"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.

 

 

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).


Praktische Realisierung  Inhalt  1.   2.   3.  4.   5.  6.  7. Literatur  Zusammenfassung