балластная цепь для газоразрядной лампы

Формула изобретения

1. Балластная цепь для газоразрядной лампы, содержащая контур резонансной нагрузки, включающий в себя газоразрядную лампу и состоящий из дросселя и емкости, преобразователь постоянного тока в переменный ток, соединенный с указанным контуром резонансной нагрузки для наведения в нем переменного тока, при этом контур преобразователя содержит первый и второй выключатели, включенные последовательно между проводником шины постоянного напряжения и опорным проводником и соединенные вместе в общий узел, через который протекает указанный переменный ток нагрузки, каждый из первого и второго выключателей имеет управляющий узел и опорный узел, причем напряжение между этими узлами определяет состояние проводимости соответствующего выключателя, управляющие узлы первого и второго выключателей соединены друг с другом, опорные узлы первого и второго выключателей соединены друг с другом в указанный общий узел, отличающаяся тем, что содержит схему отпирания затвора для регенеративного управления первым и вторым выключателями, включающую отпирающий дроссель, индуктивно связанный с указанным дросселем резонансной нагрузки так, что в нем наводится напряжение, пропорциональное мгновенной скорости изменения переменного тока нагрузки, при этом отпирающий дроссель включен между указанными общим узлом и управляющими узлами, второй дроссель, включенный последовательно с указанным отпирающим дросселем, при этом соединенные последовательно отпирающий и второй дроссели включены между указанными общим узлом и управляющими узлами, двунаправленный ограничитель напряжения, включенный между указанными общим узлом и управляющими узлами для ограничения положительных и отрицательных выбросов напряжения на управляющих узлах по отношению к общему узлу.

2. Балластная цепь по п. 1, отличающаяся тем, что содержит конденсатор, включенный между общим узлом и управляющим узлом для ограничения скорости изменения напряжения между управляющим узлом и общими узлами.

3. Балластная цепь по п. 1, отличающаяся тем, что схема отпирания затвора содержит далее третий дроссель, включенный между общим узлом и управляющим узлом.

4. Балластная цепь по п. 1, отличающаяся тем, что газоразрядная лампа является флуоресцентной лампой.

5. Балластная цепь для газоразрядной лампы, содержащая контур резонансной нагрузки, включающий в себя газоразрядную лампу и состоящий из дросселя и емкости, преобразователь постоянного тока в переменный ток, соединенный с указанным контуром резонансной нагрузки для наведения в нем переменного тока, при этом контур преобразователя содержит первый и второй МОП-транзисторы, включенные последовательно между проводником шины постоянного напряжения и опорным проводником, при этом соответствующие истоки указанных МОП-транзисторов соединены вместе в общий узел, через который протекает указанный переменный ток нагрузки, и соответствующие затворы соединены в управляющий узел, отличающаяся тем, что содержит схему отпирания затвора для регенеративного управления первым и вторым МОП-транзисторами, включающую отпирающий дроссель, индуктивно связанный с указанным дросселем резонансной нагрузки так, что в нем наводится напряжение, пропорциональное мгновенной скорости изменения переменного тока нагрузки, при этом отпирающий дроссель включен между указанными общим узлом и управляющим узлом, второй дроссель, включенный последовательно с указанным отпирающим дросселем, при этом соединенные последовательно отпирающий и второй дроссели включены между указанными общим узлом и управляющим узлом, двунаправленный ограничитель напряжения, включенный между указанными общим узлом и управляющим узлом для ограничения положительных и отрицательных выбросов напряжения на управляющем узле по отношению к общему узлу.

6. Балластная цепь по п. 5, отличающаяся тем, что содержит конденсатор, включенный между общим узлом и управляющим узлом для ограничения скорости изменения напряжения между управляющим узлом и общими узлами.

7. Балластная цепь по п. 5, отличающаяся тем, что схема отпирания затвора содержит далее третий дроссель, включенный между общим узлом и управляющим узлом.

8. Балластная цепь по п. 5, отличающаяся тем, что газоразрядная лампа является флуоресцентной лампой.

9. Балластная цепь для газоразрядной лампы, содержащая контур резонансной нагрузки, включающий в себя газоразрядную лампу и состоящий из дросселя и емкости, преобразователь постоянного тока в переменный ток, соединенный с указанным контуром резонансной нагрузки для наведения в нем переменного тока, при этом контур преобразователя содержит: первый и второй выключатели, включенные последовательно между проводником шины постоянного напряжения и опорным проводником и соединенные вместе в общий узел, через который протекает указанный переменный ток нагрузки, первый и второй выключатели, каждый имеет управляющий узел и опорный узел, причем напряжение между этими узлами определяет состояние проводимости соответствующего выключателя, управляющие узлы первого и второго выключателей соединены друг с другом и опорные узлы первого и второго выключателей соединены друг с другом в указанный общий узел, отличающаяся тем, что содержит схему отпирания затвора для регенеративного управления первым и вторым выключателями, включающую отпирающий дроссель, индуктивно связанный с указанным дросселем резонансной нагрузки так, что в нем наводится напряжение, пропорциональное мгновенной скорости изменения переменного тока нагрузки, при этом отпирающий дроссель включен между указанными общим узлом и управляющими узлами, и двунаправленный ограничитель напряжения, включенный между указанными общими узлом и управляющими узлами для ограничения положительных и отрицательных выбросов напряжения на управляющих узлах по отношению к общему узлу, второй дроссель, включенный последовательно с указанным отпирающим дросселем, при этом соединенные последовательно отпирающий и второй дроссели включены между указанными общим узлом и управляющими узлами, при этом фазовый угол между основной частотной гармоники напряжения на упомянутом контуре резонансной нагрузки и упомянутом переменным током нагрузки приближается к нулю во время зажигания лампы.

10. Балластная цепь по п. 9, отличающаяся тем, что содержит конденсатор, включенный между общим узлом и управляющим узлом для ограничения скорости изменения напряжения между управляющим узлом и общими узлами.

11. Балластная цепь по п. 9, отличающаяся тем, что схема отпирания затвора содержит далее третий дроссель, включенный между общим узлом и управляющим узлом.

12. Балластная цепь по п. 9, отличающаяся тем, что газоразрядная лампа является флуоресцентной лампой.

Описание изобретения к патенту

Область применения

Изобретение относится к балластным цепям, или цепям снабжения энергией, для газоразрядных ламп, использующих регенеративные схемы отпирания затвора для управления парой последовательно включенных выключателей преобразователя постоянного тока в переменный ток. Первый аспект предлагаемого изобретения относится к такой балластной цепи, содержащей индуктивность в схеме отпирания затвора для регулирования фазы напряжения, управляющего последовательно соединенными выключателями. Второй аспект изобретения относится к указанному типу балластной цепи, в которой используется новая схема для инициирования регенеративного действия схемы отпирания затвора.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Что касается первого аспекта изобретения, то типичные балластные цепи для газоразрядных ламп содержат пару последовательно включенных МОП-транзисторов или других выключателей, которые преобразуют постоянный ток в переменный ток для снабжения контура резонансной нагрузки, в котором установлена газоразрядная лампа. Предложено множество регенеративных схем отпирания затвора для управления парой выключателей. Например, в патенте США 5 349 270 Ролла и др. ("Ролл") раскрыта схема отпирания затвора, использующая цепь R-C (резистивно-емкостную) для регулирования фазы напряжения между затвором и истоком с учетом фазы тока в контуре резонансной нагрузки. Недостатком такой схемы отпирания затвора является то, что фазовый угол контура резонансной нагрузки изменяется в направлении 90^o вместо 0^o, когда конденсатор в R-C цепи стабилизирован, как правило, с помощью пары включенных встречно диодов Зенера. Эти диоды используют для ограничения напряжения, прикладываемого к затвору МОП-транзисторных выключателей с целью предотвращения выхода из строя таких выключателей. Образующийся в результате большой фазовый сдвиг исключает получение достаточно большого напряжения для обеспечения надежного зажигания лампы, по меньшей мере, без отказа от эффективности балласта.

Другими недостатками указанных R-C-цепей является мягкое выключение МОП-транзисторов, что приводит к плохому переключению, и медленный спад напряжения, подводимого к R-C-цепи, что приводит к недостаточному регулированию мощности лампы и нежелательным изменениям напряжения цепи и импеданса разрядной дуги.

В отношении второго аспекта изобретения было бы желательным создать простой стартовый контур для инициирования регенеративного действия схемы отпирания затвора для управления выключателями преобразователя постоянного тока в переменный ток в балластных цепях указанного типа.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью первого аспекта изобретения является создание балластной цепи газоразрядной лампы, использующей регенеративную схему отпирания затвора для управления парой последовательно включенных выключателей преобразователя постоянного тока в переменный ток, в которой фазовый угол между током контура резонансной нагрузки и управляющим напряжением для выключателей изменяется в направлении 0^o во время зажигания лампы, обеспечивая надежный старт лампы.

Другой целью первого аспекта изобретения является создание балластной цепи вышеуказанного типа, имеющей более простое устройство по сравнению с указанным уровнем техники, например, схемой Ролла.

Целью второго аспекта изобретения является создание простого стартового контура для инициирования регенеративного действия схемы отпирания затвора для управления выключателями преобразователя постоянного тока в переменный ток в балластных цепях указанного типа.

Другой целью второго аспекта изобретения является создание простого стартового контура вышеуказанного типа, который можно использовать в других балластных цепях, в которых используется также пара последовательно включенных выключателей в преобразователе постоянного тока в переменный ток.

Согласно первому аспекту заявленного изобретения создана балластная цепь для газоразрядной лампы, содержащая контур резонансной нагрузки с газоразрядной лампой и содержащая резонансную индуктивность и резонансный конденсатор. Преобразователь постоянного тока в переменный ток наводит переменный ток в контуре резонансной нагрузки. Схема преобразователя содержит первый и второй выключатели, которые включены последовательно между проводником шины постоянного напряжения и опорным проводником и которые соединены вместе в общем узле, через который протекает переменный ток нагрузки. Второй и первый выключатели содержат управляющий узел и опорный узел, напряжение между которыми определяет состояние проводимости соответствующего выключателя. Соответствующие управляющие узлы первого и второго выключателей соединены друг с другом. Соответствующие опорные узлы первого и второго выключателей соединены друг с другом в общий узел. Контур отпирания затвора регенеративно управляет первым и вторым выключателями и содержит отпирающий дроссель, соединенный с резонансным дросселем таким образом, что наводимое в нем напряжение пропорционально мгновенной скорости изменения переменного тока нагрузки. Отпирающий дроссель включен между общим узлом и управляющими узлами. Второй дроссель включен последовательно с отпирающим дросселем, при этом последовательно соединенные отпирающий и второй дроссели включены между общим узлом и управляющими узлами. Двусторонний ограничитель напряжения включен между общим узлом и управляющими узлами для ограничения положительных и отрицательных выбросов напряжения на управляющих узлах по отношению к общему узлу.

На чертежах:

фиг.1 - схема балластной цепи для газоразрядных ламп, использующей комплементарные выключатели в преобразователе постоянного тока в переменный ток согласно первому аспекту изобретения;

фиг.2 - эквивалентная схема схемы 30 отпирания затвора по фиг.1;

фиг.3 - другая эквивалентная схема схемы 30 отпирания затвора по фиг. 1;

фиг. 4 - эквивалентная схема схемы 30 отпирания затвора по фиг.1, когда диоды Зенера 36 по фиг.1 находятся в проводящем состоянии;

фиг. 5 - эквивалентная схема схемы 30 отпирания затвора по фиг.1, когда диоды Зенера 36 по фиг.1 находятся в непроводящем состоянии и напряжение на конденсаторе 38 по фиг.1 находится в состоянии изменения;

фиг. 6А - упрощенная диаграмма зависимости напряжения лампы от угловой частоты, показывающая рабочие точки лампы для зажигания лампы и для устойчивого режима работы;

фиг.6В - зависимость фазового угла между основной частотной составляющей напряжения контура резонансной нагрузки и током резонансной нагрузки от рабочей угловой частоты;

фиг. 7 - схема, аналогичная схеме по фиг.1, однако содержащая дополнительно новый стартовый контур согласно второму аспекту изобретения;

Фиг. 8 - вольтамперная характеристика типичного симметричного диодного тиристора;

Фиг.9 - схема балластной цепи для безэлектродной лампы, в которой используются принципы первого и второго аспектов изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПЕРВЫЙ АСПЕКТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже приводится описание первого аспекта изобретения с помощью фиг.1-6В.

На фиг.1 показана балластная цепь 10 для газоразрядной лампы 12 согласно первому аспекту изобретения. Выключатели ₁, и Q₂ соответственно управляются для преобразования постоянного тока источника 14, например, выхода (неизображенного) полноволнового моста, в переменный ток, подаваемый на контур резонансной нагрузки 16, содержащий резонансную индуктивность L_R и резонансный конденсатор С_R. Постоянное напряжение шины V_BUS приложено между проводником шины 18 и опорным проводником 20, показанного для удобства заземленным. Контур резонансной нагрузки 16 содержит также лампу 12, которая, как показано, может быть шунтирована резонансным конденсатором С_R. Конденсаторы 22 и 24 являются стандартными "мостиковыми" конденсаторами для поддержания напряжения на общем узле 23, равным 1/2 V_BUS. Другие возможности включения лампы 12 в контур резонансной нагрузки 16 и альтернативы включению мостиковых конденсаторов 22 и 24 известны из уровня техники.

В балластной цепи 10 по фиг.1 выключатели Q₁ и Q₂ являются комплементарными по отношению друг к другу в том смысле, что, как показано, например, выключатель Q₁ может быть устройством с n-каналом, а выключатель Q₂ - с р-каналом. Это известные виды МОП-транзисторных выключателей, однако могут использоваться также, например, биполярные плоскостные транзисторы в качестве выключателей. Каждый выключатель Q₁ и Q₂ имеет соответствующий затвор, или управляющий терминал G, или G₂. Напряжение между затвором G₂ и истоком S₂ выключателя Q₂ управляет состоянием проводимости этого выключателя. Как показано, истоки S₁ и S₂ соединены в общий узел 26. При соединенных вместе затворах ₁ и G₂ в общий управляющий узел 28, одно напряжение между управляющим узлом 28 и общим узлом 26 управляет состоянием проводимости обоих выключателей Q₁ и Q₂. Стоки D₁ и D₂ выключателей соединены, соответственно, с проводником шины 18 и опорным проводником 20.

Схема 30 отпирания затвора, включенная между управляющим узлом 28 и общим узлом 26, управляет состоянием проводимости выключателей Q₁ и Q₂. Схема 30 отпирания затвора содержит отпирающий дроссель L_D, соединенный совместно с резонансным дросселем L_R и подключенный одним концом к общему узлу 26. Конец дросселя L_R, соединенный с общим узлом 26, может быть отводом от трансформаторной обмотки, образующей дроссели L_D и L_R. Полярность L_D и L_R обозначена жирными точками рядом с символами этих дросселей. Отпирающий дроссель L_R обеспечивает энергию отпирания для работы схемы 30 отпирания затвора. Вторая индуктивность 32 включена последовательно с отпирающим дросселем L_D между узлом 28 и дросселем L_D. Как будет показано ниже, вторая индуктивность 32 используется для регулирования фазового угла напряжения между затвором и истоком, возникающим между узлами 28 и 26. Другая индуктивность 34 может быть использована в совокупности с индуктивностью 32, но не обязательно, поэтому проводники, ведущие к индуктивности 34, показаны пунктиром. Двунаправленный ограничитель напряжения 36 между узлами 28 и 26 ограничивает положительные и отрицательные выбросы напряжения между затвором и истоком до соответствующих заданных пределов, т.е. в соответствии с соотношением напряжений включенных встречно диодов Зенера. Предпочтительно включить конденсатор 38 между узлами 28 и 26 для ограничения скорости изменения напряжения затвор-исток между узлами 28 и 26. Это сказывается положительно, например, на продолжительность холостого хода режима переключения выключателей Q₁ и Q₂, при этом оба выключателя выключены пока один из них не будет включен.

Демпфирующая цепь, образованная конденсатором 40 и сопротивлением 42, может быть использована известным способом, как раскрыто, например, в патенте США 5 382 882 от 17 января 1995 г. тем же изобретателем.

Фиг. 2 показывает эквивалентную схему схемы 30 отпирания затвора по фиг. 1. Если диоды Зенера находятся в проводящем состоянии, то формула токов для узла 28 гласит:

-(1/L₃₂)V₀dt+(1/L₃₂+1/L₃₄)V₂₈dt+I₃₆=0, (1)

где с учетом компонентов по фиг.1

L₃₂ - индуктивность дросселя 32,

V₀ - отпирающее напряжение на отпирающем дросселе L_D,

L₃₄ - напряжение на узле 28 по отношению к узлу 26, и

I₃₆ - ток через двунаправленный ограничитель 36.

В схеме по фиг.2 ток через конденсатор 38 равен нулю, так как ограничитель 36 находится в проводящем состоянии.

Схема по фиг. 2 может быть преобразована в схему по фиг.3, в которой указаны только источники тока, где I₀ является током, вызываемым напряжением V₀ (определено выше) на отпирающем дрoсселе L_D (фиг.1). Формула для тока I₀ может быть выражена как

I₀=(1/L₃₂)V₀dt. (2)

Формула для тока I₃₂ в дросселе 32 гласит:

I₃₂=(1/L₃₂)V₂₈dt. (3)

Формула для тока I₃₄ в дросселе 34 гласит:

I₃₄=(1/L₃₄)V₂₈dt. (4)

Как следует из формул (2)-(4), величина индуктивности L₃₂ может быть изменена так, что она включает в себя величины обеих индуктивностей L₃₂ и L₃₄. Новое значение индуктивности L₃₂ равно индуктивности параллельно включенных дросселей 32 и 34.

Теперь, когда дроссель 34 удален из схемы по фиг.1, последующий анализ показывает действие схемы 30 отпирания затвора. С учетом фиг.4 и определения таких компонентов, как I₀, ниже поясняются условия работы при проводящем состоянии включенных встречно диодов Зенера двунаправленного ограничителя напряжения 36. Значение тока I₀ может быть выражено формулой

I₀=(L_R/nL₃₂)I_R, (5)

где L_R - индуктивность резонансного дросселя (фиг.1),

n - соотношение между L_R и L_D,

I_R - ток в резонансном дросселе L_R.

Значение тока I₃₆ в диодах Зенера может быть определено по формуле

I₃₆=I₀-I₃₂. (6)

При нахождении диодов Зенера 36 в проводящем состоянии ток через конденсатор 38 (фиг.1) равен нулю и величина тока I₀ больше тока I₃₂. В то же время напряжение V₃₆ на диодах Зенера 36 (т.е. напряжение между затвором и истоком) равно положительному или отрицательному напряжению ограничения одного из активных или ограничивающих диодов Зенера (т.е. 7,5 В) плюс диодное падение напряжения на другом, неограничивающем диоде (т.е. 0,7 В).

Затем, при непроводящих диодах Зенера 36 напряжение на конденсаторе 38 (фиг. 1) изменяет свое значение с положительного на отрицательное, или наоборот. Величина напряжения во время такого изменения достаточна для того, чтобы вызвать включение одного из выключателей Q₁ и Q₂ и выключение другого. Далее, при непроводящих диодах Зенера 36 величина тока I₃₂ больше, чем тока I₀. В это время ток I_C в конденсаторе 38 может быть определен по формуле

I_c=I₀-I₃₂. (7)

Ток I₃₂ имеет треугольную форму волны. Ток I₃₆ (фиг.4) равен разнице между I₀ и i₃₂, так как напряжение между затвором и истоком постоянно (т.е. диоды Зенера 36 находятся в проводящем состоянии). Ток I_C является током, вызванным разницей между I₀ и I₃₂, если диоды Зенера 36 не являются проводящими. Таким образом, ток I_c вызывает изменение напряжения на конденсаторе 38 (т. е. напряжения между затвором и истоком) и тем самым приводит к переключению выключателей Q₁ и Q₂, как описано выше. Напряжение между затвором и истоком имеет приблизительно прямоугольную форму волны с переходом от положительного к отрицательному напряжению и наоборот, что становится предсказуемым благодаря включению конденсатора 38.

Использование схемы 30 отпирания затвора по фиг.1 имеет то преимущество, что фазовый сдвиг основной частотной гармоники резонансного напряжения между узлом 26 и узлом 23 приближается к 0^o во время зажигания лампы. На фиг.6А показаны упрощенные кривые зависимости напряжения на лампе V_LAMP от угловой частоты. Угловая частота W_R является резонансной частотой контура 16 резонансной нагрузки по фиг.1. При резонансе напряжение на лампе V_LAMP достигает своего максимального значения, обозначенного V_R. Желательно, чтобы напряжение на лампе достигало эту точку резонанса во время зажигания лампы. Это объясняется тем, что очень большой пик напряжения, возникающий на лампе в этой точке, надежно вызывает дуговой разряд в лампе, вызывая ее срабатывание. В противоположность этому, во время стабильного режима работы лампа работает при значительно более низком напряжении V_SS при более высокой угловой частоте W_SS. На фиг.6В показан фазовый угол между основной гармоникой резонансного напряжения между узлами 26 и 23 и током в контуре резонансной нагрузки 16 (фиг.1). Преимущественным образом фазовый угол во время зажигания лампы имеет тенденцию смещаться в направлении резонансной частоты W. В свою очередь напряжение V_LAMP (фиг.6А) смещается в направлении высокого резонансного напряжения V_R (фиг.6А), что является желательным, как показано выше, для надежного старта лампы.

Некоторые схемы отпирания затвора согласно уровню техники, как указывалось выше, приводили к смещению фазового угла напряжения между затвором и истоком в направлении 90^o во время зажигания лампы, что приводило к тому недостатку, что напряжение на лампе в это время было ниже, чем это было бы желательно. В результате происходило менее надежное зажигание лампы в таких схемах согласно уровню техники.

ВТОРОЙ АСПЕКТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Второй аспект изобретения описан ниже с помощью фиг.7-9. На фиг.7 показана балластная цепь 10". Она идентична балластной цепи по фиг.1, однако содержит также новый стартовый контур, описываемый ниже. Как и на фиг.1-7, одинаковыми позициями обозначены одинаковые части, так что можно использовать фиг.1 для пояснения обозначенных теми же позициями частей.

Новый стартовый контур содержит устройство 50 включающего напряжение, например симметричный диодный тиристор. Один узел устройства 50 включающего напряжения эффективно соединен с общим узлом 26, при этом значение понятия "эффективно" раскрывается ниже при описании другого варианта выполнения второго аспeкта изобретения. Другой узел устройства 50 включающего напряжения соединен эффективно со вторым узлом 52. Сеть 54, 56 помогает поддерживать напряжение на втором узле 52 по отношению к общему узлу 26 меньше напряжения включения устройства 50 включающего напряжения во время устойчивого режима работы лампы. Сеть 54, 56 предпочтительно состоит из последовательно соединенных сопротивлений 54 и 56, которые включены между проводником шины 18 и опорным проводником 20. Сопротивления 54 и 56 образуют сеть деления напряжения и имеют предпочтительно одинаковую величину, если рабочие циклы выключателей Q₁ и Q₂ равны между собой. В этом случае, среднее значение напряжения на узле 26 во время устойчивого режима равно примерно1/2 напряжения шины V_BUS, и при равенстве величин сопротивлений 54 и 56 напряжение на втором узле 52 также примерно равно 1/2 напряжения V_BUS. Конденсатор 59 служит фильтром низких частот для предотвращения высоких колебаний напряжений на устройстве 50 включающего напряжения и выполняет тем самым функцию сглаживания. Таким образом, напряжение на устройстве 50 включающего напряжения равно примерно нулю в устойчивом режиме.

Имеется зарядное сопротивление 58, которое может быть включено между общим узлом 26 и опорным проводником 20, или альтернативно, как показано пунктирными линиями 58", между узлом 26 и проводником шины 18. Кроме того, служащий источником тока конденсатор 59 эффективно шунтирует устройство 50 включающего напряжения с поясняемой ниже целью.

После первоначального подключения источника постоянного напряжения 14 дроссели 32 и L_D представляют собой короткозамкнутую цепь, при этом левый узел конденсатора 39" эффективно соединен с правым узлом конденсатора 59, т. е. с узлом 26. В это время конденсаторы 38" и 59 можно рассматривать как включенные параллельно друг другу. В это время второй узел устройства 50 включающего напряжения, с которыми соединены оба конденсатора, имеет напряжение, равное 1/3 напряжения шины _BUS вследствиe деления напряжения сопротивлениями 54, 56 и 58. При включении сопротивления, как показано пунктирными линиями, напряжение на узлах конденсаторов 38" и 59, соединенных со вторым узлом 52, начинает нарастать через путь к опорному проводнику 20, который содержит зарядное сопротивление 58. Когда напряжение на конденсаторе 59 снабжения током достигает порога напряжения включения устройства 50 включающего напряжения, то напряжение на этом устройстве резко падает. Это показано на фиг. 8 в виде вольтамперной характеристики типичного устройства включающего напряжения, выполненного в виде симметричного диодного тиристора.

Как показано на фиг. 8, симметричный диодный тиристор является симметричным устройством по отношению к положительным и отрицательным выбросам напряжения. Если для простоты ограничиться только положительными выбросами напряжения, то можно видеть, что устройство при напряжении включения V_BO, что составляет, как правило 32 В, включается. Напряжение на устройстве падает до так называемого напряжения впадины _v, которое, как правило, равно 26 В, то есть примерно 6 В ниже напряжения включения V_BO. В балластной цепи 10" по фиг. 7 для снабжения током устройства 50 включающего напряжения для обеспечения перехода от напряжения включения V_BO к напряжению впадины V_v снабжающий током конденсатор 59 поставляет ток в устройство за счет своего заряда. Быстрое падение напряжения на устройстве 50 включающего напряжения (т. е. импульс напряжения) передается через конденсатор 38" на второй дроссель 32 и отпирающий дроссель L_D, который больше не представляет короткозамкнутую цепь вследствие содержания высокой частоты в импульсе тока. Импульс тока наводит импульс напряжения между затвором и истоком на дросселях, полярность которого зависит от включения зарядного сопротивления 58 согласно непрерывным линиям или сопротивления 58" согласно пунктирным линиям. Поэтому такое сопротивление называют определяющим полярность импедансом. Такой импульс напряжения между затвором и истоком приводит к включению одного из выключателей Q₁ и Q₂.

Как уже указывалось выше, во время устойчивого режима работы лампы оба узла устройства 50 включающего напряжения имеют приблизительно одинаковое напряжение для предотвращения его включения.

Величины компонентов примера схемы по фиг. 7 (и тем самым по фиг. 1) для флуоресцентной лампы 12 мощностью 16,5 Вт при напряжении постоянного напряжения шины 160 В и при отсутствии дросселя 34 составляют:

Резонансный дроссель L_R - 570 мкГн

Отпирающий дроссель L_D - 2,5 мкГн

Соотношение витков L_R и L_D - 15

Второй дроссель 32 - 150 мкГн

Конденсатор 38" - 3,3 нФ

Конденсатор 59 - 0,1 мкФ

Конденсатор 38 (фиг. 1), если нет конденсатора 59 - 3,3 нФ

Диоды Зенера, каждый - 7,5 В

Сопротивления 54, 56, 58 и 58", каждое - 100 кОм

Резонансный конденсатор С_R - 3,3 нФ

Мостиковые конденсаторы 22 и 24, каждый - 0,22 мкФ

Сопротивление 42 - 10 Ом

Демпфирующий конденсатор 40 - 470 пФ

Кроме того, в качестве выключателя Q₁ может применяться n-канальный МОП-транзистор IRFR210 фирмы Интернейшнел Ректифайер Компани из Эль Сегундо, Калифорния; выключателя Q₂ - р-канальный МОП-транзистор IRFR210 также фирмы Интернейшнел Ректифайер Компани; и в качестве устройства 50 включающего напряжения симметричный диодный тиристор ВР100/03 фирмы Филипс Семикондакторс из Эйндховена, Нидерланды.

Фиг. 9 показывает балластную цепь 10"", использующую принципы первого аспекта изобретения, а также второго аспекта изобретения. Цепь 10"" предназначена, в частности, для безэлектродной лампы 60, которая может быть газоразрядной лампой. Лампа 60 изображена в виде окружности для иллюстрации плазмы безэлектродной лампы. Высокочастотная катушка 62 поставляет энергию для возбуждения плазмы в состояние, в котором она излучает свет. Для отделения постоянного напряжения можно использовать конденсатор 64 вместо мостиковых конденсаторов 22 и 24 по фиг. 1. Контур 10"" работает, как правило, на частоте примерно 2,5 МГц, что в 10-20 раз больше, чем частота для электродного типа лампы, питаемой балластной цепью 10 по фиг. 1 или цепью 10" по фиг. 7. Во время установившегося режима работы конденсатор 38"" служит фильтром низких частот для поддержания потенциала узла 52 в пределах плюс минус напряжение ограничения ограничивающего контура 36 (т. е. +/- 8 В). При потенциале узла 28, составляющем плюс минус указанного напряжения ограничения по отношению к узлу 26, напряжение на устройстве 50 включающего напряжения поддерживается ниже порогового напряжения. За исключением указанных изменений по сравнению с балластными цепями 10 и 10" назначение частей балластной цепи 10"" по фиг. 7 то же самое, что и назначение частей с одинаковыми номерами позиций в балластных цепях 10 и 10" по фиг. 1 и 7.

Сравнение стартовых контуров по фиг. 9 со стартовым контуром по фиг. 7 показывает, что используемый для питания током конденсатор 59, используемый согласно фиг. 7, не требуется в контуре по фиг. 9. Вместо этого отпирающий дроссель L_D и второй дроссель 32 образуют совместно с конденсатором 38"" L-C-контур, на который подаются импульсы напряжения, генерируемые падением напряжения на устройстве 50 включающего напряжения при его включении. Такой L-C-контур имеет тенденцию к резонансу при нарастании напряжения на индуктивности, то есть напряжения между затвором и истоком. Обычно, после нескольких колебаний такого нарастания напряжения между затвором и истоком включается один или другой выключатель Q₁ и Q₂ в зависимости от полярности выброса напряжения между затвором и истоком, который достигает порогового значения напряжения включения соответствующего выключателя.

Использование зарядного сопротивления 58 или зарядного сопротивления 58" определяет полярность заряда конденсатора 38"" при первоначальном включении источника постоянного напряжения 14. Эта полярность заряда конденсатора 38"" определяет затем первоначальную полярность напряжения между затвором и истоком, генерируемого указанным в предыдущем абзаце L-C-контуром после включения напряжения. Однако, как также было указано в предыдущем абзаце, первое включение зависит от достаточной величины нарастания напряжения между затвором и истоком во время нескольких колебаний, так что нельзя заранее определить, какой выключатель будет включен первым. Правильная работа контура обеспечивается при включении первым любого из выключателей.

Ниже приведены значения компонентов примера выполнения цепи по фиг. 9 для лампы 60 мощностью 13 Вт при постоянном напряжении шины 160 В и при отсутствии дросселя 34:

Резонансный дроссель L_R - 20 мкГн

Отпирающий дроссель L_D - 0,2 мкГн

Соотношение витков L_R и L_D - 10

Второй дроссель 32 - 30 мкГн

Конденсатор 38"" - 470 пФ

Диоды Зенера, каждый - 7,5 В

Сопротивления 54, 56, 58 и 58", каждое - 100 кОм

Резонансный конденсатор С_R - 680 пФ

Разделительный конденсатор 64 - 1 нФ

Кроме того, в качестве выключателя Q₁ может применяться n-канальный МОП-транзистор IRFR210 фирмы Интернейшнел Ректифайер Компани из Эль Сегундо, Калифорния; выключателя Q₂ - р-канальный МОП-транзистор IRFR210 также фирмы Интернейшнел Ректифайер Компани; и в качестве устройства 50 включающего напряжения симметричный диодный тиристор BR100/03 фирмы Филипс Семикондакторс из Эйндховена, Нидерланды.

Преимуществом указанных здесь стартовых контуров является простота их построения, так как, например, они не требуют применения р-n-диода, который обычно необходим в известных из уровня техники схемах. При этом р-n-диод может быть заменен сопротивлением, который в несколько раз дешевле р-n-диода.

Хотя изобретение описано с помощью специальных примеров выполнения, являющихся иллюстрацией изобретения, однако для специалистов возможны различные модификации и изменения. Последующая формула изобретения имеет целью представить все модификации и изменения, соответствующие идее и объему изобретения.