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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Balastos electrónicos. Un balasto electrónico simple basado en el chip IR2153. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Balastos para lámparas fluorescentes Considere un circuito de balasto electrónico simple basado en el microcircuito IR2153 (IR2151), que se muestra en la fig. 3.14. Parámetros principales de IR2153 son los siguientes:
El diagrama esquemático del balasto electrónico, hecho sobre la base de IR2153, se muestra en la fig. 3.15. IR2153 es un controlador de transistor de efecto de campo de puerta aislada (MOSFET) de alta potencia con un oscilador interno. Es una copia exacta del generador utilizado en el temporizador de la serie 555, el análogo doméstico es KR1006VI1. Opera directamente desde el bus de CC a través de la resistencia de extinción R1. La regulación de voltaje interna evita la sobretensión Vcc superior a 15,6 V. El bloqueo por bajo voltaje bloquea ambas salidas de control de puerta VT1 y VT2 cuando el voltaje Vcc por debajo de 9 V. DA1 tiene dos salidas de control:
Al administrar las teclas de encendido (VT1, VT2), el chip IR2151 proporciona un retardo de conmutación de 1,2 µs para evitar la situación en la que los transistores VT1 y VT2 están abiertos simultáneamente y fluye corriente a través de ellos, lo que desactiva instantáneamente ambos transistores. Este balasto está diseñado para alimentar una o dos lámparas con una potencia de 40 (36) W (corriente de lámpara - 0,43 A) desde una red de corriente alterna de 220 V 50 Hz. Cuando se utilizan dos lámparas de 40 W, es necesario agregar los elementos marcados con una línea de puntos (EL2, L3, C11, RK3). Cabe señalar que para un funcionamiento estable, los valores de los elementos en ramas paralelas deben ser iguales (L3, C11 \u2d L10, CXNUMX), y la longitud de los cables que se suministran a las lámparas debe ser la misma. Consejo. Cuando se utiliza un controlador para dos lámparas, es preferible utilizar el calentamiento por frecuencia de los electrodos (sin posistores). Este método se discutirá a continuación (al describir el balasto electrónico en el chip IR53HD420). Cuando se usan lámparas de diferente potencia (18-30 W), se deben cambiar los valores de L2 \u1,8d 1,5-60 mH (respectivamente); cuando se usan lámparas con una potencia de 80-2 W - L1 \u0,85d 2-XNUMX mH, y RXNUMX - desde la condición Fг ~Fб (Las fórmulas para calcular estas frecuencias se dan a continuación). Se suministra tensión de red de 220 V a filtro de red (filtro EMC) formado por los elementos C1, L1, C2, C3. La necesidad de su uso se debe al hecho de que los convertidores de claves son fuentes de interferencia electromagnética de radiofrecuencia, cuyos cables de red irradian al espacio circundante como antenas. Los estándares rusos y extranjeros actuales regulan los niveles de interferencia de radio generados por estos dispositivos. Se obtienen buenos resultados con filtros LC de dos secciones y cribado de toda la estructura. A la entrada del filtro de red se incluye una unidad tradicional de protección contra sobretensiones de red y ruido impulsivo que incluye un varistor RU1 y un fusible FU1. El termistor RK1 con coeficiente de temperatura negativo (NTC) limita el pico de corriente de entrada causado por la carga del filtro capacitivo C4 en la entrada del inversor cuando el balasto electrónico está conectado a la red. Además, la tensión de red es rectificada por el puente de diodos VD1 y suavizada por los condensadores C4. La cadena R1C5 alimenta el chip DAI - IR2153. La frecuencia del oscilador interno FT del microcircuito está establecida por los elementos R2 = 15 kOhm; C6 \u1d XNUMX nF de acuerdo con la fórmula
La frecuencia de resonancia del circuito de balasto F6 está establecida por los elementos L2 = 1,24 mH; C10 = 10 nF según fórmula
Para garantizar una buena resonancia, se requiere la siguiente condición: la frecuencia del generador interno debe ser aproximadamente igual a la frecuencia de resonancia del circuito de balasto, es decir, Fg ~ Fb. En nuestro caso, esta regla se cumple. Elementos VD2, forma C7 fuente de alimentación flotante (bootstrap) Transistor de efecto de campo de control del modelador de pulsos .VT1. Elementos R5, C9: circuito de amortiguación (amortiguador), que evita el chasquido (operación de un tiristor parásito en la estructura del controlador CMOS) de las etapas de salida del microcircuito. R3, R4: resistencias de compuerta limitadoras, limitan las corrientes inducidas y también protegen las etapas de salida del microcircuito para que no se rompan. No se recomienda aumentar (dentro de límites amplios) la resistencia de estas resistencias, ya que esto puede provocar la apertura espontánea de los transistores de potencia. Construcción y detalles. El inductor de filtro de red L1 se enrolla en un anillo de ferrita K32x20x6 M2000NM con un cable de red de dos hilos hasta que la ventana esté completamente llena. Es posible reemplazar el estrangulador de la fuente de alimentación PFP de un televisor, VCR, computadora. Los filtros EPCOS especializados proporcionan buenos resultados de supresión de ruido: B8414-D-B30; B8410-B-A14. El inductor del balasto electrónico L2 está hecho sobre un núcleo magnético en forma de W hecho de ferrita M2000NM. Tamaño del núcleo Ø5х5 con separación 8 = 0,4 mm. El tamaño del espacio en nuestro caso es el grosor de la junta entre las superficies de contacto de las mitades del circuito magnético. Es posible reemplazar el circuito magnético con Sh6x6 con un espacio δ = 0,5 mm; Ш7х7 con un espacio δ = 0,8 mm. para hacer un hueco es necesario colocar juntas de material no magnético (fibra de vidrio sin láminas o getinax) de espesor adecuado entre las superficies de contacto de las mitades del circuito magnético y fijar con pegamento epoxi. El valor de la inductancia del inductor (con un número constante de vueltas) depende del valor del espacio no magnético. Con una disminución en la brecha, la inductancia aumenta, con un aumento, disminuye. No se recomienda reducir la brecha, porque esto conduce a la saturación del núcleo. Cuando el núcleo está saturado, su permeabilidad magnética relativa disminuye bruscamente, lo que conlleva una disminución proporcional de la inductancia. La disminución de la inductancia provoca un aumento acelerado de la corriente a través del inductor y su calentamiento. La corriente que pasa por el LL también aumenta, lo que afecta negativamente su vida útil. La corriente que aumenta rápidamente a través del inductor también provoca sobrecargas de corriente de choque de los interruptores de potencia VT1, VT2, mayores pérdidas óhmicas en los interruptores, su sobrecalentamiento y falla prematura. Devanado L2 - 143 vueltas de hilo PEV-2 de 0,25 mm de diámetro. Aislamiento entre capas - tela barnizada. Bobinado - giro a giro. Las dimensiones principales del núcleo en forma de Wc (constan de dos núcleos idénticos en forma de W) de ferritas magnéticas blandas (según GOST 18614-79) se dan en la Tabla. 3.2. Tabla 3.2. Dimensiones principales de los núcleos en forma de W
Transistores VT1, VT2 - IRF720, Transistores de efecto de campo de puerta aislados de alta potencia. MOSFET es un transistor de efecto de campo semiconductor de óxido de metal; en la versión doméstica, los MOSFET son transistores de efecto de campo de estructura semiconductora de óxido de metal. Considere sus parámetros:
Al elegir y reemplazar transistores. (comparación en tabla 3.3) para balastos electrónicos debería recordarque hoy en día el número de empresas que producen transistores de efecto de campo es bastante grande (IR, STMicro, Toshiba, Fairchild, Infineon, etc.). La gama de transistores se expande constantemente, aparecen otros más avanzados con características mejoradas. Parámetros a los que prestar especial atención:
Posible transistores de repuesto para balastro electronico: IRF730, IRF820, IRFBC30A (rectificador internacional); STP4NC50, STP4NB50, STP6NC50, STP6NB50 (STMicroelectronics); transistores de efecto de campo de la serie LightMos, CoolMOS, SPD03N60C3, ILD03E60, STP03NK60Z de Infineon (infineon.com); PHX3N50E de PHILIPS, etc. Los transistores están montados en disipadores de calor de placas pequeñas. La longitud de los conductores entre las salidas del controlador 5, 7, las resistencias en los circuitos de puerta R3, R4 y las puertas de los transistores de efecto de campo debe ser mínima. Tabla 3.3. Tabla comparativa con los parámetros de algunos transistores para balastos electrónicos
Puente de diodos VD1 - RS207 importado; corriente directa admisible 2 A; voltaje inverso 1000 V. Puede ser reemplazado por cuatro diodos con los parámetros apropiados. Diodo clase VD2 ultrarrápido (superrápido): voltaje inverso de al menos 400 V; corriente directa continua permitida - 1 A; tiempo de recuperación inversa - 35 ns. Compatible con 11DF4, BYV26B/C/D, HER156, HER157, HER105-HER108, HER205-HER208, SF18, SF28, SF106-SF109, BYT1-600. Este diodo debe ubicarse lo más cerca posible del chip. Chip DAI - IR2153, es intercambiable con IR2152, IR2151, IR2153D, IR21531, IR2154, IR2155, L6569, MC2151, MPIC2151. Cuando se usa el IR2153D, no se requiere el diodo VD2, ya que está instalado dentro del microcircuito. Resistencias R1-R5 - OMLT o MLT. Condensadores C1-C3 - K73-17 para 630 V; C4 - electrolítico (importado) para una tensión nominal de al menos 350 V; C5 - electrolítico para 25 V; C6 - cerámica para 50 V; C7 - cerámica o K73-17 para un voltaje de al menos 60 V; C8, C9 - K73-17 para 400 V; SU - polipropileno K78-2 para 1600 6. Varistor RU1 de EPCOS - S14K275, S20K275, reemplace con TVR (FNR) 14431, TVR (FNR) 20431 o CH2-1a-430 V doméstico. Termistor (termistor) RK1 con coeficiente de temperatura negativo (NTC - Coeficiente de temperatura negativo) - SCK 105 (10 Ohm, 5 A) o EPCOS - B57234-S10-M, B57364-S100-M. El termistor se puede reemplazar con una resistencia bobinada de 4,7 ohmios con una potencia de 3-5 vatios. El posistor RK2 es un termistor PTC (coeficiente de temperatura positivo) con un coeficiente de temperatura positivo. Los desarrolladores de IR2153 recomiendan usar un posistor de Vishay Cera-Mite - 307C1260. Su Ajustes principales:
Un posible reemplazo para el posistor RK2 son los posistores pulsados EPCOS (el número de ciclos de conmutación es 50000-100000): B59339-A1801-P20, B59339-A1501-P20, B59320-J120-A20, B59339-A1321-P20. Se pueden fabricar positores con los parámetros necesarios en una cantidad suficiente para ocho balastos electrónicos a partir del tesistor ST15-2-220 ampliamente utilizado del sistema de desmagnetización de ZUSCT TV. Después de desmontar la caja de plástico, se retiran dos "tabletas". Con una lima de diamante, se hacen dos muescas transversales en cada una, como se muestra en la fig. 3.17, y divídalo en cuatro pedazos a lo largo de los cortes. Consejo. Es muy difícil soldar los cables a las superficies metalizadas de un posistor fabricado de esta manera. Por lo tanto, como se muestra en la Fig. 3.18, haga un orificio rectangular en la placa de circuito impreso (pos. 3) y sujete el fragmento de "tableta" (pos. 1) entre los contactos elásticos (pos. 2) soldados a los conductores impresos. Al seleccionar el tamaño del fragmento, puede lograr la duración deseada del calentamiento de la lámpara.
Consejo. Si se supone que la lámpara fluorescente debe usarse en el modo de encendido y apagado poco frecuente, entonces se puede excluir el posistor. Ajuste. La dispersión de los parámetros de los elementos C6, L2, SU puede requerir el ajuste de la frecuencia del controlador. La igualdad de la frecuencia del oscilador maestro del microcircuito IR2153 con la frecuencia resonante del circuito L2C10 es más fácil de lograr seleccionando la resistencia de ajuste de frecuencia R2. Para ello conviene sustituirlo temporalmente por un par de resistencias conectadas en serie: constante (10-12 kOhm) y trimmer (10-15 kOhm). El criterio para la configuración correcta es un arranque (encendido) confiable y una combustión estable de la lámpara. El balasto se ensambla en una placa de circuito impreso hecha de lámina de fibra de vidrio y se coloca en una carcasa blindada de aluminio. La placa de circuito impreso y la disposición de los elementos se muestra en la fig. 3.19.
Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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Comentarios sobre el artículo: Peter ¿Y cómo calcular el inductor y los condensadores para dos lámparas de 9W? jurásico ¿C8 no afecta tu resonancia? Va secuencialmente desde 10 en la fórmula. invitado Muy bien invitado Pregunta: ¿de dónde vendrá la corriente cuando se enciende el transistor inferior, cuando se apaga el superior?
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