DE4334076A1

DE4334076A1 - Circuit arrangement for operating electric lamps

Info

Publication number: DE4334076A1
Application number: DE4334076A
Authority: DE
Inventors: Bernd Rudolph
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1993-10-06
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1995-06-08
Also published as: EP0648068B1; EP0648068A1; DE59406663D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb elektrischer Lampen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for operating electric lamps according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise in der EP 0 276 460 B1 offen bart. Sie dient zum Betrieb einer Niederdruckentladungslampe und weist einen Wech selrichter auf, der aus zwei alternierend schaltenden, in einer Halbbrücke angeordne ten Transistoren besteht. Diese Schaltungsanordnung besitzt eine Sicherheitsabschal tung, die den Wechselrichter bei anomalen Betrieb stillegt. Die Abschaltvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Thyristor, der parallel zur Steuerelektrode eines Schalttransistors des Wechselrichters geschaltet ist, und aus einer Zenerdiode, die das Gate des Thyristors steuert. Bei einem anomalen Betriebszustand schaltet der Thyris tor durch und entzieht einem Schalttransistor des Wechselrichters das Steuersignal und bewirkt so eine Stillegung der Schaltungsanordnung. Zur Realisierung dieser Sicherheitsabschaltung werden ein spannungsfester Thyristor sowie mehrere relativ großvolumige ohmsche Widerstände mit einigen Watt Belastbarkeit benötigt, die zur Strombegrenzung im Abschaltfall und zur Erzeugung des Thyristor-Haltestromes dienen.Such a circuit arrangement is disclosed, for example, in EP 0 276 460 B1 beard. It is used to operate a low-pressure discharge lamp and has a Wech Inverter, which consists of two alternating switching, arranged in a half-bridge th transistors consists. This circuit has a Sicherheitsabschal device that stops the inverter in abnormal operation. The shutdown device consists essentially of a thyristor, which is parallel to the control electrode of a Switching transistor of the inverter is connected, and of a Zener diode, the Gate of the thyristor controls. In an abnormal operating condition, the Thyris switches gate and deprives a switching transistor of the inverter, the control signal and thus causes a shutdown of the circuit. To realize this Safety shutdown are a voltage-resistant thyristor and several relatively large - volume ohmic resistors with some watts of power required for Current limitation in the case of a shutdown and to generate the thyristor holding current serve.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zum Betrieb elektrischer Lampen bereitzustellen, die eine möglichst einfache, universell anwendbare und kos tengünstige Sicherheitsabschaltung besitzt, die die Schaltungsanordnung bei einem anomalen Betriebszustand zuverlässig abschaltet.It is the object of the invention to provide a circuit arrangement for operating electrical To provide lamps that the simplest possible, universally applicable and kos has low-priced safety shutdown, the circuitry at a Abnormal operating state reliably shuts off.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by the characterizing features of Pa tentanspruchs 1 solved. Particularly advantageous embodiments of the invention are in described the subclaims.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besitzt eine Abschaltvorrichtung, die bei einem anomalen Betriebszustand das Betriebsgerät abgeschaltet. Diese Abschaltvor richtung besteht im wesentlichen aus einem steuerbaren elektronischen Schalter, ins besondere einem Feldeffekttransistor, dessen Schaltstrecke parallel zur Steuerstrecke eines Transistors des Schaltnetzteils geschaltet ist, und aus einem bistabilen Multivi brator, von dem ein Ausgang mit der Steuerelektrode des elektronischen Schalters verbunden ist, sowie aus einem Schwellwertschalter, der mit einem Eingang des bista bilen Multivibrators verschaltet ist. Bei Vorliegen eines anomalen Betriebszustandes, z. B. im Fall einer defekten Lampe, schaltet der Schwellwertschalter durch und setzt den bistabilen Multivibrator, wodurch die Schaltstrecke des steuerbaren elektroni schen Schalters leitfähig wird und damit einem Transistor des Schaltnetzteiles das Steuersignal entzogen wird.The circuit arrangement according to the invention has a shutdown, the at an abnormal operating condition, the operating device switched off. This shutdown The direction consists essentially of a controllable electronic switch, ins special a field effect transistor whose switching path parallel to the control path a transistor of the switched mode power supply is connected, and a bistable Multivi brator, from which an output to the control electrode of the electronic switch connected, as well as from a threshold value switch, which is connected to an input of the bista bilen Multivibrators is interconnected. In the presence of an abnormal operating condition, z. B. in the case of a defective lamp, the threshold switch turns on and sets the bistable multivibrator, whereby the switching path of the controllable electroni rule switch becomes conductive and thus a transistor of the switching power supply the Control signal is withdrawn.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung beansprucht weniger Raum als die im oben als Stand der Technik zitierten Patent EP 0 274 460 B1 offenbarte Schaltung, da die erfindungsgemäße Schaltung auf großvolumige ohmsche Widerstände mit einigen Watt Belastbarkeit verzichtet. Es ist sogar möglich, die Abschaltvorrichtung der erfin dungsgemäßen Schaltungsanordnung äußerst kompakt in SMD-Technologie auszu führen. Außerdem kann diese Abschaltvorrichtung prinzipiell in jeden Wechselrichter integriert werden. Die Verwendung eines bistabilen Multivibrators in der Abschaltvor richtung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bietet den weiteren Vorteil, daß diese Schaltung auf ein externes Ein-/Ausschalten des Lampenbetriebsgerätes vorbereitet ist. Über eine zusätzliche Sensorik, beispielsweise einen Berührungskon takt mit nachgeschalteter Auswertungslogik, kann der bistabile Multivibrator auch extern gesteuert und somit das Betriebsgerät ein- und ausgeschaltet werden. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, in einer Beleuchtungsanlage, die eine größere Anzahl von Lampen und Betriebsgeräten umfaßt, einzelne Lampen oder Lampengrup pen separat zu schalten.The circuit arrangement claimed less space than that in the cited above as the prior art cited patent EP 0 274 460 B1, since the circuit according to the invention to large-volume ohmic resistors with some Watts capacity omitted. It is even possible, the shutdown of the inventions According to the invention circuit arrangement extremely compact in SMD technology to lead. In addition, this shutdown device can in principle in each inverter to get integrated. The use of a bistable multivibrator in the Abschaltvor direction of the circuit arrangement according to the invention offers the further advantage that this circuit to an external on / off the lamp operating device is prepared. About an additional sensor, such as a Kontührungskon clock with downstream evaluation logic, the bistable multivibrator can also externally controlled and thus the operating device switched on and off. In order to the possibility is created in a lighting system that has a larger Number of lamps and operating devices includes individual lamps or groups of lamps to be switched separately.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematisierte Schaltskizze einer erfindungsgemäßen Schaltungsan ordnung zum Betrieb einer Niederdruckentladungslampe, Fig. 1 is a schematic circuit diagram of an inventive Schaltungsan order for operating a low-pressure discharge lamp,

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Niederdruckentladungslampe. Fig. 2 is a detailed circuit diagram of the inventive circuit arrangement for operating a low-pressure discharge lamp.

In der Fig. 1 ist das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Niederdruckentladungslampe anhand einer Schaltskizze schematisch dargestellt. In Fig. 1, the principle of the circuit arrangement according to the invention for operating a low-pressure discharge lamp is schematically illustrated by means of a circuit diagram.

Bei dieser Schaltung handelt es sich um einen selbstschwingenden Halbbrückenwech selrichter, der von einem parallel zum Gleichspannungseingang der Schaltung liegen den Glättungskondensator 1 gespeist wird. Der Halbbrückenwechselrichter besteht im wesentlichen aus zwei alternierend schaltenden Transistoren 2, 3, hier als Bipolar- Transistoren dargestellt, die eine Halbbrücke bilden und jeweils mit einer Ansteuerung für den Basisanschluß sowie mit Rücklaufdioden 4, 5 parallel zu ihrer Schaltstrecke versehen sind. Die Ansteuerung der Bipolar-Transistoren 2, 3 erfolgt über einen Ring kern-Transformator, dessen Sekundärwicklungen 6b, 6c jeweils über einen Vorwider stand 7, 8 zur Basis eines Schalttransistors 2, 3 geführt sind und dessen Primärwick lung 6a einerseits mit dem Mittenabgriff M der Halbbrücke sowie andererseits über die Lampendrossel 27 und die Entladungsstrecke der Lampe L bzw. über eine parallel zur Lampe L geschaltete Resonanzkapazität 28 mit einem Abgriff A verbunden ist. Der Abgriff A ist über einen ersten Kopplungskondensator 10 zum Kollektor des Bipolar-Transistors 2 und über einen zweiten Kopplungskondensator 11 zum Emitter des Bipolar-Transistors 3 geführt. Die Induktivität 27 und die Kapazität 28 bilden einen Serienresonanzkreis, der es ermöglicht, nach ausreichender Vorheizung der Lampenelektroden an der Kapazität 28 durch Resonanzüberhöhung die Zündspan nung für die Niederdruckentladungslampe L bereitzustellen.In this circuit is a self-oscillating Halbbrückenwech inverter, which are fed by a parallel to the DC voltage input of the circuit, the smoothing capacitor 1 is fed. The half-bridge inverter consists essentially of two alternately switching transistors 2 , 3 , shown here as bipolar transistors, which form a half-bridge and are each provided with a control for the base terminal and with return diodes 4 , 5 in parallel to their switching path. The control of the bipolar transistors 2 , 3 via a ring-core transformer, the secondary windings 6 b, 6 c respectively via a Vorwider stood 7 , 8 are guided to the base of a switching transistor 2 , 3 and whose primary Wick development 6 a on the one hand with the Mittenabgriff M of the half-bridge and on the other hand via the lamp inductor 27 and the discharge path of the lamp L or via a parallel to the lamp L connected resonant capacitor 28 is connected to a tap A. The tap A is guided via a first coupling capacitor 10 to the collector of the bipolar transistor 2 and via a second coupling capacitor 11 to the emitter of the bipolar transistor 3 . The inductance 27 and the capacitance 28 form a series resonant circuit, which makes it possible, after sufficient preheating of the lamp electrodes on the capacitance 28 by resonance increase the Zündspan voltage for the low-pressure discharge lamp L provide.

Zum Anlauf des Halbbrückenwechselrichters dienen ein Widerstand 12, ein Konden sator 13 und ein parallel zum Kondensator 13 angeordneter Diac 14, der über einen ohmschen Widerstand 15 zur Basis des Transistors 3 geführt ist. Eine zusätzliche Di ode 16, die mit dem Knotenpunkt B zwischen Widerstand 12, Kondensator 13, und Diac 14 und mit dem Mittenabgriff M verbunden ist, sorgt für eine Stillegung dieser Startschaltung bei arbeitendem Wechselrichter.To start the half-bridge inverter serve a resistor 12 , a condensate capacitor 13 and a capacitor 13 arranged in parallel Diac 14 , which is guided via an ohmic resistor 15 to the base of the transistor 3 . An additional Di ode 16 , which is connected to the node B between resistor 12 , capacitor 13 , and Diac 14 and the center tap M, provides for a shutdown of this start circuit when the inverter is operating.

Soweit entspricht diese Schaltungsanordnung einer typischen selbstschwingenden Halbbrückenschaltung, wie sie beispielsweise im Buch "Schaltnetzteile" von W. Hirschmann/A. Hauenstein, Hrsg. Siemens AG, Ausgabe 1990 auf Seite 63 beschrie ben ist.As far as this circuit corresponds to a typical self-oscillating Half-bridge circuit, as described for example in the book "switching power supplies" by W. Hirschmann / A. Hauenstein, ed. Siemens AG, issue 1990 on page 63 described ben is.

Nach dem Einschalten der Schaltungsanordnung lädt sich der Glättungskondensator 1 auf die volle Eingangsspannung U auf. Die Transistoren 2, 3 der Halbbrücke schalten alternierend mit einer Schaltfrequenz größer als 20 KHz. Dadurch liegt der Mittenab griff M abwechselnd am Plus- bzw. Minuspol des Glättungskondensators 1 an, wäh rend sich der Abgriff A bei geeigneter Dimensionierung der Schaltungsbauteile auf dem Potential U/2 befindet. Auf diese Weise fließt im Zweig zwischen dem Mittenab griff M und dem Knotenpunkt A ein mittelfrequenter Wechselstrom (größer als 20 KHz), dessen Frequenz durch die Schaltfrequenz der Transistoren 2, 3 bestimmt wird.After switching on the circuit arrangement, the smoothing capacitor 1 charges to the full input voltage U. The transistors 2 , 3 of the half-bridge switch alternately with a switching frequency greater than 20 KHz. As a result, the Mittenab handle M is alternately at the positive and negative terminal of the smoothing capacitor 1 , currency rend the tap A is at a suitable dimensioning of the circuit components at the potential U / 2. In this way, in the branch between the Mittenab handle M and the node A flows a medium-frequency alternating current (greater than 20 KHz), whose frequency is determined by the switching frequency of the transistors 2 , 3 .

Für den Anlauf des Halbbrücken-Wechselrichters ist hauptsächlich der Diac 14 ver antwortlich. Unmittelbar nach dem Einschalten der Schaltungsanordnung baut sich am Kondensator 13 die Kippspannung des Diacs 14 auf, so daß der Diac 14 Triggerim pulse auf die Basis des Transistors 3 gibt. Nach dem Start des Wechselrichters wird der Kondensator 13 über die Diode 16 soweit entladen, daß keine weiteren Trigger impulse vom Diac 14 erzeugt werden können.For the start-up of the half-bridge inverter mainly Diac 14 is responsible. Immediately after switching on the circuit builds up on the capacitor 13, the breakdown voltage of Diacs 14 , so that the Diac 14 Triggerim pulses are on the basis of the transistor 3 . After the start of the inverter capacitor 13 is discharged via the diode 16 so far that no further trigger pulses from Diac 14 can be generated.

Die übrigen, bisher noch nicht erläuterten Elemente 9 und 17 bis 26 der Schaltungs anordnung gehören zur erfindungsgemäßen Abschaltungsvorrichtung, die den Wech selrichter bei defekter Lampe L oder bei Vorliegen eines anomalen Betriebszustandes abschaltet. Hauptbestandteil dieser Abschaltungsvorrichtung ist ein bistabiler Multivi brator, bestehend aus den Bipolar-Transistoren 17, 18 und den ohmschen Widerstän den 19 bis 22, der die Gate-Elektrode eines Feldeffekt-Transistors 23 ansteuert. Zu diesem Zweck ist ein Ausgang des bistabilen Multivibrators, d. h., der Kollektor des Transistors 17, mit der Gate-Elektrode des Feldeffekt-Transistors 23 verbunden. Die Schaltstrecke, d. h., die Drain-Source-Strecke, des Feldeffekt-Transistors 23 liegt pa rallel zur Steuerelektrode, d. h., zur Basis-Emitter-Strecke, des Transistors 3. Bei de fekter Lampe L oder bei Vorliegen eines anomalen Betriebszustandes schaltet der bistabile Multivibrator um und schließt die Schaltstrecke des Feldeffekt-Transistors 23, so daß der Basisanschluß des Transistors 3 am Minuspol der Spannungsquelle bzw. des Glättungskondensators 1 anliegt und dem Transistor 3 das Steuersignal ent zogen wird. Die Zenerdiode 9 schützt das Gate des Feldeffekt-Transistors 23 vor Spannungsüberlastung.The remaining, not yet explained elements 9 and 17 to 26 of the circuit arrangement belong to the inventive shutdown device that switches off the Wech inverter with defective lamp L or in the presence of an abnormal operating condition. The main component of this shutdown device is a bistable Multivi brator, consisting of the bipolar transistors 17 , 18 and the ohmic resistors 19 to 22 , which drives the gate electrode of a field effect transistor 23 . For this purpose, an output of the bistable multivibrator, that is, the collector of the transistor 17 , connected to the gate electrode of the field effect transistor 23 . The switching path, ie, the drain-source path of the field effect transistor 23 is pa rallel to the control electrode, ie, the base-emitter path of the transistor. 3 When de fekter lamp L or in the presence of an abnormal operating state of the bistable multivibrator switches and closes the switching path of the field effect transistor 23 , so that the base terminal of the transistor 3 is applied to the negative terminal of the voltage source or the smoothing capacitor 1 and the transistor 3, the control signal ent is withdrawn. The zener diode 9 protects the gate of the field effect transistor 23 from voltage overload.

Ein anomaler Betriebszustand äußert sich bei der Schaltung gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels durch einen gegenüber dem normalen Betriebszustand überhöh ten Spannungsabfall am Glättungskondensator 1. Die Spannung am Glättungskonden sator 1 wird mit Hilfe eines aus den ohmschen Widerständen 24, 25 bestehenden Spannungsteilers, der parallel zum Glättungskondensator 1 geschaltet ist, und mittels einer Zenerdiode 26 abgetastet. Die Zenerdiode 26 ist parallel zum Widerstand 25 des Spannungsteilers angeordnet und mit dem Setz- oder Rücksetzeingang des bistabilen Multivibrators, d. h., mit dem Basisanschluß des Transistors 18, verbunden. Bei de fekter Lampe baut sich an der Zenerdiode 26 die Durchbruchspannung auf, so daß diese leitfähig wird und den bistabilen Multivibrator setzt, der seinerseits den Feld effekt-Transistor 23 durchschaltet, wodurch dem Transistor 3 des Halbbrücken- Wechselrichters das Steuersignal entzogen wird.An abnormal operating state manifests itself in the circuit according to the preferred embodiment by a relation to the normal operating state überhöh th voltage drop across the smoothing capacitor. 1 The voltage at the smoothing capacitor 1 is sampled by means of a resistor divider 24 , 25 voltage divider, which is connected in parallel to the smoothing capacitor 1 , and by means of a Zener diode 26 . The zener diode 26 is arranged in parallel with the resistor 25 of the voltage divider and connected to the set or reset input of the bistable multivibrator, ie, to the base terminal of the transistor 18 . In de fekter lamp builds up to the Zener diode 26, the breakdown voltage, so that it becomes conductive and sets the bistable multivibrator, which in turn switches the field effect transistor 23 , whereby the transistor 3 of the half-bridge inverter, the control signal is withdrawn.

Fig. 2 zeigt ein detailliertes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanord nung zum Betrieb einer Niederdruckentladungslampe, insbesondere zum Betrieb einer Leuchtstofflampe mit einer elektrischen Leistungsaufnahme zwischen 9 und 13 Watt. Eine geeignete Dimensionierung der verwendeten Schaltungsbauteile kann der Tabelle entnommen werden. Diese Schaltungsanordnung enthält als wesentliches Bestandteil einen selbstschwingenden Halbbrückenwechselrichter, der von dem Gleichspannungs ausgang einer Spannungsquelle V gespeist wird. Die Transistoren T1, T2 des Halb wechselrichters sind mit einer Ansteuerungsvorrichtung und mit Vorwiderständen R3 bis R6 sowie mit parallel zu den Schaltstrecken der Transistoren T1, T2 angeordneten Rücklaufdioden D3, D4 versehen. Die Ansteuerung der Transistoren T1, T2 erfolgt über die Sekundärwicklungen RK1b und RK1c eines Ringkerntransformators, die jeweils mit dem Basis eines Transistors T1, T2 verbunden sind. Die Primärwicklung RK1a des Ringkerntransformators ist in den Serienresonanzkreis integriert, der sich vom Mittenabgriff M zwischen den Transistoren T1, T2 über die Primärwicklung RK1a, die Resonanzinduktivität LD, den Kopplungskondensator C10, die Resonanz kapazität C9 und über die Lampenelektrode E2 bis zum Kollektoranschluß des Transistors T1 erstreckt. Die Resonanzkapazität C9 ist parallel zur Entladungsstrecke der Niederdruckentladungslampe LP geschaltet. Fig. 2 shows a detailed circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention for operating a low-pressure discharge lamp, in particular for the operation of a fluorescent lamp with an electrical power consumption between 9 and 13 watts. A suitable dimensioning of the circuit components used can be found in the table. This circuit contains as an essential part of a self-oscillating half-bridge inverter, the output of the DC voltage of a voltage source V is fed. The transistors T1, T2 of the half-inverter are provided with a drive device and with series resistors R3 to R6 and arranged parallel to the switching paths of the transistors T1, T2 return diodes D3, D4. The control of the transistors T1, T2 via the secondary windings RK1b and RK1c of a toroidal transformer, which are each connected to the base of a transistor T1, T2. The primary winding RK1a of the toroidal transformer is integrated into the series resonant circuit extending from the center tap M between the transistors T1, T2 via the primary winding RK1a, the resonance inductor LD, the coupling capacitor C10, the resonance capacitance C9 and the lamp electrode E2 to the collector terminal of the transistor T1 extends. The resonance capacitance C9 is connected in parallel to the discharge path of the low-pressure discharge lamp LP.

Außerdem enthält die Schaltungsanordnung einen Elektrodenheizkreis, der ein Vor heizen der Elektrodenwendeln E1, E2 der Lampe LP ermöglicht und neben den Elek trodenwendeln E1, E2 noch den Kaltleiter R12, die Kapazitäten C12, C15 sowie die Diode D1 umfaßt. Während der Elektrodenvorheizphase überbrückt der Kaltleiter R12 die parallel zu ihm liegende Kapazität C15. Die Elektrode E2 der Lampe LP ist mit dem Pluspol des Glättungskondensators C6 verbunden, der parallel zu den Schalt strecken der Transistoren T1, T2 und parallel zum Gleichspannungsausgang der Span nungsquelle V geschaltet ist.In addition, the circuit arrangement includes a Elektrodenheizkreis, a Vor heating the electrode coils E1, E2 allows the lamp LP and in addition to the Elek electrode E1, E2 nor the thermistor R12, the capacity C12, C15 and the Includes diode D1. During the electrode preheating phase, the PTC thermistor bridges R12 is the parallel capacitance C15. The electrode E2 of the lamp LP is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor C6, which is parallel to the switching Stretch of the transistors T1, T2 and parallel to the DC voltage output of the span Source V is switched.

Ferner enthält diese Schaltungsanordnung ein aktives Oberwellenfilter, das eine sinus förmige Netzstromentnahme ermöglicht. Das aktive Oberwellenfilter besteht aus zwei Diodenpaaren D11, D13 und D12, D14 sowie aus den Kondensatoren C8 und C13. Beide Diodenpaare sind in Gleichstromvorwärtsrichtung an den parallel zum Gleich stromausgang der Spannungsquelle V liegenden Stützkondensator C5 angeschlossen und über die Elektrodenwendel E2 mit dem Glättungskondensator C6 verbunden. Der Kondensator C13 ist mit einem Abgriff zwischen den in Reihe geschalteten Dioden D12, D14 und mit einem Knotenpunkt M1, der potentialmäßig dem Mittenabgriff M entspricht, im Serienresonanzkreis verbunden, während der Kondensator C8 mit einem Abgriff zwischen den in Reihe geschalteten Dioden D11, D13 des anderen Diodenpaares verbunden und zum Knotenpunkt M1 im Serienresonanzkreis geführt ist.Furthermore, this circuit arrangement includes an active harmonic filter, which is a sinusoid shaped mains current drain allows. The active harmonic filter consists of two Diode pairs D11, D13 and D12, D14 as well as from capacitors C8 and C13. Both diode pairs are in the DC forward direction at the parallel to the DC current output of the voltage source V lying backup capacitor C5 connected and connected via the electrode coil E2 with the smoothing capacitor C6. The Capacitor C13 has a tap between the series connected diodes D12, D14 and with a node M1, the potential of the center tap M corresponds, connected in the series resonant circuit, while the capacitor C8 with a tap between the series connected diodes D11, D13 of the other Diode pair connected and led to the node M1 in the series resonant circuit is.

Für das Anschwingen des Halbbrückenwechselrichters sorgen ein Diac DK, ein Start kondensator C7 sowie die Widerstände R2, R8. Der Startkondensator C7 ist einer seits mit dem Minuspol des Glättungskondensators C6 und andererseits über den Widerstand R2 mit dem Pluspol des Glättungskondensators C6 verbunden. Der Diac DK ist parallel zum Startkondensator C7 geschaltet und an die Basis des Transistors T2 angeschlossen. Ein Abgriff M3 zwischen dem Startkondensator C7 und dem Widerstand R2 ist über einen Widerstand R15 und eine Diode D5 zum Mittenabgriff M des Wechselrichters geführt. Der Widerstand R8 ist parallel zur Rücklaufdiode D3 geschaltet. Ein parallel zur Rücklaufdiode D4 angeordneter Kondensator C14 ver ringert die beim Ummagnetisieren der Induktivitäten auftretenden Verlustleistungen, indem er die vom Wechselrichter generierten Spannungsflanken verlangsamt.The swinging of the half-bridge inverter is ensured by a Diac DK, a start capacitor C7 and the resistors R2, R8. The starting capacitor C7 is one on the one hand with the negative pole of the smoothing capacitor C6 and on the other hand via the Resistor R2 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor C6. The diac DK is connected in parallel to the starting capacitor C7 and to the base of the transistor T2 connected. A tap M3 between the starting capacitor C7 and the Resistor R2 is connected through a resistor R15 and a diode D5 to the center tap M of the inverter. The resistor R8 is parallel to the flyback diode D3 connected. A parallel to the flyback diode D4 arranged capacitor C14 ver reduces the power losses occurring during the magnetization reversal of the inductances, by slowing down the voltage flanks generated by the inverter.

Die erfindungsgemäße Abschaltungsvorrichtung dieser Schaltungsanordnung umfaßt einen bistabilen Multivibrator, der von den Transistoren T3, T4 und den ohmschen Widerständen R9, R10, R11, R13 gebildet wird, und einen Feldeffekt-Transistor T5, zwei Zenerdioden D2, D6 sowie einen Spannungsteiler R1, R7 und einen ohmschen Widerstand R14. Der Kollektor des Transistors T4 ist einerseits über den Widerstand R10 mit dem Abgriff M3 und andererseits mit der Gate-Elektrode des Feldeffekt- Transistors T5 verbunden, sowie über den Widerstand R13 zur Basis des Transistors T3 geführt. Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T4 und zum Gate des Feldeffekt-Transistors T5 ist die Zenerdiode D2 geschaltet. Sie schützt das Gate des Niedervolt-Feldeffekt-Transistors T5 vor zu hohen Eingangsspannungen. Der Kollektor des Transistors T3 ist über den Widerstand R9 zu einem Knotenpunkt zwischen den Widerständen R2 und R10 geführt und über den Widerstand R11 mit der Basis des Transistors T4 verbunden. Der Source-Anschluß des Feldeffekt-Tran sistors T5 und der Emitter-Anschluß der Transistoren T3, T4 sind mit dem Minuspol des Glättungskondensators C6 verbunden. Der aus den ohmschen Widerständen R1, R7 bestehende Spannungsteiler liegt parallel zum Glättungskondensator C6 und be sitzt einen Abgriff M4, der über die Zenerdiode D6 zur Basis des Transistors T3 ge führt ist.The shutdown device according to the invention comprises this circuit arrangement a bistable multivibrator composed of the transistors T3, T4 and the ohmic Resistors R9, R10, R11, R13 is formed, and a field effect transistor T5, two Zener diodes D2, D6 and a voltage divider R1, R7 and an ohmic Resistor R14. The collector of the transistor T4 is on the one hand via the resistor R10 with the tap M3 and on the other hand with the gate electrode of the field effect Transistor T5, as well as via the resistor R13 to the base of the transistor T3 led. Parallel to the collector-emitter path of the transistor T4 and to the gate of the field effect transistor T5, the zener diode D2 is connected. It protects the gate Low-voltage field effect transistor T5 against too high input voltages. The Collector of the transistor T3 is via the resistor R9 to a node passed between the resistors R2 and R10 and via the resistor R11 with connected to the base of the transistor T4. The source connection of the field effect Tran Transistor T5 and the emitter terminal of the transistors T3, T4 are connected to the negative pole of the smoothing capacitor C6. The resistor Ohms R1, R7 existing voltage divider is parallel to the smoothing capacitor C6 and be sits a tap M4, which ge via the zener diode D6 to the base of the transistor T3 leads is.

Die Funktionsweise dieser Schaltungsanordnung entspricht weitgehend dem Funk tionsprinzip der bereits oben erläuterten und in der Fig. 1 abgebildeten Schaltung.The operation of this circuit corresponds largely to the radio tion principle of the already explained above and shown in FIG. 1 circuit.

Die Transistoren T1, T2 des Halbbrückenwechselrichters schalten alternierend mit einer Frequenz oberhalb von 20 KHz, so daß der Mittenabgriff M abwechselnd mit dem Plus- bzw. Minuspol des Glättungskondensators C6 verbunden ist, während der Kopplungskondensator C10 die Spannung U/2 führt, wenn die am Glättungskonden sator C6 anliegende Spannung mit U bezeichnet wird. Dadurch fließt im Serienreso nanzkreis ein Wechselstrom, dessen Frequenz durch die Schaltfrequenz des Wechsel richters bestimmt wird. Das Anschwingen des Wechselrichters erfolgt durch den Diac DK, der Triggerimpulse auf die Basis des Transistors T2 gibt, nachdem sich der Start kondensator C7 zuvor auf die Kippspannung des Diac DK aufgeladen hat. Nach dem erfolgreichen Anschwingen des Wechselrichters wird der Startkondensator C7 über den Knotenpunkt M3, den Widerstand R15, die Diode D5 und die Schaltstrecke des Transistors T1 oder T2 soweit entladen, daß die Kippspannung des Diac DK unter schritten wird und dieser keine weiteren Triggerimpulse an den Transistor T2 geben kann.The transistors T1, T2 of the half-bridge inverter switch alternately with a frequency above 20 KHz, so that the center tap M alternately with the plus or minus pole of the smoothing capacitor C6 is connected during the Coupling capacitor C10, the voltage U / 2 leads, if the at the smoothing C6 voltage is denoted by U. As a result, flows in the series An alternating current whose frequency is determined by the switching frequency of the change determined by the judge. The oscillation of the inverter is done by the Diac DK, which gives trigger pulses to the base of the transistor T2 after the start capacitor C7 has previously charged to the breakdown voltage of Diac DK. After this Successful oscillation of the inverter is the starting capacitor C7 over the node M3, the resistor R15, the diode D5 and the switching path of Transistor T1 or T2 discharged so far that the breakover voltage of Diac DK under is stepped and give this no further trigger pulses to the transistor T2 can.

Vor dem Durchzünden der Niederdruckentladungslampe LP fließt zunächst durch die Elektrodenwendeln E1, E2, die Kapazität C12 und den Kaltleiter R12 ein Heizstrom. Nach ausreichender Elektrodenvorheizung wird der Kaltleiter R12 hochohmig, so daß sich an den nun in Reihe geschalteten, parallel zur Lampe LP angeordneten Kapazitäten C12, C15. im Zusammenspiel mit der Resonanzinduktivität LD mittels Resonanzüberhöhung die für die Lampe LP erforderliche Zündspannung aufbaut. Die Lampe LP zündet durch und es stellt sich über der Lampe die niedrigere Betriebs spannung ein.Before the ignition of the low-pressure discharge lamp LP flows through the first Electrode coils E1, E2, the capacitance C12 and the thermistor R12 a heating current. After sufficient electrode preheating of the thermistor R12 is high impedance, so that at the now connected in series, arranged parallel to the lamp LP Capacities C12, C15. in interaction with the resonance inductance LD means Resonance overshoot builds up the required for the lamp LP ignition voltage. The Lamp LP ignites and it turns over the lamp the lower operation tension.

Die Funktionsweise des aus den Dioden D11 bis D14 und aus den Kondensatoren C8, C13 bestehenden aktiven Oberwellenfilters in Kombination mit der Resonanzinduk tivität LD und den Kondensatoren C5, C6 ist detailliert in der DE 36 23 749 A1 be schrieben und soll daher hier nicht näher ausgeführt werden. Das aktive Oberwellen filter pumpt mit Hilfe der Kondensatoren C8, C9, C13 laufend Energie aus dem Serienresonanzkreis in den Glättungskondensator C6 zurück, so daß eine annähernd sinusförmige Netzstromentnahme möglich wird.The operation of the diode D11 to D14 and of the capacitors C8, C13 existing active harmonic filter in combination with the Resonanzinduk LD and the capacitors C5, C6 is described in detail in DE 36 23 749 A1 written and should therefore not be specified here. The active harmonics filter constantly pumps energy out of the system using capacitors C8, C9, C13 Series resonant circuit in the smoothing capacitor C6 back, so that an approx Sinusoidal mains current drain is possible.

Der bistabile Multivibrator, im wesentlichen bestehend aus den Transistoren T3, T4, wird vom Startkondensator C7 gespeist. Nach dem Einschalten der Schaltungsanord nung wird der bistabile Multivibrator mit der am Startkondensator C7 ansteigenden Spannung dadurch definiert rückgesetzt, daß über den Widerstand R10 und die Gate- Source-Kapazität des Feldeffekt-Transistors T5 die Basis-Emitter-Spannung am Tran sistor T3 stärker verzögert wird als die am Transistor T4, so daß der Transistor T3 sperrt, während der Transistor T4 leitet. Der Feldeffekt-Transistor T5 sperrt ebenfalls. Am Startkondensator C7 baut sich die Kippspannung des Diac DK auf, so daß dieser Triggerimpulse auf die Basis des Transistors T2 gibt. Schwingt der Wechselrichter, so schalten die Transistoren T1, T2 alternierend und der Startkondensator C7 wird über den Widerstand R15, die Diode D5 und die Schaltstrecke des Transistors T1 oder T2 soweit entladen, daß die Durchbruchspannung des Diac DK unterschritten wird und keine weiteren Triggerimpulse generiert werden. Die Transistoren T3, T4 und T5 be halten ihren Ausgangszustand bei.The bistable multivibrator, essentially consisting of the transistors T3, T4, is powered by the starting capacitor C7. After switching on the Schaltungsanord The bistable multivibrator with the voltage rising at the starting capacitor C7 becomes Voltage reset defined by the fact that via resistor R10 and the gate Source capacitance of the field effect transistor T5 the base-emitter voltage on Tran Transistor T3 is delayed more than that at the transistor T4, so that the transistor T3 locks while transistor T4 conducts. The field effect transistor T5 also turns off. At the starting capacitor C7, the breakdown voltage of Diac DK builds up, so that this Trigger pulses to the base of the transistor T2 are. Oscillates the inverter, so the transistors T1, T2 switch alternately and the starting capacitor C7 is over the resistor R15, the diode D5 and the switching path of the transistor T1 or T2 discharged so far that the breakdown voltage of Diac DK is exceeded and no further trigger pulses are generated. The transistors T3, T4 and T5 be maintain their initial state.

Ein anomaler Betriebszustand des Halbbrückenwechselrichters äußert sich bei der vorliegenden Schaltungsanordnung in einem überhöhten Spannungsabfall am Glät tungskondensator C6. Wird ein durch die Zenerdiode D6, die Spannungsteilerwider stände R1, R7 und den Transistor T3 definierter Schwellwert überschritten, fließt ein Basisstrom für den Transistor T3 und der bistabile Multivibrator wird zurückgesetzt, d. h., die Schaltstrecke des Transistors T3 leitet und die des Transistors T4 sperrt. Der Feldeffekt-Transistor T5 wird nun vom bistabilen Multivibrator durchgeschaltet, so daß der Basis des Halbbrückentransistors T2 über den Widerstand R14 und über die jetzt leitfähige Source-Drain-Strecke des Feldeffekt-Transistors T5 das Steuersignal entzogen wird. Der Wechselrichter wird entregt und die Spannung am Startkondensa tor C7 bleibt aufgrund der Belastung durch den nun parallel geschalteten Widerstand R9 unterhalb der Kippspannung des Diac DK. Es werden somit keine Triggerimpulse vom Diac DK erzeugt. Der Wechselrichter kann erst wieder anschwingen, wenn der bistabile Multivibrator durch Unterbrechen der Spannungsversorgung erneut gesetzt wird. An abnormal operating state of the half-bridge inverter manifests itself in the present circuit arrangement in an excessive voltage drop in the Glät capacitor C6. Is a through the zener diode D6, the voltage divider Wider levels R1, R7 and the transistor T3 defined threshold exceeded, flows Base current for the transistor T3 and the bistable multivibrator is reset, d. h., The switching path of the transistor T3 conducts and that of the transistor T4 blocks. The Field effect transistor T5 is now switched through by the bistable multivibrator, so that the base of the half-bridge transistor T2 via the resistor R14 and via the now conductive source-drain path of the field effect transistor T5 the control signal is withdrawn. The inverter is de-energized and the voltage at the starting capacitor Gate C7 remains due to the load caused by the parallel resistor R9 below the tilting voltage of Diac DK. There are thus no trigger pulses produced by Diac DK. The inverter can only start up again when the bistable multivibrator set again by interrupting the power supply becomes.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher beschriebene Ausführungs beispiel. So kann die erfindungsgemäße Abschaltungsvorrichtung, bestehend aus den elektrischen Bauelementen 9 und 17 bis 26, auch in eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von Niedervolt-Halogenglühlampen integriert werden. Der Spannungsteiler 24, 25 ist hier allerdings nicht parallel zum Eingangskondensator 1 geschaltet, sondern Bestandteil des Last- oder Lampenstromkreises. Im Falle eines anomalen Betriebszu standes, d. h., im Falle eines Kurzschlusses, verursacht der Kurzschlußstrom in den Spannungsteilerwiderständen einen überhöhten Spannungsabfall, der von der Zener diode 26 detektiert wird und zur Auslösung der Abschaltungsvorrichtung führt. Der Spannungsteiler 24, 25 kann bei einer Schaltungsanordnung für Niedervolt-Halogen glühlampen auch durch einen einfachen Last- oder Emitterwiderstand ersetzt werden, der mit dem Emitteranschluß des Halbbrücken-Transistors 3 und dem Minuspol des Eingangskondensators 1 verbunden ist, und zu dem die Zenerdiode 26 parallel ge schaltet ist.The invention is not limited to the embodiment described in more detail above. Thus, the shutdown device according to the invention, consisting of the electrical components 9 and 17 to 26 , can also be integrated into a circuit arrangement for operating low-voltage halogen incandescent lamps. The voltage divider 24 , 25 is here, however, not connected in parallel to the input capacitor 1 , but part of the load or lamp circuit. In the case of an abnormal Betriebszu state, ie, in the case of a short circuit causes the short-circuit current in the voltage divider resistors an excessive voltage drop, which is detected by the Zener diode 26 and leads to the triggering of the shutdown device. The voltage divider 24 , 25 can also be replaced by a simple load or emitter resistor connected to the emitter terminal of the half-bridge transistor 3 and the negative terminal of the input capacitor 1 , and to which the zener diode 26 in parallel in a circuit arrangement for low-voltage halogen bulbs ge is switched.

Ferner kann bei Schaltungsanordnungen, bei denen der Wechselrichter nach jeder Netzhalbwelle neu gestartet wird, auf den Feldeffekt-Transistor verzichtet werden, da bei diesen Schaltungen nur der Triggerimpuls vom Diac unterdrückt werden muß, der den Start des Wechselrichters auslöst.Furthermore, in circuit arrangements in which the inverter after each Network half-wave is restarted, to dispense with the field effect transistor, since in these circuits, only the trigger pulse must be suppressed by the Diac, the triggers the start of the inverter.

Außerdem kann der bistabile Multivibrator platzsparend als ein in C-MOS Technik ausgeführter integrierter Schaltkreis realisiert werden. Für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich insbesondere ein D-Flip-Flop, bei dem ein unbe stimmter Ausgangszustand nicht auftreten kann. Dadurch eröffnet sich die Möglich keit, die Schaltungsanordnung über einen Sensor, beispielsweise einen Berührungs kontakt mit nachgeschalteter Auswertungslogik, extern abzuschalten, indem der Takt eingang des D-Flip-Flops vom Sensor gesteuert wird.In addition, the bistable multivibrator can save space as a C-MOS technology executed integrated circuit can be realized. For the inventive Circuit arrangement is particularly suitable for a D-type flip-flop, in which a unbe Certain initial state can not occur. This opens up the possibility speed, the circuit arrangement via a sensor, for example a touch Contact with downstream evaluation logic to switch off externally by the clock input of the D flip-flop is controlled by the sensor.

Die erfindungsgemäße Abschaltungsvorrichtung kann auch in einen Vollbrücken wechselrichter intergiert werden.The shutdown device according to the invention can also be in a full bridges inverter be integrated.

Dimensionierung der Schaltung gemäß Fig. 3Dimensioning of the circuit according to FIG. 3 R1R1 2,2 MΩ 1%2.2 MΩ 1% R2R2 820 KΩ820 KΩ R3, R4R3, R4 8,2 Ω8.2 Ω R5, R6R5, R6 0,56 Ω0.56 Ω R7, R9R7, R9 39 KΩ39 KΩ R8R8 510 KΩ510 KΩ R10, R11, R13R10, R11, R13 330 KΩ330 KΩ R14R14 0,22 Ω0.22 Ω R15R15 33 KΩ33 KΩ C5C5 47 nF47 nF C6C6 10 µF10 μF C7C7 100 nF, 63 V100 nF, 63V C8C8 3,3 nF3.3 nF C9C9 5,6 nF5.6 nF C10C10 150 nF150 nF C12C12 10 nF10 nF C13C13 4,7 nF4.7 nF C14C14 1,0 nF1.0 nF C15C15 3,3 nF3.3 nF DKDK N413MN413M T3, T4T3, T4 BC547CBC547C T5T5 BSS295BSS295 D2D2 BZX55/C10BZX55 / C10 D6D6 BZX55B7V5BZX55B7V5 LDLD 3 mH, EF163 mH, EF16

Claims

1. Circuit arrangement for operating electric lamps, wherein the circuit arrangement comprises the following features:

a DC-powered switching power supply having at least two alternately switching transistors ( 2 , 3 , T1, T2),
- A drive for the transistors ( 2 , 3 , T1, T2) of the switching power supply
- A parallel to the switching paths of the transistors ( 2 , 3 , T1, T2) of the switching power supply arranged smoothing capacitor ( 1 , C6)
a switch-off device which, in the event of an abnormal operating state of the circuit arrangement, stops it by extracting the control signal for its control electrode from at least one transistor ( 3 , T2) of the switched-mode power supply,

characterized in that the switch-off device has the following features:

a controllable electronic switch ( 23 , T5) whose switching path is connected in parallel to the control electrode of a transistor ( 3 , T2) of the switched-mode power supply,
- A bistable multivibrator ( 17 , 18 , T3, T4), wherein an output of the multi vibrator ( 17 , 18 , T3, T4) with the control electrode of the electronic scarf age ( 23 ; T5) is connected and the set or reset input of Multivi brators ( 17 , 18 ; T3, T4) is connected to the output of a threshold switch ( 26 , D6).

2. A circuit arrangement for operating electric lamps according to claim 1, characterized in that the controllable electronic switch is a field effect transistor ( 23 , T5).

3. A circuit arrangement for operating electric lamps according to claim 1, since characterized in that the switched-mode power supply is a self-oscillating half-bridge inverter is.

4. A circuit arrangement for operating electric lamps according to claim 1, characterized in that the threshold value switch ( 26 ; D6) is connected in parallel with a resistor ( 25 ; R7) of a voltage divider ( 24 , 25 ; R1, R7), wherein the voltage divider ( 24 , 25 ; R1, R7) is arranged parallel to the smoothing capacitor ( 1 ; C6).

5. A circuit arrangement for operating electric lamps according to claim 1, since characterized in that the bistable multivibrator in a C-MOS technology executed integrated circuit is.

6. Circuit arrangement for operating electric lamps according to claim 5, since characterized in that the bistable multivibrator is a D flip-flop.

7. A circuit arrangement for operating electric lamps according to claim 6, since characterized in that the clock input of the D flip-flops of a sensor is controlled with downstream evaluation logic.

8. A circuit arrangement for operating electric lamps according to claim 7, since characterized in that the sensor is a touch contact.