UBA2021 칩의 전자식 안정기. 구성표, 설명

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마이크로 회로에 구현된 전자식 안정기를 고려하십시오. UBA2021. 58W의 전력을 가진 형광등 용 전자식 안정기의 개략도가 Fig. 3.31.

전자식 안정기의 "심장"은 UBA2021 칩입니다. 이 특수 IC는 일반 형광 램프와 소형 형광 램프 모두에서 작동하도록 설계되었습니다. UBA2021에는 트리거 회로가 있는 고전압 드라이버, 발전기 및 램프의 시작, 가열, 점화 및 연소 단계 동안 제어를 제공하고 용량성 모드에 대한 보호를 제공하는 타이머가 포함되어 있습니다.

IC는 최대 390V의 전압과 최대 0,5-570V의 단기 전압 스파이크(t < 600s)를 견딥니다. 저전압 공급 전압은 내부적으로 고정되어 외부 제너 다이오드를 설치할 필요가 없습니다. 고정은 최대 14mA의 단기(t < 0,5s) 버스트로 최대 35mA의 전류에서 수행됩니다. UBA2021의 블록 다이어그램은 Fig. 3.32.

마이크로 회로는 14핀(DIP-14 또는 SO-14)이 있는 플라스틱 케이스로 만들어집니다. UBA2021 칩의 핀 할당 표에 나와 있습니다. 3.5.

표 3.5. UBA2021 칩의 핀 할당

UBA2021 칩의 전자식 안정기

쌀. 3.31. UBA2021 칩의 전자식 안정기 구성표(확대하려면 클릭)

UBA2021 칩의 전자식 안정기
쌀. 3.32. UBA2021 칩의 구조도

전자식 안정기는 185-265Hz의 주파수에서 50-60V의 주전원 전압 범위에서 작동할 수 있습니다. 자동 제어는 주전원 전압이 47,6-50,3V 내에서 변경될 때 램프 연소 전력을 200-260W 내에서 유지합니다. UBA2021은 주전원에서 전원을 공급받는 하프 브리지 인버터의 핵심인 강력한 PHX3N50E MOSFET의 작동을 제어합니다. 정격 전압 23 In i1, 주파수 50-60 Hz. 이는 전계 효과 트랜지스터의 전력 수준에 필요한 변화를 제공하여 용량성 작동에 대한 보호를 제공합니다.

이 제품의 주요 장점은 UBA2021 IC를 사용하여 적은 수의 외부 부품과 저렴한 비용으로, 최소한의 주변 소자로 최대의 설계 유연성을 제공할 수 있다는 것입니다.

회로의 작동을 더 자세히 고려하십시오.. AC 메인 전압은 310개 다이오드 브리지 정류기(또는 다이오드 브리지)와 평활 커패시터에 의해 하프 브리지 인버터에 공급되는 DC 전압(XNUMXV)으로 변환됩니다. 노이즈 억제 메인 필터는 간섭이 네트워크에 침투하는 것을 방지합니다.

하프 브리지 인버터는 가스 방전 램프 구동에 편리한 고주파 공진 전압 변환기 그룹에 속합니다. 두 개의 강력한 MOSFET의 제로 전압 스위칭 원리를 적용하면 스위칭 손실을 줄이고 안정기의 높은 효율을 보장할 수 있습니다.

주전원 전압이 적용된 후 형광등이 먼저 예열됩니다. 이를 소프트 스타트라고 하며 안정적이고 내구성 있는 램프 작동을 보장합니다. 가열 전류 값은 UBA2021 칩에 의해 조절됩니다. 램프 필라멘트를 통과하는 이 전류는 전자를 방출하기에 충분한 온도로 램프 전극을 가열합니다. 워밍업은 램프의 점화 전압을 감소시켜 회로 요소의 충격 전기 부하를 줄입니다.

전원을 켠 후 정류 된 주전원 전압은 전류 서지를 제한하는 저항 R4 (그림 1)을 통해 버퍼 커패시터 C3.31에 공급됩니다. 커패시터는 주전원 주파수의 두 배에서 전압 리플을 평활화합니다. 결과적인 고전압 전압 VHV (310V) DC는 트랜지스터 VT1, VT2, 코일 L1, 커패시터 C5, C6, C7 및 램프 EL1을 포함하는 전원 구성 요소 인 하프 브리지 인버터의 전원 공급 장치입니다.

시동 단계에서 고전압 커패시터 C4의 전류는 시동 기간 동안 서로 연결된 저항 R2, 램프 필라멘트, 저항 R7, UBA13 칩의 단자 5 및 2021를 통과합니다. 내부 키이며 저전압 전원 커패시터 C9, C11 및 C13을 충전합니다. C13의 공급 전압 VS가 5,5V 값에 도달하면 UBA2021이 전환되어 트랜지스터 VT2가 열리고 트랜지스터 VT1이 닫힙니다.

이를 통해 초소형 회로의 내부 회로를 통해 시작 커패시터 C12를 충전할 수 있습니다. 공급 전압 VS는 계속 증가하고 VS> 12V에서 미세 회로의 내부 발진기가 생성되기 시작합니다. IC의 소비 전류는 내부적으로 약 14mA로 고정되어 있습니다.

다음은 다음으로 전환됩니다. 가열 단계. 램프가 없으면 시작 커패시터의 충전 회로가 끊어지기 때문에 시작이 자동으로 차단됩니다.

가열 단계에서 MOSFET VT1 및 VT2는 교대로 전도 상태로 전환됩니다. 이것은 진폭이 VHV인 하프 브리지의 중간점에 대해 구형파 AC 전압을 생성합니다. 시작 발진 주파수는 98kHz입니다. 이러한 조건에서 C8, VD5, VD6, C9 및 SU로 구성된 회로는 시동 중에 IC의 핀 13을 통해 전류에 의해 제공되는 저전압 전원의 기능을 수행할 수 있습니다.

약 1,8초(가열 시간 t_예약) 지속 시간은 C16 및 R8의 값에 의해 결정되며 시스템은 가열 모드에 있습니다. 동시에 제어된 전류*가 램프의 필라멘트를 통과하여 램프의 두 전극을 최적으로 가열할 수 있습니다. 가열된 전극은 많은 수의 전자를 램프로 방출(방출)하며, 이 상태에서 램프를 점화하기 위해서는 훨씬 더 낮은 전압이 필요하므로 점화 시 회로 소자와 램프에 가해지는 충격 전기적 부하를 최소화합니다. 전극의 가열은 긴 램프 수명(약 20시간)을 보장하는 데 매우 중요합니다.

생성이 시작된 후 작은 교류 전류가 램프 필라멘트 L1 및 C7을 통해 하프 브리지의 중간점에서 흐르기 시작합니다. 발진 주파수는 점차 감소하여 그에 따라 전류 크기가 증가합니다. 주파수 감소율은 커패시터 C14의 커패시턴스와 IC의 내부 전류 소스에 의해 결정됩니다. 가열 전류 센서인 저항 R5 및 R6에 걸쳐 AC 전압의 특정 값에 도달하자마자 주파수가 떨어지는 것을 멈춥니다.

전체 가열 단계 동안 하프 브리지 인버터의 주파수는 L1C7 회로의 공진 주파수(55,6kHz)보다 높게 유지되며 이로 인해 C7의 전압은 램프를 점화하기에는 여전히 작습니다.

이사회. 이 전압을 충분히 낮게 유지하는 것이 매우 중요합니다. 조기, 소위 저온 점화는 램프 전극의 빠른 마모를 초래하기 때문입니다.

밸러스트 코일 L1의 인덕턴스 값은 램프를 통해 필요한 전류, 점화 커패시터 C7의 커패시턴스 및 연소 모드의 작동 주파수에 의해 결정됩니다. 최소 커패시턴스 C7은 인덕턴스 L1, 점화로 이어지지 않는 램프의 전압, 주어진 가열 전류 및 최소 주전원 전압에 의해 결정됩니다. 결과적으로 7nF에 해당하는 커패시턴스 C8,2의 값이 가열에 최적인 것으로 나타났습니다.

워밍업 단계가 끝난 후 UBA2021은 하프 브리지 스위칭 주파수를 최저 주파수 fb(39kHz)로 다시 감소시킵니다. 그러나 이제 주파수 감소는 워밍업 단계보다 훨씬 더 느리게 수행됩니다. 스위칭 주파수는 인덕턴스 L1과 캐패시터 C7과 램프전극의 총 커패시턴스(55,6kHz)로 구성된 직렬회로의 공진주파수로 이동하고, DC 차단 캐패시터 C5와 C6의 저항은 상당히 작다. .

저온에서 TL-D 58W 램프에 대한 최악의 경우(등기구와 전자식 안정기 회로가 모두 네트워크의 보호 접지에 연결된 경우) 점화 전압의 최대값은 약 600V입니다.

안정기 인덕터 L1과 점화 커패시터 C7의 조합은 램프의 전압이 안정적인 점화에 필요한 이 600V를 초과할 수 있는 방식으로 선택됩니다. 점화 전압 값은 주어진 인덕턴스 L7에 대한 커패시턴스 C1의 최대값을 결정합니다. , 낮은 주파수 fv UBA2021에 따라 선택됩니다. 더 낮은 주파수 fv는 R8, C15 값으로 설정됩니다. 점화 단계의 최대 가능한 지속 시간 t_IGN 1,7초(t의 15/16_예약); C16 및 R8을 선택하여 설정합니다.

주파수를 낮추는 과정에서 램프가 켜졌다고 가정하자. 그런 다음 주파수는 최소값 /v로 감소합니다. UBA2021은 연소 단계로 전환할 수 있습니다. 두 가지 방법:

주파수가 f로 떨어질 때_в;
주파수 f_в 도달하지 않았지만 점화 단계 t의 가능한 최대 지속 시간 후에 전환이 발생합니다._IGN.

연소 단계에서 회로의 발진 주파수는 일반적으로 f로 감소합니다._в (39kHz), 공칭 작동 주파수로 사용할 수 있습니다. 그러나 전자식 안정기에서 자동 제어를 사용하기 때문에 발진 주파수는 UBA13 IC의 핀 2021(RHV 핀)을 통해 흐르는 전류의 양에 따라 달라집니다. f에 도달하면 자동 제어 기능이 시작됩니다._в. 자동 제어는 넓은 범위의 전원 전압 변동에서 램프에서 방출되는 광속을 크게 안정화시킵니다.

시동 단계에서 저전압 공급 커패시터 C9, C10 및 C13은 고전압 커패시터 C4에서 R2, 램프 필라멘트, R7 및 UBA13의 내부 연결 단자 5 및 2021를 통해 흐르는 전류에 의해 충전됩니다.

연소 단계에서 재전환이 발생합니다. 핀 5 대신 핀 13이 핀 8에 연결됩니다. 이제 저항 R2 및 R7을 통해 흐르는 전류는 이 전류의 강도가 정류된 전원 전압의 수준. 주 주파수(100-120Hz)의 두 배인 리플은 커패시터 C16에 의해 필터링됩니다. 결과적으로 램프에서 방출되는 광속은 주전원 전압이 200V에서 260V 범위로 변경될 때 거의 일정하게 유지됩니다.

10kHz 이상의 주파수에서 램프는 저항성 부하로 간주될 수 있습니다. 10kHz 이상의 주파수에서 여기된 관형 램프의 광 출력은 50-60Hz의 주파수에서 전원을 공급받을 때보다 훨씬 더 좋습니다. 이것은 58W 고주파 전원 공급 장치가 있는 TL-D 50W 램프가 58-58Hz의 주파수에서 50W 전원 공급 장치가 있는 TL-D 60W 램프와 동일한 광속을 방출한다는 것을 의미합니다. 안정기에 연결된 TL-D 58W의 정상 상태 작동 지점은 110V의 램프 전압과 455mA의 램프 전류를 특징으로 하며, 이는 50W의 전원 공급 장치에 해당합니다. 밸러스트 코일 L1의 인덕턴스 값은 램프의 작동점, 점화 커패시터 C7의 커패시턴스 및 45V의 공칭 전원 전압에서 대략 230kHz와 같은 작동 주파수에 의해 결정됩니다.

인덕턴스 L1과 커패시턴스 C7의 다양한 조합으로 원하는 램프 구동 전력을 얻을 수 있습니다. 특정 조합의 선택은 가열 모드, 필요한 최소 점화 전압 및 회로 부품 매개변수의 허용 오차와 같은 요인에 따라 달라집니다. 대부분의 경우 인덕턴스가 1mH 인 초크 코일 L1과 용량이 7pF 인 점화 커패시터 C8200의 조합이 최적입니다.

상당한 과부하로부터 전원 회로의 요소를 보호하기 위해 초소형 회로에는 점화 및 연소 단계에서 활성화되는 용량 성 작동 모드로부터 보호 기능이 내장되어 있습니다. UBA2021 칩은 인버터의 각 사이클에서 트랜지스터 VT5가 켜지는 동안 R6와 R2의 전압 강하를 확인합니다.

이 전압이 20mV 미만이면 회로가 용량성 모드에서 작동 중임을 의미하며 UBA2021은 예열 및 점화 단계에서 낮춘 것보다 훨씬 빠른 속도로 스위칭 주파수를 높이기 시작합니다. 결과적으로 스위칭 주파수는 공진 주파수를 초과합니다. 용량 성 모드의 신호가 사라지면 스위칭 주파수가 다시 필요한 주파수로 감소합니다.

램프 제거 보호는 UBA2021의 저전압 공급 방식으로 제공됩니다. 램프를 제거하면 커패시터 C6의 AC 전압이 7이 되어 IC의 저전압 전원 공급 장치가 사라집니다. 전자식 안정기를 끄지 않고 램프를 교체하면 회로 작동이 시작 단계부터 재개됩니다. 그리고 마지막으로 램프가 없으면 전자식 안정기를 시작할 수 없습니다. 결국이 경우 시작 저항 RXNUMX이 고전압에서 분리됩니다.

전자식 안정기에는 전해 커패시터 C4 유형 ASH-ELB 043이 장착되어 있습니다. 형광등 공급용 전자 회로에 사용하도록 특별히 설계된 이 커패시터는 최대 15000°C의 온도에서 긴 수명(85시간)을 특징으로 합니다. 상당한 전류 리플을 견뎌야 합니다.

인버터의 전원 스위치는 PHX3N50E 유형의 MOSFET입니다(E 인덱스는 장치의 신뢰성 향상을 나타냄). 제로 전압 스위칭 원리를 사용하여 MOSFET의 스위칭 손실을 최소화합니다. 각 트랜지스터의 가열은 전도 상태의 손실에 의해서만 발생하며 온도 상승 정도는 개방 채널 "드레인 소스"R의 저항에 따라 달라집니다_DS 온 및 케이스 열 저항 R_tn.

가열 및 점화 단계의 지속 시간은 다소 짧기 때문에 MOSFET 유형의 선택은 램프 연소 모드에서 안정기 인덕터를 통해 흐르는 전류의 크기에 의해 결정되었습니다. PHX3N50E는 500V의 최대 드레인-소스 전압과 3옴 미만의 온 저항이 특징입니다.

최대 1A의 피크 점화 전류를 견딜 수 있는 인덕턴스가 1mH인 L2,5 밸러스트 코일의 설계로 인해 보호 접지가 없는 회로에서 사용할 수 있습니다. 전자식 안정기의 점화기는 KR / MMKR7 유형의 8200pF 용량의 커패시터 C376입니다. 이 유형의 커패시터는 슬루율과 반복률이 높은 회로에서 사용하도록 설계되었습니다. 설치된 커패시터는 최대 1700V(600V RMS 정현파 전압)의 전압 스윙을 견딜 수 있습니다. 커패시터는 78V용 폴리프로필렌 K2-1600로 교체할 수 있습니다. 전자식 안정기 구성 요소의 권장 유형 표에 나와 있습니다. 3.6. 그리고 테이블에서 3.7이 주어진다 UBA2021 칩의 전자식 안정기 에너지 특성.

표 3.6. EPR 전자 부품의 권장 유형

UBA2021 칩의 전자식 안정기

표 3.7. 전자식 안정기의 에너지 특성

UBA2021 칩의 전자식 안정기

저자: Koryakin-Chernyak S.L.

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