(54) УСТРОЙСТВО Для ПИТАНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ЛАМПЫ ОДНОПОЛЯРНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ
1
Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в осветительных установках с люминесцентными лампаш.
Известно устройство для питания люминесцентных ламп, содержащее мостовой выпрямитель, конденсатор на выходе выпрямителя, транзисторный ключ в цепи выпрямленного тока, включенный последовательно с люминесцентной лампой и дросселем, причем лампа и дроссель шунтированы диодом, управление транзистором, работающим в ключевом режиме, осуществляется от отдельного генератора импульсов Ю.
Недостатками устройства являются его сложность, низкие энергетические показатели и недостаточная надежность работы. Сложность устройства связана с наличием в силовой цепи дросселя и диода, шунтирующего дроссель и лампу, а также тем, что генератор импульсов, обеспечивающий ключевой импульсный режим работы транзистора силовой цепи содержит несколько дополнительных транзисторов и других элементов .
Низкие энергетические показатели. объясняются потерями в активном сопротивлении дросселя. Если пита.ние устройства происходит от нестабилизированной по напряжению сети переменного тока, то для ограничения тока в цепь переменного тока перед вы10прямителем включают дополнительный балласт в виде резистора или дросселя, что создает дойолнительные потери в устройстве. При индуктивном балласте дросселе коэфициент мощ15ности на входе устройства отстающий, и устройство является потребителем реактивной мощности из сети. Это, в свою очередь, увеличивает мощность потерь в сети или требует соэдаиия
29 в сети дополнительных компенсирупцих устройств,
Низкая надежность известного устг, ройства связана с тем, что к транзис-г 3 тору силовой цепи в период его закры того состояния прикладывается напряжение ,близкое амплитуде переменного напряжения сети. В случае применения в качестве дополнительного балласта в цепи переменного тока дросселя, на пряжение на выходе выпрямителя может оказаться еще выше (цо двойной величины от амплитуды переменного напряжения сети). При выходе из строя диода, шунтирующего лампу и дроссель, напряжение на транзисторе в момент его запирания за счет ЭДС самоиндукции дросселя может быть существенно (в несколько раз) выше рабочего напряжения транзистора. Дополнительный источник для питания генератора импульсов управления транзисторным клю чем (транзистором силовой цепи) и сам генератор содержит немало эле- , ментов, что дополнительно уменьшает надежность работы устройства. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство , содержащее выпрямительный мост, входом подключенный через балластный конденсатор к выводам для присоединения к сети переменного тока, а выходом соединенный с конденса тором сглаживающего фильтра, с выводом для подкгючения люминесцентной лампы и с эмиттером п-р-п транзистора, коллектор которого подключен к в воду для присоединения лампы, а база через транзисторный усилитель под ключена к выходу мультивибратора. Дл питания мультивибратора и усилителя предусмотрен отдельный трансформатор выпрямитель и сглаживающий конденсатор . Недостаток этого устройства состо ит в большой его сложности и малой надежности. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем что устройство для питания люминесцентной лампы однополярными импульсами, содержащее выпрямительньй мост подключенный входом через балластный конденсатор к выводам для присоедине ния к сети переменного тока, а выходом соединенный с конденсатором сгла живающего фильтра, с одним из выводов для подключения люминесцентной лампы и с эмиттером п-р-п транзистора, снабжено импульсным трансформато ром, конденсатором, делителем напряжения двумя резисторами обратной свя зи и другим конденсатором, причем деитель напряжения входом подключен между эмиттером п-р-п транзистора выводом для присоединения люминесцентной лампы, параллельно делителю напряжения подключены последовательно соединенные конденсатор и первичная обмотка импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого чере указанные два резистора и другой конденсатор подключена к базе п-р-п транзистора, коллектор которого подключен к выходу делителя напряжения. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Люминесцентная лампа 1 точками 2 и 3 разных своих электродов подключена через транзистор 4 к выходным точкам 5 и 6 мостового выпрямителя, образованного диодами 7-10, вход которого точками 11 и 12 через конденсатор 13 подключен к сети 14 переменного тока. На выходе выпрямителя 7-10 установлен конденсатор 15, служащий для сглаживания.выпрямляемого напряжения. Другие концы 16 и 17 электродов лампы 1 соединен э со стартером 18 тлеющего разряда. Конденсатор-, 19 подключен через первичную обмотку 20 импульсного трансформатора 21 с се;рдечником из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Конец обмотки 20 и начало вторичной обмотки 22 того же трансформатора 21 соединены с эмиттером транзистора 4, а конец обмотки 22 соединен через последовательно включенные резисторы 23 и 24 обратной связи с базой транзистора 4. Параллельно резистору 23 подсоединен конденсатор 25 обратной связи. Резисторы 26 и 27 образуют делитель напряжения. Устройство работает следующим образом. До подключения устройства к сети 14 цепь находится в нерабочем состоянии, токи и напряжения на всех элементах равны нулю. При включении напряжения се ги 14 через конденсатор 13, выпрямитель 7-10 начинает протекать ток заряда конденсатора 15, так как емкость конденсатора 15 много больше емкости конденсатора 13, напряжение на конденсаторе 15 увеличивается ступенчато по полупериодам сети. При малом напряжении на выходе выпрямителя (на конденсаторе 15) через лампу 1 и стартер 18 протекает лишь 5 , ток утечк1 между электродами и ток инициирующего разряда, а напряжение на транзисторе 4, шунтированном высокоомным резистором 27 практически равно нулю. Стартер 18 и лампа 1 подбираются так, что тлеющий разряд развивается в стартере 18 применьшем напряжении, чем в лампе 1. Появление тока тлеющего разряда стартера 18 увеличивает напряжение на транзисторе 4 и может создать условия для возникновения генерации импульсов управления транзистором 4 от цепи положительной обратной связи. В цепи коллектора транзистора 4 включено относительно небольшое сопротивление, образуемое сопротивлением между точками и концами электродов 2-16 и 3-17 лампы 1 и резистором 26. В результате к эмиттер-коллек торному переходу транзистора 4 прикладывается большое напряжение и возникает регенеративный процесс. При увеличении напряжения на транзисторе через конденсатор 19 и обмотку 20 начинает протекать ток, причем к началу обмотки 20 приложен положительный потенциал. Полярность напряжения, наведенного на вторичной обмотке 22 трансформатора 21 оказывается такой, что положительный полюс его приложен к эмиттеру, а отрицательный к базе транзистора 4. За счет конденсатора 25 увеличивается крутизна переднего фронта прикладываемого к б.азе тран зистора напряженияi запирающего транзистор 4 и тем самым способствующего еще большему увеличению напряжения на транзисторе 4. Если нарастание напряжения на транзисторе 4 прекращается,то прекращается и ток через конденсатор 19 исчезает напряжение на обмотках тран форматора 21, а к базовой цепи транзистора 4 уже прикладывается на запи рание напряжение, а остаточное напря жение конденсатора 25, созданное в процессе протекания в базе тока в предшествующем интервале времени. Эт напряжение оказывается отпирающим для транзистора 4. В результате несколько уменьшается его сопротивлени и уменьшается напряжение на транзисторе. Возникает ток через конденсатор 19 такого направления, что к обмотке 20 прикладывается напряжение в отрицательной полярности на ее начале. На вторичной обмотке 22 наводитс ЭДС также в отрицательной полярнос1ти на ее начале. Эта ЭДС оказывается отпирающей для транзистора 4, что вызывает дальнейший процесс отпирания транзистора 4. Конденсатор 25 увеличивает крутизну переднего фронту напряжения , отпирающего транзистор 4. Отпирающее напряжение формируется до тех пор , пока происходит заряд конденсатора 9, или до тех пор, пока не происходит насьщ ени сердечника трансформатора 21. В обоих этих случаях отпиракицее напряжение, наведенное на обмотке 22 уменьшается, а к базе транзистора 4 прикладывается запирающее напряжение конденсатора 25, созданное в предшествующем .интервале времени. Развивается процесс запирания транзистора 4, сопровождающийся увеличением напряжения на нем. Запертое состояние транзистора 4 сохраняется до тех пор, пока не заканчивается заряд конденсатора 19 или не произойдет насьпцения сердечника трансформатора 21, после чего снова возникает процесс перехода транзистора 4 из запертого в открытое состояние. Использование конденсатора 25 и сердечника с прямоугольной петлей гистерезиса в трансформаторе 21 обеспечивает резкий перелом из запертого: состояния транзистора 4 в открытое состояние и обратный переход, что дает возможность свести коммутационные потери в транзисторе 4 до возможно малой величины. Этой же цели снижения коммутационных потерь в транзисторе 4 служит выбор глубины обратной связи за счет соответствующей величины коэффициента трансформации трансформатора 21. Глубокая об ратная связь позволяет также обеспе- . чить устойчивую генерацию в ширрком диапазоне изменен.чя сопротивления нагрузки в цепи коллектора транзистора 4 и напряжения сети. Такое решение упрощает устройство, так как не требует дополнительных источников питания. Таким образом, при по- явлении напряжения на транзисторе возникает устойчивый ключевой режим чередуняцегося открытого и закрытого состояния транзистора 4 со скважностью и частотой, зависящими от ftapaметров элементов цепи обратной связи. При каждом запирании транзистора 4 его ток уменьшается до весьма малой величины. Чтобы при этом не изошло выключения лампы, параллель
