DE19738240A1 - Vorschaltanordnung für eine Gasentladungslampe - Google Patents
Vorschaltanordnung für eine GasentladungslampeInfo
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- H05B41/2825—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Vorschaltanordnungen oder
Leistungsversorgungsschaltungen für Gasentladungslampen des
Typs, die eine regenerative (stromliefernde) Gate-Treiberschal
tung verwenden, um zwei in Reihe geschaltete Schalter von einem
Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler bzw. Wechselrichter zu
steuern. Ein erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine
derartige Vorschaltanordnung, die eine Induktivität in der
Gate-Treiberschaltung verwendet, um die Phase von einer Span
nung einzustellen, die die in Reihe geschalteten Schalter steu
ert. Ein zweiter Aspekt der Erfindung, wie er hier beansprucht
ist, bezieht sich auf den genannten Typ einer Vorschaltanord
nung, der eine neuartige Schaltungsanordnung zum Starten des
regenerativen Betriebs der Gate-Treiberschaltung verwendet.
Bezüglich eines ersten Aspekts der Erfindung enthalten üb
liche Vorschaltanordnungen für eine Gasentladungslampe zwei in
Reihe geschaltete MOSFETs oder andere Schalter, die Gleichstrom
in Wechselstrom umwandeln, um einen Lastschwingkreis zu versor
gen, in dem die Gasentladungslampe angeordnet ist. Es sind ver
schiedene Typen von regenerativen Gate-Treiberschaltungen vor
geschlagen worden, um das Schalterpaar zu steuern.
Beispielsweise beschreibt US-PS 5 349 270 für Roll u. a. eine
Gate-Treiberschaltung, die eine RC (Widerstands-Kapazitäts)-Schaltung
verwendet, um die Phase der Gate/Source-Spannung in bezug auf
die Phase des Stroms in dem Lastschwingkreis einzustellen. Ein
Nachteil dieser Gate-Treiberschaltung ist der, daß der Phasen
winkel des Lastschwingkreises sich in Richtung 90° bewegt an
statt in Richtung auf 0°, wenn der Kondensator der R-C Schal
tung geklemmt wird, üblicherweise durch zwei gegensinnig ge
polte Zener-Dioden. Diese Dioden werden benutzt, um die an das
Gate der MOSFET Schalter angelegte Spannung zu begrenzen, um
eine Beschädigung dieser Schalter zu verhindern. Die
entstehende große Phasenverschiebung verhindert eine ausrei
chend hohe Ausgangsspannung, die eine sichere Zündung der Lampe
sicherstellen würde, wenigstens ohne Beeinträchtigung der Effi
zienz der Vorschaltanordnung.
Zusätzliche Nachteile der vorgenannten RC Schaltungen sind
weiches Abschalten der MOSFETs, was ein schlechtes Schalten und
ein langsames rampenartiges Abfallen der Spannung zur Folge
hat, die durch die R-C Schaltung geliefert wird, wodurch eine
schlechte Stabilisierung der Lampenleistung und unerwünschte
Änderungen in der Leitungsspannung und Bogenimpedanz bewirkt
werden.
Bezüglich eines zweiten Aspektes der Erfindung würde es
wünschenswert sein, eine einfache Starterschaltung zu schaffen,
um eine regenerative (stromliefernde) Aktion der Gate-Treiber
schaltung zu initiieren, um die Schalter von einem Gleichspan
nungs/Wechselspannungs-Wandler in Vorschaltanordnungen des ge
nannten Typs zu steuern.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorschaltanordnung
für eine Gasentladungslampe des Typs zu schaffen, der eine re
generative Gate-Treiberschaltung verwendet, um zwei in Reihe
geschaltete Schalter von einem Gleichspannungs/Wechsel
spannungs-Wandler zu steuern, wobei sich der Phasenwinkel
zwischen einem Schwinglaststrom und einer Steuerspannung für
die Schalter während der Lampenzündung in Richtung auf 0°
bewegt, was ein sicheres Starten der Lampe gewährleistet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vor
schaltanordnung des vorgenannten Typs mit einer vereinfachten
Konstruktion zu schaffen im Vergleich zu beispielsweise der ge
nannten bekannten Schaltungsanordnung gemäß der US-PS 5 349
270.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache Starter
schaltung zu schaffen zum Initiieren eines regenerativen Vor
gangs von einer Gate-Treiberschaltung zum Steuern der Schalter
von einem Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler in Vorschal
tanordnungen des genannten Typs.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine ver
einfachte Starterschaltung des vorgenannten Typs zu schaffen,
der in anderen Vorschaltanordnungen verwendet werden kann, die
ebenfalls zwei in Reihe geschaltete Schalter in einem Gleich
spannungs/Wechselspannungs-Wandler benutzen.
Erfindungsgemäß wird eine Vorschaltanordnung für eine Gas
entladungslampe geschaffen, die einen Lastschwingkreis auf
weist, der die Gasentladungslampe und eine Schwinginduktivität
und eine Schwingkapazität enthält. Eine Gleichspannungs/-Wechsel
spannungs-Wandlerschaltung induziert einen Wechselstrom
in dem Lastschwingkreis. Die Wandlerschaltung enthält erste und
zweite Schalter, die zwischen einem Busleiter auf einer
Gleichspannung und einem Referenzleiter in Reihe geschaltet
sind und die miteinander an einem gemeinsamen Knoten verbunden
sind, durch den der Lastwechselstrom fließt. Eine Spannung-Durch
bruchvorrichtung ist effektiv zwischen den gemeinsamen
Knoten und einen zweiten Knoten geschaltet. Eine Schaltungsan
ordnung ist vorgesehen, um die Spannung des zweiten Knotens in
bezug auf den gemeinsamen Knoten auf weniger als die Durch
bruchspannung der Spannung-Durchbruchvorrichtung zu setzen,
wenn die Lampe im stationären Betrieb arbeitet. Eine die Pola
rität bestimmende Impedanz ist zwischen den gemeinsamen Knoten
und entweder den Busleiter oder den Referenzleiter geschaltet,
um die Anfangspolarität des Impulses zu setzen, der beim Zünden
der Spannung-Durchbruchvorrichtung zu erzeugen ist.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen
anhand der folgenden Beschreibung und Zeichnung von Ausfüh
rungsbeispielen der Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild von einer Vor
schaltanordnung für eine Gasentladungslampe, die komplementäre
Schalter in einem Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler ge
mäß einem ersten Aspekt der Erfindung verwendet.
Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild für die Gate-Treiberschal
tung 30 in Fig. 1.
Fig. 3 ist ein anderes Ersatzschaltbild für die Gate-Trei
berschaltung 30 in Fig. 1.
Fig. 4 ist ein Ersatzschaltbild für die Gate-Treiberschal
tung 30 in Fig. 1, wenn Zener-Dioden 36 in Fig. 1 leitend
sind.
Fig. 5 ist ein Ersatzschaltbild für die Gate-Treiberschal
tung 30 in Fig. 1, wenn die Zener-Dioden 36 in Figur nicht
leitend sind und die Spannung über dem Kondensator 38 in Figur
ihren Zustand ändert.
Fig. 6A ist eine vereinfachte Lampenspan
nungs/Winkelfrequenz-Kurve, die Arbeitspunkte für das Lampen
zünden und für stationäre Betriebszustände darstellt.
Fig. 6B stellt den Phasenwinkel zwischen einer Grundfre
quenzkomponente von einer Spannung von einem Lastschwingkreis
und dem Schwinglaststrom als eine Funktion der Winkelbetriebs
frequenz dar.
Fig. 7 ist ein schematisches Schaltbild ähnlich wie Fig.
1, zeigt aber eine neuartige Starterschaltung gemäß einem zwei
ten Aspekt der Erfindung.
Fig. 8 zeigt eine I-V (Strom-Spannung) Charakteristik von
einem typischen Diac.
Fig. 9 ist ein schematisches Schaltbild und zeigt eine
Vorschaltanordnung für eine elektrodenlose Lampe, die Prinzi
pien von sowohl den ersten als auch zweiten Aspekten der Erfin
dung verkörpert.
Fig. 10 ist ein schematisches Schaltbild und zeigt eine
Vorschaltanordnung, die eine Starterschaltung in Verbindung mit
einem Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler unter Verwendung
nicht-komplementärer Schalter verwendet.
Der erste Aspekt der Erfindung wird nun in Verbindung mit
den Fig. 1-6B beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Vorschaltanordnung 10 für eine Gasentla
dungslampe 12 gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung. Schalter
Q₁ und Q₂ werden auf entsprechende Weise gesteuert, um einen
Gleichstrom aus einer Quelle 14, wie beispielsweise die Aus
gangsgröße von einer Vollwellen-Brücke (nicht gezeigt), in
Wechselstrom umzuwandeln, der von einem Lastschwingkreis 16
aufgenommen wird, der eine Schwingdrossel LR und einen Schwing
kondensator CR aufweist. Eine Bus-Gleichspannung VBUS besteht
zwischen einem Busleiter 18 und einem Referenzleiter 20, der
aus Zweckmäßigkeitsgründen als ein Erd- bzw. Masseleiter ge
zeigt ist. Der Lastschwingkreis 16 enthält die Lampe 12, die,
wie gezeigt ist, dem Schwingkondensator CR parallel geschaltet
sein kann. Die Kondensatoren 22 und 24 sind übliche "Brücken"-Kon
densatoren, um ihren gemeinsam verbundenen Knoten 23 auf
etwa ½ Busspannung VBUS zu halten. Andere Anordnungen zum Ver
binden der Lampe 12 in dem Lastschwingkreis 16 und alternative
Anordnungen zu den Brückenkondensatoren 18 und 24 sind bekannt.
In der Vorschaltanordnung 10 gemäß Fig. 1 sind die Schal
ter Q₁ und Q₂ komplementär zueinander in dem Sinne, daß bei
spielsweise der Schalter Q₁ eine n-Kanal-Anreicherungsvorrich
tung sein kann, wie es gezeigt ist, und der Schalter Q₂ kann
eine p-Kanal-Anreicherungsvorrichtung sein, wie es gezeigt ist.
Diese sind bekannte Formen von MOSFET Schaltern, es könnten
aber auch beispielsweise Bipolar-Flächentransistor-Schalter
verwendet werden. Jeder Schalter Q₁ und Q₂ hat ein entsprechen
des Gate oder Steueranschluß G₁ oder G₂. Die Spannung am Gate
G₁ zur Source S₁ des Schalters Q₁ steuert den Leitungszustand
dieses Schalters. In ähnlicher Weise steuert die Spannung am
Gate G₂ zur Source S₂ des Schalters Q₂ den Leitungszustand die
ses Schalters. Wie gezeigt ist, sind die Sources S₁ und S₂ an
einem gemeinsamen Knoten 26 miteinander verbunden. Wenn die Ga
tes G₁ und G₂ an einem gemeinsamen Steuerknoten 28 miteinander
verbunden sind, steuert die einzige Spannung zwischen dem Steu
erknoten 28 und dem Steuerknoten 26 die Leitfähigkeitszustände
von beiden Schaltern Q₁ und Q₂. Die Drains D₁ und D₂ der Schal
ter sind mit dem Busleiter 18 bzw. dem Referenzleiter 20 ver
bunden.
Die Gate-Treiberschaltung 30, die zwischen den Steuerknoten
28 und den gemeinsamen Knoten 26 geschaltet ist, steuert die
Leitungszustände der Schalter Q₁ und Q₂. Die Gate-Treiberschal
tung 30 enthält eine Treiberdrossel LD, die transformatorisch
mit der Schwingdrossel LR gekoppelt ist, und an ihrem einen
Ende ist sie mit dem gemeinsamen Knoten 26 verbunden. Dasjenige
Ende der Drossel LR, das mit dem Knoten 26 verbunden ist, kann
eine Anzapfung von einer Transformatorwicklung sein, die die
Drosseln LD und LR bildet. Die Drosseln LD und LR können gemäß
den vollen Punkten gepolt sein, die neben den Symbolen für
diese Drosseln gezeigt sind. Die Treiberdrossel LD liefert die
Treiberenergie für den Betrieb der Gate-Treiberschaltung 30.
Eine zweite Drossel 32 ist mit der Treiberdrossel LD zwischen
dem Knoten 28 und der Drossel LD in Reihe geschaltet. Wie nach
folgend näher erläutert wird, kann die zweite Drossel 32 ver
wendet werden, um den Phasenwinkel der zwischen den Knoten 28
und 26 auftretenden Gate/Source-Spannung einzustellen. Eine
weitere Drossel 34 kann in Verbindung mit der Drossel 32 ver
wendet werden, aber dies ist nicht erforderlich und deshalb
sind die zu der Drossel 34 führenden Leiter gestrichelt ge
zeigt. Eine bidirektionale Spannungsklemme 36 zwischen den Kno
ten 28 und 26 klemmt positive und negative Ausschläge der
Gate/Source-Spannung auf entsprechende Grenzwerte, die bei
spielsweise durch die Nennspannungen der gezeigten gegensinnig
in Reihe geschalteten Zener-Dioden bestimmt sind. Ein Kondensa
tor 38 ist vorzugsweise zwischen den Knoten 28 und 26 vorgese
hen, um die Änderungsgeschwindigkeit der Gate/Source-Spannung
zwischen den Knoten 28 und 26 in vorhersagbarer Weise zu be
grenzen. Dies stellt in vorteilhafter Weise beispielsweise ein
Totzeitintervall in den Schaltmodi der Schalter Q₁ und Q₂ si
cher, in der beide Schalter zwischen den Zeiten, in denen der
eine oder andere Schalter durchgeschaltet ist, sperren.
Eine Glättungsschaltung, die aus einem Kondensator 40 und
einem Widerstand 42 gebildet ist, kann verwendet werden, wie es
üblich ist und beispielsweise in der US-PS-5 382 882, erteilt
am 17. Januar 1995, beschrieben ist.
Fig. 2 zeigt eine Schaltung von der Gate-Treiberschaltung
30 gemäß Fig. 1. Wenn die Zener-Dioden 36 leitend sind, ist
die Knotengleichung um den Knoten 28 wie folgt:
5F(1/L₃₂)∫V₀dt + (1/L₃₂ + 1/L₃₄∫V₂₈dt + I₃₆ = 0 (1)
wobei bezüglich der Komponenten in Fig. 1 gilt:
L₃₂ ist die Induktivität der Drossel 32,
V₀ ist die Treiberspannung aus der Treiberdrossel LD,
L₃₄ ist die Induktivität der Drossel 34,
V₂₈ ist die Spannung des Knotens 28 in bezug auf den Knoten 26 und
I₃₆ ist der Strom durch die bidirektionale Klemme 36.
L₃₂ ist die Induktivität der Drossel 32,
V₀ ist die Treiberspannung aus der Treiberdrossel LD,
L₃₄ ist die Induktivität der Drossel 34,
V₂₈ ist die Spannung des Knotens 28 in bezug auf den Knoten 26 und
I₃₆ ist der Strom durch die bidirektionale Klemme 36.
In der Schaltung gemäß Fig. 2 ist der Strom durch den Kon
densator 38 Null, wenn die Spannungsklemmschaltung 36 einge
schaltet ist.
Die Schaltung gemäß Fig. 2 kann umgezeichnet werden, wie
es in Fig. 3 gezeigt ist, um nur die Ströme als abhängige
Quellen zu zeigen, wobei I₀ die Stromkomponente aufgrund der
Spannung V₀ (oben definiert) über der Treiberdrossel LD (Fig.
1) ist. Die Gleichung für den Strom I₀ kann wie folgt geschrie
ben werden:
I₀ = (1/L₃₂)∫V₀dt (2)
Die Gleichung für den Strom I₃₂, den Strom in der Drossel
32, kann wie folgt geschrieben werden.
1₃₂ = (1/L₃₂)∫V₂₈dt (3)
Die Gleichung für den Strom I₃₄, den Strom in der Drossel
34, kann wie folgt geschrieben werden:
I₃₄ = (1/L₃₄∫V₂₈dt (4)
Wie aus den vorstehenden Gleichungen 2 bis 4 deutlich wird,
kann der Wert der Drossel 32 geändert werden, um die Werte von
beiden Drosseln L₃₂ und L₃₄ zu enthalten. Der neue Wert für die
Drossel L₃₂ ist einfach die Parallelschaltung der Werte für die
Drosseln 32 und 34.
Wenn nun die Drossel 34 aus der Schaltung gemäß Fig. 1
entfernt ist, erläutert die folgende Schaltungsanalyse die Ar
beitsweise der Gate-Treiberschaltung 34. Anhand von Fig. 4
wird nun mit Größen, wie beispielsweise dem oben definierten
I₀, der Zustand erläutert, wenn die gegensinnig gepolten
Zener-Dioden der bidirektionalen Spannungsklemme 36 leitend sind. Der
Strom I₀ kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
I₀ = (LR/nL₃₂)IR (5)
wobei
LR (Fig. 1) die Schwingdrossel ist,
n das Windungsverhältnis wie zwischen LR und LD ist und
IR der Strom in der Schwingdrossel LR ist.
LR (Fig. 1) die Schwingdrossel ist,
n das Windungsverhältnis wie zwischen LR und LD ist und
IR der Strom in der Schwingdrossel LR ist.
Der Strom I₃₆ durch die Zener-Dioden 36 kann durch die fol
gende Gleichung ausgedrückt werden:
I₃₆ = I₀ - I₃₂ (6)
Wenn die Zener-Dioden 36 leitend sind, ist der Strom durch
den Kondensator 38 (Fig. 1) Null, und die Größe des Stroms I₀
ist größer als I₃₂. Zu dieser Zeit ist die Spannung V₃₆ über
den Zener-Dioden 36 (d. h. die Gate/Source-Spannung) plus oder
minus die Nennklemmspannung von der einen aktiven oder klemmen
den Zener-Diode (z. B. 7,5 Volt) plus den Dioden-Abfall über der
anderen, nicht-klemmenden Diode (z. B. 0,7 Volt).
Wenn dann die Zener-Dioden 36 nicht-leitend sind, wechselt
die Spannung über dem Kondensator 38 (Fig. 1) von einem nega
tiven Wert zu einem positiven Wert oder umgekehrt. Der Wert
dieser Spannung während dieses Wechsels reicht aus, damit einer
der Schaltung Q₁ und Q₂ durchgeschaltet und der andere gesperrt
wird. Wie oben angegeben ist, stellt der Kondensator 38 eine
voraussagbare Änderungsgeschwindigkeit der Gate/Source-Spannung
sicher. Wenn ferner die Zener-Dioden 36 nicht-leitend sind, ist
die Größe von I₃₂ größer als der Wert von I₀. Zu dieser Zeit
kann der Strom IC im Kondensator 38 wie folgt ausgedrückt wer
den:
IC = I₀ - I₃₂ (7)
Der Strom I₃₂ ist eine dreieckförmige Kurve. Der Strom I₃₆
(Fig. 4) ist die Differenz zwischen I₀ und I₃₂, während die
Gate/Source-Spannung konstant ist (d. h. die Zener-Dioden 36
sind leitend). Der Strom IC ist der Strom, der durch die Diffe
renz zwischen I₀ und I₃₂ erzeugt ist, wenn die Zener-Dioden 36
nicht-leitend sind. Somit bewirkt IC, daß die Spannung über dem
Kondensator 38 (d. h. die Gate/Source-Spannung) ihren Zustand
ändert, wodurch die Schalter Q₁ und Q₂ geschaltet werden, wie
es beschrieben wurde. Die Gate/Source-Spannung ist etwa eine
Rechteckwelle, wobei die Übergänge von positiver zu negativer
Spannung und umgekehrt durch den Einschluß des Kondensators 38
vorhersagbar gemacht werden.
Die Verwendung der Gate-Treiberschaltung 30 gemäß Fig. 1
hat in vorteilhafter Weise zur Folge, daß sich die Phasenver
schiebung der Grundfrequenzkomponente der Resonanzspannung zwi
schen dem Knoten 26 und dem Knoten 23 während der Zündung der
Lampe 0° nähert. In Fig. 6A sind Kurven der vereinfachten Lam
penspannung VLampe über der Winkelfrequenz gezeigt. Die Winkel
frequenz ωR ist die Resonanzfrequenz der Lastschwingschaltung
16 in Fig. 1. Bei Resonanz ist die Lampenspannung VLampe auf
ihrem höchsten Wert, der als VR gezeigt ist. Es ist für die
Lampenspannung wünschenswert, sich während der Lampenzündung
diesem Resonanzpunkt zu nähern. Dies ist der Fall, weil die
sehr hohe Spannungsnadel, die an diesem Punkt über der Lampe
erzeugt wird, zuverlässig eine Bogenentladung in der Lampe ein
leitet, wodurch diese gestartet wird. Im Gegensatz dazu arbei
tet die Lampe während des stationären Betriebs bei einer we
sentlich kleineren Spannung Vss an der höheren Winkelfrequenz
ωss. In Fig. 6B ist nun der Phasenwinkel zwischen der Grund
frequenzkomponente der Resonanzspannung zwischen den Knoten 26
und 23 und dem Strom in der Lastschwingschaltung 16 (Fig. 1)
gezeigt. Vorteilhafterweise hat dieser Phasenwinkel die Ten
denz, während der Lampenzündung in Richtung auf die Resonanz
frequenz ωR zu wandern. Die Lampenspannung VLampe (Fig. 6A)
wandert ihrerseits in Richtung auf die hohe Resonanzspannung VR
(Fig. 6A), was zum sicheren Starten der Lampe wünschenswert
ist, wie es bereits erläutert wurde.
Einige der bekannten Gate-Treiberschaltungen hatten, wie
oben erläutert wurde, zur Folge, daß der Phasenwinkel zwischen
der Gate/Source-Spannung während der Lampenzündung statt dessen
in Richtung auf 90° wandert mit dem Nachteil, daß die Spannung
über der Lampe zu dieser Zeit kleiner als gewünscht war. Da
durch tritt in diesen bekannten Schaltungsanordnungen ein weni
ger sicheres Starten der Lampe auf.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung wird nun in Verbindung mit
den Fig. 7 bis 10 beschrieben. In Fig. 7 ist eine Vorschal
tanordnung 10′ gezeigt. Sie ist identisch mit der Vorschaltan
ordnung 10 gemäß Fig. 1, enthält aber auch eine neuartige
Starterschaltung, die nachfolgend beschrieben wird. In den
Fig. 1 und 7 beziehen sich gleiche Bezugszahlen auf gleiche
Teile, und deshalb kann Fig. 1 zur Beschreibung von Teilen mit
gleicher Bezugszahl herangezogen werden.
Die neuartige Starterschaltung enthält eine Spannung-Durch
bruchvorrichtung 50, wie beispielsweise ein Diac. Der eine Kno
ten der Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 ist effektiv mit dem
gemeinsamen Knoten 26 verbunden, wobei "effektiv" aus den wei
teren Ausführungsbeispielen des zweiten Aspektes der Erfindung
deutlicher gemacht wird, wie er nachfolgend beschrieben wird.
Der andere Knoten der Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 ist ef
fektiv mit einem zweiten Knoten 52 verbunden. Eine Schaltungs
anordnung 54, 56 hilft, die Spannung des zweiten Knotens 52 in
bezug auf den gemeinsamen Knoten 26 während des stationären Be
triebs der Lampe unter der Durchbruchspannung der Spannung-Durch
bruchvorrichtung 50 zu halten. Vorzugsweise enthält die
Schaltungsanordnung 54, 56 in Reihe geschaltete Widerstände 54
und 56, die zwischen den Busleiter 18 und den Referenzleiter 20
geschaltet sind. Die Widerstände 54 und 56 bilden eine Span
nungsteilerschaltung und haben vorzugsweise einen gleichen
Wert, wenn die Tastverhältnisse der Schalter Q₁ und Q₂ gleich
sind. In diesem Fall beträgt die durchschnittliche Spannung
während des stationären Zustandes am Knoten 26 etwa ½ der Bus
spannung VBUS, und das Gleichsetzen der Werte der Widerstände
54 und 56 hat eine durchschnittliche Spannung am Knoten 52 zur
Folge, die ebenfalls etwa ½ Busspannung VBUS beträgt. Ein Kon
densator 59 dient als ein Tiefpaßfilter, um zu verhindern, daß
der Spannung-Durchbruchvorrichtung wesentliche hochfrequente
Spannungsänderungen aufgedrückt werden, und deshalb übt er eine
mittelnde Funktion aus. Die resultierende Spannung über der
Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 ist deshalb im stationären
Zustand im wesentlichen Null.
Weiterhin ist eine Ladeimpedanz 58 vorgesehen und kann zwi
schen den gemeinsamen Knoten 26 und den Referenzleiter 20 oder
alternativ, wie es gestrichelt bei 58′ gezeigt ist, zwischen
den Knoten 26 und den Busleiter 18 geschaltet sein. Zusätzlich
ist der Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 ein Stromlieferungs
kondensator 59 effektiv parallel geschaltet aus Gründen, die
nachfolgend erläutert werden.
Beim Einschalten der Gleichspannungsquelle 14 erscheinen
die Drosseln 32 und LD als ein Kurzschluß, wodurch der in der
Zeichnung gezeigte linke Knoten des Kondensators 38′ effektiv
mit dem rechten gezeigten Knoten des Kondensators 59 verbunden
ist, d. h. am Knoten 26. Während dieser Zeit können deshalb die
Kondensatoren 38′ und 59 als parallel zueinander betrachtet
werden. Währenddessen hat der zweite Knoten 52 der Spannung-Durch
bruchvorrichtung 50, mit der beide Kondensatoren verbunden
sind, die Spannung von z. B. ein Drittel Busspannung VBUS auf
grund der Spannungsteilerwirkung der Widerstände 54, 56 und 58.
Wenn der Widerstand 58 so geschaltet ist, wie es in durchgezo
genen Linien gezeigt ist, beginnt die Spannung der Knoten der
Kondensatoren 38′ und 59, die mit dem zweiten Knoten 52 verbun
den sind, durch einen Strompfad zum Referenzleiter 20 anzustei
gen, der den Ladewiderstand 58 enthält. Wenn die Spannung über
dem Stromlieferungskondensator 59 den Spannungsdurchbruchs-Schwel
lenwert der Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 erreicht,
bricht die Spannung dieser Vorrichtung abrupt zusammen. Dies
kann aus Fig. 8 gesehen werden, die die I-V (oder Strom-Span
nung) Kennlinie von einer typischen Spannung-Durchbruchvorrich
tung, wie beispielsweise einem Diac, zeigt.
Wie Fig. 8 zeigt, ist ein Diac eine symmetrische Vorrich
tung in bezug auf positive oder negative Spannungsausschläge.
Wenn aus Gründen der Einfachheit nur auf die positiven Span
nungsausschläge Bezug genommen wird, so ist ersichtlich, daß
die Vorrichtung bei einer Durchbruchspannung VBO überschlägt,
die üblicherweise bei etwa 32 Volt liegen kann. Die Spannung
über der Vorrichtung fällt dann auf die sogenannte Talspannung
VV, die üblicherweise etwa 26 Volt beträgt oder etwa 6 Volt un
ter der Durchbruchspannung VBO. Um in der Vorschaltanordnung
10′ gemäß Fig. 7 der Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 Strom
zuzuführen, um einen Übergang von der Durchbruchspannung VBO
auf die Talspannung VV zu ermöglichen, liefert der Stromliefe
rungskondensator 59 Strom aus seiner gespeicherten Ladung an
die Vorrichtung. Die rasche Spannungsabsenkung der Spannung-Durch
bruchvorrichtung 50 (d. h. ein Spannungspuls) wird durch
den Kondensator 38′ mit der zweiten Drossel 32 und der Treiber
drossel LD gekoppelt, die nicht länger als ein Kurzschluß wir
ken aufgrund des Hochfrequenzgehaltes des Stromimpulses. Der
Stromimpuls induziert einen Gate/Source-Spannungsimpuls über
den Drosseln, dessen Polarität dadurch bestimmt wird, ob der in
ausgezogenen Linien gezeigte Ladewiderstand 58 oder der in ge
strichelten Linien gezeigte Ladewiderstand 58′ verwendet wird.
Ein derartiger Widerstand wird deshalb hier als eine die Pola
rität bestimmende Impedanz bezeichnet. Dieser Gate/Source-Span
nungsimpuls dient als ein Starterimpuls, um den einen oder den
anderen der Schalter Q₁ und Q₂ durchzuschalten.
Wie oben ausgeführt wurde, werden während des stationären
Lampenbetriebes beide Knoten der Spannungs-Durchbruchvorrich
tung 50 in ihren jeweiligen Spannungen genügend nahe beieinan
der gehalten, um ihr Zünden bzw. ihren Durchbruch zu
verhindern.
Beispielhafte Komponentenwerte für die Schaltungsanordnung
in Fig. 7 (und dementsprechend Fig. 1) für eine Leucht
stofflampe 12 mit einer Nennleistung von 16,5 Watt mit einer
Bus-Gleichspannung von 160 Volt und ohne die Drossel 34 sind
wie folgt:
Schwingdrossel LR | |
570 Mikrohenry | |
Treiberdrossel LD | 2,5 Mikrohenry |
Windungsverhältnis zwischen LR und LD | 15 |
zweite Drossel 32 | 150 Mikrohenry |
Kondensator 38′ | 3,3 Nanofarad |
Kondensator 59 | 0,1 Mikrofarad |
Kondensator 38 (Fig. 1), wenn Kondensator 59 nicht verwendet ist | 3,3 Nanofarad |
Zener-Dioden 36, jeweils | 7,5 Volt |
Widerstände 54, 56, 58 und 58′ jeweils | 100 Kiloohm |
Schwingkondensator CR | 3,3 Nanofarad |
Brückenkondensatoren 22 und 24 jeweils | 0,22 Mikrofarad |
Widerstand 42 | 10 Ohm |
Glättungskondensator 40 | 470 Pikofarad |
Weiterhin kann der Schalter Q₁ ein IRFR210 n-Kanal Anrei
cherungs-MOSFET sein, der von International Rectifier Company
in El Segundo, Kalifornien, verkauft ,wird; der Schalter Q₂ kann
ein IRFR9210 p-Kanal Anreicherungs-MOSFET sein, der ebenfalls
von International Rectifier Company verkauft wird; und die
Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 kann ein Diac sein, das von
Philips Semiconductors in Eindhoven, Niederlande, mit einer 34
Volt Durchbruchspannung, Teile Nr. BR100/03, verkauft wird.
Fig. 9 zeigt eine Vorschaltanordnung 10′′, die Prinzipien
von dem ersten Aspekt der Erfindung und auch Prinzipien von dem
zweiten Aspekt der Erfindung verkörpert. Die Schaltungsanord
nung 10′′ ist insbesondere auf eine Vorschaltanordnung für eine
elektrodenlose Lampe 60 gerichtet, die ein Leuchtstofftyp sein
kann. Die Lampe 60 ist als ein Kreis gezeigt, der das Plasma
von einer elektrodenlosen Lampe darstellt. Eine HF Spule 62
liefert die Energie, um das Plasma in einen Zustand anzuregen,
in dem es Licht erzeugt. Ein Gleichspannungs-Sperrkondensator
64 kann anstelle der in Fig. 1 gezeigten Brückenkondensatoren
22 und 24 verwendet werden. Die Schaltungsanordnung 10′′ arbei
tet bei einer Frequenz von üblicherweise etwa 2,5 Megahertz,
was etwa 10- bis 20mal höher ist als der mit Elektroden verse
hene Lampentyp, der durch die Vorschaltanordnung 10 gemäß Fig.
1 oder die Schaltungsanordnung 10′ gemäß Fig. 7 gespeist wird.
Während des stationären Zustandes arbeitet der Kondensator 38′′
als ein Tiefpaßfilter, um das Potential an dem Knoten 52 inner
halb plus oder minus der Klemmspannung der Klemmschaltung 36
(z. B. ±8 Volt) zu halten. Wenn das Potential des Knotens 28
innerhalb plus oder minus der genannten Klemmspannung in bezug
auf den Knoten 26 gehalten wird, wird die Spannung-Durchbruch
vorrichtung 50 unterhalb ihrer Durchbruchspannung gehalten. Ab
gesehen von den vorgenannten Änderungen gegenüber den Vorschalt
anordnungen 10 und 10′ ist die Beschreibung der Teile der Vor
schaltanordnung 10′′ gemäß Fig. 9 die gleiche wie die obige
Beschreibung der mit gleichen Bezugszahlen versehenen Teile für
die Vorschaltanordnungen 10 und 10′ gemäß den Fig. 1 und 7.
Bei einem Vergleich der in Fig. 9 gezeigten Starterschal
tung mit der in Fig. 7 gezeigten Starterschaltung ist ersicht
lich, daß der in Fig. 7 verwendete Stromlieferungskondensator
59 in Fig. 9 nicht erforderlich ist. Statt dessen bilden die
Treiberdrossel LD und die zweite Drossel 32 eine LC (induk
tive-kapazitive) Schaltung mit dem Kondensator 38′′, der durch den
Spannungsimpuls getrieben wird, der durch den Zusammenbruch der
Spannung in der Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 erzeugt wird,
wenn diese Vorrichtung überschlägt. Eine derartige LC Schaltung
hat auf natürliche Weise die Tendenz, in Richtung auf eine Ver
größerung der Spannung über den Drosseln zu schwingen, d. h. der
Gate/Source-Spannung. Üblicherweise wird nach einigen Schwin
gungen dieser ansteigenden Gate/Source-Spannung der eine oder
andere der Schalter Q₁ und Q₂ zünden, was von der Polarität des
Ausschlages der Gate/Source-Spannung abhängt, die zuerst den
Schwellenwert für die Durchschaltung des zugeordneten Schalters
erreicht.
Die Verwendung des Ladewiderstandes 58 oder des Ladewider
standes 58′ wird die Polarität der Ladung des Kondensators 38′′
beim Einschalten der Gleichspannungsquelle 14 bestimmen. Diese
Polarität der Ladung auf dem Kondensator 38′′ bestimmt dann die
Anfangspolarität der Gate/Source-Spannung, die durch die in dem
vorstehenden Absatz erläuterte LC Schaltung nach dem Zünden der
Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 erzeugt wird. Wie in dem vor
stehenden Absatz jedoch ebenfalls erläutert wurde, hängt der
erste zündende Schalter von einer ausreichenden Vergrößerung
der Gate/Source-Spannung über mehreren Schwingungen ab, so daß
es gewöhnlich unbestimmt ist, welcher Schalter zuerst durchge
schaltet wird. Für einen richtigen Betrieb der Schaltungsanord
nung ist es jedoch egal, welcher der Schalter zuerst durch
schaltet.
Beispielhafte Komponentenwerte für die Schaltungsanordnung
gemäß Fig. 9 für eine Lampe 60 mit einer Nennleistung von 13
Watt bei einer Bus-Gleichspannung von 160 Volt und ohne die
Drossel 34 sind wie folgt:
Schwingdrossel LR | |
20 Mikrohenry | |
Treiberdrossel LD | 0,2 Mikrohenry |
Windungsverhältnis zwischen LR und LD | 10 |
zweite Drossel 32 | 30 Mikrohenry |
Kondensator 38′′ | 470 Pikofarad |
Zener-Dioden 36, jeweils | 7,5 Volt |
Widerstände 54, 56, 58 und 58′ jeweils | 100 Kiloohm |
Schwingkondensator CR | 680 Pikofarad |
Gleichspannungs-Sperrkondensator 64 | 1 Nanofarad |
Weiterhin kann der Schalter Q₁ ein IRFR210 n-Kanal Anrei
cherungs-MOSFET sein, der von International Rectifier Company
in El Segundo, Kalifornien, verkauft wird; der Schalter Q₂ kann
ein IRFR9210 p-Kanal Anreicherungs-MOSFET sein, der ebenfalls
von International Rectifier Company verkauft wird; und die
Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 kann ein Diac sein, das von
Philips Semiconductors in Eindhoven, Niederlande, mit einer 34
Volt Durchbruchspannung, Teile Nr. BR100/03, verkauft wird.
Fig. 10 zeigt eine Vorschaltanordnung 100, die eine Star
terschaltung in Verbindung mit Schaltern Q₁, und Q₂, verwendet,
die nicht-komplementär zueinander sind, d. h. beide können bei
spielsweise n-Kanal Anreicherungs-MOSFETs sein. Gleiche Bezugs
zahlen in den Fig. 10 und 7 beziehen sich auf gleiche Teile,
außer wenn etwas anderes angegeben ist. Somit enthält bei
spielsweise die Starterschaltung in Fig. 10 die Spannungs-Durch
bruchvorrichtung 50 und Widerstände 54 und 56, die eine
Spannungsteilerschaltung bilden, die dabei hilft, den zweiten
Knoten 52 während des stationären Lampenbetriebs auf einer
Spannung zu halten, die ein Zünden bzw. einen Durchbruch der
Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 verhindert. Diesbezüglich ar
beitet der Kondensator 59 mit den Widerständen 54 und 56 zusam
men, um als ein Tiefpaßfilter zu dienen, um zu verhindern, daß
hochfrequente Spannungsschwankungen während des stationären Be
triebs die Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 zünden. Die Schal
tung enthält auch einen Stromlieferungskondensator 59, der der
Spannung-Durchbruchvorrichtung effektiv parallel geschaltet
ist, um dieser Vorrichtung nach dem Zünden Strom zuzuführen, um
sicherzustellen, daß die Spannung über der Vorrichtung ausrei
chend und schnell genug abfällt, um einen effektiven Startim
puls zu erzeugen. Weiterhin verwendet sie einen Ladewiderstand
58 oder 58′ zum Laden des Kondensators 59 mit der einen oder
anderen Polarität. Anstatt jedoch den Kondensator 38′ wie in
Fig. 7 zu verwenden, um den durch die Spannung-Durchbruchvor
richtung erzeugten Spannungsimpuls mit den Drosseln LD und 32
zu koppeln, verwendet die Vorschaltanordnung 100 in Fig. 10
eine Stromabtastwicklung L₅, um den Spannungsimpuls mit entge
gengesetzt gepolten Wicklungen L₁ und L₂ der Gate-Treiberschal
tungen 30′ bzw. 30′′ zu koppeln.
Die Gate-Treiberschaltungen 30′ und 30′′ haben einen übli
chen Aufbau, insofern sie die genannten Wicklungen L₁ und L₂
und entsprechende bidirektionale Spannungsklemmen 36′ bzw. 36′′
verwenden, z. B. gegensinnig gepolte Zener-Dioden, wie es ge
zeigt ist.
Im Betrieb wird der Kondensator 59 über den einen oder an
deren der Ladungspfade mit dem Widerstand 58 oder dem Wider
stand 58′ aufgeladen. Der Kondensator 59 ist der Spannung-Durch
bruchvorrichtung 50 effektiv parallel geschaltet, weil die
Impedanz der Abtastdrossel LS vernachlässigt werden kann. Wenn
die Spannung über dem Kondensator 59 die Durchbruchspannung der
Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 erreicht, wird ein Spannungs
impuls von dieser Vorrichtung über die Abtastdrossel LS mit den
entgegengesetzt gepolten Wicklungen L₁ und L₂ gekoppelt. In Ab
hängigkeit davon, welcher Ladewiderstand 58 oder 58′ verwendet
ist, wird die eine oder andere der Gate-Treiberschaltungen 30′
und 30′′ ihren zugeordneten Schalter zum Durchschalten veran
lassen.
In der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 10 können die Posi
tionen der Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 und des Shunt-Kon
densators 59 gegenseitig vertauscht werden, ohne von den hier
beschriebenen Prinzipien des Betriebs abzuweichen.
Beispielhafte Komponentenwerte für die Schaltungsanordnung
gemäß Fig. 10 für eine Lampe 12 mit einer Nennleistung von
16,5 Watt mit einer Bus-Gleichspannung von 160 Volt sind wie
folgt:
Schwingdrossel LR | |
570 Mikrohenry | |
Abtastdrossel LS | 10 Mikrohenry |
Drosseln L₁ und L₂ jeweils | 1 Millihenry |
Windungsverhältnis zwischen LS und L₁/L₂ | 10 |
Zener-Dioden 36 und 36′′ jeweils | 7,5 Volt |
Widerstände 54, 56, 58 und 58′ jeweils | 100 Kiloohm |
Schwingkondensator CR | 3,3 Nanofarad |
Brückenkondensatoren 22 und 24 jeweils | 0,22 Mikrofarad |
Weiterhin können die Schalter Q₁′ und Q₂′ IRFR214 n-Kanal
Anreicherungs-MOSFETs sein, die von International Rectifier
Company, in El Segundo, Kalifornien, verkauft werden; und die
Spannung-Durchbruchvorrichtung 50 kann ein Diac sein, das von
Philips Semiconductors in Eindhoven, Niederlande, mit einer 34
Volt Durchbruchspannung, Teile Nr. BR100/03, verkauft wird.
Alle hier beschriebenen Starterschaltungen sind vorteilhaft
wegen der Einfachheit ihres Aufbaues, wodurch sie beispiels
weise keine p-n Diode erfordern, wie sie in typischen bekannten
Starterschaltungen erforderlich ist. Vielmehr kann die p-n Di
ode durch Widerstände für einen Bruchteil der Kosten von einer
p-n Diode ersetzt werden.
Claims (17)
1. Vorschaltanordnung für eine Gasentladungslampe
enthaltend:
- (a) eine Lastschwingschaltung (16), die die Gasent ladungslampe (12) und eine Schwingkreisinduktivität (LR) und eine Schwingkreiskapazität (CR) enthält,
- (b) eine Gleichspannungs-/Wechselspannungs-Wandler schaltung, die mit der Lastschwingschaltung (16) gekoppelt ist zum Induzieren eines Wechselstroms in der Lastresonanzschaltung und die erste und zweite Schalter (Q₁, Q₂) aufweist, die zwi schen einem Busleiter (18) auf einer Gleichspannung und einem Referenzleiter (20) in Reihe geschaltet sind und die an einem gemeinsamen Knoten (26) miteinander verbunden sind, durch den der Lastwechselstrom fließt,
- (c) eine Spannung-Durchbruchvorrichtung (50), die effektiv zwischen den gemeinsamen Knoten (26) und einen zweiten Knoten (52) geschaltet ist,
- (d) ein Netzwerk (54, 56) zum Einstellen der Span nung des zweiten Knotens (52) in bezug auf den gemeinsamen Kno ten (26) auf weniger als die Durchbruchspannung der Spannung-Durch bruchvorrichtung (50), wenn die Lampe (12) im stationären Zustand arbeitet, und
- (e) eine die Polarität bestimmende Impedanz (58; 58′), die zwischen den gemeinsamen Knoten (26) und entweder den Busleiter (18) oder den Referenzleiter (20) geschaltet ist, um die Anfangspolarität des Impulses einzustellen, der beim Zünden der Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) erzeugt wird.
2. Vorschaltanordnung nach Anspruch 1, wobei ein
Startkondensator (38′) durch die die Polarität bestimmende Im
pedanz (58; 58′) mit einer Polarität aufgeladen wird, die davon
abhängt, ob die Impedanz (58; 58′) mit dem Busleiter (18) oder
mit dem Referenzleiter (20) verbunden ist.
3. Vorschaltanordnung nach Anspruch 1, wobei die
Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) ein Diac ist.
4. Vorschaltanordnung nach Anspruch 1, wobei ein
Stromlieferungskondensator (59) der Spannung-Durchbruchvorrich
tung (50) effektiv parallel geschaltet ist, der der Vorrichtung
(50) Strom zuführt, nachdem diese gezündet hat, und sicher
stellt, daß die Spannung über der Vorrichtung (50) ausreichend
und schnell genug abfällt, um einen effektiven Startimpuls zu
erzeugen.
5. Vorschaltanordnung nach Anspruch 1, wobei:
- (a) das Netzwerk (54, 56) erste und zweite Impedan zen aufweist, die zwischen dem Busleiter (18) und dem Referenz leiter (20) in Reihe miteinander verbunden sind, und
- (b) ein gemeinsamer Verbindungspunkt der ersten und zweiten Impedanzen (54, 56) mit dem zweiten Knoten (52) verbun den ist.
6. Vorschaltanordnung für eine Gasentladungslampe,
enthaltend:
- (a) eine Lastschwingschaltung (16), die die Gasent ladungslampe (12) und eine Schwingkreisinduktivität (LR) und eine Schwingkreiskapazität (CR) enthält,
- (b) eine Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler schaltung, die mit dem Lastschwingkreis (16) verbunden ist zum Induzieren eines Wechselstroms in dem Lastresonanzkreis, wobei die Wandlerschaltung erste und zweite Schalter (Q₁′, Q₂′) ent hält, die zwischen einem Busleiter (18) auf einer Gleichspan nung und einem Referenzleiter (20) in Reihe geschaltet sind, die an einem gemeinsamen Knoten (26) miteinander verbunden sind, durch den der Lastwechselstrom fließt, und die jeweils einen Steuerknoten und einen Referenzknoten aufweisen, wobei die Spannung zwischen diesen Knoten den Leitungszustand des zu geordneten Schalters (Q₁′, Q₂′) bestimmt,
- (c) eine Rückführungsanordnung zum Steuern der Lei
tungszustände der Schalter (Q₁′, Q₂′), wobei die Anordnung fer
ner einen Transformator aufweist mit:
- (i) einer ersten Wicklung (L₁) die zwischen die Steuer- und Referenzknoten des ersten Schalters (Q₁′) geschaltet ist,
- (ii) einer zweiten Wicklung (L₂) die zwischen die Steuer- und Referenzknoten des zweiten Schalters (Q₂′) geschaltet ist, wobei die zweite Transforma torwicklung (L₂) in bezug auf die erste Transforma torwicklung (L₁ )entgegengesetzt gepolt ist, und
- (iii) einer Stromabtastwicklung (L₅), die mit den ersten und zweiten Wicklungen (L₁, L₂) transfor matorisch gekoppelt ist, zum Abtasten von Strom durch den Lastschwingkreis,
- (d) eine Spannung-Durchbruchvorrichtung (50), die effektiv zwischen den gemeinsamen Knoten (26) und einen zweiten Knoten (52) geschaltet ist,
- (e) ein Netzwerk (54, 56) zum Einstellen der Span nung des zweiten Knotens (52) in bezug auf den gemeinsamen Kno ten (26) auf weniger als die Durchbruchspannung der Spannung-Durch bruchvorrichtung (50), wenn die Lampe (12) im stationären Zustand arbeitet,
- (f) einen Stromlieferungskondensator (59), der der Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) effektiv parallel geschal tet ist und der der Vorrichtung (50) Strom zuführt, nachdem diese gezündet hat, und sicherstellt, daß die Spannung über der Vorrichtung (50) ausreichend und schnell genug abfällt, um einen effektiven Startimpuls zu erzeugen,
- (g) eine die Polarität bestimmende Impedanz (58; 58′), die zwischen den gemeinsamen Knoten (26) und entweder den Busleiter (18) oder den Referenzleiter (20) geschaltet ist, um die Anfangspolarität des Impulses einzustellen, der beim Zünden der Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) erzeugt werden soll, und
- (h) wobei die Stromabtastwicklung (L₅) der Rückfüh rungsanordnung so angeordnet ist, daß sie einen Stromimpuls empfängt, der beim Zünden der Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) erzeugt ist, um so in den ersten und zweiten Transforma torwicklungen (L₁, L₂) beim Empfangen des Stromimpulses einen Startpuls zu induzieren.
7. Vorschaltanordnung nach Anspruch 6, wobei die
Stromabtastwicklung (L₅) direkt zwischen einen Knoten der Span
nung-Durchbruchvorrichtung (50) und denjenigen Knoten des
Stromlieferungskondensators (59) geschaltet ist, der der Span
nung-Durchbruchvorrichtung (50) gegenüber liegt.
8. Vorschaltanordnung nach Anspruch 6, wobei den
ersten und zweiten Wicklungen (L₁, L₂) jeweils eine entspre
chende bidirektionale Spannungsklemme (36′, 36′′) parallel ge
schaltet ist, die ihre positiven und negativen Ausschläge be
grenzt.
9. Vorschaltanordnung nach Anspruch 6, wobei:
- (a) das Netzwerk (54, 56) zum Einstellen der Span nung erste und zweite Impedanzen aufweist, die zwischen dem Busleiter (18) und dem Referenzleiter (20) miteinander in Reihe geschaltet sind, und
- (b) der gemeinsame Verbindungspunkt der ersten und zweiten Impedanzen mit dem zweiten Knoten (52) verbunden ist.
10. Vorschaltanordnung nach Anspruch 6, wobei die
Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) ein Diac ist.
11. Vorschaltanordnung für eine Gasentladungslampe
enthaltend:
- (a) einen Lastschwingkreis (16), der die Gasentla dungslampe (12) und eine Schwingkreisinduktivität (LR) und eine Schwingkreiskapazität (CR) enthält,
- (b) eine Gleichspannungs-/Wechselspannungs-Wandler
schaltung, die mit dem Lastschwingkreis gekoppelt ist, zum In
duzieren eines Wechselstroms in dem Lastschwingkreis, wobei die
Wandlerschaltung enthält:
- (i) erste und zweite Schalter (Q₁, Q₂), die zwi schen einem Busleiter (18) auf einer Gleichspannung und einem Referenzleiter (20) in Reihe geschaltet sind und die miteinander an einen gemeinsamen Kno ten (26) verbunden sind, durch den der Lastwechsel strom fließt,
- (ii) wobei die ersten und zweiten Schalter (Q₁, Q₂) je weils einen Steueranschluß und einen Referenzan schluß aufweisen, wobei die Spannung zwischen die sen Anschlüssen den Leitungszustand des zugeordne ten Schalters bestimmt,
- (iii) wobei die entsprechenden Steueranschlüsse der er sten und zweiten Schalter (Q₁, Q₂) miteinander ver bunden sind, und
- (iv) die entsprechenden Referenzanschlüsse der ersten und zweiten Schalter (Q₁, Q₂) an dem gemeinsamen Knoten (26) miteinander verbunden sind,
- (c) eine Spannung-Durchbruchvorrichtung (50), die effektiv zwischen den gemeinsamen Knoten (26) und den zweiten Knoten (52) geschaltet ist,
- (d) ein Netzwerk (54, 56) zum Einstellen der Span nung des zweiten Knotens (52) in bezug auf den gemeinsamen Kno ten (26) auf weniger als die Durchbruchspannung der Spannung-Durch bruchvorrichtung (50), wenn die Lampe (12) im stationären Zustand arbeitet,
- (e) eine die Polarität bestimmende Impedanz (58; 58′), die zwischen den gemeinsamen Knoten (26) und entweder den Busleiter (18) oder den Referenzleiter (20) geschaltet ist, um die Anfangspolarität des Impulses einzustellen, der beim Zünden der Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) erzeugt werden soll,
- (f) eine Induktivität (32, 34, LD), die zwischen die Steueranschlüsse und den gemeinsamen Knoten (26) geschaltet ist,
- (g) eine Vorrichtung (38′) zum Koppeln eines Span nungsimpulses, der in der Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) nach deren Zünden erzeugt wird, mit der Induktivität (32, LD) zum Induzieren eines Startspannungsimpulses über der Induktivi tät.
12. Vorschaltanordnung nach Anspruch 11, wobei die
Induktivität enthält:
- (a) eine Treiberdrossel (LD), die mit der Schwing kreisdrossel (LR) in der Weise transformatorisch gekoppelt ist, daß eine Spannung darin induziert wird, die proportional zu der augenblicklichen Änderungsgeschwindigkeit des Lastwechselstroms ist, und
- (b) eine zweite Drossel (32), die mit der Treiber drossel (LD) in Reihe geschaltet ist.
13. Vorschaltanordnung nach Anspruch 11, wobei die
Kopplungsvorrichtung (38′′) einen Kondensator aufweist, der
zwischen die Steueranschlüsse und den Referenzanschluß
geschaltet ist.
14. Vorschaltanordnung nach Anspruch 11, wobei:
- (a) das Netzwerk (54, 56) erste und zweite Impedan zen aufweist, die gemeinsam zwischen dem Busleiter (18) und dem Referenzleiter (20) in Reihe geschaltet sind, und
- (b) der gemeinsame Verbindungspunkt der ersten und zweiten Impedanzen mit dem zweiten Knoten (52) verbunden ist.
15. Vorschaltanordnung nach Anspruch 11, wobei fer
ner ein Stromlieferungskondensator (59) vorgesehen ist, der der
Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) effektiv parallel geschal
tet ist, um der Vorrichtung (50) Strom zuzuführen, nachdem
diese gezündet hat, um sicherzustellen, daß die Spannung über
der Vorrichtung (50) ausreichend und schnell genug abfällt, um
einen effektiven Startimpuls zu erzeugen.
16. Vorschaltanordnung nach Anspruch 11, wobei:
- (a) die Vorschaltanordnung ferner einen derart ange ordneten Startkondensator (38′) aufweist, damit dieser durch die die Polarität bestimmende Impedanz (58; 58′) mit einer Po larität aufgeladen wird, die davon abhängt, ob diese Impedanz mit dem Busleiter (18) oder dem Referenzleiter (20) verbunden ist,
- (b) die Induktivität und der Startkondensator (38′) eine LC Parallelschaltung bildet, die durch einen Spannungsim puls getrieben ist, die in der Induktivität beim Zünden der Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) induziert wird, um so die Spannung aufgrund eines Resonanzeffektes zwischen der Indukti vität und den Startkondensator bis zu einem ausreichenden Punkt zu vergrößern, damit einer der ersten und zweiten Schalter (Q₁, Q₂) leitend wird.
17. Vorschaltanordnung nach Anspruch 16, wobei die
Spannung-Durchbruchvorrichtung (50) von irgendeiner Parallelka
pazität effektiv frei ist.
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