Електронний пускорегулюючий апарат на мікросхемі КР1211ЕУ1 із живленням від бортової мережі автомобіля (11-15 В). Схема, опис

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Електрику

ЕПРА з живленням від низьковольтних джерел. Електронний пускорегулюючий апарат на мікросхемі КР1211ЕУ1 із живленням від бортової мережі автомобіля (11-15 В). Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Пускорегулюючі апарати люмінесцентних ламп

Коментарі до статті

Одним із варіантів практичної реалізації ЕПРА на КР1211ЕУ1 з живленням від бортової мережі автомобіля (11-15) є пристрій, принципова схема якого показана на рис. 3.67. Цей пристрій стане в нагоді як вдома, так і при відпочинку на природі.

Технічні характеристики:

напруга живлення – 11-15 В (типова 14,4 В);
струм споживання – 1 А;
ККД – 95%;
рекомендований тип лампи – 4-х вивідна КЛЛ потужністю 11-15 Вт;
розміри друкованої плати – 67x45 мм.

Для підключення до мережі живлення та лампи на платі розміщені клемні колодки. Друкована плата перетворювача може бути поміщена в корпус із габаритними розмірами 72x50x28 мм.

Опис роботи. Електронний баласт виконаний за схемою двотактного перетворювача напруги з урахуванням спеціалізованого генератора КР1211ЕУ1 (DA1). Генератор формує дві послідовності протифазних імпульсів із захисним проміжком для керування парою потужних ключів (VT1), комутують обмотки силового трансформатора Т1.

Як силові ключі використовується збірка польових транзисторів IRF7103. Частота генерації регулюється змінним резистором R3 у діапазоні 20-30 кГц. Світлодіод HL1 відображає подачу живлення на пристрій.

Дана схема має захист від перевищення напруги живлення та захист вихідного каскаду по струму.

Напруга живлення підключається до контактів Х5 (+), Х6 (-).

Електронний пускорегулюючий апарат на мікросхемі КР1211ЕУ1 із живленням від бортової мережі автомобіля (11-15 В)
Рис. 3.67. Принципова електрична схема ЕПРА на КР1211ЕУ1

Лампа підключаються до контактів XI, Х2 та ХЗ, Х4.

Моточні вузли. Дросель L1 індуктивністю 3,3 мГн виконаний на Ш-подібному магнітопроводі з фериту М2000НМ. Типорозмір осердя - Ш5х5 із зазором δ = 0,4 мм. Провід діаметром 0,2 мм, обмотка містить 230-240 витків.

Імпульсний трансформатор Т1 виконаний на броньовому осерді Б22 з фериту 2000НМ; обмотки 1-2 і 2-3 містять по 18 витків дроту ПЕЛ діаметром 0,5 мм; обмотка 4-5 містить 150-160 витків дроту ПЕЛ діаметром 0,2 мм.

Конструктивно баласт виконаний на друкованій платі із фольгованого склотекстоліту розмірами 67x45 мм. Друкована плата показано на рис. 3.68.

Слід зазначити, що замість КР1211ЕУ1 цілком можна використовувати спеціалізовані мікросхеми IR2153, IR2156, IR2520, UBA2021, які призначені для реалізації високовольтних баластів, враховуючи, що мінімальна напруга живлення цих мікросхем становить близько 9-10 В.

Ще одна конструкція електронного баласту з використанням КР1211ЕУ1 показано на рис. 3.69.

Як джерело світла використовується люмінесцентна лампа потужністю 18-20 Вт. Напруга живлення (8) надходить на контролер DA3 від інтегрального стабілізатора DA2. Відразу після увімкнення пристрою конденсатор С4 розряджений, напруга на вході IN контролера відповідає низькому логічному рівню. У цьому режимі коефіцієнт поділу частоти тактового генератора мікросхеми має менше двох можливих значень.

Робота за принциповою схемою. При номіналах елементів R7 і С3 (частотозадаючої ланцюга генератора), зазначених на схемі, на затвори транзисторів VT2 і VT3 надходять протифазні послідовності імпульсні частотою 44 кГц. Імпульсна напруга тієї ж частоти на вторинній обмотці вихідного трансформатора Т1 має розмах 300 Ст.

Навантаженням вторинної обмотки трансформатора Т1 служить послідовний коливальний контур L2C10C11 з частотою резонансної 32,2 кГц. Газорозрядний проміжок не запаленої поки лампи EL1 має близький до нескінченного опір і на роботу пристрою впливу не робить.

Електронний пускорегулюючий апарат на мікросхемі КР1211ЕУ1 із живленням від бортової мережі автомобіля (11-15 В)
Мал. 3.68. Друкована плата баласту: а – малюнок друкованих провідників; б - розміщення елементів

Так як частота генерованих контролером імпульсів далека від резонансної, напруга на лампі не перевищує 200 В. Цього недостатньо для підпалу, але через її нитки напруження тече струм 0,5 А.

Мал. 3.69. Схема електронного баласту за допомогою КР1211ЕУ1 (натисніть для збільшення)

Через 1-2 конденсатор С4 зарядиться через резистор R5 до напруги, що перевищує поріг спрацьовування контролера DA3 по входу IN. Коефіцієнт поділу частоти тактового генератора зросте, а частота вихідних імпульсів контролера зменшиться до 34,2 кГц, наблизившись до резонансної частоти коливального контуру. В результаті почне наростати амплітуда напруги, прикладеної до лампи EL1, і через кілька періодів коливань досягне 500 В, необхідних виникнення газового розряду.

Оскільки лампа шунтує конденсатор СІ, добротність коливального контуру зменшиться, а амплітуда напруги між електродами лампи стабілізується на рівні 80 В. Це робочий режим з ефективним значенням струму через лампу близько 0,35 А.

Для виключення надмірної розрядки акумуляторної батареї передбачений детектор зниження напруги DA1 з порогом спрацьовування 10 В. При напрузі між висновками 1 і 2 детектора нижче порогового відкритий його внутрішній npn транзистор, колектор якого з'єднаний з висновком 3, а емітер - з виведенням. транзистор VT2, світиться, сигналізуючи про неприпустиму розрядку батареї, світлодіод HL1, а на вхід FC контролера DA1 надходить напруга (~3 В), що забороняє генерацію імпульсів.

Лампа EL1 гасне, а споживаний ЕПРА струм зменшується до кількох міліампер. Якщо детектор зниження напруги спрацював внаслідок відключення ЕПРА від джерела живлення (акумуляторної батареї), світлодіод HL1 продовжить горіти ще кілька секунд, доки розрядяться конденсатори С6 і С9.

Увага! ЕПРА необхідно захистити від аварійного режиму роботи на холостому ходу, який виникає при порушенні контактів в арматурі лампи, при перегоранні однієї з ниток її розжарення або при втраті емісії електродами.

У документації мікросхеми КР1211ЕУ1 відсутні будь-які рекомендації щодо реалізації такого захисту. Можна застосувати власне технічне рішення, підключивши паралельно до лампи дільник напруги з варистора RU1 і резистора R14.

Якщо амплітуда напруги на несправній або відсутній лампі EL1 перевищує класифікаційну напругу варистора RU1, її опір порівняно невеликий. Стабілітрон VD4 обмежує позитивні імпульси, що надходять з дільника RU1R14, до 6,8, і вони через резистор R6 і діод VD3 заряджають конденсатор С2. Негативні імпульси, обмежені тим самим стабілітроном до амплітуди менше 1 В, не беруть участь у роботі пристрою.

Постійна часу ланцюга R6C2 обрана такою, що за час нормального розігріву та підпалу лампи (-2 с) напруга на конденсаторі не досягає порога спрацювання контролера входу FC. У робочому режимі напруга на лампі не перевищує 80 В, що менше класифікаційної напруги варистора, його опір дуже великий і заряджання конденсатора С2 не відбувається.

Але якщо лампа з будь-якої причини не запалюється занадто довго або згасла під час роботи, напруга на конденсаторі С2 приблизно за 5 с наросте до порогового рівня, і робота контролера буде заблокована. Діоди VD1 та VD2 усувають взаємний вплив двох вузлів захисту.

На вхід FV контролера DA3 подано напругу, пропорційну струму розряду в лампі. Воно отримано за допомогою датчика струму - з'єднаних паралельно резисторів R12, R13 та випрямляча на діоді VD5. При зазначених на схемі номіналах поріг спрацьовування струмового захисту - 0,7 А, що вдвічі більше нормального струму лампи, що горить (0,35 А) і більше струму її розжарення в режимі розігріву (0,5 А).

У разі зниження струму до номінального значення робота контролера відновлюється автоматично. Конденсатор С7 пригнічує імпульсні перешкоди, запобігаючи помилковим спрацьовуванням захисту, у тому числі при одиночних спалахах лампи.

Розробник схеми навмисно відмовився від демпфування обмоток трансформатора RC-ланцюгами, що зазвичай роблять зниження рівня створюваних ЕПРА перешкод. Автономне живлення та екранування пристрою металевою арматурою світильника ефективно пригнічують малопотужні паразитні електромагнітні випромінювання, роблячи їх практично невідчутними.

Друкована плата та монтаж. Усі елементи ЕПРА змонтовані на односторонній друкованій платі, креслення якої наведено на рис. 3.70. Діод VD3 і резистор R6 встановлені перпендикулярно до плати, їх "верхні" висновки з'єднані. Польові транзистори мають ребристі або штирьові радіатори з охолоджувальною поверхнею приблизно 50 см2. Радіатори за допомогою кріпильних втулок піднято над платою на 8-10 мм. При цьому тепловідвідна поверхня транзистора VT2 розташована паралельно до плати, a VT3 - перпендикулярно їй. Ці транзистори бажано підібрати ідентичними за пороговим.

заміна елементів. Транзистор КТ3107Б можна замінити будь-яким малопотужним кремнієвим структурою pnp. Варистор RU1 може бути вітчизняним СН1-2 або імпортним TVR 180.

Про дроселі. Дросель L1 індуктивністю 100 мкГн взятий із несправного комп'ютерного блока живлення. Він намотаний на магнітопроводі "гантель" і опресований термозбіжною трубкою. Дросель можна виготовити самостійно, намотавши на відповідному феритовому стрижні ізольованим дротом діаметром 0,5-0,7 мм обмотку індуктивністю не менше 40 мкГн або застосувати готовий серії ДМ-2. Обмотка дроселя L2 (магнітопровід Б26 з фериту 2000НМ1 з немагнітним зазором 1 мм) складається з 160 витків дроту ПЕВ-2 0,43.

Електронний пускорегулюючий апарат на мікросхемі КР1211ЕУ1 із живленням від бортової мережі автомобіля (11-15 В)
Рис. 3.70. Друкована плата ЕПРА

трансформатор. Магнітопровід трансформатора Т1 – броньовий БЗО з фериту 2000НМ1, зібраний без зазору. Обмотку I (дві секції по 12 витків) намотують складеним удвічі проводом ПЕВ-2 0,74 і надійно ізолюють лакотика від обмотки II, що складається з 160 витків проводу ПЕВ-2 0,35.

Через кожні два шари обмоток трансформатора Т1 та дроселя L2 також прокладають ізоляцію – шар лакоткані. Кінець однієї з секцій обмотки I трансформатора Т1 з'єднують з початком іншої її секції - середній висновок.

Трансформатор та дросель L2 кріплять до друкованої плати гвинтами М2,5 через центральні отвори магнітопроводів.

Перевірка ЕПРА. При перевірці ЕПРА відмічено підвищений нагрів конденсатора С9, тому його бажано вибрати з граничною робочою температурою 105 °С. Конденсатори СЮ та СІ - плівкові, відповідно К73-17 та К78-2, на вказану на схемі напругу. Інші (крім оксидних) - будь-які керамічні чи плівкові. Діоди КД522Б можна замінити 1N4148 або іншими малопотужними кремнієвими.

Детектор зниження напруги КР1171СП10 можна замінити іншим з меншою пороговою напругою. Але вхід детектора в цьому випадку повинен бути підключений до акумуляторної батареї через дільник резистивний напруги. При підборі заміни врахуйте, деякі детектори (наприклад, МС34064Р) відрізняються призначенням висновків. Вітчизняний стабілізатор напруги КР1157ЕН802 аналогічний імпортному 78L08.

Налагодження. Налагодження ЕПРА починають, розірвавши ланцюг живлення польових транзисторів VT2 та VT3, наприклад, не монтуючи на плату дросель L1. Напруга живлення на інші вузли ЕПРА можна тимчасово подати від якогось малопотужного джерела постійної напруги 12 В. Насамперед, встановлюють (грубо - підбираючи конденсатор C3, точно - підбираючи резистор R7) необхідну частоту тактового генератора f_T = 616 кГц, що відповідає вихідній частоті у робочому режимі

616/18 = 34,2 (кГц).

Зверніть увагу, Що коефіцієнт поділу частоти (18) прийнятий вдвічі більшим коефіцієнта, зазначеного в датасіті. Справа в тому, що в табличних значеннях цього коефіцієнта, що наводяться там, не враховано розподіл частоти на два у вихідному формувачі мікросхеми КР1211ЕУ1. Є помилка (зайвий нуль після коми в чисельнику) та в рекомендованій цими джерелами формулі розрахунку елементів частотозадаючого ланцюга тактового генератора мікросхеми. Правильна формула виглядає так

Ft = 0,7/R7 C3

Встановивши дросель L1 на місце, ЕПРА підключають з лампою EL1 до акумуляторної батареї (можна застосувати герметичну свинцево-кислотну на 12 В ємністю 7 А-год) через амперметр і вимірюють споживаний струм.

Він повинен бути:

1,1 А – у режимі підігріву;
2,5-4 А - підпалю;
1,7 А – у робочому режимі.

Амперметр потрібен із низьким внутрішнім опором. Наприклад, при спробі виміряти струм мультиметром M-890D після одиничного спалаху лампи ЕПРА відключався, так як при підвищеному в момент запалювання споживаному струмі падіння напруги на вимірювальному приладі призводило до спрацювання детектора зниження напруги.

Порада. Правильність роботи захисту від зниженої напруги бажано перевірити, увімкнувши послідовно зі справною та зарядженою акумуляторною батареєю допоміжний реостат з максимальним опором кілька омів. ЕПРА включають при нульовому опорі реостата, а потім, контролюючи напругу живлення пристрою вольтметром, поступово до спрацьовування захисту збільшують опір. При напрузі 10-10,5 лампа повинна згаснути, а світлодіод HL1 - включитися.

Далі ЕПРА відключають від акумулятора, витягують з арматури лампу EL1 і, знову подавши на ЕПРА номінальну напругу, негайно перевіряють осцилографом наявність імпульсів на стоку (тепловідведення) одного з польових транзисторів. Через 5. після включення імпульси повинні припинитися. Повторну перевірку можна проводити тільки після саморозрядження конденсатора С2 (на що потрібно не менше хвилини) або розрядивши цей конденсатор примусово.

Після встановлення лампи пристрій готовий до експлуатації. Цей ЕПР може працювати з будь-якими люмінесцентними лампами потужністю не більше 20 Вт, у тому числі імпортними. Як правило, достатньо змінити індуктивність дроселя L2.

Розрахунок у Ballast Designer. Щоб знайти потрібне значення, скористайтесь програмою автоматизованого проектування Ballast Designer. На першому після її запуску етапі проектування вкажіть напругу живлення "80 to 140VAC/300VDC".

Цей варіант найбільш близький до режиму роботи лампи у нашому ЕПРА. На другому кроці виберіть із запропонованого програмою списку лампу типу або її близький аналог. Третій крок – вибір будь-якого з пропонованих контролерів, наприклад, IR21571. Параметри, що цікавлять нас, від типу контролера не залежать. Схему включення лампи "Single lamp/current-mode heating" вкажіть на четвертому кроці, на завершення (п'ятий крок) подайте команду "Design Ballast".

З одержаних програмою результатів нас цікавлять:

L_RES - індуктивність дроселя;
f_RES - резонансна частота коливального контуру;
fpniN - частота напруги, що подається на лампу в робочому режимі.

Як правило, розрахункова ємність конденсатора СІ залишається рівною 0,01 мкФ, тому доводиться замінити лише дросель L2. Немагнітний зазор між половинами магнітопроводу здебільшого можна залишити рівним 1 мм, що еквівалентно зазору 2 мм на його центральному стрижні. З таким зазором насичення магнітопроводу дроселя навіть у момент підпалу малоймовірно, що пов'язано з підвищеним внутрішнім опором трансформаторного джерела напруги порівняно з напівмостовим мережевим.

При перерахунку ЕПРА на роботу з лампою TC-EL потужністю 7 Вт (це найбільш близький аналог лампи F6T5/54) з колишньою ємністю конденсатора СІ індуктивність дроселя L2 збільшилася до 3,7 мГн. Розрахункове значення робочої частоти цієї лампи - 34,8 кГц, що лише на 0,6 кГц більше раніше встановленої 34,2 кГц. Вирішили не змінювати частотозадающий ланцюг контролера, обмежившись заміною дроселя.

На магнітопроводі, аналогічному застосованому в трансформаторі Т1, було намотано 170 витків дроту ПЕВ-2 0,35. Виміряна індуктивність дроселя дорівнювала 4,1 мкГн (більше розрахункової). Проте до перевірки працездатності ЕПРА було вирішено дросель не перемотувати. Без будь-яких змін залишили всі інші елементи ЕПРА.

Пробне включення. Пробне включення показало ефективний прогрів і впевнений запалювання лампи, чітке спрацювання захисту при імітації несправностей, а також досить хороший збіг робочого режиму з номінальним (відхилення - не більше 10%). Струм, що споживається від акумуляторної батареї, - приблизно 0,7 А, що дозволяє залишати чергове освітлення включеним на всю ніч, не побоюючись повної розрядки батареї.

Плата. Виготовлений ЕПРА розміщений у спаяному із фольгованого склотекстоліту корпусі розмірами 155x67,5x40 мм, що служить одночасно підставкою для акумуляторної батареї.

Автор: Косенко С.І.

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

Отримання електрики за допомогою тіні 11.06.2020

Новий пристрій використовує контраст між яскравими плямами та тінню для створення струму, який може мати малу електроніку.

Вчені Національного університету Сінгапуру створили пристрій, який називається генератором енергії з ефектом тіні, шляхом нанесення надтонкого золотого покриття на кремній - типовий матеріал для сонячних батарей. Як і в сонячному елементі, світло, що потрапляє на кремній, заряджає його електрони. Генератор енергії здійснює електричний струм, коли частина пристрою знаходиться в тіні.

Збуджені електрони стрибають із кремнію на золоте покриття. З затіненням частини пристрою напруга металу, що освітлюється, збільшується відносно темної області, і електрони в генераторі перетікають від високої до низької напруги. Надсилання їх зовнішнім каналом створює струм, який може привести в дію невеликий гаджет.

Використовуючи вісім генераторів, команда запустила електронний годинник при слабкому освітленні. Пристрій може виконувати функції датчика. Коли повз проїжджала машина з дистанційним керуванням, її тінь падала на генератор, створюючи електрику для включення світлодіода.

Чим більший контраст між світлом і темрявою, тим більше енергії забезпечує генератор. Тому команда працює над підвищенням продуктивності пристрою, запозичуючи стратегію у сонячних батарей для збору світла. Збільшення світла, яке поглинають ці генератори, дозволить їм краще використовувати тіні.

Коли ці генератори можуть виробляти енергію в темних місцях, між хмарочосами або навіть усередині приміщень.

Інші цікаві новини:

▪ Вбудований твердотільний накопичувач SanDisk iNAND 7132

▪ Підшкірний нанодатчик

▪ Розумний динамік Acer Halo Swing

▪ Процесорна система охолодження Zalman CNPS10X Performa Black

▪ Смартфон Nokia G310

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Зорові ілюзії. Добірка статей

▪ стаття Магнітна смуга. Історія винаходу та виробництва

▪ стаття Який міст найдовший? Детальна відповідь

▪ стаття Обойщик. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Гібридний лінійний підсилювач потужності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Індикатор розряджання акумуляторів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

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