die sich dabei ergebende Spannung derart groß ist, dass sie eine Zündung der Gasentladungslampe LA bewirkt. Wie bereits eingangs erläutert wurde, kann allerdings bereits vor dem Zünden der Lampe LA ein hoher Strom in dem Lastkreis auftreten, der zur Folge hat, dass die Drossel L1 nicht mehr linear wirkt und demzufolge hohe Strom- und Spannungsspitzen auftreten. At the end of the preheating time, the ignition of the lamp LA is initiated, which is done by gradually increasing the switch-on time t on for the two switches Q1, Q2 of the inverter and accordingly reducing the operating frequency of the inverter. The frequency then approaches ever closer to the resonance frequency of the load circuit until the resulting voltage is so great that it causes the gas discharge lamp LA to ignite. As already explained at the beginning, however, a high current can occur in the load circuit before the lamp LA is ignited, which has the consequence that the inductor L1 no longer acts linearly and consequently high current and voltage peaks occur.
Um diesen nicht-linearen Bereich ausnutzen zu können, überwacht die Steuerschaltung 1 während der Einschaltphase des unteren Schalters Q2 die Höhe des dem Lastkreis zugeführten Stromes. Hierzu erfasst sie die über den Shunt-Widerstand R1 abfallende Spannung und führt sie einem Komparator 2 zu, der sie mit einer Referenzspannung Vref1 vergleicht. Diese Spannung Vref1 ist derart gewählt, dass der Maximalstrom einerseits ausreicht, um eine sichere Zündung zu gewährleisten, und andererseits zu hohe Strombelastungen vermieden werden, insbesondere wenn die Drossel in Sättigung betrieben wird. In order to be able to use this non-linear range, the control circuit 1 monitors the level of the current supplied to the load circuit during the switch-on phase of the lower switch Q2. For this purpose, it detects the voltage drop across the shunt resistor R1 and feeds it to a comparator 2 , which compares it with a reference voltage V ref1 . This voltage V ref1 is selected such that the maximum current is sufficient on the one hand to ensure reliable ignition and on the other hand excessive current loads are avoided, in particular if the choke is operated in saturation.
Die Reaktion der Steuerschaltung 1 auf einen Zustand, in dem die über den Widerstand R1 abfallende Spannung den Referenzwert Vref1 also der dem Lastkreis zugeführte Strom den Maximalstrom der Drossel L1 überschreitet, ist in Fig. 2b dargestellt. Die erste Hälfte der Schaltperiode entspricht dabei dem in Fig. 2a dargestellten Taktschema für den ungeregelten Fall, da im vorliegenden Beispiel die nachfolgend beschriebene Überwachung nur während der Einschaltphase des unteren Schalters Q2 stattfindet. Zunächst wird somit der obere Schalter Q1 für die von der Steuerschaltung 1 aktuell eingestellte Einschaltzeit ton geschlossen und anschließend nach dem Öffnen des Schalters Q1 und Abwarten der Verzögerungszeit td der untere Schalter Q2 geschlossen. The reaction of the control circuit 1 to a state in which the voltage drop across the resistor R1 exceeds the reference value V ref1, that is to say the current supplied to the load circuit exceeds the maximum current of the inductor L1, is shown in FIG. 2b. The first half of the switching period corresponds to the timing diagram shown in FIG. 2a for the uncontrolled case, since in the present example the monitoring described below only takes place during the switch-on phase of the lower switch Q2. First, the upper switch Q1 is thus closed for the switch-on time t on currently set by the control circuit 1 , and then the lower switch Q2 is closed after opening the switch Q1 and waiting for the delay time t d .
Nach dem Öffnen des ersten Schalters Q1 steigt die an dem Shunt-Widerstand R1 abfallende Spannung UR1 kontinuierlich an, wie im oberen Bereich von Fig. 2 dargestellt ist. Dies wird von der Steuerschaltung 1 überwacht. Sobald die Messspannung UR1 die Referenzspannung Vref1 übersteigt, tritt am Ausgang des Komparators 2 ein Impuls P auf, der dazu führt, dass die Steuerschaltung 1 den Schalter Q2 nach einer systembedingten Reaktionszeit tr abschaltet. Die Einschaltzeit t'on des unteren Schalters Q2 wird damit gegenüber der Einschaltzeit ton des oberen Schalters Q1 reduziert. Nach dem Abwarten der Verzögerungszeit td wird dann wiederum der erste Schalter Q1 normal, d. h. für die zuvor festgelegte Einschaltzeit ton ein- und wieder ausgeschaltet. After opening the first switch Q1, the voltage U R1 dropping across the shunt resistor R1 rises continuously, as shown in the upper area of FIG. 2. This is monitored by the control circuit 1 . As soon as the measurement voltage U R1 exceeds the reference voltage V ref1 , a pulse P occurs at the output of the comparator 2 , which causes the control circuit 1 to switch off the switch Q2 after a system-related response time t r . The switch-on time t ' on of the lower switch Q2 is thus reduced compared to the switch-on time t on of the upper switch Q1. After waiting for the delay time t d , the first switch Q1 then becomes normal again, that is, it is switched on and off again for the previously defined switch-on time t on .
Durch das vorzeitige Öffnen und die sich dadurch ergebende Verkürzung der
Einschaltzeit t'on für den Schalters Q2 wird somit die Gesamtdauer
T'p = 2.td + ton + t'on
der Schaltperiode reduziert und damit die Frequenz
des Wechselrichters kurzfristig erhöht. Hierdurch wird einem unkontrollierten Betrieb
im Sättigungsbereich der Drossel L1 und den sich daraus ergebenden negativen Folgen
für die Schaltung entgegenwirkt. Die von der Steuerschaltung 1 zuvor eingestellte
Einschaltzeit ton wird allerdings für die darauffolgenden Schaltperioden beibehalten,
wobei der untere Schalter Q2 wiederholt regulär ein aber ggf. in der oben
beschriebenen Weise vorzeitig abgeschaltet wird. Die Schaltung wird damit nahe der
Grenze zum nicht-linearen Bereich der Drossel L1 betrieben und zwar über einen
längeren Zeitraum hinweg, so dass letztendlich eine sichere Zündung der Lampe LA
ermöglicht wird.
Due to the premature opening and the resulting shortening of the switch-on time t ' on for the switch Q2, the total duration becomes
T ' p = 2.t d + t on + t' on
the switching period and thus the frequency
of the inverter increased temporarily. This counteracts an uncontrolled operation in the saturation range of the choke L1 and the resulting negative consequences for the circuit. However, the switch-on time t on previously set by the control circuit 1 is retained for the subsequent switching periods, the lower switch Q2 being repeatedly switched on regularly, but possibly prematurely switched off in the manner described above. The circuit is thus operated near the limit to the non-linear region of the choke L1 and in fact over a longer period of time, so that ultimately a reliable ignition of the lamp LA is made possible.
Das soeben beschriebene erfindungsgemäße Schaltverhalten ist in dem Flussdiagramm in Fig. 3 zusammengefasst. Die ersten beiden Schritte 100 und 101 des Verfahrens bestehen - wie zuvor beschrieben - darin, dass der obere Schalter Q1 eingeschaltet und nach Ablauf der Einschaltzeit normal wieder ausgeschaltet wird. Nach dem Abwarten der Verzögerungszeit td im Schritt 102 wird der untere Schalter Q2 in Schritt 103 eingeschaltet. Während der Einschaltzeit des Schalters Q2 wird kontinuierlich überprüft, ob die Referenzspannung Vref1 erreicht wurde (Schritt 104). Ist dies nicht der Fall, so wird ein interner Zählwert R der Steuerschaltung 1 um erhöht (Schritt 105) und der Schalter Q2 regulär ausgeschaltet (Schritt 106). The switching behavior according to the invention just described is summarized in the flowchart in FIG. 3. As described above, the first two steps 100 and 101 of the method consist in that the upper switch Q1 is switched on and is switched off again normally after the switch-on time has elapsed. After waiting for the delay time t d in step 102 , the lower switch Q2 is switched on in step 103 . During the switch-on time of the switch Q2, it is continuously checked whether the reference voltage V ref1 has been reached (step 104 ). If this is not the case, then an internal count value R of the control circuit 1 is increased by (step 105 ) and the switch Q2 is regularly switched off (step 106 ).
Das Erhöhen des Zählwerts R in Schritt 105 hat ein Erhöhen der Einschaltzeit ton für die
beiden Schalter Q1 und Q2 zur Folge. Dies deshalb, da die Einschaltzeit aus dem
Zählwert R abgeleitet wird, indem beispielsweise ein interner Zähler der
Steuerschaltung 1 bis zu dem Wert R zählt. Damit gilt:
ton = R.Tcl
wobei Tcl der Dauer des Basistaktes eines internen Zeitgebers der Steuerschaltung 1
entspricht.
Increasing the count value R in step 105 results in an increase in the switch-on time t on for the two switches Q1 and Q2. This is because the switch-on time is derived from the count value R, for example by an internal counter of the control circuit 1 counting up to the value R. The following applies:
t on = RT cl
where T cl corresponds to the duration of the base clock of an internal timer of the control circuit 1 .
Nach dem Ausschalten des Schalters Q2 und dem Abwarten der Verzögerungszeit td in Schritt 108 ist ein Zyklus vollständig durchlaufen und der Schalter Q1 wird erneut eingeschaltet, allerdings nun für eine etwas verlängerte Einschaltzeit. After switching off the switch Q2 and waiting for the delay time t d in step 108 , a cycle has been completed and the switch Q1 is switched on again, but now for a somewhat longer switch-on time.
Ergibt allerdings die Abfrage in Schritt 104, dass die Referenzspannung Vref1 erreicht wurde, so wird der Schalter Q2 sofort ausgeschaltet (Schritt 107) und vor einem erneuten Einschalten des Schalters Q1 die Verzögerungszeit in Schritt 108 abgewartet. In diesem Fall wird somit der Zählwert R und damit die Einschaltdauer für die beiden Schalter Q1 und Q2 nicht mehr erhöht, was - wie zuvor erläutert wurde - zur Folge hat, dass ein kontrollierter Betrieb der Drossel realisiert wird. However, if the query in step 104 shows that the reference voltage V ref1 has been reached, the switch Q2 is immediately switched off (step 107 ) and the delay time is waited for in step 108 before the switch Q1 is switched on again. In this case, the count R and thus the on-time for the two switches Q1 and Q2 are no longer increased, which, as explained above, has the result that controlled operation of the throttle is realized.
Ergänzend zu dem eben beschriebenen Programmablauf ist anzumerken, dass der Zählwert R nicht bei jedem Durchlauf angehoben werden muss. Beispielsweise kann ein Erhöhen des Zählwerts R auch lediglich bei jedem dritten oder fünften Durchlauf erfolgen, abhängig davon, wie schnell die Frequenz des Wechselrichters während des Zündbetriebs reduziert werden soll. In addition to the program sequence just described, it should be noted that the Count R does not have to be increased with every pass. For example, a Increase the count R only every third or fifth pass depending on how fast the frequency of the inverter during the Ignition operation should be reduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht zwar eine zuverlässige Zündung der Lampe LA auch bei Verwendung einer kleineren Drossel, es kann allerdings nicht vollständig ausgeschlossen werden, dass aufgrund unvorhersehbarer Umstände vorübergehend erhöhte Spannungsspitzen in dem Lastkreis auftreten. In Fig. 4 ist daher eine erweiterte Variante der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt, bei der zusätzlich eine Überwachung der Lampenspannung erfolgt. Die an der Lampe LA abfallende Spannung wird hier einem weiteren Komparator 3 zugeführt, der sie mit einem weiteren Referenzwert Vref2 vergleicht. Übersteigt die Lampenspannung diesen zweiten Referenzwert Vref2, so schaltet die Steuerschaltung 1 den Wechselrichter für eine kurzen Zeitraum vollständig ab, um eine Beschädigung der gesamten Schaltungsanordnung zu vermeiden. Although the method according to the invention enables reliable ignition of the lamp LA even when using a smaller choke, it cannot be completely ruled out that temporarily increased voltage peaks occur in the load circuit due to unforeseen circumstances. An extended variant of the circuit according to the invention is therefore shown in FIG. 4, in which the lamp voltage is additionally monitored. The voltage drop across the lamp LA is fed here to a further comparator 3 , which compares it with a further reference value V ref2 . If the lamp voltage exceeds this second reference value V ref2 , the control circuit 1 switches the inverter off completely for a short period of time in order to avoid damage to the entire circuit arrangement.
Durch die Kombination der Überwachung von Lastkreisstrom und Lampenspannung kann somit eine nochmals erhöhte Betriebssicherheit erhalten werden. By combining the monitoring of load circuit current and lamp voltage a further increased operational reliability can thus be obtained.
Claims (12)
wobei der Wechselrichter durch zwei in einer Halbbrückenanordnung angeordnete Schalter (Q1, Q2) gebildet ist, die von einer Steuerschaltung (1) während einer Zündphase derart alternierend angteuerbar sind, dass ihre Einschaltzeit (ton) schrittweise erhöht wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerschaltung (1) während der Einschaltzeit eines der beiden Schalter (Q1, Q2) die Höhe des dem Lastkreis zugeführten Stromes überwacht und für den Fall, dass der Strom einen vorgegebenen Referenzwert überschreitet, den Schalter (Q1, Q2) vorzeitig öffnet und dann regulär wieder einschaltet. 1. Electronic ballast for at least one gas discharge lamp, preferably for a fluorescent lamp (LA), with an inverter connected to a direct voltage source (U BUS ) and with a load circuit connected to the inverter, which has the lamp (LA) and a series resonant circuit,
The inverter is formed by two switches (Q1, Q2) arranged in a half-bridge arrangement, which can be controlled alternately by a control circuit ( 1 ) during an ignition phase in such a way that their switch-on time (t on ) is gradually increased,
characterized by
that the control circuit ( 1 ) monitors the level of the current supplied to the load circuit during the switch-on time of one of the two switches (Q1, Q2) and, in the event that the current exceeds a predetermined reference value, opens the switch (Q1, Q2) prematurely and then switches on again regularly.
wobei der Wechselrichter durch zwei in einer Halbbrückenanordnung angeordnete Schalter (Q1, Q2) gebildet ist, die während einer Zündphase derart alternierend angesteuert werden, dass ihre Einschaltzeit (ton) schrittweise erhöht wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass während der Einschaltzeit eines der beiden Schalter (Q1, Q2) die Höhe des dem Lastkreis zugeführten Stromes überwacht und für den Fall, dass der Strom einen vorgegebenen Referenzwert überschreitet, der Schalter (Q1, Q2) vorzeitig geöffnet und dann regulär wieder eingeschaltet wird. 11. Method for operating an electronic ballast for at least one gas discharge lamp, preferably for a fluorescent lamp (LA), with an inverter connected to a direct voltage source (U BUS ) and with a load circuit connected to the inverter, which has the lamp (LA) and a series resonance circuit .
The inverter is formed by two switches (Q1, Q2) arranged in a half-bridge arrangement, which are alternately activated during an ignition phase in such a way that their switch-on time (t on ) is increased step by step,
characterized,
that during the switch-on time one of the two switches (Q1, Q2) monitors the level of the current supplied to the load circuit and, in the event that the current exceeds a predetermined reference value, the switch (Q1, Q2) is opened prematurely and then regularly switched on again.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: JELACA, NEBOJSA, DIPL.-ING., DORNBIRN, AT Inventor name: DÜNSER, THOMAS, ING., DORNBIRN, AT |
|
8196 | Reprint of faulty title page (publication) german patentblatt: part 1a6 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TRIDONIC GMBH & CO KG, DORNBIRN, AT |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |