RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1969907 (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 18.12.2006 06845694.6 (51) Int. Cl. H05B41/292 (2006.01) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej 10.03.2010 Europejski Biuletyn Patentowy 2010/10 EP 1969907 B1 (54) Tytuł wynalazku: Zabezpieczenie przeciwzwarciowe dla elektronicznych stateczników (30) Pierwszeństwo: US20050321798 29.12.2005 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 17.09.2008 Europejski Biuletyn Patentowy 2008/38 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 31.08.2010 Wiadomości Urzędu Patentowego 08/2010 (73) Uprawniony z patentu: GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, US PL/EP 1969907 T3 (72) Twórca (y) wynalazku: NERONE Louis R., Brecksville, US (74) Pełnomocnik: Polservice Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. rzecz. pat. Własienko Józef 00-950 Warszawa skr. pocz. 335 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
53/59P25775PL00 2 Opis TŁO WYNALAZKU [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy elektronicznych stateczników. Znajduje on szczególne zastosowanie w powiązaniu z lampami wyładowczymi o dużej intensywności (HID) i zostanie opisany w tym szczególnym kontekście. Należy jednak zauważyć, iż poniższa treść może być także odniesiona do innych lamp stabilizowanych elektronicznie, takich jak na przykład lampy fluoroscencyjne i temu podobne. [0002] Statecznik jest urządzeniem elektrycznym, które służy do dostarczania mocy do obciążenia, takiego jak elektryczna lampa wyładowcza, a także do regulowania jego prądu. Statecznik dostarcza wysokie napięcie do uruchomienia lampy, powodując zjonizowanie gazu, co rozpoczyna proces tworzenia się łuku. Po wytworzeniu łuku elektrycznego, statecznik pozwala na dalszą pracę lampy, poprzez doprowadzanie do lampy odpowiednio sterowanego prądu. [0003] Zazwyczaj, niskoczęstotliwościowe stateczniki o przebiegu prostokątnym zawierają trzyetapowy proces konwersji mocy. Początkowo, w etapie 1, przemienne napięcie AC linii zasilania jest prostowane i filtrowane. W pośrednim etapie 2, napięcie stałe DC zamieniane jest przez przetwornicę na prąd stały DC. W etapie 3 dokonywana jest przemiana prądu stałego DC na prąd przemienny AC przez inwerter, który zawiera przełączniki takie jak tranzystory MOSFET, w celu zasilenia obwodu rezonansowego pobudzającego lampę. Przykład tego rodzaju statecznika znany jest z dokumentu EP-A-1 067 827. [0004] Gdy lampa jest zimna, zaraz po zapaleniu, odznacza się ona niską impedancją. W tych warunkach lampa praktycznie znajduje się w stanie zwarcia, na przykład, napięcie między końcówkami lampy wynosi około 20 V. Zazwyczaj, inwerter rozpoczyna działanie zanim lampa ulegnie zapaleniu, na
53/59P25775PL00 3 przykład wyjściowe zaciski inwertera są otwarte przed zapaleniem. Gdy lampa ulega zapaleniu, impedancja lampy szybko spada do wartości wynoszącej około 5% jej wartości w stanie ustalonym. W miarę wzrostu temperatury gazu w trybie pełnego łuku, napięcie w lampie narasta aż do osiągnięcia wartości ustalonej. Jeśli wyjście inwertera jest zwarte, na przykład w wyniku wadliwego procesu instalacji statecznika, przełączniki inwertera MOSFET mogą ulegać przegrzaniu i spowodować także naprężenie termiczne przełącznika przetwornicy w etapie 2. [0005] Jeden sposób zapobiegania przegrzewaniu się przełączników polega na zastosowaniu radiatora. Jednakże radiatory mają duże rozmiary i zajmują zbyt wiele miejsca w przestrzeni statecznika. Inny sposób polega na zastosowaniu jednej z technik zarządzania termicznego. Jednakże techniki zarządzania termicznego są skomplikowane i kosztowne. [0006] Niniejsze zgłoszenie dotyczy nowych sposobów i urządzeń, które przezwyciężają opisane wyżej a także inne trudności. OGÓLNY OPIS WYNALAZKU [0007] Zgodnie z jednym aspektem, przedstawiono pracujący w trybie ciągłym elektroniczny statecznik dla sterowania lampą. Przetwornica skonfigurowana jest do generowania napięcia prądu stałego (DC) szyny na wyjściu przetwornicy. Obwód inwertera jest operacyjnie połączony z wyjściem przetwornicy i skonfigurowany do odbierania napięcia prądu stałego DC i dokonywania jego przemiany na napięcie prądu przemiennego AC w celu zasilenia lampy. Z wyjściem przetwornicy operacyjnie połączony jest obwód przeciwzwarciowy służący do pomiaru napięcia prądu stałego DC szyny, porównywania zmierzonego napięcia prądu stałego DC z określoną z góry wartością progową, a także, na podstawie tego porównania, wyłączenia obwodu inwertera.
53/59P25775PL00 4 KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW [0008] Na figurze 1 przedstawiono schematyczną ilustrację statecznika; Na figurze 2 przedstawiono schematyczną ilustrację szczegółowego fragmentu statecznika; Na figurze 3 przedstawiono schematyczną ilustrację innego szczegółowego fragmentu statecznika; zaś Na figurze 4 przedstawiono schematyczną ilustrację jeszcze innego szczegółowego fragmentu statecznika. SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU [0009] Odwołując się do figury 1, elektroniczny statecznik 10 zawiera obwód 12 prostujący, który dokonuje przemiany napięcia prądu przemiennego (AC) na napięcie prądu stałego (DC). Obwód 12 prostujący połączony jest z zasilaczem 14 napięcia przemiennego AC za pośrednictwem zacisku 16 dodatniego napięcia oraz zacisku neutralnego 18. Zazwyczaj częstotliwość linii zasilania AC wynosi 50 Hz lub 60 Hz. Obwód prostujący 12 dokonuje przemiany wejściowego napięcia prądu przemiennego AC do postaci pełnego wyprostowanego napięcia. Obwód prostujący 12 połączony jest z przetwornicą 20, która jest przetwornikiem napięcia prądu stałego (DC) na napięcie prądu stałego (DC). Kondensator filtrujący lub kondensatory filtrujące 22 są włączone między wejściowymi zaciskami, dodatnim i uziomowym, 30, 32 przetwornicy 20. Dodatni i ujemny zacisk wyjściowy, 34, 36, przetwornicy 20 połączone są z
53/59P25775PL00 5 wejściowymi liniami 38, 40 obwodu 44 inwertera. Obwód 44 inwertera dokonuje przemiany prądu stałego DC na prąd przemienny AC. Obwód 46 redukcji współczynnika szczytu połączony jest z dodatnim wyjściowym zaciskiem 34 przetwornicy i z masą w celu wykrywania zwiększonej szybkości zmian napięcia na szynie inwertera DC oraz wyłączania przetwornicy 20 na pewien okres czasu w celu zmniejszania wyjściowego prądu przetwornicy, jak zostanie to omówione bardziej szczegółowo poniżej. Obwód 48 sterowania mocą połączony jest z dodatnim wejściowym zaciskiem 30 przetwornicy i masą w celu sterowania pracą przetwornicy, a także z pomiarowym rezystorem, który mierzy wielkość prądu wpływającego do przetwornicy 20. Te dwa sygnały określają razem wielkość mocy dopływającej do przetwornicy, regulując ostatecznie wielkość mocy docierającej do lampy. Obwód 50 wykrywania tętnień połączony jest z dodatnim wejściowym zaciskiem 30 przetwornicy i masą, w celu wykrywania składowej prądu przemiennego AC w napięciu prądu stałego DC. Składowa prądu przemiennego ma częstotliwość dwukrotnie większą od częstotliwości linii zasilania ze względu na zastosowanie prostownika pełnookresowego 12. Obwód 48 sterowania mocą tłumi wykryte napięcie prądu przemiennego AC tak, że tętnienie napięcia zostaje zasadniczo zredukowane, jak omówiono to bardziej szczegółowo poniżej. Obwód przeciwzwarciowy 52 połączony jest z dodatnim wyjściowym zaciskiem 34 przetwornicy i masą w celu wykrywania zbyt niskiego napięcia i wyłączania obwodu 44 inwertera, gdy napięcie lampy przyjmuje wartość poniżej z góry określonej wartości progowej, tak jak opisano poniżej. Obwód 44 inwertera połączony jest z obwodem wyjściowym 56, który zwykle zawiera cewkę indukcyjną oraz uzwojenie służące do impulsowego rozruchu (pulse start) lampy. Obwód wyjściowy 56 jest połączony z pierwszym i drugim zaciskiem obciążenia lub elektrodami 58, 60 w celu zasilenia obciążenia 62, takiego jak
53/59P25775PL00 6 lampa typu HID, lampa fluorescencyjna lub dowolna inna lampa sterowana przez elektroniczny statecznik. [0010] Odwołując się wciąż do figury 1 oraz dodatkowo do figury 2, przetwornica 20 zawiera kontroler 64 przetwornicy, taki jak na przykład kontroler PN L6562 wytwarzany przez firmę ST Electronics. Kontroler 64 przetwornicy włącza i wyłącza pierwszy przełącznik czyli przełącznik 66 przetwornicy o kontrolowanej przewodności. Moc dostarczana jest do wyprowadzenia 68 kontrolera za pośrednictwem rezystora 70 z dodatniego zacisku 30. Gdy pierwszy przełącznik 66 jest włączony, wejściowe napięcie przykładane jest do pierwszej cewki indukcyjnej czyli cewki indukcyjnej 74 przetwornicy, która to cewka jest połączona szeregowo z pierwszym przełącznikiem 66. Moc dostarczana jest do wyjściowych zacisków 34, 36 przetwornicy. Prąd w pierwszej cewce indukcyjnej 74 narasta. Pierwszy kondensator ładujący czyli kondensator ładujący 76, który jest połączony z katodą pierwszej diody zabezpieczającej czyli diody zabezpieczającej 78 (freewheeling diode) i pierwszą cewką indukcyjną 74, ładuje się poprzez pierwszą cewkę indukcyjną 74. Gdy pierwszy przełącznik 66 jest wyłączany, prąd na pierwszej cewce indukcyjnej 74 zmienia kierunek. Pierwsza dioda 78 zostaje spolaryzowana w kierunku przewodzenia. Energia zmagazynowana w pierwszej cewce indukcyjnej 74 i pierwszym kondensatorze 76 doprowadzana jest do wyjściowych zacisków 34, 36 przetwornicy. Regulacja wyjściowego napięcia otrzymywana jest poprzez zmianę cyklu pracy pierwszego przełącznika 66. Obwód 48 sterowania mocą odbiera za pośrednictwem rezystora 80 pomiarowy lub napięciowy sygnał V s szyny przetwornicy oraz sygnał proporcjonalny do wejściowego prądu Is przetwornicy. Przez ustalenie zadanej wartości SP, która jest dostarczana przez obwód 48 sterowania mocą, zgodnie z tym, co opisano poniżej, pomiarowy napięciowy sygnał V s można wykorzystać do sterowania mocą lampy 62 w celu śledzenia zadanej wartości SP. Pomiarowy
53/59P25775PL00 7 napięciowy sygnał V s pomaga w regulacji mocy dostarczanej do lampy przy zmianach napięcia linii zasilania. Mówiąc ściślej, prąd I s szyny kierowany jest do filtra dolnoprzepustowego 82 zawierającego rezystor 80 i kondensator 86. Wyjściowy napięciowy sygnał V o na wyjściu 88 filtra dolnoprzepustowego 82 jest reprezentatywny dla średniego prądu I s szyny i jest proporcjonalny do rzeczywistej mocy wyjściowej, jaka jest dostarczana do lampy 62. [0011] Wzmacniacz 90 błędu odbiera wyjściowy sygnał napięciowy V o na wejściowym zacisku 92 za pośrednictwem dzielnika rezystancyjnego 94, który zawiera szeregowo połączone rezystory 96, 97 i określa różnice między wyjściowym sygnałem napięciowym V o a zadaną wartością sygnału napięciowego SP. Kondensator 98 jest szeregowo połączony z rezystorami 96, 97. Pomiędzy zaciskiem 92 a masą włączona jest dioda 99. [0012] Zadana wartość sygnału napięciowego SP dostarczana jest przez wzmacniacz 100 zadanej wartości za pośrednictwem linii wyjściowej 101 wzmacniacza zadanej wartości i rezystora 102. Mówiąc ściślej, wzmacniacz 100 zadanej wartości odbiera, jako sygnał wejściowy, sygnał napięciowy V b za pośrednictwem pierwszej wejściowej linii 104 wzmacniacza zadanej wartości przez rezystor 106. Za pośrednictwem drugiej wejściowej linii 108 wzmacniacza zadanej wartości, do wzmacniacza 100 zadanej wartości dostarczany jest sygnał napięciowy V R odniesienia. Poprzez zastosowanie sprzężenia zwrotnego dla wejściowego napięcia V b prądu stałego DC, zadana wartość sygnału napięciowego SP jest dostosowywana zgodnie z rzeczywistym napięciem wejściowym V b linii w celu zredukowania zmian napięcia roboczego lampy 62. Sterujący sygnał napięciowy V x dla kontrolera 64 uzyskiwany jest z zadanej wartości sygnału napięciowego SP i dostarczany do wejścia 112 powielacza 113 kontrolera za pośrednictwem linii 114 z rezystancyjnego dzielnika 116, który zawiera szeregowo połączone rezystory 118, 119.
53/59P25775PL00 8 [0013] Wzmacniacz błędu 90 generuje wzmocniony sygnał V c błędu w linii wyjściowej 120 wzmacniacza błędu, który jest proporcjonalny do wyznaczonej różnicy między wyjściowym sygnałem napięciowym V o a zadaną wartością sygnału napięciowego SP. Wzmocniony sygnał V c błędu lub wyjściowy sygnał wzmacniacza błędu jest dostarczany do odwracającego wejściowego wyprowadzenia 122 kontrolera 64 za pośrednictwem dzielnika rezystancyjnego 124 zawierającego szeregowo połączone rezystory 126, 128. Wzmocniony sygnał V c błędu jest także dostarczany do kompensacyjnego wejściowego wyprowadzenia 130 kontrolera 64 za pośrednictwem rezystorów 126, 128. Między odwracającym wyprowadzeniem a kompensacyjnym wyprowadzeniem 122, 130, umieszczona jest sieć kompensacyjna 131 służąca do uzyskania stabilności pętli sterowania napięciem i zapewnienia wysokiego współczynnika mocy. [0014] Napięciowe wyjście 132 przełącznika 64 wyprowadza sygnał V PWM o modulowanej szerokości impulsu. Sygnał o modulowanej szerokości impulsu dostarczany jest do przełącznika 66 za pośrednictwem rezystora 134. Nieodwracające wejście 136 komparatora odbiera sygnał napięciowy V PWM z rezystora 138 połączonego szeregowo z przełącznikiem 66. Sygnał napięciowy V PWM jest proporcjonalny do prądu przepływającego przez przełącznik 66 i pierwszą cewkę indukcyjną 74 w trakcie okresu przewodzenia przełącznika 66. Sygnał napięciowy V PWM jest porównywany z wewnętrznym napięciowym sygnałem odniesienia, który jest określany przez sterujący sygnał napięciowy V x. Gdy sygnał napięciowy V PWM jest równy wewnętrznemu sygnałowi napięciowemu odniesienia, kontroler 64 wyłącza przełącznik 66. [0015] W rezultacie sygnał napięciowy V PWM określa szczytowy prąd płynący przez przełącznik 66, który ustala jaki prąd jest doprowadzany do inwertera 44. [0016] Odwołując się wciąż do figury 1 i dodatkowo do figury 3, inwerter 44 jest połączony z wyjściowymi zaciskami 34, 36
53/59P25775PL00 9 przetwornicy 20 w celu odwrócenia napięcia prądu stałego DC, dostarczanego przez przetwornicę 20, do postaci napięcia prądu przemiennego AC i zapewnienia prądu przemiennego AC do zasilania lampy 62. Inwerter 44 zawiera pierwszy układ sterujący i drugi układ sterujący 180, 182 taki jak, na przykład, PN L6269A produkowany przez firmę ST Electronics. Każdy układ sterujący 180, 182 zawiera odpowiednią parę pierwszych i drugich dolnych i górnych buforów 188, 190, 192, 194. Każdy z pierwszych przełączników 196, 198, dolny i górny, jest połączony z odpowiednim pierwszym dolnym, górnym buforem 188, 190 za pośrednictwem odpowiedniego rezystora 200, 202. Każdy z drugich przełączników 204, 206, dolny i górny, są połączone z odpowiednimi drugimi buforami 192, 194, dolnym i górnym, za pośrednictwem odpowiedniego rezystora 208, 210. [0017] Każda para buforów steruje w komplementarny sposób odpowiednimi pierwszymi przełącznikami 196, 198, dolnym i górnym, a także drugimi przełącznikami 204, 206, dolnym i górnym. Pierwsze i drugie przełączniki, dolne i górne, 196, 198, 204, 206 są urządzeniami o sterowalnej przewodności, takimi jak na przykład tranzystory MOSFET. Pierwszy dolny przełącznik 196 jest połączony szeregowo z pierwszym górnym przełącznikiem 198, który jest połączony z pierwszym górnym buforem 190. Drugi dolny przełącznik 204 jest połączony szeregowo z drugim górnym przełącznikiem 206, który jest połączony z drugim górnym buforem 194. Gdy dolne przełączniki 196, 204, pierwszy i drugi, są włączone, moc dostarczana jest do odpowiednich górnych buforów 190, 194, pierwszego i drugiego. Gdy dolne przełączniki 196, 204, pierwszy i drugi, są wyłączone, moc do górnych buforów 190, 194, pierwszego i drugiego, dostarczana jest poprzez odpowiednie ładujące kondensatory 220, 222, pierwszy i drugi. Dolne przełączniki 196, 204, pierwszy i drugi, a także górne przełączniki 198, 206, pierwszy i drugi, są włączane na przemian w celu
53/59P25775PL00 10 uzupełnienia ładunku na odpowiednim ładującym kondensatorze 220, 222. [0018] Napięcie V s szyny przetwornicy doprowadzane jest do układów sterujących, 180, 182, pierwszego i drugiego, za pośrednictwem rezystora 224 linii zasilania, za pośrednictwem zacisku 34 do odpowiednich zasilających wyprowadzeń 230, 232, pierwszego i drugiego. Rezystor 224 jest połączony szeregowo z odpowiednimi elektrolitycznymi kondensatorami 234, 236 o małej upływności, pierwszym i drugim. Rezystor 224 dostarcza początkową moc do układów sterujących 180 i 182. Kondensatory 234 i 236 ładują się za pośrednictwem rezystora 224 i szyny DC za pośrednictwem zacisku 34. Gdy napięcie na pierwszym wyprowadzeniu zasilającym 230 przekroczy napięcie zabezpieczenia przed zbyt niskim napięciem układów sterujących 180 i 182, oscylator drugiego układu sterującego 182 zaczyna działać. Rezystor 250 taktowania oscylatora podłączony jest z wyprowadzeniem 252 rezystora taktowania oscylatora drugiego układu sterującego 182. Kondensator 254 taktowania oscylatora jest połączony z wyprowadzeniem 256 kondensatora taktowania oscylatora drugiego układu sterującego 182. Rezystor i kondensator 250, 254 taktowania oscylatora współdziałają w celu określenia częstotliwości drgań drugiego układu sterującego 182. Rezystor 258 jest włączony między kondensator 259 a wyjście oscylatora drugiego układu sterującego 182. Kondensator 259 i rezystor 258 zapewniają nieznaczne opóźnienie w celu uniemożliwienia buforom 188, 190, górnemu i dolnemu, pierwszego układu sterującego 180, jednoczesnego przewodzenia, zapobiegając dzięki temu jednoczesnemu włączeniu się pierwszych przełączników, 196 i 198, dolnego i górnego. Zapobiega to wystąpieniu zwarcia szyny DC przez pierwsze przełączniki 196 i 198, dolny i górny. Rezystor 250 i kondensator 254 obwodu oscylatora drugiego układu sterującego 182 ustalają częstotliwość, z jaką pracuje lampa 62, na przykład około 130 Hz, która jest częstotliwością zasadniczo
53/59P25775PL00 11 niższą od częstotliwości przełączania stopnia przetwornicy. Pierwszy i drugi kondensator 260, 262, zabezpieczające przed przepięciami połączone są równolegle z odpowiednimi dolnymi przełącznikami 196, 204, pierwszym i drugim, w celu umożliwienia pracy inwertera 44 z przełączaniem przy zerowym napięciu. [0019] Pierwsza cewka indukcyjna 264 jest wzajemnie połączona z drugą cewką indukcyjną 265. Pierwsza cewka indukcyjna 264 połączona jest z pierwszym górnym przełącznikiem 198 oraz pierwszym wyjściowym zaciskiem 58 lampy. Druga cewka indukcyjna 265 połączona jest z pierwszym górnym przełącznikiem 198 i drugim górnym przełącznikiem 206 za pośrednictwem szeregowo połączonego rezystora 266 obwodu wyjściowego, elementu 272 i kondensatora 274. Drugi górny przełącznik 206 połączony jest szeregowo z drugim wyjściowym zaciskiem 60 lampy. Rezystor 268 obwodu wyjściowego oraz szeregowo połączona dioda 270 obwodu wyjściowego, są połączone równolegle z cewkami indukcyjnymi 264, 265, pierwszą i drugą. Równolegle do wyjść 58, 60 lampy połączony jest kondensator 276. Elementy wyjściowego obwodu 56 współdziałają w celu zapalenia lampy 62 oraz dostarczenia początkowego rozruchowego prądu, a także dostarczania z góry określonego napięcia prądu przemiennego w trakcie normalnej pracy lampy. Cewka indukcyjna 264 tłumi także wysokoczęstotliwościowy prąd tętnienia wytwarzany przez poprzedni stopień przetwornicy. [0020] Odwołując się wciąż do figury 1 i 3 oraz dodatkowo do figury 4, między przetwornicą 20 a inwerterem 44 włączony jest obwód przeciwzwarciowy 52, służący do wykrywania napięcia V s szyny przetwornicy i wyłączania inwertera 44 w przypadku wykrycia zbyt niskiego napięcia, takiego jak na przykład 20V. Pomimo, że dla uproszczenia zilustrowano tylko pierwszy układ sterujący 182, to zakłada się, że obwód przeciwzwarciowy 52 steruje pierwszymi układami sterującymi 182, 184 w podobny sposób. Gdy lampa 62 jest zimna, bezpośrednio po zapaleniu,
53/59P25775PL00 12 lampa 62 odznacza się niską impedancją. W tych warunkach lampa 62 jest praktycznie w stanie zwarcia, na przykład napięcie między zaciskami 58, 60 lampy może wynosić około 20V. Zazwyczaj inwerter 44 rozpoczyna pracę zanim lampa 62 ulegnie zapaleniu, na przykład wyjściowe zaciski inwertera są otwarte przed zapaleniem. Gdy lampa jest zapalona, jej impedancja szybko spada do wartości wynoszącej około 5% jej wartości ustalonej. Zasadniczo, aktywacja obwodu przeciwzwarciowego nie jest pożądana w trybie niskiego napięcia wyjściowego. W miarę wzrostu temperatury gazu w trybie pełnego łuku, napięcie lampy rośnie, aż do osiągnięcia wartości dla stanu ustalonego. Jeżeli wyjście inwertera 44 jest zwarte, na przykład w wyniku wadliwego procesu instalowania statecznika, pierwsze i drugie, dolne i górne przełączniki 196, 198, 204, 206 mogą ulegać przegrzaniu i spowodować także naprężenie termiczne pierwszego przełącznika 66 przetwornicy 20. Obwód przeciwzwarciowy 52 wykrywa zbyt niskie napięcie, na przykład napięcie niższe niż 20V, i wyłącza inwerter 44 eliminując w ten sposób efekt zwarcia powodujący przegrzewanie się przełączników 66, 196, 198, 204, 206. Inwerter jest wyłączany poprzez zwieranie wyprowadzeń zasilających 230, 232 układów sterujących 180 i 182. [0021] Mówiąc ściślej, obwód przeciwzwarciowy 52 zawiera przerzutnik zatrzaskowy 280 zawierający pierwszy tranzystor i drugi tranzystor 282, 284. Przerzutnik zatrzaskowy 280 mierzy napięcie V s szyny przetwornicy, które jest doprowadzane do przerzutnika zatrzaskowego 280 za pośrednictwem rezystora 224 linii zasilania. [0022] Podczas normalnej pracy lampy, pierwszy układ sterujący 180 i drugi układ sterujący 182, sterują dolnymi i górnymi przełącznikami 196, 198, 204, 206. Jeżeli napięcie V s szyny przetwornicy spada poniżej z góry określonej wartości progowej, takiej jak 15V lub 20V, prąd pobierany jest z bazy 286 pierwszego tranzystora 282 przerzutnika zatrzaskowego.
53/59P25775PL00 13 Kolektor 287 drugiego tranzystora 284 jest połączony z bazą 286 pierwszego tranzystora 282. Baza 288 drugiego tranzystora 284 jest połączona z kolektorem 289 pierwszego tranzystora 282. Gdy prąd pobierany jest z bazy 286 pierwszego tranzystora, prąd pobierany jest także z bazy 288 drugiego tranzystora. Przerzutnik zatrzaskowy 280 jest wyzwalany. Przykładowo pierwszy tranzystor i drugi tranzystor, 282, 284, przerzutnika zatrzaskowego są włączane za pośrednictwem procesu regeneracyjnego. [0023] W stanie przewodzenia pierwszy tranzystor 282 i drugi tranzystor 284 przerzutnika zatrzaskowego rozładowują energię kondensatorów magazynujących, pierwszego i drugiego, 234, 236, powodując uaktywnienie obwodu zabezpieczającego przed zbyt niskim napięciem, pierwszego układu sterującego i drugiego układu sterującego, 180, 182, wyłączając tym samym inwerter 44. Gdy kondensatory magazynujące 234, 236 są prawie całkowicie rozładowane do napięcia około 1 lub 2V, przerzutnik zatrzaskowy 280 otwiera się. Ze względu na to, że inwerter jest właśnie wyłączany, napięcie V s szyny przetwornicy ma w tym czasie wysoką wartość, zaś kondensatory magazynujące 234, 236 są ładowane za pośrednictwem rezystora 224 linii zasilania. Gdy kondensatory magazynujące 234, 236 naładują się do napięcia, przy którym pierwszy układ sterujący 180 i drugi układ sterujący 182 są aktywowane, około 8 do 9 V, układy sterujące 182, 184 są włączane i zaczynają obsługiwać przełączniki 196, 198, 204, 206, powodując tym samym rozładowanie napięcia V s szyny przetwornicy do zwarcia zewnętrznego lub niską impedancję, która powoduje spadek napięcia V s szyny przetwornicy do wartości poniżej 15V lub 20V. Proces zatrzaskiwania powtarza się, wyłączając inwerter 44 i zabezpieczając przełączniki 66, 196, 198, 204, 206. Cykl roboczy tego procesu jest zasadniczo określony przez to, ile czasu trwa ładowanie kondensatorów magazynujących 234, 236 za pośrednictwem rezystora 224 linii zasilania. W jednym
53/59P25775PL00 14 przykładzie wykonania, obwód przeciwzwarciowy 52 ma bardzo krótki cykl roboczy. W takim obwodzie czas włączenia inwertera w takich warunkach jest bardzo krótki w porównaniu do okresu procesu. Gdy zwarcie zostaje usunięte, inwerter ponownie zaczyna pracę. Proces zapalania, rozgrzewania i sterowania stanem ustalonym mocy lampy jest wznawiany. [0024] Rezystor 290, włączony między bazę 288 drugiego tranzystora a masę, określa poziom prądu wyłączający przerzutnik zatrzaskowy 280. Kondensatory 292, 294 pomagają wyeliminować fałszywe wyzwalanie dzięki temu, że pracują jako filtr dolnoprzepustowy. Rezystor 296 jest połączony szeregowo z kondensatorami magazynującymi 234, 236 w celu ograniczenia prądu dla przerzutnika zatrzaskowego 280. W jednym przykładzie wykonania, równolegle z kondensatorami magazynującymi 234, 236 połączona jest dioda 298 chroniąca przed przebiciem złącza baza-emiter pierwszego tranzystora 282 przerzutnika zatrzaskowego. [0025] Odwołując się ponownie do figury 2, obwód 46 redukcji współczynnika szczytu wykrywa szybkość zmiany napięcia szyny przetwornicy. Mówiąc ściślej, gdy pomiarowe napięcie V s narasta w trakcie okresów przejściowych inwertera, do kondensatora 300 przykładany jest impuls, który jest połączony z dodatnim zaciskiem 34 przetwornicy. Kondensator 300, który jest połączony z bazą tranzystora 302, włącza tranzystor 302. Tranzystor 302 powoduje pulsowanie sterującego sygnału napięciowego V x na wyprowadzeniu 112 kontrolera przetwornicy, za pośrednictwem rezystora 304, do wartości bliskiej zera woltów, wygaszając tym samym zadaną wartość napięcia w przetwornicy 20 zanim napięcie zasadniczo wzrośnie. Jeżeli na wyjściu przetwornicy 20 nie występuje narastające przejście, to jest narastające przejście napięcia V s szyny przetwornicy, tranzystor 302 nie włącza się. Napięcie V s szyny przetwornicy pozostaje niezakłócone, zapewniając tym samym wymaganą zadaną wartość napięcia dla przetwornicy 20 dla uzyskania
53/59P25775PL00 15 prawidłowego prądu wyjściowego. Rezystory 306, 308 są szeregowo połączone między kondensatorem 300 a bazą tranzystora 302. Dioda 310 jest połączona z rezystorem 306 i emiterem tranzystora 302. Kolektor tranzystora 302 połączony jest z wyjściem zasilającym 312 wzmacniacza błędu 90. [0026] W ten sposób, wygaszanie lub modulowanie sterującego sygnału napięciowego Vx na wyprowadzeniu 112 kontrolera przetwornicy w trakcie okresów przejściowych inwertera 44, wygasza wyjściowy prąd przetwornicy 20 zanim napięcie szyny wzrośnie, redukując tym samym prąd dostarczany do inwertera 44, aż stan przejściowy inwertera zakończy się. Przykładowo, większa szybkość zmian napięcia jest wykrywana zanim napięcie ulegnie zasadniczej zmianie. Powoduje to znaczne zredukowanie przetężenia wyjściowego napięcia przetwornicy, redukując zasadniczo tym samym współczynnik szczytu prądu lampy z wartości około 1,0 do około 1,5. [0027] Obwód 50 wykrywania tętnień mierzy składową prądu przemiennego AC w konwertowanym napięciu prądu stałego DC. Jak opisano powyżej, wzmacniacz 100 zadanej wartości odbiera wejściowy sygnał napięciowy V b, który wraz z dostarczanym sygnałem napięciowym V R odniesienia określa zadaną wartość SP napięcia dla przetwornicy 20 i w konsekwencji określa jak dużo mocy pobierane jest z szyny DC. Obwód 50 wykrywania tętnień zawiera rezystor 400 połączony szeregowo z kondensatorem 402. Rezystor 404 połączony jest równolegle z rezystorem 400 i kondensatorem 402. Rezystor 102 jest połączony szeregowo z rezystorem 400 i kondensatorem 402. Rezystory 102, 400, 404, kondensator 402 oraz wzmacniacz 100 zadanej wartości współdziałają w celu pomiaru składowej prądu przemiennego AC w wejściowym napięciu V b prądu stałego DC i modulują kontroler 64 przetwornicy za pośrednictwem napięciowego sygnału sterującego V x na wyprowadzeniu 112 kontrolera przetwornicy tak, że do kontrolera 64 przetwornicy doprowadzana jest modulacja o prawidłowym poziomie i fazie dla wyeliminowania składowej
53/59P25775PL00 16 prądu przemiennego AC z napięcia prądu stałego DC. W ten sposób, składowa prądu przemiennego AC jest mierzona i tłumiona. [0028] Zgłoszenie zostało opisane w odniesieniu do korzystnych przykładów wykonania. Oczywiście po przeczytaniu i zrozumieniu powyższego szczegółowego opisu znawcy dostrzegą możliwe modyfikacje i zmiany. Zamierzeniem niniejszego zgłoszenia jest objęcie wszystkich tego rodzaju modyfikacji i zmian. Zastrzeżenia patentowe 1. Statecznik elektroniczny (10) pracujący w trybie ciągłym przeznaczony do sterowania lampą (62), zawierający: przetwornicę (20) skonfigurowaną do generowania napięcia prądu stałego (DC) szyny na wyjściu (34, 36) przetwornicy; obwód (44) inwertera operacyjnie sprzężony z wyjściem przetwornicy, skonfigurowany do odbierania generowanego napięcia DC i konwertowania napięcia DC na napięcie AC w celu sterowania lampą; obwód przeciwzwarciowy (52), który jest operacyjnie połączony z wyjściem (34) przetwornicy, służący do pomiaru napięcia DC szyny, porównywania zmierzonego napięcia DC z określoną z góry wartością progową, a także, na podstawie tego porównania, wyłączania obwodu inwertera; znamienny tym, że: zawiera rezystor (224) linii zasilania, który jest operacyjnie połączony z wyjściem (34) przetwornicy i który odbiera napięcie DC szyny; a także zawiera kondensator magazynujący (234) operacyjnie połączony z rezystorem (224) linii
53/59P25775PL00 17 zasilania i obwodem (44) inwertera, przy czym kondensator magazynujący gromadzi ładunek poprzez rezystor linii zasilania i dostarcza moc do obwodu inwertera po wstępnym zapaleniu lampy; przy czym obwód przeciwzwarciowy (52) zawiera: przerzutnik zatrzaskowy (280) operacyjnie połączony z kondensatorem magazynującym (234), przy czym przerzutnik zatrzaskowy znajduje się w stanie włączonym, gdy zmierzone napięcie jest mniejsze niż z góry określona wartość progowa i który rozładowuje kondensator magazynujący i wyłącza obwód (44) inwertera. 2. Statecznik (10) według zastrzeżenia 1, w którym przerzutnik zatrzaskowy (280) zawiera: pierwszy tranzystor (282), który zawiera: bazę operacyjnie połączoną z rezystorem linii zasilania, przy czym prąd jest pobierany z bazy pierwszego tranzystora, kiedy zmierzone napięcie jest mniejsze niż z góry określona wartość progowa. 3. Statecznik (10) według zastrzeżenia 1, w którym przerzutnik zatrzaskowy (280) zatrzymuje przewodzenie, kiedy kondensator magazynujący (234) jest zasadniczo rozładowany. 4. Statecznik (10) według zastrzeżenia 1, w którym rezystor (224) linii zasilania i przerzutnik zatrzaskowy współdziałają w celu ułatwienia rozładowania kondensatora magazynującego (234), gdy zmierzone napięcie jest mniejsze niż z góry określona wartość progowa i wyłączają obwód (44) inwertera.
53/59P25775PL00 18 5. Statecznik (10) według zastrzeżenia 4, w którym rezystor (224) linii zasilania, kondensator magazynujący (234) i przerzutnik zatrzaskowy (280) współdziałają w celu ponownego uruchomienia obwodu (44) inwertera po wyłączeniu. 6. Statecznik (10) według zastrzeżenia 1, w którym rezystor (224) linii zasilania wznawia ładowanie kondensatora magazynującego (234), gdy przerzutnik zatrzaskowy (280) przestanie przewodzić, a także w którym kondensator magazynujący i przerzutnik zatrzaskowy współdziałają w celu ponownego uruchomienia obwodu (44) inwertera. 7. Statecznik (10) według zastrzeżenia 1, w którym obwód przeciwzwarciowy (52) zawiera ponadto: rezystor operacyjnie połączony szeregowo z kondensatorem magazynującym (76) w celu ograniczenia prądu dopływającego do przerzutnika zatrzaskowego. 8. Statecznik (10) według zastrzeżenia 1, w którym przerzutnik zatrzaskowy (280) zawiera: pierwszy tranzystor (282), który zawiera: bazę operacyjnie połączoną z rezystorem (224) linii zasilania, przy czym prąd jest pobierany z bazy pierwszego tranzystora, gdy zmierzone napięcie jest mniejsze od z góry określonej wartości progowej. 9. Statecznik (10) według zastrzeżenia 1, w którym przerzutnik zatrzaskowy (280) jest operacyjnie połączony z kondensatorem magazynującym (234), i w którym rezystor (224) linii zasilania i przerzutnik zatrzaskowy (280) współdziałają
53/59P25775PL00 19 w celu rozładowania kondensatora magazynującego, gdy zmierzone napięcie jest mniejsze od z góry określonej wartości progowej i wyłączania obwodu (44) inwertera, gdy kondensator magazynujący jest zasadniczo rozładowany. 10. Statecznik (10) według zastrzeżenia 9, w którym rezystor (224) linii zasilania, kondensator magazynujący (234) oraz przerzutnik zatrzaskowy (280) współdziałają w celu ponownego uruchomienia obwodu (44) inwertera po wyłączeniu. GENERAL ELECTRIC COMPANY Pełnomocnik:
53/59P25775PL00 20
53/59P25775PL00 21
53/59P25775PL00 22
53/59P25775PL00 23