ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ С КОРРЕКЦИЕЙ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ Российский патент 2004 года по МПК H05B41/282 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании источников питания с повышенным коэффициентом мощности для различных нагрузок, в частности, преобразователей напряжения, предназначенных для питания газоразрядных ламп.

Известен источник питания с коррекцией коэффициента мощности, содержащий входной выпрямитель, выходные выводы которого подсоединены к узлу коррекции коэффициента мощности (электронному балласту), последовательно соединенные транзисторы которого входят в состав преобразователя постоянного напряжения в переменное, нагруженного на газоразрядную лампу (1). В данном устройстве сложно достичь повышения коэффициента мощности (больше 0,94) из-за того, что ток подзаряда фильтрующего конденсатора проходит через цепи тока лампы.

Наиболее близким к данному изобретению устройством является источник питания газоразрядной лампы с коррекцией коэффициента мощности, содержащий входной выпрямитель, входные выводы которого являются входными выводами устройства, служащими для подсоединения к источнику переменного напряжения, отрицательный выходной вывод входного выпрямителя подключен к первому выводу первого конденсатора и к отрицательному входному выводу питания первого из двух последовательно соединенных транзисторов, управляемых в противофазе импульсами типа "меандр", входящих в состав преобразователя постоянного входного напряжения питания в переменное, выходные выводы которого служат для подключения к цепи питания газоразрядной лампы, при этом второй вывод первого конденсатора присоединен к положительному входному выводу питания второго транзистора, первый дроссель, первый вывод которого соединен с анодом первого диода, второй диод (2). Известное устройство обладает относительно высоким коэффициентом мощности, дальнейшее повышение которого возможно лишь за счет усложнения схемы корректора, например, с помощью узла обратной связи, изменяющего режим коммутации транзисторов. Кроме того, напряжение на входных выводах питания последовательно соединенных транзисторов, входящих в состав преобразователя постоянного напряжения в переменное, нагруженного на газоразрядную лампу, значительно выше напряжения, получаемого с выходных выводов входного выпрямителя (за счет энергии, запасаемой в дросселе), поэтому элементы, входящие в состав преобразователя и нагрузки, должны быть рассчитаны на более высокие значения напряжения питания, что ведет к увеличению габаритной мощности элементов устройства.

Положительным результатом, который может быть достигнут при использовании данного изобретения, является уменьшение габаритной мощности устройства и повышение коэффициента мощности.

Положительный результат достигается тем, что в источнике питания с газоразрядной лампы с коррекцией коэффициента мощности, содержащем входной выпрямитель, входные выводы которого являются входными выводами устройства, служащими для подсоединения к источнику переменного напряжения, отрицательный выходной вывод входного выпрямителя подключен к первому выводу первого конденсатора и отрицательному выводу питания первого из двух последовательно соединенных транзисторов, управляемых в противофазе импульсами типа "меандр", входящих в состав преобразователя постоянного входного напряжения питания в переменное, выходные выводы которого служат для подсоединения к цепи питания газоразрядной лампы, при этом второй вывод первого конденсатора присоединен к положительному входному выводу питания второго транзистора, первый дроссель, первый вывод которого соединен с анодом первого диода, второй диод (2), введены второй дроссель и второй конденсатор, образующий с первым дросселем последовательную цепь, включенную между положительным выходным выводом входного выпрямителя и общей точкой первого и второго транзисторов, при этом первый дроссель и второй конденсатор соединены друг с другом своими первыми выводами, катод первого диода соединен с первым выводом второго дросселя и катодом второго диода, анод которого подключен к положительному выходному выводу входного выпрямителя, причем второй вывод второго дросселя подключен к положительному входному выводу питания второго транзистора.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Устройство содержит входной выпрямитель 1, входные выводы которого служат для подсоединения к источнику переменного напряжения (сети), отрицательный выходной вывод соединен с первым выводом первого конденсатора 2. Первый вывод первого дросселя 3 соединен с анодом первого диода 4 и первым выводом второго конденсатора 5. Дроссель 3 и конденсатор 5 образуют последовательную цепь, включенную между положительным выходным выводом входного выпрямителя 1 и общей точкой двух последовательно соединенных по питанию транзисторов 6, 7, входящих в состав преобразователя постоянного входного напряжения в переменное, выходные выводы которого служат для подключения нагрузки, например, цепи питания (рабочего тока) газоразрядной лампы. Транзисторы 6, 7 управляются в противофазе импульсами типа "меандр." Положительный выходной вывод входного выпрямителя 1 подсоединен также к аноду второго диода 8, катод которого подключен к катоду первого диода 4 и первому выводу второго дросселя 9, соединенного вторым выводом с выводом питания второго транзистора 6 (положительным выводом входного напряжения преобразователя постоянного напряжения в переменное).

Устройство работает следующим образом.

На входные выводы входного (сетевого) выпрямителя 1 с емкостным фильтром подают переменное напряжение сети. Транзисторы 6, 7 переключаются с частотой более 20 кГц. При отпирании первого транзистора 7 происходит заряд конденсатора 5 от выпрямителя 1 через дроссель 3. В следующий полупериод (открыт транзистор 6) происходит разряд конденсатора 5 через диод 4, дроссель 9 и транзистор 6, при этом происходит накопление электромагнитной энергии в дросселе 9 (за счет энергии конденсатора 5). Одновременно с этим происходит заряд конденсатора 2 по цепи: положительный вывод выпрямителя 1 - дроссель 3 - диод 4 - дроссель 9 - конденсатор 2 - отрицательный вывод выпрямителя 1. Ток подзаряда конденсатора 2 определяется величиной энергии, накопленной в дросселе 9.

В следующий полупериод (открыт транзистор 7) одновременно с зарядом конденсатора 5 будет происходить подзаряд конденсатора 2 через диод 8 и дроссель 9, причем этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 2 будет меньше напряжения с выхода выпрямителя. В указанной последовательной цепи расположение дросселя 3 и конденсатора 5 относительно выходного вывода входного выпрямителя 1 и общей точки транзисторов 6, 7 может быть любым (положение дросселя 3 и конденсатора 5 может быть любым), при этом процессы подзаряда конденсатора 2 будут идентичными. Схема с подключением конденсатора 5 к положительному выводу выпрямителя 1 более предпочтительна для питания газоразрядных ламп меньшей мощности, а схема с его подключением к общей точке транзисторов 6, 7 - для питания газоразрядных ламп большей мощности.

Таким образом подзаряд конденсатора 2 происходит в оба полупериода коммутации транзисторов 6, 7, причем можно получить форму его зарядного тока, близкую к синусоидальной, повторяющей форму сетевого напряжения, что обеспечивает высокий коэффициент мощности.

Данное устройство может использоваться как источник питания на газоразрядных лампах, либо как самостоятельное устройство, создающее локальную сеть постоянного напряжения, к которой могут подключаться несколько нагрузок.

Источники информации

1. ЕР 0831677 А2, Н 05 В 41/29, 1998.

2. US 5001400, Н 05 В 41/00, 1991.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников питания с повышенным коэффициентом мощности для газоразрядных ламп, для обеспечения максимального совпадения формы потребляемого тока и формы сетевого напряжения и исключения провалов выходного напряжения. Фильтрующий конденсатор (2), подключенный к выводам питания последовательно соединенных транзисторов преобразователя постоянного напряжения в переменное, подзаряжают в оба полупериода их коммутации. Ток заряда фильтрующего конденсатора (2) регламентируется дросселем (9), подпитывающимся энергией второго конденсатора (5) при коммутации транзистора (6). При коммутации транзистора (7) конденсатор (5) заряжается через дроссель (3), а конденсатор (2) - через дроссель (9) и диод (8). Технический результат - уменьшение мощности устройства и повышение коэффициента мощности. 1 ил.

Источник питания газоразрядной лампы с коррекцией коэффициента мощности, содержащий входной выпрямитель, входные выводы которого являются входными выводами устройства, служащими для подсоединения к источнику переменного напряжения, отрицательный выходной вывод входного выпрямителя подключен к первому выводу первого конденсатора и к отрицательному входному выводу питания первого из двух последовательно соединенных транзисторов, управляемых в противофазе импульсами типа “меандр”, входящих в состав преобразователя постоянного входного напряжения питания в переменное, выходные выводы которого служат для подключения к цепи питания газоразрядной лампы, при этом второй вывод первого конденсатора присоединен к положительному входному выводу питания второго транзистора, первый дроссель, первый вывод которого соединен с анодом первого диода, второй диод, отличающийся тем, что введены второй дроссель и второй конденсатор, образующий с первым дросселем последовательную цепь, включенную между положительным выходным выводом входного выпрямителя и общей точкой первого и второго транзисторов, при этом первый дроссель и второй конденсатор соединены друг с другом своими первыми выводами, катод первого диода соединен с первым выводом второго дросселя и катодом второго диода, анод которого подключен к положительному выходному выводу входного выпрямителя, причем второй вывод второго дросселя подключен к положительному выводу питания второго транзистора.