"Pumpschaltungen
für EVG von Niederdruckgasentladungslampen"
6. Universelles Ansteuergerät
6.1. Prinzipieller Aufbau
Zum Aufbau und Test verschiedener Schaltungstopologien wurde ein universelles
Ansteuergerät entworfen und gebaut (Anlage H). Hauptaugenmerk wurde auf die
vielseitige Verwendbarkeit der Ansteuerschaltung gelegt. So lassen sich damit
einerseits konventionelle elektronische Lampenvorschaltgeräte als auch Pumpschaltungen
ansteuern. Das universelle Ansteuergerät übernimmt die Funktion des
Dreiwicklungskerns. Für Testzwecke bietet das Ansteuergerät aber variable
Ansteuermöglichkeiten für die Transistoren.
6.2. Auswahl der Strommessung
Als problematisch erwies sich die Erfassung des Spulenstromes. So konnte kein
LEM-Wandler (Frequenz und Strommessbereich 5A) oder Pearson-Sonde (Kosten) eingesetzt
werden. Als günstige Alternative wurde ein Übertrager mit Ferritkern
eingesetzt. Dadurch konnte die Wicklungszahl der Primärseite auf eine einzige
Windung bei einem Übertragungsverhältnis ü von 1:5 reduziert werden,
so daß keine Beeinträchtigung der Schaltung durch eine zusätzliche
Induktivität im Lastkreis eintritt. Außerdem hat die Spannung am Ausgang
eine induktive Phasenverschiebung zum Strom. Damit ist sie diesem voreilend. Dies
ist besonders günstig, um die Schaltzeiten der nachfolgenden Bauelemente
auszugleichen.
6.3. Funktionsweise
Es soll hier vorrangig die Funktion zur Ansteuerung von Pumpschaltungen erklärt
werden, da sie einen höheren Schaltungsaufwand nach sich zieht (Anlage H1).
Die Variante für andere Schaltungsprinzipien kann danach einfach abgeleitet
werden.
Um eine genauere Einstellung der Gateimpulse auf den Spulenstrom zu ermöglichen,
wird während jeder Halbperiode eine Erkennung des Nulldurchgangs des Spulenstroms
vorgenommen. Daher gibt es zwei getrennte Nulldurchgangserfassungen für die
obere und die untere Halbwelle. Bild 6.1 stellt das Prinzipschaltbild des universellen
Ansteuergerätes dar.
Bild 6.1: Prinzipschaltbild des universellen Ansteuergerätes
Mit dem Übertrager Ü1 wird der Strom, der durch die Drossel L1
fließt, ermittelt und in eine auswertbare Spannung mit einer Amplitude
von circa 15V umgewandelt. Die Komperatoren U1 und U2 (LM311) dienen zur
Auswertung dieser Spannung. Mit den beiden Potentiometern R22 und R23
können die Vergleichsspannungen zwischen -15V und +15V an den Komperatoreneingängen
verändert werden, so daß eine Anpassung der Impulse an den Ausgängen
der Komperatoren an den den Nulldurchgang des Spulenstromes möglich
wird. Man erhält eine Rechteckschwingung gleicher Frequenz, deren Flanken
mit einem RC-Glied (Hochpaß) ausgewertet werden. So werden Nadelimpulse
gewonnen, mit denen nach einer Verknüpfung der Signale der positiven
und negativen Halbwelle der Transistor Q1 angesteuert wird. Dieser Transistor
entlädt synchron zum gemessenen Spulenstrom den Kondensator C1. Über
das Potentiometer R3 kann die Entladezeit des Kondensators C1 verändert
werden. Der PWM-Schaltkreis SG 2535 wertet intern zur Impulserzeugung die
Spannung über dem Kondensator C1 aus. Somit bestimmt die Entladezeit
des Kondensators C1 die Länge der Ansteuerimpulse am Ausgang des Schaltkreises
IC1. Der Schaltkreis IC1 liefert getrennte Impulse für jeden Transistor
der Halbbrückenschaltung der Lampenschaltung. Mit dem nachfolgenden
Jumper S3 kann zwischen zwei verschiedenen Taktzyklen gewählt werden:
Einmal werden die Takte so genutzt, wie sie der Schaltkreis IC1 generiert.
In der anderen Jumperstellung wird der obere Impuls negiert und der untere
Transistor in der Lampenschaltung damit angesteuert. Nach einer Potentialtrennung
über Optokoppler (HCPL2200) stehen die Ansteuerimpulse der Halbbrücke
zur Verfügung (Anlage H6).