Изобретение относится к схемам вырабатывания импульсов зажигания для ламп, например газоразрядных ламп высокого давления, а также к способам вырабатывания импульсов зажигания для ламп. Изобретение относится также к пускорегулирующим аппаратам для ламп, содержащим подобные схемы зажигания.
В целом, задачей схем зажигания такого типа является подача к лампе так называемых импульсов напряжения зажигания, которые обеспечивают надежное зажигание лампы во время определенного положения по фазе сетевого напряжения.
Из WO 97/08921 известна схематично изображенная на фиг.6 схема зажигания. Изображенная на фиг.6 схема содержит служащий магнитным пускорегулирующим аппаратом дроссель 3, импульсный трансформатор 5, вторичная обмотка 6 которого последовательно соединена с дросселем 3 и газоразрядной лампой 4 высокого давления, а первичная обмотка 8 последовательно соединена с коммутационным элементом 9, и импульсный конденсатор 7, причем импульсный конденсатор 7, с одной стороны, и последовательная схема из первичной обмотки 8 и коммутационного элемента 9, с другой стороны, образуют параллельную схему, которая, в свою очередь, последовательно включена через зарядный резистор 13 с управляемым выключателем 10. Управляемый выключатель 10 представляет собой, например, управляемый в выпрямительном мосту биполярный или полевой транзистор. Кроме того, имеются вспомогательный конденсатор 11 зажигания и управляющая схема 12, служащая для управления выключателем 10. Управляющая схема 12 управляет выключателем 10 с временной зависимостью от возникновения импульса зажигания для газоразрядной лампы 4 высокого давления, причем импульс зажигания регистрируется блоком 15 обнаружения импульсов зажигания, который через специальную обмотку 14 соединен с импульсным трансформатором 5.
Изображенная на фиг.6 схема функционирует следующим образом.
Сначала управляемый выключатель 10 разомкнут, так что параллельная схема из импульсного конденсатора 7, первичной обмотки 8 импульсного трансформатора 5 и Sidac 9 отделена от приложенного к выводам 1 переменного напряжения. Управляющая схема, например ASIC (специализированная интегральная микросхема), содержит преимущественно счетчик, приводимый в действие тогда, когда происходит прохождение сетевого напряжения через нуль или когда сетевое напряжение достигает определенной величины, что соответствует определенному углу коммутации. Посредством отсчета можно установить, когда будет достигнут требуемый угол коммутации, т.е. положение по фазе, требуемое изготовителями ламп от 60 до 90° EL или от 240 до 270° EL. Если желаемое положение по фазе достигнуто, то управляемый выключатель 10 замыкается, причем приложенное к вспомогательному конденсатору 11 зажигания напряжение кратковременно снижается, поскольку за счет замыкания управляемого выключателя 10 импульсный конденсатор 7 включается параллельно вспомогательному конденсатору 11 зажигания. Вторичная обмотка 6 импульсного трансформатора 5 является низкоомной.
После замыкания управляемого выключателя 10 возникает нормальная характеристика зажигания, то есть приложенное к импульсному конденсатору 7 напряжение возрастает за счет зарядки импульсного конденсатора 7 через зарядный резистор 13, так что возрастает также напряжение, приложенное к лампе 4 или вспомогательному конденсатору 11 зажигания. По достижении коммутируемого напряжения Sidac 9 он замыкается накоротко, и импульсный конденсатор 7 разряжается через первичную обмотку 8 импульсного трансформатора 5 и Sidac 9, в результате чего на газоразрядной лампе 4 высокого напряжения вырабатывается импульс зажигания, который через связанную обмотку 14 и блок 15 обнаружения импульсов зажигания сообщается управляющей схеме 12.
При регистрации импульса зажигания управляющая схема 12 сразу же размыкает управляемый выключатель 10, так что колебательный контур, образованный импульсным конденсатором 7, Sidac 9 и первичной обмоткой 8 импульсного трансформатора 5, очень быстро затухает, поскольку к этому колебательному контуру не подводится новая энергия. В результате этого удерживающий ток Sidac 9 очень быстро понижается, что позволяет снова замкнуться выключателю 10 вскоре после его размыкания, так что может быть достигнута быстрая последовательность импульсов зажигания.
Недостаток этой схемы в том, что она не учитывает снижение напряжения зажигания в зависимости от емкости линии.
Из ЕР 0479351 А1 известна самоадаптирующаяся схема зажигания, которая стремится устранить эту проблему.
Согласно этой публикации, предусмотрены два параллельно включаемых импульсных конденсатора. Если схема (IV на фиг.1) обнаружит, что приложенные к самой лампе импульсы зажигания не имеют достаточной амплитуды, то второй импульсный конденсатор за счет срабатывания выключателя включится параллельно первому импульсному конденсатору, что, как известно, повышает емкость, в результате чего во время следующего процесса зажигания соответственно возрастает амплитуда импульсов зажигания.
Согласно публикации ЕР 0479351А1, процесс протекает, следовательно, таким образом, что процесс зажигания всегда начинается с использования одного импульсного конденсатора, а в случае если амплитуда импульсов зажигания в лампе будет недостаточной, параллельно включается второй импульсный конденсатор. Предусмотрено, следовательно, дискретное повышение емкости и, тем самым, амплитуды импульсов зажигания. Уменьшение емкости, напротив, не предусмотрено.
Даже если, согласно публикации ЕР 479351А1 будет предпринята попытка обеспечения достаточной амплитуды импульсов зажигания в лампе, то это еще не обеспечит эффективного регулирования допусков всей системы зажигания в отношении:
- диапазона сетевого напряжения;
- емкости линии;
- окружающей температуры;
- использования пускорегулирующих аппаратов (различные изготовители) с разными отводами и разной конструкцией (в настоящее время для каждого устройства импульсного зажигания требуется точно согласованный с ним пускорегулирующий аппарат);
- различия между заземленными и незаземленными пускорегулирующими аппаратами.
Задачей настоящего изобретения является, следовательно, создание усовершенствованной системы зажигания, которая эффективным образом обеспечивала бы достаточную амплитуду импульсов зажигания в лампе.
Точнее говоря, целью настоящего изобретения является техника (непрерывного) регулирования амплитуды импульсов зажигания таким образом, чтобы за счет регулирования амплитуды импульсов зажигания приблизить заданное значение напряжения зажигания к нижней границе требуемого изготовителем ламп диапазона мощности благодаря чему можно уменьшить нагрузку пускорегулирующего аппарата и остальных конструктивных элементов и, тем самым, значительно увеличить срок их службы.
Точнее говоря, поставленная задача решается посредством признаков независимых пунктов формулы. Зависимые пункты показывают усовершенствования основной идеи изобретения в особенно предпочтительных вариантах.
Согласно первому аспекту изобретения, предусмотрена схема вырабатывания импульсов зажигания для лампы, причем схема содержит трансформатор импульсов зажигания (который в остальном после зажигания может служить, при необходимости, в качестве дросселя для тока лампы). Далее предусмотрено устройство для вырабатывания импульсов зажигания в первичной обмотке (обмотке зажигания) трансформатора импульсов зажигания, причем импульсы зажигания трансформируются во вторичную обмотку (главную обмотку) трансформатора импульсов зажигания. Далее предусмотрены средства для определения значения напряжения (амплитуда на зажиме LA устройства зажигания) трансформированных импульсов зажигания и устройство для регулирования значения напряжения трансформированных импульсов зажигания до заданного опорного значения.
Под выражением «регулирование значения напряжения трансформированных импульсов зажигания» следует понимать, что названное устройство рассчитано на то, чтобы в соответствии с возможным отличием от заданного опорного значения не только повысить фактическую амплитуду приложенных импульсов зажигания в зависимости от знака отличия, но и, при необходимости, также понизить.
В частности, значение напряжения трансформированных импульсов зажигания может быть непрерывно регулируемым. Это обеспечивает более эффективное и точное управление приложенным к лампе напряжением зажигания, в частности по сравнению с уже упомянутой публикацией ЕР 0479351 А1.
Устройство для вырабатывания импульсов зажигания может содержать последовательную схему, состоящую из импульсного конденсатора и выключателя, соединенного параллельно вторичной обмотке трансформатора импульсов зажигания и лампе. Устройство для регулирования значения напряжения трансформированных импульсов зажигания может при этом регулировать в качестве управляемого значения приложенное в момент зажигания импульсное напряжение на импульсном конденсаторе.
Это может происходить, например, за счет выбора момента включения и/или выключения выключателя. Существуют также другие возможности регулирования приложенного в момент зажигания импульсного напряжения на импульсном конденсаторе (регулируемый источник напряжения и т.д.). В то время как в уровне техники (ЕР 0479351 А1) емкость схемы зажигания дискретно повышается за счет подключения дополнительного импульсного конденсатора, в настоящем изобретении предпочтительным образом предложено не изменять емкость, а изменять импульсное напряжение, что дает преимущество осуществления этого непрерывным образом и, кроме того, не требует наличия нескольких импульсных конденсаторов.
Устройство регулирования значения напряжения трансформированных импульсов зажигания может, например, управлять продолжительностью включения выключателя.
В принципе, выключатель может размыкаться и замыкаться в любые моменты времени, в частности, однако, размыкаться в (установленный, при необходимости) момент времени перед достижением гребня полуволны сетевого напряжения и размыкаться и снова замыкаться преимущественно перед достижением гребня непосредственно следующей полуволны сетевого напряжения.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрена схема вырабатывания импульсов зажигания для лампы, содержащая трансформатор импульсов зажигания и устройство для вырабатывания импульсов зажигания в первичной обмотке трансформатора импульсов зажигания, трансформируемых во вторичную обмотку трансформатора импульсов зажигания, причем устройство содержит последовательную схему, состоящую из импульсного конденсатора и выключателя, присоединенного параллельно к вторичной обмотке трансформатора импульсов зажигания и лампе, причем при разомкнутом выключателе на импульсном конденсаторе, в основном, сохраняется заряд, а при замкнутом выключателе импульсный конденсатор заряжается до актуального мгновенного значения сетевого напряжения. Наконец предусмотрен еще блок управления, посредством которого могут быть произвольно установлены моменты включения/выключения выключателя.
Блок управления может управлять продолжительностью включения выключателя, причем момент включения, при необходимости, выбран жестко синхронно с заданным положением по фазе сетевого напряжения.
Для ограничения тока последовательно с выключателем может быть включен омический резистор и/или индуктивность.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложен способ вырабатывания импульсов зажигания для лампы, причем импульсы зажигания вырабатывают в первичной обмотке трансформатора импульсов зажигания и трансформируют во вторичную обмотку трансформатора импульсов зажигания. Определяют значение напряжения (амплитуду) трансформированных импульсов зажигания. Значение напряжения трансформированных импульсов зажигания регулируют наконец до заданного значения в зависимости от определяемого значения напряжения трансформированных импульсов зажигания. Также здесь следует понимать, что процесс регулирования включает в себя возможность как повышения, так и понижения амплитуды трансформированных импульсов зажигания.
Значение напряжения трансформированных импульсов зажигания можно регулировать посредством временного управления процессами зарядки/разрядки импульсного конденсатора.
Способ может включать в себя этап, на котором выключатель для зарядки/разрядки импульсного конденсатора замыкают перед достижением гребня полуволны сетевого напряжения и размыкают и снова замыкают перед достижением гребня непосредственно следующей полуволны сетевого напряжения.
Другие признаки, преимущества и особенности настоящего изобретения более подробно поясняются с помощью прилагаемых чертежей и примера его осуществления. При этом на чертежах представлено:
на фиг.1 - схематичная схема зажигания согласно изобретению;
на фиг.2 и 3 - диаграммы, иллюстрирующие процесс регулирования амплитуды импульсов зажигания за счет выбора продолжительности включения выключателя схемы зажигания;
на фиг.4 - подробный вид схемы зажигания по фиг.1;
на фиг.5 - подробный вид блока управления схемы зажигания, согласно изобретению;
на фиг.6 - известная из WO 97/08921 схема.
На фиг.1 схематично изображен пускорегулирующий аппарат, например, для газоразрядной лампы высокого давления. Сетевое напряжение прикладывают при этом к выводам L, N (L2), причем между этими выводами L, N для сетевого напряжения, при необходимости, может быть включен компенсирующий конденсатор (в пускорегулирующем аппарате может быть предусмотрена также центральная компенсация). Далее показан импульсный трансформатор VG пускорегулирующего аппарата с обмоткой ZW зажигания и последовательно включенной с ней главной обмоткой HW, причем импульсный трансформатор VG после зажигания схематично изображенной лампы служит дросселем для тока лампы. Между обмоткой ZW зажигания импульсного трансформатора VG и выводом N (L2) для сетевого напряжения предусмотрено устройство ZG зажигания (схема зажигания).
Импульсный трансформатор VG служит, следовательно, после запуска лампы токоограничительным дросселем. Обмотка ZW зажигания и главная обмотка HW служат при этом, как только загорится лампа, известным образом для ограничения тока лампы.
Устройство ZG зажигания содержит, с одной стороны, последовательную схему (последовательный колебательный контур), состоящий из токоограничительного резистора R1, индуктивности L1 и импульсного конденсатора C1. Далее устройство ZG зажигания содержит выключатель S1 (например, биполярный или полевой МОП-транзистор), за счет управления которым можно управлять процессами зарядки/разрядки импульсного конденсатора C1.
Выключатель S1 срабатывает от блока управления, который управляет процессами включения/выключения выключателя 10 в зависимости от определяемой компаратором разности между опорным напряжением Uz-Ref и определяемой фактической амплитудой импульсов зажигания на лампе LA.
Известным образом для зажигания замыкают выключатель S1 (преимущественно полупроводник в диодном выпрямительном мосту), так что импульсный ток зажигания течет через последовательную схему, состоящую из обмотки ZW зажигания, импульсного конденсатора C1, индуктивности L1 и токоограничительного резистора R1. Этот импульсный ток трансформируют в главной обмотке HW трансформатора VG импульсов зажигания в импульс напряжения зажигания, которым может быть зажжена газоразрядная лампа высокого давления.
В отношении фиг.1 следует обратить внимание на то, что, с одной стороны, управление выключателем S1 происходит в зависимости от определяемой разности между заданным значением Uz-Ref и заданным значением фактической амплитуды импульсов зажигания на лампе. С другой стороны, это управление можно, конечно, непрерывно изменять, т.е. в противоположность уровню техники выключателем S1 можно управлять с возможностью его произвольного включения и выключения во время полуволны сетевого напряжения.
Включение представляет собой при этом, как известно, момент зажигания.
Ниже со ссылкой на фиг.2 и 3 поясняется, как за счет характера включения и выключения выключателя S1 можно, в основном, произвольно и непрерывно изменять напряжение на импульсном конденсаторе С1 и соответственно также напряжение зажигания на зажиме LA. Эта произвольная настройка напряжений импульсов зажигания на зажиме LA обеспечивает эффективное регулирование уже приведенных допусков системы зажигания (сетевое напряжение, емкость линии, диапазон окружающей температуры, заземленный или незаземленный пускорегулирующий аппарат и т.д.). Это, в свою очередь, позволяет вывести заданное значение Uz-Ref амплитуды импульсов зажигания вплотную за границу требуемого изготовителем ламп диапазона мощности для процесса зажигания, в результате чего можно уменьшить нагрузку пускорегулирующего аппарата и, тем самым, значительно увеличить срок его службы.
На фиг.2 показан случай, когда обычно незадолго до достижения гребня полуволны сетевого напряжения (момент t1) выключатель S1 замыкается, в результате чего к этому определенному положению по фазе сетевого напряжения вырабатывается, по меньшей мере, один импульс зажигания. Последовательная схема (последовательный колебательный контур) цепи зажигания реагирует на это замыкание выключателя S1 импульсным током, чтобы компенсировать разность зарядов на импульсном конденсаторе С1. Пока выключатель S1 остается замкнутым, последовательный колебательный контур R1, L1, C1 затухает, и напряжение на импульсном конденсаторе непрерывно приспосабливается к актуальному значению приложенного сетевого напряжения.
В сценарии, показанном на фиг.2, выключатель S1 остается замкнутым относительно долго до момента t2. Приложенное к импульсному конденсатору С1 напряжение следует в течение всего этого времени tx включения, в основном, за актуальным значением приложенного сетевого напряжения. В момент t2 выключатель S1 снова размыкается, так что к импульсному конденсатору С1, по существу, приложено напряжение, поддерживаемое в течение времени размыкания выключателя S1, которое соответствует значению сетевого напряжения в момент t2.
Поскольку момент t2 выключения лежит очень близко перед следующим моментом включения (моментом зажигания) t3, разность между напряжением на импульсном конденсаторе С1 и значением сетевого напряжения в момент t3 относительно мала, что, следовательно, дает относительно низкое импульсное напряжение на импульсном конденсаторе С1 и соответственно низкую амплитуду импульсов зажигания на зажиме LA. Чем ближе, следовательно, момент t2 выключения к следующему моменту t3 зажигания (другими словами, чем дольше при постоянном моменте зажигания продолжительность tx включения выключателя S1), тем ниже возникающая амплитуда импульсов зажигания на зажиме LA. Амплитуда импульсов зажигания может быть, тем самым, установлена, при необходимости, до нуля, если t2, в основном, соответствует моменту t3 включения и зажигания или выключатель S1 остается постоянно включенным.
На фиг.3 изображен сценарий, когда выключатель S1 после момента t1 включения и зажигания по истечении относительно короткой продолжительности tx включения снова размыкается в момент t2, и, тем самым, на импульсном конденсаторе С1 в этот момент t2 поддерживается это относительно высокое значение сетевого напряжения. Если теперь при следующем зажигании (т.е. включении выключателя S1) в момент t3 вырабатываются один или несколько импульсов зажигания, то они имеют большую амплитуду (по сравнению со сценарием на фиг.2), поскольку импульсное напряжение, т.е. разность между поддерживаемым на импульсном конденсаторе С1 (в основном, равном значению сетевого напряжения в момент t2) и имеющимся в момент t3 зажигания значениями сетевого напряжения очень велика.
В экстремальном случае, т.е. когда выключение выключателя S1 происходит в зоне гребня первой полуволны сетевого напряжения, а зажигание, с другой стороны, - в зоне гребня следующей полуволны сетевого напряжения, импульсное напряжение на конденсаторе С1 принимает максимальное значение, т.е. приблизительно двойное пиковое значение сетевого напряжения. За счет сокращения продолжительности включения выключателя S1 можно, тем самым, непрерывно повышать амплитуду напряжения импульсов зажигания на зажиме LA.
В любом случае импульсное напряжение, согласно изобретению, в результате соответствующей перезарядки импульсного конденсатора может превысить пороговое значение сетевого напряжения (превышение напряжения).
Изобретение идет, следовательно, тем путем, что напряжение на импульсном конденсаторе может быть отрегулировано, чтобы отрегулировать в конце концов амплитуду импульсов зажигания. Емкость в устройстве ZG зажигания, напротив, изменять не приходится. Импульсное напряжение устанавливают при этом, согласно примеру осуществления изобретения, за счет выбора моментов включения и выключения выключателя в пределах одной полуволны сетевого напряжения.
Обычно момент зажигания и, тем самым, момент t1, t3 включения заданы в соответствии с требованиями изготовителя ламп. Напротив, согласно изобретению, момент t2, t2' выключения и, тем самым, продолжительность tx включения можно изменять произвольно.
Со ссылкой на фиг.4 поясняется, как с помощью микроконтроллера или ASIC U1 можно осуществить подобный процесс регулирования/управления амплитудой импульсов зажигания.
Выключатель, в данном случае полевой МОП-транзистор М1, включен в полупроводниковый мост с диодом D1. Заданное значение Uz-Ref амплитуды импульсов зажигания задают за счет соответствующего выбора резистора R6. На выводе Uzin ASIC U1 через измерительный резистор R2 определяют напряжение импульсов зажигания на зажиме LA.
Вход Ubrin служит для внутренних функций ASIC.
Далее посредством входа Uzin можно определить прохождение сетевого напряжения через нуль. Каждое прохождение через нуль может вызвать в управляющей логике процесс подсчета, причем актуальное показание счетчика отражает тогда имеющееся в данный момент положение по фазе сетевого напряжения. Это важно, в частности, для надлежащего тактирования моментов включения и, тем самым, моментов зажигания в соответствии с требованиями изготовителей ламп.
В управляющую логику встроена, например, посредством так называемой look-up таблицы собственно регулирующая логика. Это значит, что в зависимости от результата сравнения Uz-Ref - Uzin напряжений зажигания в управляющей логике посредством функции или такой таблицы задано, в какой момент или по истечении какой продолжительности tx включения выключатель S1, М1 за счет подачи соответствующего сигнала OUT должен быть замкнут и/или снова разомкнут.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ПРИБОР ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ | 2005 |
|
RU2403689C2 |
| Устройство для зажигания газоразрядной лампы | 1980 |
|
SU944173A1 |
| Устройство для зажигания импульсной газоразрядной лампы | 1980 |
|
SU936473A1 |
| Устройство для зажигания ксеноновых ламп | 1976 |
|
SU630760A1 |
| Устройство зажигания газоразряднойлАМпы | 1978 |
|
SU845301A1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ | 2000 |
|
RU2178959C1 |
| Устройство для импульсного зажигания ксеноновых ламп | 1976 |
|
SU731618A1 |
| ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ БАЛЛАСТ ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ | 2009 |
|
RU2409013C1 |
| Устройство для зажигания газоразрядной лампы | 1978 |
|
SU896796A1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП | 2002 |
|
RU2254693C2 |
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для зажигания газоразрядных ламп высокого давления. Технический результат - повышение амплитуды зажигания. Для достижения данного результата схема зажигания содержит трансформатор (VG) импульсов зажигания, устройство (ZG) для вырабатывания импульсов зажигания, средство (LA) для определения значения напряжения трансформированных импульсов зажигания и устройство (U1) для регулирования значения напряжения трансформированных импульсов зажигания до заданного опорного значения (Uz-Ref). 7 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.
| Бесколесный шариковый ход для железнодорожных вагонов | 1917 |
|
SU97A1 |
| ЕР 0479351 А1, 08.04.1992 | |||
| Способ образования галоидированной пены для тушения пожара | 1984 |
|
SU1196012A1 |
| US 6362576 В1, 26.03.2002 | |||
| US 6057650 А, 02.05.2000 | |||
| ЕР 1043917 А2, 11.10.2000. | |||
