DE19719168A1

DE19719168A1 - Energieversorgungseinrichtung

Info

Publication number: DE19719168A1
Application number: DE19719168A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kido; Yuji Kumagai; Shinji Makimura
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 1998-03-12
Also published as: US5945785A; CN1175184A; CN1244256C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Energieversorgungseinrichtungen und speziell auf eine Energieversorgungseinrichtung, bei der zwei Schalt elemente in Reihe geschaltet sind, um eine Gleichspannung in eine Wechselspannung, mit der eine Last gespeist werden soll, umzuwandeln.

Die Energieversorgungseinrichtung der genannten Art ist beispiels weise bei Verwendung in einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung und dergleichen von Nutzen.

Es wurden bereits Energieversorgungseinrichtungen der genannten Art vorgeschlagen, die im folgenden beschrieben werden.

Beispielsweise in der US-PS 5 023 566 weist die Vorrichtung einen Hauptverstärker, der aus einer sogenannten Klasse-D-Verstärkungs schaltung mit Schaltelementen vom Feldeffekttransistortyp und einer Spule und einem Kondensator besteht, und einen Ansteuertransformator auf, der Primär- und Sekundärwicklungen und einen magnetischen Kern zur Übertragung eines Ausgangssignals von einem Steuermittel zu dem Haupt verstärker aufweist. In diesem Fall ist eine Widerstandslast mit den Ausgangsanschlüssen des Hauptverstärkers als Last verbunden. Eine Hoch frequenz-Energiequelle besteht aus den Steuermitteln, dem Ansteuer transformator und dem Hauptverstärker als Last, so daß der Widerstands last von dieser Hochfrequenz-Energiequelle hochfrequente Energie zuge führt werden kann.

Bezüglich der Last beschreibt die US-PS 5 414 327 eine weitere An ordnung, in der eine elektrodenlose Entladungslampe verwendet wird. Die Anordnung enthält die elektrodenlose Entladungslampe mit einem kugel förmigen Glaskolben, der transparent ist oder auf seiner inneren Wan dung ein fluoreszierendes Material aufweist und in sich ein Entladungs gas aus Metalldampf oder dergleichen einschließt, wie beispielsweise Quecksilber und Edelgas, eine Hochfrequenz-Energiespeisespule, die dicht entlang der Lampe angeordnet ist, und eine Hochfrequenz-Energie quelle, um der Hochfrequenz-Energiespeisespule hochfrequente Energie zuzuführen. Ein starkes magnetisches Feld wird mit der Hochfrequenz- Energiespeisespule erzeugt, indem der Hochfrequenz-Energiespeisespule ein hochfrequenter Strom von der Hochfrequenz-Energiequelle und der elektrodenlosen Entladungslampe die hochfrequente Energie zugeführt wird, so daß ein Hochfrequenzplasma in der elektrodenlosen Entladungs lampe erzeugt wird und ultraviolette Strahlen oder sichtbare Strahlen erzeugt werden.

Eine weitere bekannte Energieversorgungseinrichtung wurde in der US-PS 5 030 889 beschrieben. Darin ist die Primärwicklung des Ansteuer transformators in zwei Teile geteilt, die in Reihe geschaltet sind und zur Ansteuerung von Schaltelementen jeweils auf getrennte magnetische Kerne gewickelt sind, so daß jegliche Wechselwirkung zwischen den Sekundärwicklungen verringert werden kann, um Verzerrungen der Strom wellenform zu minimieren oder um eine präzise Steuerung bezüglich der relativen Phase und Amplitude der Gatesteuersignale zu erreichen, damit jegliche Verzerrung einer gewünschten sinusförmigen Signalform vermie den wird. Bei dieser Anordnung erfordert die Aufteilung des Ansteuer transformators in zwei Abschnitte jedoch zwei magnetische Kerne, so daß ein Problem darin entsteht, daß die Kosten steigen und das Gewicht der Energieversorgungseinrichtung vergrößert wird. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Leiterstruktur der Schaltung auf der Primärwick lungsseite eine größere Längenausdehnung erreicht, so daß der Betrieb der Schaltung durch eine parasitäre Induktivität beeinflußt wird, die in solch einer Leiterstruktur einer Schaltung entsteht, und die Schal tung unstabil wird, wenn sie bei einer hohen Frequenz von beispiels weise 13,56 MHz betrieben wird.

Es wird nun konkreter auf ein Beispiel für die Steuermittel, die in der vorstehenden US-PS 5 023 566 angewendet werden, Bezug genommen. Die Hochfrequenz-Energiequelle bildet dort die Steuermittel mit Hilfe eines Schwingkreises, der einen Quarzoszillator enthält, und eines Vorverstärkers, der eine sogenannte Klasse-C-Verstärkerschaltung zur Verstärkung eines Ausgangssignals des Schwingkreises aufweist. Parallel zu der Primärwicklung des Ansteuertransformators ist ein veränderlicher Kondensator geschaltet, so daß eine Spannung VGS über Gate und Source zweier Schaltelemente, die den Hauptverstärker bilden, über die Steuerung des veränderlichen Kondensators eingestellt werden kann und das Ausgangssignal der Hochfrequenz-Energiequelle steuerbar wird. Wenn beispielsweise ein Produkt IRF710 von IR als Schaltelement verwendet wird, weist die Steuerspannung VGS über Gate und Source im wesentlichen eine Sinusform auf, mit einem Scheitelwert, der zwischen 10 und 15 V eingestellt werden kann. Hier wird eine Gleichstromquelle als Energiequelle des Hauptverstärkers verwendet. Eine weitere Gleichstromenergiequelle wird als Energiequelle für die Steuermittel verwendet.

Bei einem weiteren bekannten Ansteuertransformator wird ein ring förmiger magnetischer Kern verwendet. Eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen sind auf den ringförmigen Kern gewickelt. Die neben einanderliegend gewickelten Sekundärwicklungen sind so ausgeführt, daß sie sich nicht kreuzen, aber nahe beieinanderliegen und so eine Bi filarwicklung bilden.

Bei dem vorstehenden Stand der Technik wird das Verhältnis der Änderung des Schaltungswirkungsgrads η in Bezug auf den Wert des ver änderlichen Kondensators ebenfalls vergrößert. Es ist daher ein Problem, daß auch dann, wenn der Wert des veränderlichen Kondensators anfanglich so eingestellt ist, daß der Schaltungswirkungsgrad η maximal ist, der Schaltungswirkungsgrad η deutlich sinkt, wenn eine an der Sekundärwicklung auftretende Spannung sich aufgrund irgendeiner Ver änderung über der Zeit oder über dem Temperaturverhalten der Bestand teile verändert.

Bezogen auf den Grund, weshalb der Schaltungswirkungsgrad η sich aufgrund der an der Sekundärwicklung auftretenden Spannung deutlich verändert, ist festzustellen, daß diese spezielle Spannung gleich der Gate-Source-Spannung VGS des Schaltelements ist. Mit der Annahme, daß die Zeitabschnitte, in denen die Spannung eine Gate-Schwellenspannung V_T der Schaltelemente der Klasse-D-Verstärkungsschaltung überschreitet, T_A und T_B sind, wird T_A = T_B sein.

Wenn nun die an der Sekundärwicklung auftretende Spannungsamplitude vergrößert wird, dauert damit dieser Zustand von T_A und T_B lange an, so daß die Zeit im ausgeschalteten Zustand (die Zeit, während der die Schaltelemente gleichzeitig im Sperrzustand sind), die Schaltverluste dieser Schaltelemente und der Schaltungsverlust vergrößert werden.

Wenn daher die Amplitude der Gate-Source-Spannung VSG durch Ver größern des Wertes des veränderlichen Kondensators in einem angehobenen Zustand gehalten wird, verschlechtert sich der Schaltungswirkungsgrad η.

Mit der Erfindung wird daher angestrebt, zu geringeren Kosten eine Energieversorgungseinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, die vorstehenden Probleme zu lösen, die Auswirkungen einer Veränderung der an die Primärseite des Ansteuertransformators angelegten Spannung, die durch irgendeine Veränderung der Eigenschaften der Bestandteile verur sacht wird, auf den Betrag der Veränderung des Schaltungswirkungsgrads η zu minimieren und auch eine Minimierung der Dimensionierung der Einrichtung zu erreichen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dies mit einer Energie versorgungseinrichtung verwirklicht werden, die eine Hochfrequenz- Energiequelle, die eine Gleichspannung in eine Hochfrequenz-Wechsel spannung zum Anlegen an eine Last umwandelt, und die zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente, einen Ansteuertransformator mit einer Primärwicklung, zwei Sekundärwicklungen, die jeweils mit einem Steuer anschluß eines der Schaltelemente in Reihe geschaltet sind, und einem magnetischen Kern, auf den die Primärwicklung und die Sekundär wicklungen gewickelt sind, und Mittel zur Steuerung der Schaltelemente durch Anlegen einer Spannung an die Primärwicklung des Ansteuertrans formators aufweist, und bei der die Wicklungsanordnung und -ausführung der Sekundärwicklungen des Ansteuertransformators dergestalt sind, daß der Schwankungsgrad der Zeit, die sich die Schaltelemente im Durchlaß zustand befinden, verglichen mit dem Schwankungsgrad der Spannung, die an die Primärwicklung des Ansteuertransformators angelegt ist, ver kleinert ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Ansteuertransformators, der in der ersten Ausführungsform der Energieversorgungseinrichtung ent sprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 einen Schaltplan, der eine Energiequelle der ersten Aus führungsform zeigt;

Fig. 3A eine Darstellung der Signalform der Gate-Source-Spannung der Schaltelemente in der ersten Ausführungsform;

Fig. 3B eine Kennlinie des Schaltungswirkungsgrades bezogen auf den Wert des veränderlichen Kondensators der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematische Ansicht des Ansteuertransformators, der bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 5 eine Kennlinie des Schaltungswirkungsgrades der zweiten Aus führungsform;

Fig. 6 eine schematische Ansicht, die den Ansteuertransformator zeigt, der bei einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 7 eine Kennlinie der Gate-Source-Spannung über dem Wert des veränderlichen Kondensators bei einer sechsten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Phasenkennlinie über dem Wert des veränderlichen Kondensators, der bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Die Fig. 9 und 10 Darstellungen der Signalform, um die Phasen differenz zwischen der Spannung und dem Strom zu zeigen;

Fig. 11 eine Kennlinie des Schaltungswirkungsgrades der sechsten Ausführungsform; und

Fig. 12 eine Kennlinie der Veränderung der Ausgangsleistung der sechsten Ausführungsform.

Auch wenn die vorliegende Erfindung nun unter Bezugnahme auf die in der beiliegenden Zeichnung gezeigten Ausführungsformen beschrieben wird, ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese gezeigten Ausführungsformen zu beschränken, sondern alle Veränderungen, Modifika tionen und gleichwertigen Anordnungen, die innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche möglich sind, einzuschließen.

Ausführungsform 1

Ein in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeter Ansteuertransformator T ist schematisch in der Fig. 1 ge zeigt, in der der Ansteuertransformator T beispielsweise einen ring förmigen magnetischen Kern 10 verwendet, eine Primärwicklung n1 und zwei Sekundärwicklungen n21 und n22 auf den ringförmigen Kern 10 auf gewickelt sind und diese Sekundärwicklungen n21 und n22 benachbart und bifilar gewickelt sind, so daß sie sich nicht überkreuzen. In diesem Fall sind die Sekundärwicklungen n21 und n22 speziell so gewickelt, daß sie durch gleiche Zwischenräume voneinander getrennt sind, um einander nicht zu nahe und bei jeder Windung entfernt voneinander zu sein.

Als nächstes wird der Betrieb kurz beschrieben werden. Eine Signalform der Spannung VGS über Gate und Source eines Schaltelements Q2, wenn beide Gleichstromenergiequellen E1 und E2 in der Schaltung der Fig. 2 eingeschaltet sind, ist in der Fig. 3A gezeigt. Eine Kenn linie des Schaltungswirkungsgrads η einer Hochfrequenzquelle 3 über dem Wert eines veränderlichen Kondensators VC ist in der Fig. 3B ge zeigt. Aus dieser Fig. 3B kann entnommen werden, daß der Schaltungs wirkungsgrad η bei ungefähr 84% gehalten wird, auch wenn der Wert des veränderlichen Kondensators VC (oder die Spannung VGS über Gate und Source) sich verändert, und es kann keine merkliche Verschlechterung des Schaltungswirkungsgrades η wie bei bekannten Einrichtungen be obachtet werden. Dies bedeutet, daß sich der Schaltungswirkungsgrad η nicht merklich ändert, auch wenn sich die an die Primärwicklung n1 des Ansteuertransformators T angelegte Spannung aufgrund einer Veränderung des Wertes des veränderlichen Kondensators ändert.

Zur Erläuterung des Fehlens jeder merklichen Veränderung des Schaltungswirkungsgrades η wird auf die Fig. 3A verwiesen, aus der deutlich wird, daß die Signalform der Gate-Source-Spannung VGS eine Verzerrung der Signalform beim Anstieg von einer negativen Spannung um 0 V herum aufweist. Dies ist deshalb der Fall, da die Leitungskapazi tät der jeweiligen Sekundärwicklungen n21, n22 verringert ist, da die in der Fig. 1 gezeigten Sekundärwicklungen n21 und n22 so gewickelt sind, daß sie bei jeder Windung einander nicht zu nahe und voneinander entfernt sind, und da die Leitungskapazität zwischen der Primärwick lung n1 und den Sekundärwicklungen n21 und n22 aufgrund einer Ver ringerung des Abstandes zwischen der Primärwicklung und den Sekundär wicklungen n21 und n22 vergrößert ist. Wegen dieser Verzerrung der Signalform ändert sich die Dauer des Einschaltzustands oder die Zeit im ausgeschalteten Zustand der Schaltelemente Q1 und Q2 nicht merklich bei einer weiteren Verzerrung der Signalform, auch wenn sich der Wert des veränderlichen Kondensators VC ändert. Da die Zeit im ausgeschalteten Zustand und der Verlust an den Schaltelementen Q1 und Q2 miteinander in Wechselbeziehung stehen, ändert sich demgemäß die Dauer des Einschaltzustands der Schaltelemente Q1 und Q2 nicht merklich. Damit ändert sich auch der Schaltungswirkungsgrad η nicht merklich, auch wenn sich die an die Primärwicklung n1 des Ansteuertransformators T angelegte Spannung aufgrund der Änderung des Wertes des veränderlichen Kondensators VC verschiebt, so daß sich auch die Amplitude der an den Sekundärwicklungen auftretenden Spannung (die Spannung über Gate und Source der Schaltelemente Q1 und Q2) ändert.

Ausführungsform 2

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 4 als schematische Ansicht gezeigt, wobei ein Unterschied zu der ersten in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform darin liegt, daß die Pri märwicklungen n21 und n22 so gewickelt sind, daß sie nahe beieinander liegen aber sich gegenseitig nicht berühren. Alle anderen Anordnungen und Funktionen sind jedoch gleich wie bei der ersten Ausführungsform. Bezogen auf den Betrieb dieser zweiten Ausführungsform ist zunächst eine Kennlinie des Schaltungswirkungsgrades η über dem Wert des ver änderlichen Kondensators VC, wenn beide Gleichstromenergiequellen E1 und E2 eingeschaltet sind, in der Fig. 5 gezeigt. Während der Schal tungswirkungsgrad η im Gegensatz zu der ersten, in Fig. 3B gezeigten Ausführungsform leicht abgesenkt ist (= der kleinste Wert liegt bei etwa 82% ), ist, wie in der Fig. 5 gezeigt ist, die Abnahme des Schal tungswirkungsgrades η verringert.

Dies ist deshalb der Fall, da der Abstand zwischen den Sekundär wicklungen n21 und n22 verringert ist und die Leitungskapazität ver größert ist.

Ausführungsform 3

Bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die folgende Anordnung verwendet. Bei dem Ansteuertransformator T der vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsform sind die Sekundärwick lungen n21 und n22, wie in der Fig. 6 gezeigt ist, miteinander ver drillt bifilar auf den ringförmigen Kern 10 gewickelt, so daß sie nahe beieinanderliegen und die magnetische Kopplung zwischen den Sekundär wicklungen n21 und n22 weiter verstärkt ist, die Phasendifferenz zwischen den Gate-Source-Spannungen VGS der Schaltelemente Q1 und Q2 im wesentlichen auf 180° korrigiert und der Schaltverlust verringert werden kann.

Ausführungsform 4

Bei einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die folgende Anordnung verwendet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Primärwicklung n1 und jede der Sekundärwicklungen n21 und n22 zueinander im wesentlichen symmetrisch angeordnet, mit der Mitte des ringförmigen Kerns 10 als Achse. Dies kann die magnetische Kopplung der Primärwicklung n1 und jeder der Sekundärwicklungen n21 und n22 des Ansteuertransformators T verstärken.

Ausführungsform 5

Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet die folgende Anordnung. Bei dieser Ausführungsform ist die Primärwick lung n1 der ersten bis vierten Ausführungsform sehr dicht auf den ringförmigen Kern 10 gewickelt, um die belegte Fläche auf dem Kern möglichst klein zu machen. Mit dieser sehr dichten Wicklung der Pri märwicklung n1 kann der Verlust an magnetischem Fluß an der Primär wicklung n1 minimiert werden, und die Energie kann wirksam zu den Sekundärwicklungen n21 und n22 übertragen werden. Falls eine elektro denlose Entladungslampe 1 als Last verwendet wird, ist es erforder lich, beim Starten der elektrodenlosen Entladungslampe 1 einen Groß teil der Hochfrequenzenergie einer Hochfrequenzenergie-Speisespule 2 zuzuführen, wozu ein Ausgangssignal eines Vorverstärkers 6 effektiv zu dem Hauptverstärker 7 übertragen werden muß, so daß die Startfähigkeit einer Last, wie der elektrodenlosen Entladungslampe 1, erhöht werden kann.

Während bei der ersten bis fünften Ausführungsform die Gate- Source-Spannung VGS als die des Schaltelements Q2 bezeichnet wurde, kann diese auch durch die Gate-Source-Spannung des anderen Schaltele ments Q1 ersetzt werden. Darüber hinaus kann jeder, von dem ringförmi gen Kern verschiedene magnetische Kern verwendet werden. Es kann auch entweder ein Kern aus Eisencarbonylen oder ein Ferritkern der Ni-Zn- Reihe als magnetischer Kern verwendet werden.

Ausführungsform 6

Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist dieselbe Schaltungsanordnung wie die der Fig. 2 auf und unterscheidet sich lediglich bezüglich ihres Betriebs, der bezogen auf die Fig. 7 bis 12 kurz beschrieben wird.

Die in den Fig. 7 bis 12 gezeigten Kennlinien beschreiben den beschriebenen Fall einer Widerstandslast Ro. Eine Spannung Vp bezeich net eine Spannung über einen Kondensator Cp, der parallel mit den Aus gangsanschlüssen des Vorverstärkers 6 verbunden ist, d. h., eine Aus gangsspannung des Vorverstärkers 6. Ein Strom Ip bezeichnet einen Aus gangsstrom des Vorverstärkers 6. Weiterhin wird die in der Fig. 7 ge zeigte Gate-Source-Spannung VGS nur dann erzielt, wenn lediglich die Gleichstromenergiequelle E2 angeschlossen ist. Dies ist deshalb der Fall, da nach dem Anschluß der Gleichstromenergiequelle E1 der Gate- Source-Spannung VGS ein hochfrequenter Wechselanteil überlagert wird, so daß jede Veränderung der Amplitude der Gate-Source-Spannung VGS bei einer Veränderung des veränderlichen Kondensators VC nur schwer zu erkennen ist.

Der Betrieb wird kurz unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 12 beschrieben.

Wie in der Fig. 7 gezeigt ist, ändert sich die Gate-Source- Spannung VGS mit einer Veränderung des Wertes des veränderlichen Kon densators VC im wesentlichen entlang einer parabolischen Kurve mit einem Scheitelwert VGSp. Dies zeigt, daß zwischen dem veränderlichen Kondensator VC und dem Ansteuertransformator T Resonanz auftritt. Unter der Annahme, daß ein Wert des veränderlichen Kondensators VC, mit dem der Scheitelwert VGSp der Gate-Source-Spannung VGS erreicht wird, VCp ist, daß der Fall, bei dem der veränderliche Kondensator VC einen kleineren Wert als VCp hat, mit a-Seite bezeichnet wird, und der Fall, bei dem der VC-Wert größer als VCp ist, mit b-Seite bezeichnet wird, ist ein Wert des veränderlichen Kondensators VC, der eine Gate- Source-Spannung VGS bewirkt, sowohl auf der a-Seite als auch auf der b-Seite, in Fig. 7 gezeigt, vorhanden. Darüber ist, wie in der Fig. 8 gezeigt ist, die Phasendifferenz zwischen der Spannung Vp und dem Strom Ip im wesentlichen Null, wenn der Wert des veränderlichen Kondensators VC kleiner ist als VCp, wobei VCp eine Grenze (Fig. 9) darstellt, und beträgt etwa 90°, wenn der Wert des veränderlichen Kondensators VC größer als VCp (Fig. 10) ist. Wie in der Fig. 11 gezeigt ist, weist der Schaltungswirkungsgrad der Hochfrequenzener giequelle 3 einen Scheitelwert sowohl auf der a-Seite als auch auf der b-Seite auf. Wie in der Fig. 12 gezeigt ist, ist ein Wert des ver änderlichen Kondensators VC, der eine bestimmte Ausgangsspannung der Hochfrequenz-Energiequelle 3 bewirkt, sowohl auf der a-Seite als auch der b-Seite der Fig. 12 vorhanden. Hier wird die Ausgangsspannung der Hochfrequenz-Energiequelle 3, die den größten Wirkungsgrad der Ener giequelle 3 ermöglicht, mit Wo bezeichnet. Darüber hinaus, hier nicht gezeigt, steigt ein Eingangsstrom 12 zu den Steuermitteln 9 auf der a-Seite an, wenn der Wert des veränderlichen Kondensators VC ansteigt, fällt aber mit dem Ansteigen des Wertes von VC auf der b-Seite ab.

Wie aus Fig. 11 und 12 ersichtlich ist, ist der Wert des veränder lichen Kondensators VC, der bewirkt, daß die Ausgangsleistung der Hochfrequenz-Energiequelle 3 den Wert Wo beträgt, sowohl auf der a-Seite als auch der b-Seite der Fig. 12 vorhanden, und dieser Wert des veränderlichen Kondensators VC wird mit VC1 bzw. VC2 (VC1 < VC2) be zeichnet. Die Werte der Gate-Source-Spannung VGS, die den Werten VC1 und VC2 entsprechen, sind sowohl auf der a-Seite als auch der b-Seite der Fig. 7 vorhanden, und die entsprechenden Werte der Gate-Source- Spannung VGS werden mit VGS1 und VGS2 bezeichnet.

Während die Kennlinien der Fig. 7 bis 12 für den Fall der Ver wendung der Widerstandslast Ro gelten, werden nun die elektrodenlose Entladungslampe 1 und eine Anpassungsschaltung 4 zum Starten der elek trodenlosen Entladungslampe 1 anstelle der Widerstandslast Ro vorge sehen. In diesem Fall ist das Starten der Lampe 1 auf der a-Seite, gezeigt in den Fig. 7 bis 12, möglich, ist auf der b-Seite jedoch sehr schwierig.

Dies wird dadurch verursacht, daß die Amplitude der Spannung VGS auf der b-Seite deutlich stärker als auf der a-Seite, und als in den Fig. 7 bis 12 gezeigt ist, abfällt, wenn man die Amplitude der Gate-Source-Spannung VGS in dem Fall, bei dem lediglich die Gleich stromenergiequelle E2 in einem lastlosen Zustand (Zustand ohne die elektrodenlose Entladungslampe 1) eingeschaltet ist, mit dem anderen Fall, bei dem beide Gleichstromenergiequellen E1 und E2 eingeschaltet sind, vergleicht. Beispielsweise beträgt dann, wenn lediglich die Gleichstromenergiequelle E2 eingeschaltet ist, die Gate-Source- Spannung VGS 15 V, wohingegen dann, wenn nur die Gleichstromenergie quelle E2 in dem Zustand eingeschaltet ist, bei dem der Widerstand von 47Ω über Gate und Source der Schaltelemente Q1 und Q2 gelegt ist, sich die Spannung VGS auf der a-Seite auf 12 V, aber auf der b-Seite der Fig. 7 bis 12 auf 7 V verringert.

Es ist daher festzustellen, daß die Veränderung der Startfähigkeit der elektrodenlosen Entladungslampe zwischen der a-Seite und der b-Seite, die in den Fig. 7 bis 12 gezeigt sind, von der Veränderung der Impedanz auf der Lastseite, wie sie von den Steuermitteln 9 ge sehen wird, zwischen dem Einschaltzustand und dem Ausschaltzustand der Gleichstromenergiequelle E1 herrührt.

Da die Gate-Source-Spannung VGS auf der b-Seite, die in den Fig. 7 bis 12 gezeigt ist, bezogen auf die Lastschwankung empfind lich ist, ist es schwierig, die für das Starten der elektrodenlosen Entladungslampe 1 erforderliche Spannung VGS zu erreichen. Folglich ist es schwierig, der elektrodenlosen Entladungslampe 1 von dem Haupt verstärker 7 über die Anpassungsschaltung 4 und die Hochfrequenzener gie-Speisespule 2 genügend Energie zum Starten der Lampe 1 zuzuführen. Auf der a-Seite der Fig. 7 bis 12 ist andererseits die Spannung in Bezug auf die Lastschwankung stabil, so daß die Gate-Source-Spannung VGS, die zum Starten der elektrodenlosen Entladungslampe 1 erforder lich ist, erreicht werden kann, und die zum Starten der Lampe 1 aus reichende Energie kann von dem Hauptverstärker 7 über die Anpassungs schaltung 4 und die Hochfrequenzenergie-Speisespule 2 der Lampe 1 zu geführt werden. Es ist dadurch schließlich möglich, die elektrodenlose Entladungslampe 1 stabil zu erleuchten.

Das oben Gesagte ist auch aus der Tatsache ersichtlich, daß sich die Spannung Vp und der Strom Ip, wie in der Fig. 8 gezeigt ist, auf der a-Seite im wesentlichen gleichphasig ändern, und dem Hauptver stärker 7 von den Steuermitteln 9 ausreichend Wirkleistung zugeführt werden kann, wohingegen, wenn sich die Spannung Vp und der Strom Ip auf der b-Seite um ungefähr 90° phasenverschoben ändern, dem Hauptver stärker 7 von den Steuermitteln 9 viel Blindleistung zugeführt wird.

Es ist daher möglich, die Startfähigkeit der elektrodenlosen Ent ladungslampe 1 dadurch zu verbessern, daß der Wert des veränderlichen Kondensators VC auf der in den Fig. 7 bis 12 gezeigten a-Seite liegt, und es ist ebenfalls möglich den Wirkungsgrad der Lampe 1 da durch zu verbessern, daß VC = VC1 erreicht wird.

Es ist einzusehen, daß in dem obigen Fall anstelle des veränder lichen Kondensators VC eine Spule mit veränderlicher Induktivität ver wendet werden kann, wodurch ebenfalls die Startfähigkeit als auch der Wirkungsgrad der elektrodenlosen Entladungslampe 1 verbessert werden kann, indem der Induktivitätswert auf die in den Fig. 7 bis 12 ge zeigte a-Seite gelegt wird.

Claims

1. Energieversorgungseinrichtung mit

- einer Hochfrequenz-Energiequelle, die eine Gleichspannung in eine Hochfrequenz-Wechselspannung zum Anlegen an eine Last umwandelt und die
- zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente,
- einen Ansteuertransformator mit einer Primärwicklung, zwei Sekundärwicklungen, die jeweils mit einem Steueranschluß eines der Schaltelemente in Reihe geschaltet sind, und einem magnetischen Kern, auf den die Primärwicklung und die Sekundärwicklungen gewickelt sind, und
- Mittel zur Steuerung der Schaltelemente durch Anlegen einer Spannung an die Primärwicklung des Steuertransformators aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Wicklungsanordnung und -ausführung der Sekundärwicklungen des Ansteuertransformators dergestalt sind, daß der Schwankungsgrad der Zeit, die sich die Schaltelemente im Durchlaßzustand befinden, verglichen mit dem Schwankungsgrad der Spannung, die an die Primär wicklung des Ansteuertransformators angelegt ist, verkleinert ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen des Ansteuertransformators auf den Kern so ge wickelt sind, daß auch dann, wenn der Effektivwert der an die Primär wicklung des Transformators angelegten Spannung schwankt, die Zeit im Durchlaßzustand der Schaltelemente im wesentlichen konstant bleibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen bei jeder Windung der Wicklungen mit regelmäßigen Zwischenräumen gewickelt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen über alle Windungen der Wicklungen mit regelmäßigen Zwischenräumen gewickelt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen sich gegenseitig nicht berührend gewickelt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen bifilar, mit Abständen zwischen benachbarten Windungen der Wicklungen gewickelt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung und die Sekundärwicklungen des Ansteuertransformators symmetrisch zueinander gewickelt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Ansteuertransformators wenigstens auf dem inneren Umfang des magnetischen Kerns bei jeder Windung eng beieinanderliegend gewickelt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern des Ansteuertransformators ringförmig ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern des Ansteuertransformators aus Eisencarbonylen besteht.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern des Ansteuertransformators aus Ferrit der Ni-Zn-Reihe besteht.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel die Schaltelemente getrennt steuern.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz-Energiequelle eine Klasse-D-Verstärkungsschaltung ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz-Energiequelle eine Betriebsfrequenz von mehr als 0,5 MHz aufweist.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Last wenigstens eine elektrodenlose Entladungslampe aufweist.

16. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen miteinander verdrillt bifilar auf den magnetischen Kern gewickelt sind.

17. Energieversorgungseinrichtung mit

- einer Hochfrequenzenergie-Speisespule, die in geringem Abstand entlang einer elektrodenlosen Entladungslampe angeordnet ist und in der ein Entladungsgas, bestehend aus wenigstens einem Edelgas und Metalldampf, eingeschlossen ist,
- einer Hochfrequenz-Energiequelle mit einer Klasse-D-Verstär kungsschaltung, die eine Quellenspannung in eine Hochfrequenzspannung einer Frequenz von mehr als 0,5 MHz und weniger als 10 MHz umwandelt, um der elektrodenlosen Entladungslampe über die Hochfrequenzenergie- Speisespule hochfrequente Energie zuzuführen, und die
- zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente,
- einen Ansteuertransformator mit einer Primärwicklung zwei Sekun därwicklungen, die jeweils mit einem Steueranschluß eines der Schalt elemente in Reihe geschaltet sind, und einem ringförmigen Kern aus Ferrit der Ni-Zn-Reihe, auf den die Primärwicklung und die Sekundär wicklungen gewickelt sind, und
- eine Steuerschaltung zum Anlegen einer Spannung an die Primär wicklung des Ansteuertransformators für eine getrennte Steuerung der Schaltelemente aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Sekundärwicklungen auf den ringförmigen Kern bifilar mit Abständen zwischen jeweiligen benachbarten Windungen gewickelt sind und
- die Wicklungsanordnung und -ausführung der Sekundärwicklungen dergestalt ist, daß der Schwankungsgrad der Zeit, die sich die Schalt elemente im Durchlaßzustand befinden, verglichen mit dem Schwankungs grad der Spannung, die an die Primärwicklung des Ansteuertransforma tors angelegt ist, verkleinert ist.

18. Energieversorgungseinrichtung zum Betreiben einer elektroden losen Entladungslampe, wobei die Einrichtung

- eine elektrodenlose Entladungslampe mit einem Glaskolben, in den ein Entladungsgas eingeschlossen ist,
- eine Hochfrequenzenergie-Speisespule, die in geringem Abstand entlang der elektrodenlosen Entladungslampe angeordnet ist,
- eine Hochfrequenz-Energiequelle zur Aufnahme von Quellenenergie von einer Gleichstromenergiequelle und zum Zuführen von Hochfrequenz energie zu der Hochfrequenzenergie-Speisespule und
- eine Anpassungsschaltung aufweist, um die Impedanz der Hochfre quenzenergie-Speisespule und der Hochfrequenz-Energiequelle aneinander anzupassen,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Hochfrequenz-Energiequelle eine Klasse-D-Verstärkungsschal tung mit zwei Schaltelementen zum Zuführen der Hochfrequenzenergie zu der Hochfrequenzenergie-Speisespule,
- einen Ansteuertransformator mit einer Primärwicklung und Sekun därwicklungen, wobei die Sekundärwicklungen jeweils mit einem Steuer anschluß der Schaltelemente verbunden sind,
- Mittel zum Steuern der Schaltelemente durch Anlegen einer Spannung an die Primärwicklung des Ansteuertransformators, und
- einen veränderlichen Kondensator aufweist, der parallel zu der Primärwicklung des Ansteuertransformators und ebenfalls parallel zu den Ausgangsanschlüssen der Steuermittel geschaltet ist und dessen Kapazitätswert zur Veränderung einer Spannung, die an dem Steueran schluß des Schaltelements anliegt, verändert werden kann, wobei der Kapazitätswert des veränderlichen Kondensators kleiner eingestellt ist als ein Wert, bei dem die Spannung, die an den Steueranschlüssen des Schaltelements anliegt, maximal ist.