Статический преобразователь частоты для газоразрядных ламп Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

схеме самовозбуждения. Частота переключения КЭ 1 и КЭ 2 выбирается несколько больше частоты ЪСгконтура 6 и 7. При открытом КЭ 1 напряжение ЗК 3 прикладывается к нагрузке 8, после закрытия КЭ 1 не прерывается, ток проходит через рекуперируклций диод 21 При включении КЭ 2 ток в нагрузке 8 меняет направление. Зарядный ключевой элемент образован последовательным включением КЭ 14 и 1, Во время

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания газоразрядных ламп.

Цель изобретения - повьшгение эко номичности.

На фиг. 1-3 приведены варианты построения принципиальных электрических схем преобразователя; на фиг. 4- характер напряжения полуволны сетевого выпрямителя и тока, протекающего через зарядный дроссель; на фиг. 5- графики изменения падения напряжения на зарядном дросселе (а); тока через зарядный дроссель (б); значения фазы синхронизирующего напряжения по фиг. 1 (в); значения фазы по фиг.2 (г)

Преобразователь содержит инвертор, состоящий из последовательно соединенных первого 1 и второго 2 ключе- вых элементов, выполненных в виде транзисторов, подключенных параллельно зарядному входному конденсатору 3, и управляющего трансформатора, первичная обмотка 4, которого образует с колебательным конденсатором 5, последовательным резонансным LC-конту- ром 6 и 7 и цепью 8 нагрузки последовательную цепь, подключенную параллельно второму ключевому элементу. Вторичные обмотки 9 и 10 управляющего трансформатора подключены к управляющим входам ключевых элементов. Между сетевым выпрямителем 11 и входным зарядным конденсатором включен импульсный регулятор с последовательным включением зарядного дросселя 12 и зарядного диода 13 и параллельным включением зарядного ключевого элемента 14, управляющий вход которого

открытого КЭ 2 и закрытого КЭ 1 накопительный конденсатор 28 заряжается через КЭ 2, конденсатор 26 и диод 27 образуют делитель напряжения. Конденсатор задержки 32 приводит к быстрому запиранию КЭ 14. Включение КЭ 14 возможно только в период ввшюченного КЭ 1. В устройстве предложены схемы выполнения КЭ 14 на МОП-транзисторе. 4 3.п. ф-лы, 5 ил.

подключен к выходу 15 узла управления 16, с входом синхронизации 17 управляющим входом 18, и общим выводом 19.

Транзисторы инвертора шунтированы рекуперирующими диодами 20 и 21. Пуск инвертора осуществляется при помощи зарядной цепочки из пусковых резисторов 22 пускового конденсатора 23, первого триггерного диода 24 и разрядного диода 25. Узел 16 управления имеет В своем составе вспомогательный источник электропитания положительной полярности напряжения, который выполнен в виде посцедова- тельной цепочки из первого конденсатора 26 первого развязывающего диода 27 и первого накопительного конденсатора 28.

В схеме узла управления (фиг. 1) параллельно первому накопительному конденсатору включен силовой переход управляющего транзистора 29, коллектор которого через регулируемый резистор 30 и третий разделительный диод 31 подключен к одному из выводов конденсатора 32 задержки, который через второй триггерньш диод 33 подключен к выходу узла управления и через разрядный диод 34 - к выходу импульсного регулятора, причем второй вывод конденсатора задержки подключен к входу синхронизации узла управления и коллектору первого транзистора инвертора. Вход управляющего транзистора шунтирован сглаживающим конденсатором 35, который через первый разделительный диод 36 подключен к средней точке резистивного делителя 37 и 38 напряжения, подключенного

к выходу сетевого выпрямителя и через второй разделительный диод 39 - к выходу импульсного регулятора.

На фиг. 2 управление зарядным ключевым элементом 14, выполненном на НИП-транзисторе, производится от узла 16 управления, выполненного на компараторе 40, который через согласующий каскад на транзисторах 41-43 и стабилитроне 44 подключен к выходу 15 узла управления. Инвертирующий : (запирающий) вход компаратора шунтирован конденсатором 32 задержки и через третий разделительный диод 34 и первый резистор 45 соединен с входом 17 синхронизации и через резистор 30 и нелинейный резистор 46 - с сетевым выпрямителем, причем резистор 30 соединен с входом синхронизации через второй резистор 47. Неинвертирующий (вход включения) компаратора зашунти рован стабилитроном .48 и через третий резистор 49 и параллельный конденсатор 50 соединен с входом синхронизации. Конденсатор задержки зашунтиро- ван ограничительным стабилитроном 51, База-эмиттерный переход транзистора 43 зашунтирован первым обратным диодом 52.

В третьем варианте исполнения (фиг. 3) разрядный ключевой элемент 14 выполнен на биполярном транзисторе, схема управления которого требует дополнительного источника электропитания отрицательной полярности напряжения, который выполнен в виде последовательной цепочки из дросселя 53 и второго накопительного конденсатора 54, выводы которого образуют выводы источника, причем упомянутая цепочка через второй развязываюпц1Й диод 55 подключена к выводу источника положительной полярности, а через делительный конденсатор 56 - к коммутирующему переходу зарядного ключе- вого элемента 14. Конденсатор 26 с дополнительным конденсатором 57 образует емкостной делитель напряжения, средняя точка которого через второй обратный диод 58 подключена к выводу источника отрицательной полярности.

Преобразователь работает следующим образом.

Инвертор выполняется по схеме с , самовозбуждением на насыщающемся уп равляющем трансформаторе с первичной

обмоткой 4, вторичные обмотки 9 и 10 которого подключены к управляющим переходам ключевых транзисторов I и 2 Инвертор может б.ыть выполнен по любой известной схеме (мостовой, полумостовой), однако наиболее предпочтительной является схема инвертора с обратной фазой, в котором первичная обмотка 4 трансформатора включена последовательно с колебательным конденсатором 3 и резонансным контуром из дросселя 6 и конденсатора 7, параллельно транзистору 2. Частота переключения транзисторов инвертора выбирается несколько большей частоты резонанса последовательного LC-конту ра 6 и 7, благодаря чему исключается возможность одновременного открытия транзисторов инвертора.

Во время открытого состояния транзистора 1 напряжение зарядного конденсатора 3 прикладывается к нагрузке. Колебательный конденсатор 5 заряжается полярностью, указанной на фиг. 1. После закрытия транзистора 1 ток в нагрузке, пока закрыт транзистор 2, не прерывается, так как через нагрузку через рекуперирующий диод 21 проходит ток под воздействием дросселя 6 колебательного контура. При включении транзистора 2 конденсатор 5 разряжается через транзистор

2и цепь нагрузки. Ток в нагрузке меняет направление. При отключении транзистора 2, пока закрыт транзистор 1, направление тока в нагрузке не изменяется и протекает через зарядный конденсатор 3 и рекуперирующий диод 20 до открытия транзистора 1. Характер изменения напряжения на транзисторе 1 показан на фиг. 5в, г.

Энергия к зарядному конденсатору

3поступает от сетевого выпрямителя 11 через импульсный регулятор, содер жапщй зарядный дроссель 12 и зарядный диод 13 с параллельным включением зарядного ключевого элемента.

При подаче на вход преобразователя переменного напряжения сети зарядный входной конденсатор заряжается через зарядньй дроссель и зарядный диод, В это же время заряжается пусковой конденсатор 23 через резисторы 22 от входного зарядного конденсатора. Как только напряжение на пусковом конденсаторе достигнет порога срабатывание триггерного диода, транзистор 1 открывается. Одновременно происходит разряд пускового конденсатора 23 через разрядный диод 25 и транзистор 1 и пусковая схема во вре512995

мя периодиче ских колебаний инвертора не может включаться в работу.

Зарядный ключевой элемент (фигЛ) образован последовательным включением тиристора 14 и транзистора 1. 5

Во время открытого состояния транзистора 2 и закрытого состояния транзистора 1, накопительный конденсатор 28 заряжается через транзистор 2, конденсатор 26 и диод 27. Накопитель- О ный конденсатор 28, диод 27 и конденсатор 26 образуют делитель напряжения , которьй включен параллельно транзистору 1. Конденсатор 32 задержки через диод 34 и транзисто15 2 в 15 это время разряжается, что приводит к быстрому запиранию тиристора ключевого элемента 14,

Пусть в момент t (фиг, 5а, б) открывается транзистор 1 и закрывается транзистор 2, С этого момента накопительный конденсатор 28 начинает разряжаться через диод 31, резистор 30 и транзистор 1 на конденсатор 32 задержки, напряжение на котором по прошествии установленного с помощью резистора 30 времени задержки дос- .тигнет величины, при которой триггер ный диод 33 переходит в проводящее состояние, включая тиристор, Включе- ние зарядного тиристора возможно только в период включенного состояния транзистора 1, причем он включается -в момент t с задержкой а после включения транзистора 1 (фиг. 5а, б) До следующего такта работ1 1 (закрытия транзистора 1) зарядньй дроссель 12 находится под напряжением полуволны сетевого выпрямителя 11,

Формула изобретения

1. Статический преобразователь частоты для газоразрядных ламп, содержащий инвертор, состоящий из пос- 45 ледовательно соединенных первого и второго ключевых элементов, подключенных параллельно к зарядному конденсатору, и управляющего трансформатора, первичная обмотка которого 50 образует с последовательным резонансным контуром и цепью нагрузки последовательную цепь, подключенную параллельно второму ключевому элементу, причем вторичные обмотки унравляюще- 55 го трансформатора подключены к управляющим входам ключевых элементов, отличающийся тем, что.

5

5

0 0 5

0

5 0 5

с целью повьш1ения экономичности, введен блок установки напряжения, состоящий из зарядного дросселя, подключенного через зарядный ключевой элемент к сетевому выпрямителю, и зарядного диода, образующего с зарядным конденсатором инвертора последовательное соединение, подключенное параллельно зарядному ключевому элементу, вход управления которого подключен к управляющему выходу узла управления, вход синхронизации которого подключен к одному из двух ключевых элементов инвертора.

2.Преобразователь по п, 1, о т - личающий ся тем, что узел управления выполнен на компараторе, выход которого связан с выходом узла управления, неинвертирующий вход - с входом синхронизации, а инвертирующий вход - с конденсатором задержки, который через зарядньй контур подключен к управляющему входу узла управления, а через разрядный диод к входу синхронизации узла управления.

3.Преобразователь по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что узел управления содержит вспомогательный источник электропитания положительной полярности, который выполнен в виде последовательного соединения первого конденсатора, первого развязывайщего диода и первого накопительного конденсатора, которое подключено параллельно к первому ключевому элементу инвертора, причем выводы первого накопительного конденсатора образуют выходные выводы источника напряжения положительной полярности ,

4,Преобразователь по пп. 1-3, отличающийс-я тем, что в узел управления введен вспомогательный источник питания отрицательной полярности, который выполнен в виде второго накопительного конденсатора, которьй соединен последовательно с дросселем и вместе с последовательным соединением первого накопительного конденсатора и первого развязывающего диода через делительный конденсатор параллельно подключен к зарядному ключевому элементу,

5,Преобразователь по пп, 1 и 3, отличающий ся тем, что зарядный ключевой элемент выполнен в виде последовательного соединения тиристора и первого ключевого элемента

инвертора, а узел управления выполнен с управляющим транзистором, уп- равлякщий переход которого связан с управляющим входом узла управления, а силовой переход подключен к вспомогательному источнику положительной полярности и через резистор и третий разделительный диод - к первому выводу конденсатора задержки, который через триггерный диод подключен к управляющему входу тиристора и через

/2

разрядный диод - к зарядному конденсатору инвертора, причем второй вы- вод конденсатора задержки подключен к входу синхронизации узла управления ,

по

Приоритет ам:

31.07.81- по пп. 1, 3, 5

08.02.82- по п. 2 28.05.82 - по п. 4

п у н кФиг.3

На

ФигМ

12

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания газоразрядных ламп. Цель изобретения - повьппение экономичности. Устройство содержит инвертор, выполненный на ключевых элементах (КЭ) 1 и 2, зарядном конденсаторе (ЗК) 3, управляющем трансформаторе с первичной обмоткой 4 и вторичными обмотками 9 и 10, а также сетевой выпрямитель 11. В устройство введен блок установки напряжения, состоящий из зарядного дросселя 12, зарядного диода 13, КЭ 14 и узла управления 16, Инвертор выполнен по § СО INS СО со СЛ Ю с:) ы

Редактор С. Патрушева

Составитель Н, Цимевская Техред М.Моргентал

Заказ 907/64Тираж 661Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35,-Раушская наб., д. 4/5

н.-...в« -- в™в 1в--в---- ,- - - - - - Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 5

Корректор С. Черни