40 wattový obvod elektronického predradníka

Navrhovaný 40 wattový elektronický predradník je navrhnutý tak, aby osvetľoval akékoľvek 40 wattové žiarivky, s vysokou účinnosťou a optimálnym jasom.

Usporiadanie PCB navrhovaného elektronického fluorescenčného predradníka je tiež poskytnuté spolu s podrobnosťami vinutia torroidu a tlmivej tlmivky.

Úvod

Dokonca aj nádejná a najdiskutovanejšia technológia LED pravdepodobne nie je schopná produkovať svetlá rovnocenné s modernými elektronickými žiarovkami. Diskutuje sa tu o obvode jedného takého elektronického trubicového svetla, ktorého účinnosť je lepšia ako pri LED svetlách.

Len pred desiatimi rokmi boli elektronické predradníky relatívne nové a kvôli častým poruchám a vysokým nákladom ich všeobecne všetci neuprednostňovali. S odstupom času však zariadenie prešlo niekoľkými vážnymi vylepšeniami a výsledky boli povzbudivé, pretože začali byť spoľahlivejšie a dlhodobejšie. Moderné elektronické predradníky sú efektívnejšie a odolnejšie voči poruchám.

Rozdiel medzi elektrickým predradníkom a elektronickým predradníkom

Aká je teda presná výhoda použitia elektronického fluorescenčného predradníka v porovnaní so starým elektrickým predradníkom? Pre správne pochopenie rozdielov je dôležité vedieť, ako fungujú bežné elektrické predradníky.

Elektrický predradník nie je nič iné ako jednoduchý vysokonapäťový induktor sieťového napätia vyrobený navinutím niekoľkých závitov medeného drôtu na vrstvené železné jadro.

V zásade, ako všetci vieme, žiarivka vyžaduje vysoký počiatočný prúd, aby sa vznietila a aby sa prúd elektrónov spojil medzi jej koncovými vláknami. Akonáhle je toto vedenie pripojené, spotreba prúdu na udržanie tohto vedenia a osvetlenie sa stane minimálnym. Elektrické predradníky sa používajú iba na „nakopnutie“ tohto počiatočného prúdu a následné riadenie napájania prúdu ponúkaním zvýšenej impedancie po dokončení zapaľovania.

Použitie štartéra v elektrických predradníkoch

Štartér zaisťuje, aby sa počiatočné „kopnutia“ uskutočňovali prostredníctvom prerušovaných kontaktov, počas ktorých sa uložená energia medeného vinutia použije na výrobu požadovaných vysokých prúdov.

Štartér prestane fungovať, akonáhle sa trubica zapáli a teraz, keď je predradník vedený trubicou, začne cez ňu prúdiť nepretržitý prúd striedavého prúdu a vďaka svojim prírodným vlastnostiam ponúka vysokú impedanciu, reguluje prúd a pomáha udržiavať optimálne žiarenie.

Avšak v dôsledku kolísania napätia a chýbajúceho ideálneho výpočtu sa elektrické predradníky môžu stať dosť neefektívnymi, rozptýlia sa a zbytočne strácajú veľa energie teplom. Ak skutočne zmeriate, zistíte, že 40-wattové elektrické tlmivky môžu spotrebovať až 70 wattov, čo je takmer dvojnásobok požadovaného množstva. Počiatočné blikanie tiež nemožno oceniť.

Elektronické predradníky sú efektívnejšie

Elektronické predradníky sú na druhej strane z hľadiska účinnosti práve naopak. Ten, ktorý som postavil, spotreboval iba 0,13 A prúdu pri 230 voltoch a produkoval intenzitu svetla, ktorá vyzerala oveľa jasnejšie ako zvyčajne. Používajú tento obvod od posledných 3 rokov bez akýchkoľvek problémov (aj keď som musel raz trubicu vymeniť, pretože na koncoch sčernala a začala produkovať menšie svetlo.)

Samotné aktuálne čítanie dokazuje, aký efektívny je obvod, pričom spotreba energie je iba okolo 30 wattov a výstupné svetlo zodpovedá 50 wattom.

Ako funguje obvod elektronického predradníka

Jeho princíp fungovania navrhovaného elektronického fluorescenčného predradníka je dosť priamy. AC signál je najskôr usmernený a filtrovaný pomocou konfigurácie mosta / kondenzátora. Ďalšia obsahuje jednoduchý dvoj tranzistorový stupeň krížovo prepojeného oscilátora. Na tento stupeň sa použije usmernený jednosmerný prúd, ktorý okamžite začne kmitať na požadovanej vysokej frekvencii. Oscilácie sú zvyčajne štvorcové vlny, ktoré sú primerane tlmené induktorom predtým, ako sa nakoniec použije na zapálenie a osvetlenie pripojenej trubice. Diagram zobrazuje verziu s napätím 110 V, ktorú je možné jednoduchými úpravami ľahko upraviť na model s napätím 230 voltov.

Nasledujúce ilustrácie jasne vysvetľujú, ako si vyrobiť domáci elektronický 40-wattový elektronický obvod s fluorescenčným predradníkom doma pomocou bežných častí.

Usporiadanie komponentu PCB

UPOZORNENIE: NA VSTUPE DO DODÁVKY OBSAHUJTE POHYB A TEPELNÚ SKRINKU, INAK OKRUH STANE NEPREDPOKLADATEĽNÝ A MÔŽE SA KAŽDÝ OKAMŽITÝ ODTOK.

TIEŽ MONTÁŽE TRANSISTOROV NAD SAMOSTATNÝM, 4 * 1 PALCOVÝM CHLADIČOM, PRE LEPŠIU EFEKTÍVNOSŤ A Dlhšiu životnosť.

Rozloženie stopy PCB

Induktor torroidu

Tlmivka Induktor

Zoznam položiek

• R1, R2, R5 = 330 K MFR 1%
• R3, R4, R6, R7 = 47 Ohm, CFR 5%
• R8 = 2,2 ohmov, 2 watty
• C1, C2 = 0,0047 / 400V PPC pre 220V, 0,047uF / 400V pre 110V AC vstup
• C3, C4 = 0,033 / 400 V PPC
• C5 = 4,7uF / 400V elektrolytický
• D1 = Diac DB3
• D2 …… D7 = 1N4007
• D10, D13 = B159
• D8, D9, D11, D12 = 1N4148
• T1, T2 = 13005 Motorola
• Chladič je potrebný pre T1 a T2.

Elektronický predradník pre dve 40 W žiarivky

Nasledujúca koncepcia nižšie vysvetľuje, ako vytvoriť jednoduchý, ale mimoriadne spoľahlivý obvod elektronického predradníka na riadenie alebo prevádzku dvoch 40 wattových žiariviek s korekciou aktívneho výkonu.

Zdvorilosť: https://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-995a.pdf

Hlavné elektrické vlastnosti integrovaného obvodu

Medzinárodné integrované obvody riadenia usmerňovača sú monolitické výkonové integrované obvody vhodné na prevádzku nízko a vysoko výkonných MOSFETov alebo lGBT prostredníctvom logickej úrovne, s odkazom na zemné vstupné vodiče.

Vyznačujú sa funkciou vyváženého napätia až 600 VDC a na rozdiel od bežných budiacich transformátorov môžu priniesť superčisté tvary vĺn s prakticky akýmkoľvek pracovným cyklom od 0 do 99%.

Sekvencia IR215X je vlastne nedávno dostupným doplnkom rodiny Control IC a okrem vyššie spomenutých charakteristík má produkt špičkový výkon porovnateľný s časovačom IC LM 555.

Tieto typy ovládacích čipov vám poskytnú vývojárovi možnosti automatického kmitania alebo oscilácie čisto pomocou alternatívnych komponentov RT a CT. Pozri obrázok nižšie.

Zoznam položiek

• Ct / Rt = rovnaké ako je uvedené v nižšie uvedených schémach
• dolné diódy = BA159
• Mosfety: ako je odporúčané v nasledujúcich diagramoch
• C1 = 1uF / 400V PPC
• C2 = 0,01 uF / 630 V PPC
• L1 = Ako je odporúčané v nasledujúcom diagrame, môže byť potrebné vykonať nejaké experimenty

Majú tiež zabudované obvody, ktoré ponúkajú strednú dobu nečinnosti 1,2 mikrosekundy medzi výstupmi a prepínaním vysokých a nízkych bočných komponentov na napájanie polovodičových napájacích zariadení.

Výpočet frekvencie oscilátora

Kedykoľvek je frekvencia oscilácií zahrnutá do vlastnej oscilačnej formy, počíta sa jednoducho z:

f = 1 / 1,4 x (Rt + 75 ohm) x Ct

Tri dostupné samostatne kmitajúce zariadenia sú IR2151, IR2152 a IR2155. Zdá sa, že IR2I55 má podstatnejšie výstupné vyrovnávacie pamäte, ktoré zmenia kapacitné zaťaženie 1 000 pF s tr = 80 ns a tf = 40 ns.

Zahŕňa nepatrné spustenie napájania a 150 ohmový zdroj RT. IR2151 má tr a tf 100 ns a 50 ns a funguje podobne ako IR2l55. IR2152 bude na nerozoznanie od IR2151, aj keď s fázovým kambiom od Rt do Lo. IR2l5l a 2152 zahŕňajú 75 ohmový Rt zdroj (rovnica 1.)

Tieto typy predradníkov sú obvykle určené na napájanie usmerneným vstupným napätím striedavého prúdu, a preto sú určené na minimálny pokojový prúd a stále majú zabudovaný bočníkový regulátor s napätím 15 V, ktorý zaisťuje, že iba jeden obmedzujúci rezistor funguje cez ss. usmernené napätie zbernice.

Konfigurácia siete Zero Crossing

Ak sa pozrieme ešte raz na obrázok 2, uvedomte si synchronizačný potenciál vodiča. Obe zadné diódy v rade spolu s obvodom žiarovky sú efektívne nakonfigurované ako detektor prechodu nuly pre prúd žiarovky. Pred úderom žiarovky rezonančný obvod zahŕňa L, Cl a C2 všetko v reťazci.

Cl je DC blokujúci kondenzátor s nízkou reaktanciou, aby bol rezonančný obvod úspešne L a C2. Napätie okolo C2 je zosilnené prostredníctvom Q faktora L a C2 pri rezonancii a dopadá na žiarovku.

Ako sa určuje rezonančná frekvencia

Akonáhle lampa zasiahne, je C primerane skratovaná poklesom potenciálu lampy a frekvenciu rezonančného obvodu v tomto bode určujú L a Cl.

To vedie k zmene na nižšiu rezonančnú frekvenciu v priebehu štandardných operácií, rovnako ako predtým koordinovanú snímaním prechodu nuly striedavým prúdom a využívaním výsledného napätia na reguláciu oscilátora budiča.

Spolu s pokojovým prúdom budiča nájdete niekoľko ďalších prvkov na jednosmerný napájací prúd, ktoré sú funkciou samotného aplikačného obvodu:

Vyhodnocovanie parametrov vybitia prúdu a nabíjania

l) Prúd v dôsledku nabíjania vstupnej kapacity výkonových FET

2) prúd vznikajúci pri nabíjaní a vybíjaní kapacity izolácie spojenia zariadení ovládača brány International Rectifier. Každá zložka súčasného relatívneho náboja oblúka sa z tohto dôvodu riadi pravidlami:

• Q = CV

V dôsledku toho by sa dalo pohodlne pozorovať, že aby bolo možné nabíjať a vybíjať vstupné kapacity napájacieho zariadenia, očakávaný náboj môže byť produktom napätia pohonu brány a skutočných vstupných kapacít a tiež odporúčaný vstupný výkon bude konkrétne úmerný súčin náboja, frekvencie a napätia na druhú:

• Výkon = QV ^ 2 x F / f

Vyššie uvedené asociácie navrhujú pri vytváraní skutočného obvodu balastu nasledujúce faktory:

1) vyberte najmenšiu pracovnú frekvenciu podľa zmenšujúceho sa rozmeru induktora

2) zvoliť najkompaktnejší objem matrice pre výkonové zariadenia, ktorý je spoľahlivý so zníženým deficitom vedenia (čo minimalizuje špecifikácie nabíjania)

3) Normálne je zvolené napätie DC zbernice, ak však existuje alternatíva, využite minimálne napätie.

POZNÁMKA: Poplatok jednoducho nie je funkciou rýchlosti prepínania. Prenášaný náboj je rovnaký, čo sa týka prechodových časov 10 ns alebo 10 mikrosekúnd.

V tomto okamihu vezmeme do úvahy niekoľko užitočných predradníkových obvodov, ktoré je možné dosiahnuť pomocou samo-kmitajúcich ovládačov. Pravdepodobne najobľúbenejším žiarivkovým svietidlom môže byť takzvaný typ „Double 40“, ktorý často zamestnáva niekoľko typických žiaroviek Tl2 alebo TS v spoločnom reflektante.

Dvojica odporúčaných predradníkových obvodov je demonštrovaná na nasledujúcich obrázkoch. Prvým z nich je obvod minimálneho účinníka spolu s ďalšími prácami s novým nastavením diódy / kondenzátora na dosiahnutie účinníka> 0,95. Obvod s nižším účinníkom uvedený na obrázku 3 víta vstupy 115 VAC alebo 230 VAC 50/60/400 Hz na generovanie strednej jednosmernej zbernice 320 VDC.

Schéma zapojenia dvojitého 40 wattového predradníka

Ak vezmeme do úvahy, že vstupné usmerňovače pracujú tesne pri špičkách vstupného napätia striedavého prúdu, je faktor vstupného výkonu okolo 0,6 oneskorenia s nesínusovou prúdovou vlnovou formou.

Takýto typ usmerňovača sa jednoducho neodporúča vôbec na nič, okrem hodnotiaceho obvodu alebo kompaktného žiarivky so zníženým výkonom a bezpochyby by sa mohol stať nežiaducim, pretože harmonické prúdy v napájacích zariadeniach sú navyše obmedzené obmedzeniami kvality energie.

IC používa obmedzujúci rezistor iba na svoju činnosť

Všimnite si, že riadiaci IC International Rectifier IR2151 pracuje priamo z jednosmernej zbernice cez obmedzujúci odpor a natáča sa okolo 45 kHz v súlade s daným vzťahom:

• f = 1 / 1,4 x (Rt + 75 ohm) x Ct

Energia pre pohon hradla spínača na vysokej strane pochádza z bootstrapového kondenzátora 0,1 pF, ktorý je nabitý na zhruba 14 V kedykoľvek, keď je V5 (vodič 6) nízko pretiahnutý vo vnútri vedenia vypínača na nízkej strane.

Dióda bootstrap l IDF4 zabraňuje napätiu jednosmernej zbernice, akonáhle dôjde k zmene na vysokej strane.

Dióda na rýchle zotavenie (<100 ns) is necessary to be certain that the bootstrap capacitor will not be moderately discharged since the diode comes back and obstructs the high voltage bus.

Vysokofrekvenčný výstup v polovičnom moste je vlastne obdĺžniková vlna s extrémne rýchlymi periódami prechodu (okolo 50 ns). Aby sa zabránilo abnormálnym rozšíreným zvukom cez fronty rýchlych vĺn, používa sa 0,5W tlmivka 10 ohm a 0,001 pF na minimalizáciu spínacích periód iba na 0,5 ps.

Vďaka vstavanému zariadeniu na mŕtvy čas

Všimnite si, že v ovládači IR2151 máme zabudovanú mŕtvu dobu 1,2 ps na zastavenie prestrelných prúdov v polovičnom moste. 40 wattové žiarivky sú riadené paralelne, každá pomocou vlastného rezonančného obvodu L-C. Približne štyri elektrónkové obvody mohli byť prevádzkované z jednej sady dvoch MOSFETov meraných tak, aby zodpovedali úrovni výkonu.

Hodnoty reaktancie pre obvod žiarovky sa vyberajú z reaktančných tabuliek L-C alebo zo vzorca pre sériovú rezonanciu:

• f = 1 / 2pi x druhá odmocnina LC

Q obvodov žiarovky je dosť malé jednoducho kvôli výhodám fungovania s pevnou rýchlosťou opakovania, ktorá sa zvyčajne samozrejme môže líšiť v dôsledku tolerancií RT a CT.

Fluorescenčné svetlá zvyčajne nepotrebujú extrémne vysoké úderné napätia, preto stačí Q 2 alebo 3. Krivky „plochého Q“ často pochádzajú z väčších induktorov a malých pomerov kondenzátorov, v ktorých:

Q = 2pi x fL / R, kde R je často väčší, pretože sa použije oveľa viac závitov.

Mäkký štart počas predhrievania vláknového vlákna môže byť lacno obsiahnutý použitím PTC. termistory okolo každej žiarovky.

Týmto spôsobom sa napätie pozdĺž žiarovky neustále zvyšuje ako RTC. samočinne sa zahrieva, až kým sa nakoniec nedosiahne nápadné napätie spolu s horúcimi vláknami a žiarovka sa nerozsvieti.