Безкоштовна технічна бібліотека

ЕПРА із живленням від низьковольтних джерел. Електронний баласт на мікросхемі КР1211ЕУ1. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Пускорегулюючі апарати люмінесцентних ламп

 Коментарі до статті

Даний варіант пристрою живлення від низьковольтного джерела – це електронний баласт, реалізований на спеціалізованій мікросхемі КР1211ЕУ1.

Мікросхема КР1211ЕУ1 є спеціалізованим контролером електронних пускорегулюючих апаратів (ЕПРА) для компактних люмінесцентних ламп з живленням від бортової мережі постійного струму 3-24 В. Виготовляється за КМОП технологією.

У табл. 3.12 наведено відмінні характеристики мікросхем у різних корпусах. Цоколівка корпусів та призначення висновків показано на рис. 3.56.

Рис. 3.56. Цоколівка та призначення висновків мікросхеми КР (КФ)1211ЕУ1А

Таблиця 3.12. Відмінності мікросхем з різним маркуванням

Максимальні значення параметрів та режимів:

• напруга живлення V_cc - 12 В;
• вхідна напруга високого рівня V_IN (Н) по входах IN, FV, FC - F_CC + 0,5 В;
• вхідна напруга низького рівня V_IN (L) по входах IN, FV, FC - -0,5;
• максимальний вихідний струм I_OUT - 250 мА;
• розсіювана потужність P_D - 750 мВт;
• максимальна ємність навантаження C_L - 1000 пФ.

електричні характеристики:

• напруга живлення V_CC - 3.. .9 В;
• вхідна напруга високого рівня V_IN (Н) по входах IN, FV, FC, щонайменше - 0,7V_CC;
• вхідна напруга низького рівня Vm(L) по входах IN, FV, FC, не більше - 0,2V_CC;
• середній вихідний струм для кожного виходу I_OUT (av) – 150 мА;
• частота генератора, що задає f_T, не більше – 5 МГц;
• вхідний струм високого рівня I_IN (Н) по входах IN, FV, FC, не більше – 1 мкА;
• вхідний струм низького рівня I_IN (L) по входах IN, FV, FC, не більше – 1 мкА;
• струм споживання при f_т = 0, трохи більше - 10 мкА.

Опис роботи. Структурна схема мікросхеми 1211ЕУ1/А наведено на рис. 3.57.

Рис. 3.57. Структурна схема мікросхеми КР (КФ)1211ЕУ1Л

Основна особливість мікросхеми КР(КФ)1211ЕУ1- наявність двох досить потужних каналів управління ключами, які працюють у протифазі з обов'язковою паузою між вихідними імпульсами. Імпульс у другому каналі з'являється через деякий час після закінчення імпульсу в першому і навпаки; у західній термінології ця пауза має назву Мертвий час - Час простою. Завдяки цьому мікросхема добре підходить для побудови нескладних, легко повторюваних імпульсних перетворювачів напруги.

Мікросхема складається з:

• генератора, що задає;
• дільник частоти;
• формувача імпульсів;
• вихідних підсилювачів.

Управління мікросхемою провадиться через висновки IN, FC, FV. З висновками управління мікросхемою пов'язані вбудовані граничні пристрої. Висновок IN перемикає дільник частоти та скидає RS-тригер блокування формувача імпульсів та вихідних підсилювачів. При подачі виведення IN напруги низького рівня вибирається коефіцієнт поділу К1 і скидається RS-тригер, при подачі високого рівня вибирається коефіцієнт поділу К2.

Висновки FC та FV служать для побудови схем захисту. Подача на висновок FV напруги високого рівня викликає вимкнення вихідних підсилювачів (на висновках OUT1 і OUT2 встановлюється напруга, що дорівнює нулю) на час, поки напруга високого рівня утримується на цьому висновку. Подача на висновок FC напруги високого рівня викликає встановлення RS-тригера і вимкнення вихідних підсилювачів (на висновках OUT1 і OUT2 встановлюється напруга, що дорівнює нулю) до тих пір, поки на вході IN не буде скинуто RS-тригер.

Робоча частота генератора мікросхеми, що задає, залежить від параметрів елементів ланцюга R2, С1, що підключаються до висновку Т.

Струм, що протікає через резистор R2, заряджає конденсатор С1. Коли напруга на ньому підвищується до рівня, що дорівнює приблизно 2/3 від напруги живлення, відкривається внутрішній ключ мікросхеми, що шунтує його, в результаті чого конденсатор швидко розряджається. Далі цикл повторюється. Частоту коливань f на вході мікросхеми Т можна оцінити за формулою

Для стійкої роботи пристрою ємність конденсатора С1 повинна бути не більше 3000 пФ, а опір резистора R2 – не менше 500 Ом.

Імпульси пилкоподібної форми на вході Т (рис. 3.58) є основою для формування вихідних імпульсів на виходах OUT1 і OUT2. Там по черзі виникають прямокутні імпульси, тривалість яких залежить рівня напруги на вході IN.

Рис. 3.58. Тимчасові співвідношення між вхідними та вихідними сигналами

При низькому логічному рівні вона дорівнює шести, а при високому - восьми періодів коливань генератора, що задає. Після закінчення імпульсу формується пауза тривалістю, що дорівнює одному періоду коливань генератора, що задає, протягом якої напруга на обох виходах має низький рівень. Потім з'являється імпульс в іншому каналі і т. д. Іншими словами, частота проходження імпульсів на виходах мікросхеми f_вих пов'язана з частотою f наступними співвідношеннями: при низькому рівні на вході IN

при високому рівні на вході IN

Тут суми чисел у знаменниках – періоди коливань на виходах OUT1 та OUT2, виражені через період коливань на вході Т.

Залежність стабільності частоти генератора від зміни напруги живлення можна оцінити за графіком, наведеним на рис. 3.59. Струм, що споживається мікросхемою, збільшується з підвищенням частоти генератора, як показано на рис. 3.60.

Вихід генератора підключений до керованого дільника частоти, з виходу якого симетричні протифазні імпульси надходять на вхід формувача; формувач забезпечує паузу між ними тривалістю за один період тактової частоти, як показано на рис. 3.61. Типова схема застосування мікросхеми 1211ЕУ1/А ЕПРА для люмінесцентної лампи потужністю 9-15 Вт наведена на рис. 3.62.

Схема інвертора складається з мікросхеми 1211ЕУ1/А з ланцюгами, що задають час, і двотактного трансформаторного каскаду, навантаженням якого є коливальний контур L2, С8 з люмінесцентною лампою.

Мал. 3.59. Залежність періоду проходження імпульсів на виході мікросхеми 1211ЕУ1 від напруги живлення; коефіцієнт розподілу дорівнює 14

після включення схема виробляє розігрів катодів лампи напругою з частотою на 30% вище резонансної, а потім подає на неї високу напругу з частотою, що дорівнює резонансній, під дією якого лампа починає світитися в штатному режимі.

Рис. 3.60. Залежність струму споживання від частоти генератора та температури

Частота імпульсів, що виробляються генератором, підбирається такою, щоб при високому рівні напруги на вході IN (при коефіцієнті поділу, рівному К2) частота повторення імпульсів на виході мікросхеми дорівнювала резонансної частоти коливального контуру.

Рис. 3.61. Тимчасові діаграми роботи інвертора

Мал. 3.62. Типова схема вмикання мікросхеми 1211ЕУ1/А в ЕПРА для люмінесцентної лампи потужністю 9-15 Вт (натисніть для збільшення)

При подачі напруги живлення струм, що протікає через резистор R2 починає заряджати конденсатор С2, що підключається до виведення IN. Постійна часу RC-ланцюжка R2, С2 визначає час розігріву катодів лампи.

При цьому за час досягнення порогового значення напруги на вході IN проводиться розігрів катодів лампи частотою вище резонансної (коефіцієнт поділу К1), а після досягнення порогового значення - запалення та свічення лампи (коефіцієнт поділу К2). Для даної схеми резонансна частота коливального контуру дорівнює 45 кГц, час заряду конденсатора С2 – 2 с.

Елементи L1, С5 та С6 забезпечують зміну напруги на стоках транзисторів за синусоїдальним законом. Транзистори перемикаються при нульовій напрузі на стоку, внаслідок чого розігрів транзистори зменшується за рахунок зниження комутаційних втрат.

Мікросхема 1211ЕУ1А відрізняється від 1211ЕУ1 меншими значеннями обох коефіцієнтів поділу К1 і К2 (див. табл. 3.12) дільника частоти, що дозволяє приблизно вдвічі зменшити частоту генератора, що задає f_т. Це зроблено для того, щоб тривалість паузи між вихідними імпульсами, що дорівнює одному періоду тактової частоти f_т, збільшилася також приблизно вдвічі, що дозволяє ефективно використовувати як вихідні ключі недорогі біполярні транзистори з більшим часом перемикання, ніж у польових транзисторів.

Крім польових транзисторів, вказаних на схемі, можна використовувати КП742, КП723, IRLR2905, STD20NE06L, SPP80N04S2L, SPP80N06S2L.

Як підвищуючий трансформатор Т1 для ламп потужністю до 15 Вт використовують броньові сердечники чашкового типу Б22 (де 22 - зовнішній діаметр чашки в міліметрах) без зазору, марка фериту 2000НМ. Обмотка II містить 150-170 витків ПЕЛ діаметром 0,3 мм, обмотка I - 2x18 витків ПЕЛ діаметром 0,6 мм.

Для ЛЛ потужністю 18-36 Вт слід брати потужніший сердечник, Ш-подібний або броньовий з середнім керним перетином 0,6-1 см2. Основні геометричні параметри деяких магнітопроводів представлені у табл. 3.13.

Таблиця 3.13. Основні геометричні параметри деяких магнітопроводів

Примітки до табл. 3.13: К - кільцеві магнітолроводи; Ш - Ш-подібні; Б – броньові. S_M, см2 - ефективне значення площі перерізу магнітопроводу; S_O, см2 – площа вікна магнітопроводу; V_M = I_MxS_M, см3 – ефективний обсяг магнітопроводу.

Число витків первинної обмотки визначають з розрахунку 1-1,4 витка на 1 напруги живлення, діаметр проводу - виходячи з щільності струму 3-4 А/мм2. Наприклад, при середньому струмі первинної обмотки 2 А слід використовувати провід діаметром 0,8-1 мм. Аналогічно розраховують число витків вторинної обмотки, амплітуда імпульсів у своїй має бути щонайменше 150 У.

Струмообмежувальний дросель L2 аналогічний дроселям, які використовуються в електронних баластах на IR2153, які були розглянуті вище.

Зауваження щодо застосування. При підвищенні напруги живлення збільшується напруга, що підводиться до лампи, і потужність, що розсіюється мікросхемою. Щоб уникнути виходу з ладу як лампи, так і силових транзисторів, в схему ЕПРА вводять блокування по перевищенню напруги живлення (виведення FV) і струму, що споживається (висновок FC).

Схема вузла блокування ЕПРА щодо перевищення напруги живлення наведена на рис. 3.63.

Рис. 3.63. Схема захисту вихідного каскаду за напругою

Збільшення напруги живлення призводить до зростання напруги на вході FV. При перевищенні порога спрацьовування відбувається вимкнення вихідних каскадів мікросхеми (на висновках OUT1 та OUT2 встановлюється напруга, що дорівнює нулю). Рівень спрацьовування схеми захисту (максимально допустима напруга V_{P МАКС}, що підводиться до вихідного каскаду) визначається вибором номіналів резисторів R1, R2:

де 0,6V_CC - поріг спрацьовування схеми захисту.

Опір резистора R1 має бути достатньо великим, щоб обмежити струм через внутрішній захисний діод при великих кидках напруги живлення.

Схема захисту вихідного каскаду струмом наведено на рис. 3.64.

Рис. 3.64. Схема захисту вихідного каскаду струмом

У разі виходу лампи з ладу різко збільшується струм через лампу, що призводить до збільшення падіння напруги на спіралі лампи. Ця напруга випрямляється детектором VD1, С1 через дільник R1, R2 подається на вхід FC. Для запобігання випадковому спрацьовування від перешкод паралельно резистору R1 включений конденсатор С1. Дільник R1, R2 повинен бути розрахований так, щоб при максимально допустимому струмі через лампу напруга на вході FC склала 0,6V_CC.

На рис. 3.65 представлена ​​схема ЕПРА із захистом силових ключів.

Мал. 3.65. Схема ЕПРА із захистом силових ключів (натисніть , щоб збільшити)

Ця схема аналогічна до схеми, показаної на рис. 3.62, але доповнена вузлами захисту. Додаткові резистори R3, R4 і перемички XI, Х2 дозволяють зменшувати робочу частоту генератора, що задає, на 5, 10 і 15 %. Елементи VD1 та R5 забезпечують захист від кидків напруги живлення. При збільшенні напруги живлення V_p до 17 відкривається стабілітрон VD1, напруга на вході FV складе 5 В, що відповідає поріг спрацьовування схеми захисту. Напруга на висновках OUT1, OUT2 при цьому дорівнюватиме нулю, транзистори VT1, VT2 закриваються. Резистор R6 обмежує струм входу FV на рівні 5 мА при кидках напруги до 100 В.

Резистор R11 є датчиком струму. Напруга з нього надходить на детектор VD3, С8 і далі вхід FC. Підбираючи резистор R11, встановлюють поріг I_MAX спрацьовування захисту струму:   

При необхідності це значення можна перерахувати з урахуванням коефіцієнта трансформації трансформатора Т1 струм споживання від джерела живлення. Елементи R7, R8, С5 дозволяють обмежити викиди напруги на стоках польових транзисторів VT1, VT2 у моменти комутації лише на рівні 0,2V_p. Характеристика навантаження мікросхеми представлена ​​на рис. 3.66.

Рис. 3.66. Навантажувальна характеристика мікросхеми

Автор: Корякін-Черняк С.Л.

Дивіться інші статті розділу Пускорегулюючі апарати люмінесцентних ламп.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву XTR305 - промисловий драйвер аналогового сигналу з діагностикою 08.10.2018 Новий XTR305 – бюджетний повнофункціональний драйвер-формувач аналогового вихідного сигналу для індустріальних приладів з струмовим виходом або виходом за напругою від Texas Instruments. XTR305 максимально простий та зручний у застосуванні. Для налаштування та роботи практично не вимагає зовнішніх компонентів – достатньо одного резистора Rgain для встановлення коефіцієнта посилення. Драйвер може виконувати як функцію джерела струму, і функцію джерела напруги. Режим роботи визначається цифровим способом - за допомогою подачі логічного рівня на висновки М1 і М2. XTR305 складається з вихідного драйвера та інструментального підсилювача, що дозволяє гнучко конфігурувати формувач і використовувати інструментальний підсилювач або як зворотний зв'язок, або як додатковий монітор вихідного аналогового сигналу. XTR305 має вбудовані функції діагностики - може діагностувати та сигналізувати про вихід синфазної напруги за допустимі межі на вході драйвера, про коротке замикання, обрив або перенапругу вихідного аналогового сигналу за допустимі межі, а також про перегрівання драйвера. Цифрове налаштування типу виходу, керування включенням/вимкненням вихідного драйвера, прапори помилок та висновок для моніторингу струму дають можливість реалізувати діагностику параметрів роботи та алгоритми обробки потенційних проблем під час роботи приладу. XTR305 має робочий температурний діапазон -40 ... +85 ° С і випускається в зручному корпусі VQFN 5х5 мм.

Інші цікаві новини:

▪ Чисте повітря допомагає думати

▪ Рідкий лазер, що не випаровується в повітрі

▪ Молоко проти карієсу

▪ Модель OQO 02

▪ Згенеровано найкоротший електронний вибух

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Зарядні пристрої, акумулятори, батарейки. Добірка статей

▪ стаття Зробити собі ім'я. Крилатий вислів

▪ стаття Як риби літають? Детальна відповідь

▪ стаття Огіркове дерево. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Політура із казеїну. Прості рецепти та поради

▪ стаття Досвід з лійкою. Фізичний експеримент

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024