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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Un convertidor económico para alimentar una lámpara fluorescente desde una batería. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / iluminación El dispositivo descrito está diseñado para alimentar lámparas fluorescentes al iluminar un garaje, una casa de jardín u otros espacios pequeños. Está realizado sobre elementos accesibles y puede ser fácilmente repetido por radioaficionados de cualificación media. Las ventajas del dispositivo, en particular, incluyen su capacidad para funcionar con una tensión de alimentación reducida a 5 V. Estudios recientes han demostrado que cuando las lámparas fluorescentes se alimentan con una corriente de alta frecuencia (> 20 kHz), su eficiencia luminosa aumenta significativamente (consulte el artículo de S. D. Rudyk, V. E. Turchaninov, S. N. Florentsev "Convertidor de voltaje de alta frecuencia con alto factor de potencia de entrada para alimentar una lámpara fluorescente "- Ingeniería Eléctrica, 1996, No. 4, pp. 31 - 33). Entonces, para lámparas compactas con una potencia de hasta 50 W, alcanza 26 ... 35%. Esto sucede principalmente debido a una disminución en las pérdidas de energía cercanas al electrodo. Cuando las lámparas se pulsan con corrientes de alta frecuencia, disminuyen de dos a tres veces. El convertidor desarrollado por el autor está diseñado para alimentar lámparas fluorescentes LBU-30 con una potencia de 30 W y tiene las siguientes características técnicas: tensión de alimentación nominal - 13,2 V; corriente nominal de entrada - 2,6 A; frecuencia de conversión - 20...25 kHz; La eficiencia del dispositivo es del 85%. El diagrama de bloques del convertidor se muestra en la fig. 1. Está hecho sobre la base de un inversor de voltaje cargado en un circuito oscilatorio en serie formado por un inductor L1 y un capacitor C1, en paralelo con el cual se conecta una lámpara fluorescente EL1.
El inversor convierte el voltaje de la batería de CC de 13,2 V en CA, en forma de pulsos rectangulares con una amplitud de 150 V, suministrados al circuito oscilatorio en serie L1C1. La frecuencia de resonancia del circuito es igual a la frecuencia de la tensión de alimentación, y la corriente que circula por la carga conectada al condensador del circuito no depende de su resistencia. Al mismo tiempo, en el momento en que se aplica el voltaje de suministro, la resistencia de la lámpara EL1 es alta, se aplica un alto voltaje al capacitor C1 y una corriente que excede el valor nominal fluye a través del inductor L1. Esta corriente también fluye a través de los filamentos EL1, calentándolos, lo que garantiza un encendido fiable de la lámpara. Cuando la lámpara se enciende, su resistencia cae y deriva el capacitor C1. Como resultado, el voltaje en él cae a un valor que mantiene la lámpara encendida, y la corriente a través del inductor L1 disminuye al valor nominal. El diagrama de circuito del convertidor se muestra en la fig. 2. El circuito oscilatorio está formado por los elementos 12, C7. El inversor se fabrica de acuerdo con el esquema de un oscilador push-pull con retroalimentación de corriente positiva (POST) en los elementos T1, T2, L1, VT1, VT2, VD1-VD6, C2-C5, R1-R4. Esta construcción del inversor le permite minimizar la energía gastada en controlar los transistores clave VT1, VT2 y reducir el efecto del voltaje de la fuente de alimentación en la estabilidad del convertidor. En este caso, también se proporcionan fácilmente frecuencias de conversión óptimas.
Además de los elementos anteriores, el convertidor contiene un fusible FU1, un condensador C1 que protege la fuente de alimentación de las sobretensiones y un circuito C6R5 que suprime las fluctuaciones de voltaje de alta frecuencia en los devanados del transformador T2. El convertidor funciona de la siguiente manera. En el momento en que se aplica la tensión de alimentación, los transistores VT1, VT2 están cerrados y la tensión en sus colectores es igual a la tensión de alimentación. Una corriente fluye a través de las resistencias R1, R2, cargando los capacitores C2, C3 en la dirección opuesta a su polaridad indicada en el diagrama. Después de un tiempo, el voltaje en la base de uno de los transistores (por ejemplo, VT1) alcanzará su umbral de apertura y una corriente fluirá a través del circuito colector, que también pasará a través de la fuente de alimentación, el devanado I del transformador T2 y devanado III del transformador T1. Como resultado, también aparecerá una corriente en el devanado II del transformador T1, que, a su vez, fluirá a través del capacitor C2 y la unión base-emisor del transistor VT1. En este caso, VT1 entra en modo de saturación y el condensador C2 se recarga de acuerdo con la polaridad indicada en el diagrama. Su recarga está limitada por el diodo VD1. Por lo tanto, se inicia el convertidor. El transistor VT1 estará en saturación hasta que se detenga la corriente de base, lo que puede ocurrir como resultado de una disminución de corriente a través del devanado primario del transformador T2 o un cortocircuito de los devanados del transformador T1. El convertidor comienza en la frecuencia de resonancia del circuito L2C7, y los transistores VT1, VT2 cambiarán en el momento en que la corriente del inductor L2 pase por cero. Después de encender la lámpara EL1 y derivar el condensador C7, la transferencia de energía del inductor L2 a la lámpara y al condensador C7 se retrasa y la frecuencia de conversión se reduce. En este caso, su estabilización ocurre en un nivel determinado por el tiempo de inversión de la magnetización del inductor L1 que, al saturarse, cortocircuita el devanado del transformador T1, lo que provoca el cierre de un transistor y la apertura de otro. La frecuencia de sintonización del circuito oscilatorio se elige para que sea de 46 kHz, y la frecuencia de operación del convertidor es de 20...25 kHz. Con esta relación de frecuencias se asegura la máxima eficiencia. Las cadenas C4VD5R3 y C5VD6R4 sirven para reducir la amplitud del pulso de conmutación en los colectores de los transistores VT1, VT2 cuando están cerrados. El convertidor está montado en una placa de circuito impreso hecha de lámina de fibra de vidrio con dimensiones de 200x50 mm. Puede estar integrado en la luminaria o alojado en una carcasa separada. Al montar el inductor L1 y el transformador T1, es conveniente colocarlo lo más lejos posible del transformador T2 y el inductor L2, y los condensadores de óxido C2, C3 no deben colocarse muy cerca de los transistores VT1, VT2 y resistencia R5. El convertidor utiliza resistencias MLT, condensadores K73-17 (C1, C4, C5) para un voltaje de 63 V, K50-35 (C2, C3) para un voltaje de 25 V y K15-5 (C6, C7) para un voltaje de 1,6 kV. Los transistores KT803A se pueden reemplazar por KT908 con cualquier índice de letras. Es deseable elegirlos con el mismo coeficiente de transferencia de corriente base. Cada transistor está montado en un disipador de calor con un área de 50 cm2. Los diodos KD105 utilizados en el dispositivo pueden tener cualquier índice de letras. También son adecuados otros diodos de baja frecuencia con una corriente directa admisible de al menos 0,5 A. Los diodos KD212 (VD3 - VD6) también pueden tener cualquier índice de letras. Es permisible reemplazarlos por otros de silicio capaces de operar a frecuencias de hasta 50 kHz y que permitan una corriente directa de al menos 2 A y una tensión inversa de al menos 50 V. Los choques y transformadores están enrollados en núcleos magnéticos de anillo hechos de ferrita M2000NM-1. Los devanados de las bobinas L1, L2 se colocan en los circuitos magnéticos K7x4x2 y K40x25x11 y contienen 5 vueltas de cable PEV-2 0,63 y 140 vueltas de cable PEV-2 0,41, respectivamente. Los devanados de los transformadores T1, T2 están enrollados en núcleos magnéticos K20x12x6 y K40x25x11, respectivamente. Los devanados I, III y III' del transformador T1 contienen 3 vueltas de cable PEV-2 0,63, y II y II' - 12 vueltas de cable PEV-2 0,41 cada uno. Cada uno de los devanados I e I' del transformador T2 consta de 11 vueltas de cable PEV-2 0,8 y el devanado II consta de 140 vueltas de cable PEV-2 0,41. Los devanados I e I' del transformador T2 se enrollan simultáneamente en dos hilos sobre el devanado II. Lakotkan debe colocarse entre los devanados. Los devanados del transformador T1 deben disponerse de acuerdo con el diagrama que se muestra en la fig. 3. El devanado I debe colocarse simétricamente con respecto a los otros devanados para garantizar la simetría de los semiciclos de la tensión de salida y excluir la saturación unilateral del circuito magnético del transformador, lo que conduce a un aumento de las pérdidas de energía. . El estrangulador L2 debe tener un espacio no magnético. Para hacer esto, en su núcleo, antes de enrollarlo, debe hacer un corte con un ancho de 0,8 mm.
En el momento de establecer el convertidor, en lugar de la lámpara EL1 y el condensador C7, una resistencia con una resistencia de 2 kOhm y una potencia de 1 ... 5 W está conectada en serie con el inductor L10. Primero, verifique la confiabilidad de iniciar el convertidor. Para hacer esto, se le aplica una tensión de alimentación de 5 V y, si no comienza a generar pulsos rectangulares con una frecuencia de 20 ... 25 kHz, la resistencia de las resistencias R1, R2 se reduce, pero no más de tres veces. A continuación, controle la frecuencia de generación del convertidor. Para ello, se alimenta con una tensión de alimentación nominal de 13,2 Vis utilizando un osciloscopio o frecuencímetro para determinar la frecuencia de la tensión alterna en los devanados del transformador T2. Si va más allá de 20 ... 25 kHz, cambie el número de vueltas del inductor L1. Para aumentar la frecuencia, disminuirla, y para disminuirla, aumentarla. Después de eso, los circuitos de salida del convertidor se restauran y, en serie con el inductor L2, se conecta una resistencia con una resistencia de 10 ohmios y una potencia de 0,5 ... 1,0 W. Luego, el voltaje de suministro nominal se aplica al convertidor y, después de que se enciende la lámpara EL1, se controla la forma del voltaje en la resistencia recién instalada con un osciloscopio: debe ser casi sinusoidal. La corriente a través del inductor L2 debe ser de aproximadamente 0,22 A. Cuando se suministra energía al convertidor, la lámpara debe encenderse a más tardar 1 ... 2 s. Además de la lámpara LBU-30, otras diseñadas para el mismo voltaje y corriente, por ejemplo, LB-40, pueden funcionar junto con el convertidor descrito. Autor: L. Zuev, Dzerzhinsk, región de Nizhny Novgorod; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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