источник питания газоразрядной лампы с коррекцией коэффициента мощности

Формула изобретения

Источник питания газоразрядной лампы с коррекцией коэффициента мощности, содержащий входной выпрямитель, входные выводы которого являются входными выводами устройства, служащими для подсоединения к источнику переменного напряжения, отрицательный выходной вывод входного выпрямителя подключен к первому выводу первого конденсатора и к отрицательному входному выводу питания первого из двух последовательно соединенных транзисторов, управляемых в противофазе импульсами типа “меандр”, входящих в состав преобразователя постоянного входного напряжения питания в переменное, выходные выводы которого служат для подключения к цепи питания газоразрядной лампы, при этом второй вывод первого конденсатора присоединен к положительному входному выводу питания второго транзистора, первый дроссель, первый вывод которого соединен с анодом первого диода, второй диод, отличающийся тем, что введены второй дроссель и второй конденсатор, образующий с первым дросселем последовательную цепь, включенную между положительным выходным выводом входного выпрямителя и общей точкой первого и второго транзисторов, при этом первый дроссель и второй конденсатор соединены друг с другом своими первыми выводами, катод первого диода соединен с первым выводом второго дросселя и катодом второго диода, анод которого подключен к положительному выходному выводу входного выпрямителя, причем второй вывод второго дросселя подключен к положительному выводу питания второго транзистора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании источников питания с повышенным коэффициентом мощности для различных нагрузок, в частности, преобразователей напряжения, предназначенных для питания газоразрядных ламп.

Известен источник питания с коррекцией коэффициента мощности, содержащий входной выпрямитель, выходные выводы которого подсоединены к узлу коррекции коэффициента мощности (электронному балласту), последовательно соединенные транзисторы которого входят в состав преобразователя постоянного напряжения в переменное, нагруженного на газоразрядную лампу (1). В данном устройстве сложно достичь повышения коэффициента мощности (больше 0,94) из-за того, что ток подзаряда фильтрующего конденсатора проходит через цепи тока лампы.

Наиболее близким к данному изобретению устройством является источник питания газоразрядной лампы с коррекцией коэффициента мощности, содержащий входной выпрямитель, входные выводы которого являются входными выводами устройства, служащими для подсоединения к источнику переменного напряжения, отрицательный выходной вывод входного выпрямителя подключен к первому выводу первого конденсатора и к отрицательному входному выводу питания первого из двух последовательно соединенных транзисторов, управляемых в противофазе импульсами типа "меандр", входящих в состав преобразователя постоянного входного напряжения питания в переменное, выходные выводы которого служат для подключения к цепи питания газоразрядной лампы, при этом второй вывод первого конденсатора присоединен к положительному входному выводу питания второго транзистора, первый дроссель, первый вывод которого соединен с анодом первого диода, второй диод (2). Известное устройство обладает относительно высоким коэффициентом мощности, дальнейшее повышение которого возможно лишь за счет усложнения схемы корректора, например, с помощью узла обратной связи, изменяющего режим коммутации транзисторов. Кроме того, напряжение на входных выводах питания последовательно соединенных транзисторов, входящих в состав преобразователя постоянного напряжения в переменное, нагруженного на газоразрядную лампу, значительно выше напряжения, получаемого с выходных выводов входного выпрямителя (за счет энергии, запасаемой в дросселе), поэтому элементы, входящие в состав преобразователя и нагрузки, должны быть рассчитаны на более высокие значения напряжения питания, что ведет к увеличению габаритной мощности элементов устройства.

Положительным результатом, который может быть достигнут при использовании данного изобретения, является уменьшение габаритной мощности устройства и повышение коэффициента мощности.

Положительный результат достигается тем, что в источнике питания с газоразрядной лампы с коррекцией коэффициента мощности, содержащем входной выпрямитель, входные выводы которого являются входными выводами устройства, служащими для подсоединения к источнику переменного напряжения, отрицательный выходной вывод входного выпрямителя подключен к первому выводу первого конденсатора и отрицательному выводу питания первого из двух последовательно соединенных транзисторов, управляемых в противофазе импульсами типа "меандр", входящих в состав преобразователя постоянного входного напряжения питания в переменное, выходные выводы которого служат для подсоединения к цепи питания газоразрядной лампы, при этом второй вывод первого конденсатора присоединен к положительному входному выводу питания второго транзистора, первый дроссель, первый вывод которого соединен с анодом первого диода, второй диод (2), введены второй дроссель и второй конденсатор, образующий с первым дросселем последовательную цепь, включенную между положительным выходным выводом входного выпрямителя и общей точкой первого и второго транзисторов, при этом первый дроссель и второй конденсатор соединены друг с другом своими первыми выводами, катод первого диода соединен с первым выводом второго дросселя и катодом второго диода, анод которого подключен к положительному выходному выводу входного выпрямителя, причем второй вывод второго дросселя подключен к положительному входному выводу питания второго транзистора.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Устройство содержит входной выпрямитель 1, входные выводы которого служат для подсоединения к источнику переменного напряжения (сети), отрицательный выходной вывод соединен с первым выводом первого конденсатора 2. Первый вывод первого дросселя 3 соединен с анодом первого диода 4 и первым выводом второго конденсатора 5. Дроссель 3 и конденсатор 5 образуют последовательную цепь, включенную между положительным выходным выводом входного выпрямителя 1 и общей точкой двух последовательно соединенных по питанию транзисторов 6, 7, входящих в состав преобразователя постоянного входного напряжения в переменное, выходные выводы которого служат для подключения нагрузки, например, цепи питания (рабочего тока) газоразрядной лампы. Транзисторы 6, 7 управляются в противофазе импульсами типа "меандр." Положительный выходной вывод входного выпрямителя 1 подсоединен также к аноду второго диода 8, катод которого подключен к катоду первого диода 4 и первому выводу второго дросселя 9, соединенного вторым выводом с выводом питания второго транзистора 6 (положительным выводом входного напряжения преобразователя постоянного напряжения в переменное).

Устройство работает следующим образом.

На входные выводы входного (сетевого) выпрямителя 1 с емкостным фильтром подают переменное напряжение сети. Транзисторы 6, 7 переключаются с частотой более 20 кГц. При отпирании первого транзистора 7 происходит заряд конденсатора 5 от выпрямителя 1 через дроссель 3. В следующий полупериод (открыт транзистор 6) происходит разряд конденсатора 5 через диод 4, дроссель 9 и транзистор 6, при этом происходит накопление электромагнитной энергии в дросселе 9 (за счет энергии конденсатора 5). Одновременно с этим происходит заряд конденсатора 2 по цепи: положительный вывод выпрямителя 1 - дроссель 3 - диод 4 - дроссель 9 - конденсатор 2 - отрицательный вывод выпрямителя 1. Ток подзаряда конденсатора 2 определяется величиной энергии, накопленной в дросселе 9.

В следующий полупериод (открыт транзистор 7) одновременно с зарядом конденсатора 5 будет происходить подзаряд конденсатора 2 через диод 8 и дроссель 9, причем этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 2 будет меньше напряжения с выхода выпрямителя. В указанной последовательной цепи расположение дросселя 3 и конденсатора 5 относительно выходного вывода входного выпрямителя 1 и общей точки транзисторов 6, 7 может быть любым (положение дросселя 3 и конденсатора 5 может быть любым), при этом процессы подзаряда конденсатора 2 будут идентичными. Схема с подключением конденсатора 5 к положительному выводу выпрямителя 1 более предпочтительна для питания газоразрядных ламп меньшей мощности, а схема с его подключением к общей точке транзисторов 6, 7 - для питания газоразрядных ламп большей мощности.

Таким образом подзаряд конденсатора 2 происходит в оба полупериода коммутации транзисторов 6, 7, причем можно получить форму его зарядного тока, близкую к синусоидальной, повторяющей форму сетевого напряжения, что обеспечивает высокий коэффициент мощности.

Данное устройство может использоваться как источник питания на газоразрядных лампах, либо как самостоятельное устройство, создающее локальную сеть постоянного напряжения, к которой могут подключаться несколько нагрузок.

Источники информации

1. ЕР 0831677 А2, Н 05 В 41/29, 1998.

2. US 5001400, Н 05 В 41/00, 1991.