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전자식 안정기. IR2153 칩을 기반으로 하는 간단한 전자식 안정기입니다. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 형광등용 안정기

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그림에 표시된 IR2153 (IR2151) 마이크로 회로를 기반으로 한 간단한 전자식 안정기 회로를 고려하십시오. 3.14. IR2153의 주요 매개변수 다음과 같습니다 :

• 공통 와이어에 대한 VB 단자의 최대 전압은 600V입니다.
• 공급 전압(V_cc) - 15V;
• 소비 전류(I_cc) - 5mA;
• 최대 제어 전류 I_o -+100mA / -210mA;
• 스위치 온 시간(t_op) - 80ns;
• 꺼지는 시간(t_오프) - 40ns;
• 전환 일시 중지(지연) -1,2µs.

쌀. 3.14. IC IR2153의 구조 다이어그램(확대하려면 클릭)

IR2153을 기반으로 만들어진 전자식 안정기의 개략도가 Fig. 3.15.

IR2153 내부 발진기가 있는 고전력 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 드라이버입니다. 555 시리즈 타이머에 사용되는 발전기의 정확한 사본이며 국내 아날로그는 KR1006VI1입니다. 퀀칭 저항 R1을 통해 DC 버스에서 직접 작동합니다.

내부 전압 조정으로 과전압 방지 V_cc 15,6V보다 큽니다. 저전압 차단은 전압 V일 때 게이트 제어 출력 VT1 및 VT2를 모두 차단합니다._cc 9V 이하

DA1에는 두 개의 제어 출력이 있습니다.:

• VT5를 제어하려면 2를 낮춥니다.
• 전계 효과 트랜지스터 VT7을 제어하기 위한 펄스 셰이퍼가 요소 VD1, C1에 의해 형성되는 플로팅 전원에 의해 전력이 공급되기 때문에 VT2을 제어하기 위한 상위 7개 출력 "플로팅".

쌀. 3.15. IR2153 기반 전자식 안정기의 개략도(확대하려면 클릭)

전원 키를 관리할 때 (VT1, VT2), IR2151 칩은 트랜지스터 VT1,2과 VT1가 동시에 열리고 전류가 이들을 통해 흐르는 상황을 방지하기 위해 2µs의 스위칭 지연을 제공하여 두 트랜지스터를 즉시 비활성화합니다.

이 안정기는 40V 36Hz의 교류 네트워크에서 0,43(220)W(램프 전류 - 50A)의 전력으로 하나 또는 두 개의 램프에 전원을 공급하도록 설계되었습니다. 40W 램프 2개를 사용하는 경우 점선으로 표시된 요소(EL3, L11, C3, RK3)를 추가해야 합니다. 안정적인 작동을 위해 병렬 분기의 요소 값은 동일해야하며 (L11, C2 \u10d LXNUMX, CXNUMX) 램프에 공급되는 전선의 길이는 동일해야합니다.

이사회. 53개의 램프에 하나의 드라이버를 사용하는 경우 전극의 주파수 가열(포지스터 없음)을 사용하는 것이 좋습니다. 이 방법은 아래에서 설명합니다(IR420HDXNUMX 칩의 전자식 안정기를 설명할 때).

다른 전력 (18-30W)의 램프를 사용하는 경우 L2 \u1,8d 1,5-60mH 값을 (각각) 변경해야합니다. 80-2W-L1 \u0,85d 2-XNUMXmH 및 RXNUMX-조건 F에서 램프를 사용할 때_г ~에프_б (이러한 빈도를 계산하는 공식은 아래에 나와 있습니다.)

주전원 전압 220V가 다음에 공급됩니다. 네트워크 필터 (EMC 필터) C1, L1, C2, C3 요소로 구성됩니다. 그 사용의 필요성은 키 컨버터가 네트워크 와이어가 안테나와 같이 주변 공간으로 방사되는 전자기 무선 주파수 간섭의 원인이라는 사실 때문입니다.

현재 러시아 및 외국 표준은 이러한 장치에서 생성되는 무선 간섭 수준을 규제합니다. XNUMX섹션 LC 필터와 전체 구조의 스크리닝으로 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

주전원 필터의 입력에는 배리스터 RU1 및 퓨즈 FU1을 포함하여 주전원 과전압 및 임펄스 잡음으로부터 보호하기 위한 기존 장치가 포함되어 있습니다. 음의 온도 계수(NTC)가 있는 서미스터 RK1은 전자식 안정기가 네트워크에 연결되어 있을 때 인버터 입력에서 용량성 필터 C4의 충전으로 인해 발생하는 입력 전류 서지를 제한합니다.

또한 주전원 전압은 다이오드 브리지 VD1에 의해 정류되고 커패시터 C4에 의해 평활화됩니다. R1C5 체인은 DAI - IR2153 칩을 공급합니다. 마이크로 회로의 내부 발진기 FT의 주파수는 R2 = 15kOhm 요소로 설정됩니다. 공식에 따라 C6 \u1d XNUMXnF

안정기 회로 F6의 공진 주파수는 요소 L2 = 1,24mH로 설정됩니다. 공식에 따라 C10 = 10nF

양호한 공진을 보장하려면 다음 조건이 필요합니다. 내부 발전기의 주파수는 안정기 회로의 공진 주파수, 즉 Fg ~ Fb와 거의 같아야 합니다.

우리의 경우에는 이 규칙이 충족됩니다. 요소 VD2, C7 형식 플로팅(부트스트랩) 전원 공급 장치 펄스 셰이퍼 제어 전계 효과 트랜지스터 .VT1. 요소 R5, C9 - 미세 회로 출력 단계의 스냅핑(CMOS 드라이버 구조에서 기생 사이리스터 작동)을 방지하는 댐핑 회로(스너버). R3, R4 - 게이트 저항을 제한하고 유도 전류를 제한하며 마이크로 회로의 출력 단계가 스냅되는 것을 방지합니다. 이러한 저항의 저항을 증가시키는 것은 (큰 한계 내에서) 권장되지 않습니다. 이로 인해 전력 트랜지스터가 자발적으로 열릴 수 있기 때문입니다.

구조 및 세부 사항. 메인 필터 인덕터 L1은 창이 완전히 채워질 때까지 32선 네트워크 와이어가 있는 K20x6x2000 MXNUMXNM 페라이트 링에 감겨 있습니다. TV, VCR, 컴퓨터의 PFP 전원 공급 장치에서 초크를 교체할 수 있습니다.

우수한 잡음 억제 결과는 특수 EPCOS 필터에 의해 제공됩니다: B8414-D-B30; B8410-B-A14.

틈을 만들기 위해 자기 회로 절반의 결합 표면 사이에 적절한 두께의 비자 성 재료 (비 포일 유리 섬유 또는 getinax)의 개스킷을 놓고 에폭시 접착제로 고정해야합니다.

인덕터의 인덕턴스 값(일정한 회전 수)은 비자기 갭 값에 따라 달라집니다. 갭이 감소하면 인덕턴스가 증가하고 증가하면 감소합니다. 간격을 줄이는 것은 코어의 포화로 이어지기 때문에 권장되지 않습니다.

코어가 포화되면 상대 자기 투자율이 급격히 감소하여 인덕턴스가 비례하여 감소합니다. 인덕턴스의 감소는 인덕터와 인덕터 가열을 통한 전류 증가를 가속화합니다. LL을 통과하는 전류도 증가하여 서비스 수명에 부정적인 영향을 미칩니다. 인덕터를 통해 전류가 급격히 증가하면 전원 스위치 VT1, VT2의 충격 전류 과부하, 스위치의 저항 손실 증가, 과열 및 조기 고장이 발생합니다.

권선 L2 - 직경 143mm의 PEV-2 와이어 0,25회. 층간 절연 - 광택 천. 와인딩 - 차례 차례. W형 코어의 주요 치수연 자성 페라이트 (GOST 18614-79에 따름)의 c (두 개의 동일한 W 자형 코어로 구성)가 표에 나와 있습니다. 3.2.

표 3.2. W형 코어의 주요 치수

트랜지스터 VT1, VT2 - IRF720, 고전력 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터. MOSFET은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터입니다. 국내 버전에서 MOSFET은 금속 산화물 반도체 구조의 전계 효과 트랜지스터입니다.

해당 매개변수를 고려하십시오.

• DC 드레인 전류(I_D) - 3,3A;
• 서지 전류 드레인(I_DM)-13A;
• 최대 드레인-소스 전압(V_DS) - 400V;
• 최대 전력 손실(P_D) - 50W;
• 작동 온도 범위(Tj) - -55 ~ +150 °С;
• 개방 저항 -1,8 옴;
• 총 게이트 전하(Q_G) - 20nC;
• 입력 커패시턴스(C_ISS) - 410pF.

트랜지스터를 선택하고 교체할 때 (표 3.3의 비교) 전자식 안정기 기억해야 한다오늘날 전계 효과 트랜지스터를 생산하는 회사의 수는 상당히 많습니다(IR, STMicro, Toshiba, Fairchild, Infineon 등). 트랜지스터의 범위는 지속적으로 확장되고 있으며 특성이 향상된 고급 트랜지스터가 나타납니다. 특히 주의해야 할 매개변수:

• 직류 드레인(ID);
• 최대 드레인-소스 전압(VDS);
• 개방 저항, RDS(on);
• 총 게이트 전하(QG);
• CISS 입력 커패시턴스.

가능한 전자식 안정기용 대체 트랜지스터: IRF730, IRF820, IRFBC30A(국제 정류기); STP4NC50, STP4NB50, STP6NC50, STP6NB50(STMicroelectronics); Infineon(infineon.com) 시리즈 LightMos, CoolMOS, SPD03N60C3, ILD03E60, STP03NK60Z의 전계 효과 트랜지스터; PHILIPS 등의 PHX3N50E

트랜지스터는 소형 플레이트 방열판에 장착됩니다. 드라이버 출력 5, 7, 게이트 회로 R3, R4의 저항 및 전계 효과 트랜지스터의 게이트 사이의 도체 길이는 최소여야 합니다.

표 3.3. 전자식 안정기용 일부 트랜지스터의 파라미터와 비교표

쌀. 3.16. 코어의 주요 치수(표 3.2 참조)

다이오드 브리지 VD1 - 수입 RS207; 허용 순방향 전류 2A; 역 전압 1000V. 적절한 매개 변수가 있는 XNUMX개의 다이오드로 교체할 수 있습니다.

다이오드 VD2급 초고속(superfast) - 최소 400V의 역전압; 허용되는 직류 - 1A; 역 복구 시간 - 35ns. 11DF4, BYV26B/C/D, HER156, HER157, HER105-HER108, HER205-HER208, SF18, SF28, SF106-SF109, BYT1-600에 적합합니다. 이 다이오드는 가능한 한 칩에 가깝게 위치해야 합니다.

칩 DAI - IR2153, IR2152, IR2151, IR2153D, IR21531, IR2154, IR2155, L6569, MC2151, MPIC2151과 호환됩니다. IR2153D를 ​​사용할 때 VD2 다이오드는 미세 회로 내부에 설치되므로 필요하지 않습니다.

저항기 R1-R5 - OMLT 또는 MLT.

1V용 커패시터 C3-C73 - K17-630; C4 - 정격 전압이 350V 이상인 전해(수입); C5 - 25V에 대한 전해; C6 - 50V용 세라믹; C7 - 최소 73V의 전압에 대한 세라믹 또는 K17-60; 8V의 경우 C9, C73 - K17-400; SU - 78용 폴리프로필렌 K2-1600 6.

EPCOS - S1K14, S275K20의 배리스터 RU275은 TVR(FNR) 14431, TVR(FNR) 20431 또는 국내 CH2-1a-430 V로 교체합니다.

음의 온도 계수(NTC - 음의 온도 계수) - SCK 1(105옴, 10A) 또는 EPCOS - B5-S57234-M, B10-S57364-M이 있는 서미스터(서미스터) RK100.

서미스터는 4,7-3와트 전력의 5옴 권선 저항으로 교체할 수 있습니다.

RK2 포지스터는 포지티브 온도 계수를 갖는 PTC 서미스터(포지티브 온도 계수)입니다. IR2153 개발자는 Vishay Cera-Mite - 307C1260의 포지스터를 사용할 것을 권장합니다. 그의 주요 설정:

• +25 °С - 850 옴에서 공칭 저항;
• 램프가 점화될 때 포지스터에 적용되는 순간(최대 허용) rms 전압 - 520V;
• 정상 램프 작동 중 포지스터에 적용되는 일정한(최대 허용 가능) rms 전압, -175V;
• 최대 허용 스위칭 전류(포지스터를 고저항 상태로 변환) -190mA;
• 포지스터의 직경은 7mm입니다.

RK2 포지스터의 가능한 대체품은 EPCOS 펄스 포지스터(스위칭 주기 수는 50000-100000): B59339-A1801-P20, B59339-A1501-P20, B59320-J120-A20, B59339-A1321-P20입니다.

15개의 전자식 안정기에 충분한 양의 필요한 매개변수를 가진 포지스터는 ZUSCT TV의 감자 시스템에서 널리 사용되는 ST2-220-3.17 시스터로 만들 수 있습니다. 플라스틱 케이스를 분해하면 두 개의 "태블릿"이 제거됩니다. 다이아몬드 줄을 사용하면 그림과 같이 각각에 두 개의 노치가 십자형으로 만들어집니다. XNUMX 컷을 따라 네 조각으로 나눕니다.

이사회. 이러한 방식으로 만들어진 포지스터의 금속화된 표면에 리드를 납땜하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 Fig. 3.18, 인쇄 회로 기판(위치 3)에 직사각형 구멍을 만들고 인쇄 도체에 납땜된 탄성 접점(위치 1) 사이에 "태블릿" 조각(위치 2)을 고정합니다. 조각의 크기를 선택하면 원하는 램프 예열 시간을 얻을 수 있습니다.

쌀. 3.17. 노치가 있는 "태블릿" 포지스터

쌀. 3.18. 수제 포지스터를 보드에 장착

이사회. 간헐적 온-오프 모드에서 형광등을 사용하는 경우 포지스터를 제외할 수 있습니다.

조정. 요소 C6, L2, SU의 매개 변수 확산은 드라이버 주파수 조정이 필요할 수 있습니다. IR2153 마이크로 회로의 마스터 발진기 주파수와 L2C10 회로의 공진 주파수의 동등성은 주파수 설정 저항 R2를 선택하여 달성하는 것이 가장 쉽습니다. 이렇게하려면 상수 (10-12kOhm) 및 트리머 (10-15kOhm)와 같은 한 쌍의 직렬 연결된 저항으로 일시적으로 교체하는 것이 편리합니다. 올바른 설정의 기준은 안정적인 시동(점화)과 램프의 안정적인 연소입니다.

안정기는 호일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판에 조립되고 알루미늄 차폐 케이스에 배치됩니다. 인쇄 회로 기판 및 요소 배열은 그림 3.19에 나와 있습니다. XNUMX.

쌀. 3.19. 인쇄 회로 기판 및 요소 레이아웃

저자: Koryakin-Chernyak S.L.

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