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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Arrancadores electrónicos. El principio de funcionamiento del arrancador electrónico en el chip UBA2000T. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Balastos para lámparas fluorescentes Consideremos con más detalle un arrancador electrónico implementado en un chip especializado de PHILIPS: UBA2000T. El UBA2000T es un circuito integrado utilizado en arrancadores electrónicos para lámparas fluorescentes diseñado para reemplazar los arrancadores bimetálicos convencionales. El microcircuito controla el precalentamiento de los electrodos de la lámpara y su encendido. El tiempo de calentamiento de la lámpara se define estrictamente mediante el uso de un divisor de frecuencia de potencia. Cuando falla una lámpara, el circuito se apaga automáticamente después de siete intentos fallidos de encendido, evitando así que el balasto se sobrecaliente. En caso de interrupciones en el voltaje de suministro, el circuito se restablece automáticamente a su estado original y asegura que la lámpara se vuelva a encender. El chip UBA2000T proporciona la secuencia de acciones necesarias para encender una lámpara fluorescente. Las formas de encender el microcircuito en el circuito de alimentación de la lámpara se muestran en la fig. 3.4, y el diagrama de bloques funcional del UBA2000T se muestra en la fig. 3.5. La tensión de red se rectifica y se divide mediante resistencias externas R1 y R2 al nivel requerido. Cuando se enciende la alimentación, el condensador de compensación C1 se carga a través de un divisor resistivo y un interruptor interno S1; el voltaje a través del capacitor se usa para alimentar el chip. Siempre que el voltaje a través del condensador de búfer Vcc no excederá el nivel de activación Vcc (гst), se inicializan los circuitos internos del microcircuito. Cuando la tensión de alimentación Vcc alcanza el umbral de disparo Vcc (gst) y el valor máximo de VlN se vuelve mayor que FIGN (es decir, el voltaje de la red está cerca de su valor máximo), se abre el interruptor de alimentación externo. Como resultado, la corriente de calentamiento de los electrodos de la lámpara comienza a fluir a través de los electrodos de la lámpara, el interruptor de encendido y el sensor de corriente integral. Durante todo el período de tiempo, mientras el interruptor de alimentación externo está cerrado, el condensador de compensación C1 alimenta el microcircuito. Forma de onda de voltaje típica en el pin 6 (Vcc) se muestra en la Fig. 3.6.
Durante el período de calentamiento de los electrodos de la lámpara el condensador se está descargando. El voltaje de la resistencia de detección de corriente se alimenta a un comparador cuya salida se usa como una señal de reloj para un contador interno. Este contador determina el tiempo de calentamiento de los electrodos de la lámpara, igual a 1,52 s con una frecuencia de alimentación de 50 Hz. Gracias al uso de un contador, el tiempo de calentamiento se mantiene con mucha precisión, ya que depende únicamente de la frecuencia de la red de suministro. Después de precalentar los electrodos de la lámpara el interruptor de alimentación externo se abre en el momento en que el voltaje a través de la resistencia de medición de corriente corresponde a la corriente que fluye de al menos 285 mA. Como resultado de la interrupción de la corriente en un circuito que contiene una carga inductiva, se genera un pulso de alto voltaje que enciende la lámpara fluorescente. Después del encendido exitoso de la lámpara el voltaje en él se vuelve mucho más bajo que la red eléctrica. Como resultado, la tensión de alimentación del microcircuito no supera el nivel de umbral necesario para su funcionamiento. En la fig. 3.6 muestra la forma del voltaje de suministro del microcircuito cuando la lámpara se enciende después del segundo intento. Mientras se calientan los electrodos de la lámpara el microcircuito es alimentado por la energía almacenada en el condensador de búfer, y el voltaje de suministro disminuye gradualmente. Si después de aplicar un pulso de alto voltaje la lampara no encendio, luego el interruptor de alimentación externo permanece cerrado y el voltaje en el capacitor de búfer vuelve a subir por encima del nivel inicial. El interruptor de alimentación externo se cierra de nuevo y comienza el siguiente ciclo de calentamiento y encendido de la lámpara. En todos los intentos de encendido posteriores, excepto el primero, el tiempo de calentamiento se reduce a 0,64 s, ya que los electrodos de la lámpara aún no se han enfriado después de intentos de encendido fallidos anteriores. Un contador interno limita el número de intentos de encendido fallidos a 7. Esto evita que la lámpara parpadee al final de su vida útil. El chip UBA2000T contiene circuitos de protección de corriente integrados. Cuando la corriente a través de la resistencia del sensor excede el umbral de protección (IPROT), el interruptor de encendido se cierra y el microcircuito entra en modo de reposo. Al desconectar y volver a conectar la tensión de alimentación, se restablecen los circuitos de protección. El diagrama de estado del microcircuito durante el encendido de la lámpara se muestra en la fig. 3.7.
Fuente de alimentación. Cuando se aplica el voltaje de suministro al microcircuito, la capacitancia del búfer se carga y la fuente de corriente interna puede funcionar. La tensión de alimentación interna del microcircuito está estabilizada y no depende de la tensión del condensador de compensación. El diodo zener incorporado limita el voltaje en el pin 6 (Vcc) al nivel de Vcc (sl). Comparadores de voltaje. Los comparadores monitorean el voltaje en el capacitor de búfer y permiten el funcionamiento de los circuitos internos del microcircuito cuando el voltaje de suministro alcanza el nivel inicial - Vcc (sl). Se necesita un cierto período de tiempo t para cargar inicialmente el condensadorini (Ver Figura 3.6). Este tiempo depende del valor del condensador C1, el consumo de corriente del microcircuito y la resistencia del divisor externo en la entrada Vin (R1IIR2). Una vez cargado el condensador C1 y siempre que la tensión de red esté próxima a su valor máximo, se genera un pulso de corriente que abre el interruptor de alimentación externo. Si el voltaje de suministro cae a un nivel que indica la ausencia de voltaje de red, los circuitos internos del microcircuito se reinician y está listo para calentarse y encender la lámpara cuando se enciende nuevamente el voltaje de red. Gatillo. El estado del disparador interno refleja el estado del interruptor de alimentación externo. El proceso de configuración del disparador está determinado por el estado de los comparadores de voltaje, el contador del número de encendidos y el modo de reposo del microcircuito. El restablecimiento del gatillo es controlado por el temporizador, el sensor de corriente y los circuitos de protección de corriente. sensor actual. El sensor de corriente controla el momento en que se apaga el interruptor de alimentación y genera pulsos de reloj para controlar los contadores internos del microcircuito (Fig. 3.8).
Para un funcionamiento adecuado, la corriente de calentamiento de los electrodos de la lámpara debe estar dentro del rango permitido de IPR. Debido a cierta histéresis, los picos individuales de la corriente de calentamiento del electrodo no afectan el estado del contador. Además, los circuitos del sensor de corriente realizan un filtrado adicional de baja frecuencia de la señal, lo que elimina la influencia de los pulsos de corriente cortos en el tiempo de calentamiento de los electrodos de la lámpara. sensor delantero. El sensor frontal asegura el cierre del interruptor de alimentación externo en el flanco descendente de la corriente de calefacción rectificada. Encimera. Cuando se aplica una señal de reloj al contador con una frecuencia de red duplicada, el contador establece la duración del primer calentamiento de los electrodos de la lámpara y, si es necesario, la duración de los siguientes seis calentamientos. Circuito de control del tiempo de calentamiento. Dependiendo del estado del contador del número de carreras, un gran (tPRF = 1,25 s) o pequeña (tPRN = 0,64 s) tiempo de calentamiento. Contador de carreras. El número de arranques se cuenta con un contador separado. Después de siete intentos fallidos de arranque, el microcircuito se transfiere a un estado de reposo. En reposo, la corriente consumida aumenta, de modo que el condensador de compensación se descarga rápidamente cuando el arrancador se desconecta de la fuente de alimentación. Esto proporciona un reinicio de arranque automático cuando se cambia en caliente una bombilla defectuosa. Circuitos de protección de corriente. Si la corriente a través de la resistencia de medición supera el valor umbral IPROT, la tecla de encendido externo se cierra. Durante los primeros períodos del estado abierto de la tecla de encendido (tiempo de bloqueo tD) está prohibido el funcionamiento de los circuitos de protección de corriente. Debido a esto, los procesos transitorios al abrir la llave no conducen a la operación de los circuitos de protección actuales. Si la corriente supera el valor umbral, el interruptor de alimentación se apaga y el microcircuito se transfiere al estado de reposo, lo que impide la apertura posterior de la llave. El microcircuito puede salir de este estado solo apagando el voltaje de suministro. búfer de salida. El búfer de salida está diseñado para controlar un tiristor externo con una corriente de entrada baja o un potente transistor de efecto de campo. En el proceso de encendido del microcircuito, su salida se mantiene en un nivel bajo, lo que evita que se abra el interruptor de encendido. Interruptor de encendido en tiristor. Como ya se mencionó, UBA2000T puede funcionar junto con un tiristor de alto voltaje TN22 (Fig. 3.9). Es un tiristor de un solo extremo de alta calidad fabricado con tecnología plana de difusión pnpn de alto voltaje. El fabricante es STMicroelectronics (st.com). El tiristor se produce en carcasas de plástico IPAK (TO-251), DPAK (TO-252) y está diseñado para su uso en dispositivos electrónicos de arranque para lámparas fluorescentes. Las principales características técnicas del tiristor TN22.:
Valores máximos de parámetros y modos TN22:
Un ejemplo típico del uso de un microcircuito junto con un tiristor con una corriente de entrada pequeña (tipo TN22) utilizada como un interruptor de alimentación externo se muestra en la fig. 3.4, a. En este caso, el divisor de voltaje de entrada resistivo no está conectado a un cable común, sino al electrodo de control del interruptor externo. Dado que el voltaje en el electrodo de control de la llave es pequeño, esto no produce un cambio notable en el factor de división. Amplificador de búfer de salida genera un pulso de corriente necesario para abrir la llave externa TH1. Este pulso de corriente está sincronizado con el voltaje en el pin 4 (VIN). El interruptor de alimentación se abre cuando el voltaje VIN alcanza el nivel VIGN. En este caso, la corriente a través del divisor R1 y R2 es parte integral de la corriente requerida para abrir la llave. Si es necesario, el pulso de corriente se repite cada medio ciclo de tensión de red. Cuando se requiere cerrar la clave externa, el búfer de salida puede suministrar el gran flujo de corriente requerido para cerrar la clave de manera confiable. A veces es necesario limitar la corriente pulsada que fluye cuando se abre la llave debido a la descarga del condensador de supresión de ruido C2. Para hacer esto, se puede conectar una resistencia R3 en serie con el capacitor. Tecla de encendido en un transistor de efecto de campo. En la fig. 2000, b. En este caso, el divisor resistivo está conectado al cable común. El búfer de salida del microcircuito funciona de manera similar al caso anterior. El pulso de corriente de salida carga la puerta del transistor de efecto de campo. Como resultado, el transistor se abre. Para mantener el transistor en un estado conductivo, se usa una resistencia de alta resistencia, conectada entre la puerta del transistor y el capacitor de búfer C1. La necesidad de esta resistencia se debe al hecho de que la corriente de salida es pulsada, no continua. Se debería notarque el uso de una resistencia conduce a un aumento en la corriente de descarga de la capacidad tampón C1. El diodo zener interno limita la tensión a la salida del microcircuito y, en consecuencia, a la puerta del transistor de efecto de campo, a un nivel de aproximadamente 6,8 V. Ambas aplicaciones requieren el uso de un interruptor de potencia con voltaje de ruptura V(BR)CA o V(BR)DSexceder el voltaje de encendido de la lámpara fluorescente. En mesa. 3.1 se dan valores límite de los parámetros del chip UBA2000T. Tabla 3.1. Valores límite de los parámetros del chip UBA2000T
Notas a la mesa.. 1. La salida está conectada a un diodo zener interno con un voltaje de ruptura de alrededor de 6,8 V. 2. La salida está conectada a un diodo zener interno con un voltaje de ruptura de 130-230 V. La corriente a través de la salida debe limitarse a 10 mA. 3. Valor de impulso con una duración de impulso de 2 ms. Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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