DE19546874A1 - Electronic power supply for LV halogen lamps - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Stromversorgungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an electronic power supply device according to the Preamble of claim 1.
Solche Stromversorgungsgeräte sind allgemein bekannt. Die bei herkömmlichen Stromversorgungsgeräten verwendeten Transformatoren können gegenüber solchen Transformatoren, die zur Abwärtstransformation bei Netzfrequenz verwendet werden, verhältnismäßig kleine räumliche Abmessungen haben, weil die Frequenz des Sperrwandlers gegenüber der Netzfrequenz relativ hoch ist und daher für die Transformatoren kleine Ferritkerne einsetzbar sindSuch power supply devices are generally known. The conventional one Power supplies used transformers can be compared such transformers that are used for step-down transformation at mains frequency are used, have relatively small spatial dimensions, because the Frequency of the flyback converter is relatively high compared to the network frequency and therefore small ferrite cores can be used for the transformers
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Aufwand für das Stromversorgungsgerät der eingangs genannten Art zu vermindern und den Wirkungsgrad des Stromversorgungsgeräts weiter zu verbessern.The object of the invention is the effort for To reduce power supply device of the type mentioned and To further improve the efficiency of the power supply device.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Merkmale des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved by the features of claim 1.
Bei einem solchen Stromversorgungsgerät brauchen keine teuren Glättungskondensatoren verwendet werden. Ferner wird durch die Parallel- RC-Glieder in den Steuerkreisen der Transistoren ein schnellerer Ladungsträgerabfluß an den Basen der Transistoren bei deren Abschalten erreicht, so daß die Abhängigkeit der Sperrwandlerfrequenz von der Speicherzeit der Transistoren verringert wird. Diese Parallel-RC-Glieder vermindern auch die Verlustleistung der Transistoren, so daß der Wirkungsgrad des Stromversorgungsgerätes erhöht wird. So kann ein Wirkungsgrad von 95% erreicht werden. Außerdem wird mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Sperrwandler ein Sanftanlauf erzielt.With such a power supply device do not need expensive Smoothing capacitors are used. Furthermore, the parallel RC elements in the control circuits of the transistors have a faster charge carrier discharge reached at the bases of the transistors when they are switched off, so that the Dependence of the flyback converter frequency on the storage time of the transistors is reduced. These parallel RC elements also reduce the power loss of the Transistors, so that the efficiency of the power supply device is increased. In this way, an efficiency of 95% can be achieved. In addition, with the Claim 1 marked flyback converter achieves a smooth start.
Damit der Sperrwandler gegen Überlast geschützt werden kann, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung im Emitterkreis des zweiten Transistors ein Emitterwiderstand angeordnet, von dem eine Spannung zur Beeinflussung der Spannung am dritten Kondensator im Sinne einer Verminderung abgeleitet wird.So that the flyback converter can be protected against overload, a a further embodiment of the invention in the emitter circuit of the second transistor Emitter resistor arranged, of which a voltage to influence the Voltage at the third capacitor is derived in the sense of a reduction.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Überlastschutzkreises sieht gemäß der Erfindung vor, daß an den Emitterwiderstand über ein Gleichrichter- und Glättungsglied die Basis-Emitter-Strecke eines dritten Transistors angeschlossen ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke dem dritten Kondensator parallel liegt.An expedient design of the overload protection circuit provides according to the Invention before that to the emitter resistor via a rectifier and Smoothing element connected the base-emitter path of a third transistor whose collector-emitter path is parallel to the third capacitor.
Die bekannten Stromversorgungsgeräte werden meistens in Kunststoffgehäusen untergebracht, wobei die Anschlußklemmleisten außerhalb des Gehäuses angeordnet sind und die Anschlüsse daher nicht gegen Berührung geschützt sind. Um hier Abhilfe zu schaffen, werden gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die elektrischen Anschlüsse des Stromversorgungsgerätes innerhalb des Gehäuses angeordnet und nur über an das Gehäuse angespritzte Führungshülsen für Schraubenzieher zugänglich gemacht.The known power supply devices are mostly in plastic housings housed, the terminal strips outside the housing are arranged and the connections are therefore not protected against contact. In order to remedy this situation, the Invention the electrical connections of the power supply device within the Arranged housing and only via guide sleeves molded onto the housing made accessible to screwdrivers.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment. It demonstrate:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung für ein elektronisches Stromversorgungsgerät, Fig. 1 shows a circuit arrangement for an electronic power supply unit,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Gehäuseoberteil für das Stromversorgungsgerät, Fig. 2 shows a section through a housing shell for the power supply device,
Fig. 3 eine Ansicht des in Fig. 2 dargestellten Gehäuseoberteils von unten, Fig. 3 is a view of the upper housing part of the bottom shown in Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt durch das Gehäuseunterteil für das Stromversorgungsgerät (längs der Linie A-A in Fig. 5) und Fig. 4 shows a section through the lower housing part for the power supply device (along the line AA in Fig. 5) and
Fig. 5 eine Draufsicht auf das in Fig. 4 dargestellte Gehäuseunterteil. Fig. 5 is a plan view of the lower housing part shown in Fig. 4.
Das in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 angegebene Stromversorgungsgerät dient zur Stromversorgung von Halogenlampen aus dem Wechselstromnetz und ist vorzugsweise als Vorschaltgerät für solche Lampen ausgebildet.The power supply device specified in the circuit arrangement according to FIG. 1 serves to supply halogen lamps from the AC network and is preferably designed as a ballast for such lamps.
An mit dem Wechselstromnetz verbindbare Eingangsanschlüsse a1, a2 ist über ein auf die Sperrwandlerfrequenz abgestimmtes Filter C1, L1, C2 ein Brückengleichrichter D1 angeschlossen. Dieser Filter verhindert, daß Spannungen mit der Sperrwandlerfrequenz ins Wechselstromnetz eingekoppelt werden. Die Ausgangsspannung des Brückengleichrichters D1 wird nicht geglättet. An den Ausgang des Brückengleichrichters D1 sind in Reihe liegende Kollektor-Emitter- Strecken zweier Transistoren T2, T3 und zwei in Reihe liegende Kondensatoren C7, C8 angeschaltet, wobei im Emitterkreis des Transistors T3 ein Emitterwiderstand R12 liegt. Zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Kollektor-Emitter-Strecken und dem gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Kondensatoren liegt die Reihenschaltung einer Wicklung W1 eines Transformators L2 und eine Wicklung eines weiteren Transformators L3, wobei beide Transformatoren vorzugsweise mit Ferritkernen ausgestattet sind. Ausgangswicklungen des Transformators L3 sind an Ausgangsanschlüsse a3, a4 angeschlossen, mit denen Halogenlampen verbindbar sind. Die Basis-Emitter- Strecken der Transistoren T2, T3 werden durch je eine Wicklung W2, W3 des Transformators L2 über ein jeweils zugeordnetes Parallel-RC-Glied R5, C5 bzw. R6, C6 und einen Strombegrenzungswiderstand R3 bzw. R1 gesteuert, wobei der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2 ein Widerstand R7 parallel liegt und der Reihenschaltung aus der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T3 und dem Emitterwiderstand R12 ein Widerstand R8 parallel liegt. Der Steuerkreis des zweiten Transistors T3 ist über eine Diac D3 an einen dritten Kondensator C3 angeschlossen, der über einen Widerstand R2 mit dem Brückengleichrichterausgang verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T3 ist über eine Diode D2 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Widerstands R2 und des Kondensators C3 verbunden.At input connections a1, a2 which can be connected to the AC network is via a filter C1, L1, C2 tuned to the flyback converter frequency Bridge rectifier D1 connected. This filter prevents tension are coupled into the AC network at the flyback frequency. The The output voltage of the bridge rectifier D1 is not smoothed. To the The output of the bridge rectifier D1 are collector-emitter Routing two transistors T2, T3 and two capacitors in series C7, C8 turned on, one in the emitter circuit of transistor T3 Emitter resistance R12 is. Between the common connection point this Collector-emitter paths and the common connection point of these Capacitors are the series connection of a winding W1 of a transformer L2 and a winding of another transformer L3, both of which Transformers are preferably equipped with ferrite cores. Output windings of the transformer L3 are at output terminals a3, a4 connected with which halogen lamps can be connected. The base emitter Routes of the transistors T2, T3 are each by a winding W2, W3 Transformer L2 via a respectively assigned parallel RC element R5, C5 or R6, C6 and a current limiting resistor R3 and R1 controlled, the Base-emitter path of transistor T2, a resistor R7 is in parallel and the Series connection of the base-emitter path of the transistor T3 and that Emitter resistor R12 is a resistor R8 in parallel. The control circuit of the second transistor T3 is connected to a third capacitor C3 via a diac D3 connected via a resistor R2 to the Bridge rectifier output is connected. The collector of transistor T3 is via a diode D2 with the common connection point of resistor R2 and the capacitor C3 connected.
An den Ausgang des Brückengleichrichters D1 ist noch ein Varisator R1 angeschlossen, der den Sperrwandler vor Überspannungsspitzen aus dem Wechselstromnetz schützt. Ferner ist noch der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T2 eine Freilaufdiode D5 und der Reihenschaltung aus der Kollektor- Emitter-Strecke des Transistors T3 und dem Emitterwiderstand R12 eine Freilaufdiode D6 parallel geschaltet. Diese Freilaufdioden schützen die Transistoren T2, T3 vor Überspannungen beim Abschalten.At the output of the bridge rectifier D1 is a varizer R1 connected to the flyback converter from overvoltage peaks AC grid protects. Furthermore, the collector-emitter path of the Transistor T2 a free-wheeling diode D5 and the series circuit of the collector Emitter path of the transistor T3 and the emitter resistor R12 one Free-wheeling diode D6 connected in parallel. These freewheeling diodes protect the transistors T2, T3 before overvoltages when switching off.
An den Emitterwiderstand R12 ist über ein Gleichrichter- und Glättungsglied D4, R9, C4 und einen Strombegrenzungswiderstand R10 die Basis-Emitter-Strecke eines dritten Transistors T1 angeschlossen ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke dem dritten Kondensator C3 parallel liegt und an dessen Basis-Emitter-Strecke ein Widerstand R11 angeschlossen ist. Dieser zuletzt beschriebene Schaltungsteil dient als Überlastungsschutz für die Transistoren T2, T3 bei Kurzschluß an den Ausgangsanschlüssen a3, a4. To the emitter resistor R12 is connected via a rectifier and smoothing element D4, R9, C4 and a current limiting resistor R10 the base-emitter path a third transistor T1 is connected, the collector-emitter path the third capacitor C3 is in parallel and on its base-emitter path Resistor R11 is connected. This circuit part described last serves as overload protection for the transistors T2, T3 in the event of a short circuit to the Output connections a3, a4.
Die Netzspannung wird mit dem Brückengleichrichter D1 in eine Gleichspannung aus sinusförmigen Halbwellen mit doppelter Netzfrequenz gleichgerichtet. Wenn die Spannung am Kondensator C3 die Zündspannung, beispielsweise von 34 V, der Diac D3 erreicht hat, wird der Transistor T3 leitend gesteuert, so daß Schwingungen mit einer Frequenz von etwa 27 kHz beginnen können. Dabei werden die Transistoren T2, T3 im Gegentakt von den Wicklungen W2, W3 gesteuert. Der Kollektorstrom des Transistors T2 fließt während der einen Halbwelle über den Kondensator C7, die Eingangswicklung des Transformators L3 und die Wicklung W1, während der Kollektorstrom des Transistors T2 während der anderen Halbwelle in Gegenrichtung über die Wicklung W1, die Eingangswicklung des Transformators L3 und den Kondensator C8 fließt.The mains voltage is converted into a DC voltage with the bridge rectifier D1 rectified from sinusoidal half-waves with twice the mains frequency. If the Voltage on capacitor C3 the ignition voltage, for example of 34 V, the Diac has reached D3, the transistor T3 is turned on, so that Vibrations can start with a frequency of about 27 kHz. Here the transistors T2, T3 are in push-pull from the windings W2, W3 controlled. The collector current of transistor T2 flows during one Half wave through the capacitor C7, the input winding of the transformer L3 and the winding W1 while the collector current of the transistor T2 during the another half wave in the opposite direction via winding W1, the input winding of the transformer L3 and the capacitor C8 flows.
Der Zündzeitpunkt der Diac D3 kann mit der Zeitkonstanten des RC-Gliedes R2, C3 variiert werden, so daß man mit einem Potentiometer die Halogenlampen dimmen könnte. Nachdem der Schwingzyklus sanft eingesetzt hat, sorgt die Diode D2 dafür, daß die Spannung am Kondensator C3 die Zündspannung der Diac D3 nicht wesentlich überschreitet, so daß der Transistor T3 wieder abschalten kann.The ignition timing of the Diac D3 can with the time constant of the RC element R2, C3 can be varied so that you can dim the halogen lamps with a potentiometer could. After the oscillation cycle has started gently, the diode D2 provides for the fact that the voltage on capacitor C3 does not match the ignition voltage of diac D3 significantly exceeds, so that the transistor T3 can turn off again.
Die Frequenz des Sperrschwingers hängt hauptsächlich von der Größe und der maximalen Flußdichte des Transformators L2 und der Speicherzeit der Transistoren T2, T3 ab. Wenn die Schwingung begonnen hat, steigt der Strom im Transformator L3 bis zur Kernsättigung an. Ist die Kernsättigung erreicht, fällt der Basisstrom des durchgeschalteten Transistors T2 bzw. T3 auf Null, und dieser Transistor schaltet nach seiner Speicherzeit ab. Die Abhängigkeit der Sperrwandlerfrequenz von der Speicherzeit der Transistoren T2, T3 wird durch die Parallel-RC-Glieder R5, C5 und R6, C6 minimiert. Diese Glieder beschleunigen den Ladungsträgerabfluß an den Basen beim Abschalten dieser Transistoren. Demnach kann die Sperrwandlerfrequenz im wesentlichen konstant gehalten werden.The frequency of the blocking oscillator mainly depends on the size and the maximum flux density of the transformer L2 and the storage time of the transistors T2, T3 from. When the vibration has started, the current in the transformer rises L3 to core saturation. When core saturation is reached, the base current of the switched on transistor T2 or T3 to zero, and this transistor switches after its storage time. The dependence of the flyback converter frequency on the Storage time of the transistors T2, T3 is by the parallel RC elements R5, C5 and R6, C6 minimized. These links accelerate the charge carrier outflow to the Bases when turning off these transistors. Accordingly, the Flyback converter frequency can be kept substantially constant.
Bei einem Kurzschluß an den Ausgangsanschlüssen a3, a4 steigt der Kollektorstrom der Transistoren T2, T3 sehr stark an. Der starke Kollektorstrom des Transistors T3 verursacht einen hohen Spannungsabfall am Emitterwiderstand R12, wodurch der Kondensator C4 aufgeladen wird. Wenn die Spannung am Kondensator C4 so groß wird, daß die Ansprechschwelle der Basis-Emitter-Strecke des Transistors überschritten wird, wird dieser Transistor leitend gesteuert. Damit verhindert dieser Transistor, daß die Diac D3 beim Zyklusbeginn zünden kann. Der Kondensator C4 wird danach über die Steuerstrecke des Transistors T1 und die Widerstände R10, R11 langsam entladen, bis die Spannung unterhalb der Basisschwellspannung des Transistors T1 fällt. Danach folgt ein Neubeginn des Schwingzyklus. Wenn die Ausgangsanschlüsse a3, a4 immer noch kurzgeschlossen sind, beginnt der Sperrvorgang von neuem.In the event of a short circuit at the output connections a3, a4, the Collector current of the transistors T2, T3 very strongly. The strong collector current of the transistor T3 causes a high voltage drop across the emitter resistor R12, whereby the capacitor C4 is charged. When the tension on Capacitor C4 becomes so large that the response threshold of the base-emitter path of the transistor is exceeded, this transistor is controlled conductive. In order to this transistor prevents the diac D3 from igniting at the start of the cycle. Of the Capacitor C4 is then across the control path of transistor T1 and Slowly discharge resistors R10, R11 until the voltage is below the Base threshold voltage of transistor T1 drops. This is followed by a new beginning of Oscillation cycle. If the output ports a3, a4 still are short-circuited, the locking process begins again.
In den Fig. 2 bis 5 ist ein Kunststoffgehäuse aus einem Gehäuseoberteil 10 (Fig. 2, 3) und einem Gehäuseunterteil 20 (Fig. 4, 5) dargestellt. In dieses sehr kleine Gehäuse ist das in Fig. 1 dargestellte Gerät so einbaubar, daß die Anschlüsse a1 bis a4 nicht berührt werden können. Die Gehäuseteile 10, 20 haben einen kastenförmigen Aufbau und können mittels Schnappverbindungen oder/und mittels Nieten miteinander fest verbunden werden. An den Enden des Gehäuseoberteils 10 sind Hülsen 11 für den Zugang zu den Anschlüssen a1, a2 und Hülsen 12 für den Zugang zu den Anschlüssen a3, a4 und weiteren ähnlichen Anschlüssen angespritzt. Durch die Hülsen 11, 12 kann ein Schraubenzieher zum Befestigen von Leitungsdrähten geführt werden, die zu diesem Zweck durch Durchführungen 13, 14 des Gehäuseoberteils 10 durchführbar sind. Das Gehäuseoberteil 20 hat an den Enden jeweils eine zwei Befestigungslöcher aufweisende Befestigungslasche 21 bzw. 22, die so ausgebildet ist, daß sie bei Bedarf abbrechbar ist.In Figs. 2 to 5 a plastic housing of an upper housing part 10 (Fig. 2, 3) and a lower housing part 20 (Fig. 4, 5), respectively. The device shown in FIG. 1 can be installed in this very small housing in such a way that the connections a1 to a4 cannot be touched. The housing parts 10 , 20 have a box-shaped structure and can be firmly connected to one another by means of snap connections and / or by means of rivets. At the ends of the upper housing part 10 sleeves 11 for access to the connections a1, a2 and sleeves 12 for access to the connections a3, a4 and other similar connections are molded. Through the sleeves 11 , 12 , a screwdriver can be guided to fasten the lead wires, which can be passed through bushings 13 , 14 of the upper housing part 10 for this purpose. The upper housing part 20 has at the ends each a two fastening holes fastening tab 21 and 22 , which is designed so that it can be broken off if necessary.
Claims (4)
- a) in Reihe liegende Kollektor-Emitter-Strecken zweier Transistoren (T2, T3) und zwei in Reihe liegende Kondensatoren (C7, C8) sind an den Ausgang des eine ungeglättete Gleichspannung abgebenden Doppelweggleichrichters (D1) angeschaltet,
- b) zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Kollektor- Emitter-Strecken und dem gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Kondensatoren liegt eine Wicklung (W1) des Transformators (L2),
- c) die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren (T2, T3) werden durch je eine Wicklung (W2, W3) des Transformators (L2) über ein jeweils zugeordnetes Parallel-RC-Glied (R5, C5; R6, C6) gesteuert und
- d) der Steuerkreis des zweiten Transistors (T3) ist über eine Diac (D3) an einen dritten Kondensator (C3) angeschlossen, der über einen Widerstand (R2) mit dem Doppelweggleichrichterausgang verbunden ist.
- a) Collector-emitter paths of two transistors (T2, T3) and two capacitors (C7, C8) in series are connected to the output of the full-wave rectifier (D1) which emits an unsmoothed DC voltage,
- b) there is a winding (W1) of the transformer (L2) between the common connection point of these collector-emitter paths and the common connection point of these capacitors,
- c) the base-emitter paths of the transistors (T2, T3) are controlled by a winding (W2, W3) of the transformer (L2) via an associated parallel RC element (R5, C5; R6, C6) and
- d) the control circuit of the second transistor (T3) is connected via a diac (D3) to a third capacitor (C3) which is connected to the full-wave rectifier output via a resistor (R2).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |