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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 T8 형광 램프용 범용 웜 스타트 전자식 안정기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / Освещение 저자는 특수 ICB8FL1G 마이크로 회로에 조립된 T02 형광등용 전자식 안정기 설계를 제안합니다. 이 장치에는 능동 전력 교정기가 장착되어 있으며 비상 모드에 대한 보호 기능을 제공하고 다른 전원의 램프를 연결하기 위한 XNUMX가지 옵션이 있습니다. 전자식 안정기 - 종종 전자식 안정기로 불리는 전자식 안정기는 가스 방전 램프(이 경우 형광등)의 작동 모드를 점화하고 유지하는 데 사용됩니다. 기존의 초크 및 스타터에 비해 전자식 안정기의 장점은 시작 시 램프 깜박임이 없고 역률이 높으며 광속 리플 계수가 상당히 낮고 비용이 저렴하다는 점입니다. 요즘에는 사무실이든 가정이든 거의 모든 형광등에 전자식 안정기가 장착되어 있습니다. 회로 측면에서 대량 생산되는 전자식 안정기는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 패시브 파워 코렉터가 있는 13007 시리즈의 두 개의 강력한 고전압 트랜지스터에서 자동 시작되는 하프 브리지 컨버터입니다. 이 유형의 안정기는 가장 저렴하고 일반적이며 36...38kHz의 주파수에서 작동합니다. 특수 초소형 회로에 조립된 두 번째로 더 비싼 전자식 안정기에는 활성 전력 보정기와 "웜" 시작 기능이 있습니다. 그들은 일반적으로 36...48 kHz의 발진기 주파수를 가지며 매우 낮은 광속 맥동 계수(2...5%)로 구별됩니다. 비교를 위해: 기존 초크 및 스타터로 켜진 램프의 경우 광속 맥동은 약 40 ~ 60%이며 저렴한 전자식 안정기는 약 15%입니다. 이 기사에서는 특수 마이크로 회로의 전자 안정기 버전에 대해 설명합니다. 주요 기술 특성
안정기는 Infineon에서 개발한 형광등용 전자식 안정기 ICB1FL02G의 특수 마이크로 회로 컨트롤러에 조립됩니다. 이 칩의 안정기는 회로에서 IR2168, IR2166과 같은 International Rectifier 칩의 안정기와 유사하지만 더 적은 외부 요소가 필요하며 실습에서 알 수 있듯이 더 안정적이고 신뢰할 수 있습니다 (이는 저자의 주관적인 의견입니다). 장치의 구성표가 그림에 나와 있습니다. 1. 주요 특징은 램프 연결을 위한 1가지 구성(옵션)입니다. 마이크로 회로의 작동에 대한 자세한 설명은 [18]에 나와 있습니다. 안정기의 작동은 램프 음극 예열, 점화 및 작동 모드의 세 단계로 나눌 수 있습니다. 예열은 다음과 같이 구현됩니다. 전원을 켠 직후 마이크로 회로의 클록 생성기가 약 125kHz의 주파수에서 작동하기 시작합니다. 10ms 후 주파수는 65kHz로 부드럽게 감소합니다. 이것은 저항 R22에 의해 설정되는 예열 주파수입니다. 이 값은 L2C14 출력 안정기 회로의 공진 주파수보다 훨씬 높기 때문에 램프의 음극에 가해지는 전압으로는 램프를 점화하기에 충분하지 않습니다. 램프의 예열이 시작되며 지속 시간은 저항 R26에 의해 설정되고 0에서 2초(이 경우 1초) 범위에서 선택됩니다. 이 시간 동안 주파수는 변경되지 않습니다. 예열 기간 동안 램프의 음극은 고주파 전류에 의해 충분히 가열되고 램프의 가스는 부분적으로 이온화되기 시작합니다. 결과적으로 후속 점화는 램프 필라멘트에 대해 덜 "스트레스가 많은" 모드에서 발생하고 트랜지스터 VT2, VT3을 통해 더 낮은 전류 서지로 발생합니다. 예열 기능은 때로는 여러 번 크게, 형광등의 수명을 늘립니다.
다음 40ms의 예열 시간이 지나면 칩의 클록 주파수가 다시 감소하기 시작합니다. L2C14 회로의 공진 주파수에 접근함에 따라 커패시터 C14의 플레이트에서 램프의 음극에 적용되는 전압이 급격히 증가하기 시작하고 600 ... 800 V에 도달하면 점화가 발생합니다. 이 순간 전류 센서 - 저항 R27의 전압이 0,8V의 임계 값에 도달하고 예를 들어 부하없이 안정기를 켜려고 할 때 또는 램프 중 하나에 오류가 발생하면 미세 회로 컨트롤러가 발생할 수 있습니다. 변환기의 주파수를 더 낮추지 말고 다시 증가시키기 시작하면 커패시터 C14 양단의 전압이 감소합니다. 이는 변환기 출력에서 과도한 전류 및 전압 서지를 피하기 위해 수행됩니다. 저항 R0,8에서 전압 강하가 27V 미만으로 감소하면 주파수가 다시 감소합니다. 이 과정은 성공적인 점화 신호가 수신될 때까지 여러 번 반복될 수 있습니다. 이 신호는 입력 LVS2,5(LVS - 램프 전압 감지, 핀 1) DA13에서 진폭이 1mA 이하인 정현파 전류와 입력 RES에서 스윙이 3,2V 이하인 사다리꼴 전압의 모양입니다. (RESTART, 핀 12) DA1 . 최대 점화 시간은 최대 235ms입니다. 램프 점화에 실패한 경우 마이크로 회로는 비상 모드로 전환되고 스위칭 트랜지스터 VT2 및 VT3이 중지됩니다. 성공적으로 점화되면 DA1이 작동 모드로 전환되고 클록 생성기 주파수가 저항 R18에 의해 설정된 작동 값으로 감소합니다. 밸러스트 작동의 세 단계(예열, 점화 및 작동 모드)는 모두 그림 3의 오실로그램으로 표시됩니다. 3(오실로스코프는 커넥터 XS9의 핀 1, 4에 연결됨). 무화과. 도 18는 각각 XNUMXW의 전력에 연결된 XNUMX개의 램프로 작동 정상 상태에서 전압의 오실로그램을 나타낸다.
작동 모드에서 추가 보호 기능이 활성화됩니다. EOL(End Of Life) - 램프 수명 종료, 정전식 모드에서의 작동 보호, 램프의 정류 효과 보호. 서비스 수명이 끝날 때까지 램프를 통한 전류가 급격히 증가하는 경우 회로의 전류는 215μA로 증가합니다. 전원 공급 장치, R14, R16, R21, R23, R30, 램프 필라멘트, R17, R15, R13, R12, 내부 전류 센서 칩 DA1. 이렇게 하면 EOL 보호가 트리거되고 안정기가 꺼집니다. 이 회로를 통해 흐르는 전류의 양수 및 음수 반주기의 진폭이 같지 않으면 램프가 정류기 모드에서 작동하고 있음을 의미합니다. 즉, 램프를 통해 다른 방향보다 한 방향으로 더 많은 전류가 흐릅니다. 이 효과는 램프 음극 중 하나의 조기 마모로 인해 발생합니다. 이 경우 안정기도 비상 모드로 들어갑니다. 예를 들어 램프 홀더 결함이나 필라멘트 중 하나의 소손으로 인해 안정기 작동 중에 램프 회로의 접점이 끊어지면 회로의 저항이 급격히 증가하고 출력 단계가 용량 성으로 전환됩니다 결과적으로 공명을 일으킬 수 있습니다. 이 경우 RES 입력의 전압이 1,6V 수준을 초과하여 보호 기능이 작동하고 안정기가 꺼집니다. 또한 DA1 칩의 LVS1 및 RES 입력은 안정기가 실행되는 전체 시간 동안 램프 연결을 제어하는 역할을 합니다. 안정기가 작동하는 동안 램프 중 하나를 제거하면 안정기가 꺼집니다. 유효 전력 보정기는 변압기 T1, 트랜지스터 VT1, 다이오드 VD2 및 커패시터 C5에 조립됩니다. 그 목적은 소비되는 전류의 모양을 전압의 모양에 최대한 가깝게 하여 전류와 전압 사이의 위상 편이를 줄여 무효 전력을 최소화하는 것입니다. 작동 원리는 [1]과 [2]에 자세히 설명되어 있습니다. 이 보정기의 기능은 임계 전도 모드(CCM)와 불연속 전도 모드(DCM) 모두에서 작동하는 기능입니다. 분배기 R8-R11C6은 공급 전압의 순간 값을 제어하고 트랜지스터 VT1의 폐쇄 시간을 결정하는 데 사용됩니다. 전류 제한 저항 R1을 통해 PFCZCD 입력(핀 3) DA7에 연결된 변압기 T1의 1차 권선은 변압기의 1차 권선을 통과하는 전류가 XNUMX에 도달하는 순간을 결정하는 데 필요합니다. 이런 일이 발생하자마자 트랜지스터 VTXNUMX의 게이트에 개방 펄스가 적용됩니다. 변압기 TXNUMX의 두 권선은 동상이어야 합니다. 마이크로 회로는 회로 R1, R2, R5에서 전원을 켠 후 첫 순간에 전원이 공급됩니다. 앞으로 - 출력 단계에서 스태빌라이저 C12C13R28VD5VD6C10을 통해. 1개의 램프를 안정기에 연결하기 위해 마이크로 회로 제조업체는 병렬로 연결된 2개의 출력 안정기 회로를 사용할 것을 권장합니다. 각 회로에는 직렬로 연결된 XNUMX개의 램프가 있습니다[XNUMX]. 그런데 다음 문제가 발생합니다. 출력 LC 회로의 매개 변수에 약간의 차이가 있더라도 램프 쌍이 동시에 점화되지 않을 수 있으므로 인식에 그다지 유쾌하지 않습니다. 반면 직렬로 연결된 XNUMX개의 램프는 예열 중에 충분히 예열할 시간이 없고 점화하는 데 훨씬 더 많은 에너지가 필요하기 때문에 점화하는 데 상당히 문제가 있습니다. 또한 연결 전선의 손실을 잊어서는 안됩니다. 해결책은 하나의 출력 회로를 남기고 저전력 보조 강압 변압기 TXNUMX를 추가하는 것이었습니다. 램프 접합부의 손실을 보상하고 램프의 가열을 개선하며 점화를 용이하게 합니다. 변압기 T2의 전력은 램프 총 전력의 8 ... .10%이어야 하고 변환 비율은 20.30이어야 한다는 것이 실험적으로 확립되었습니다. 1x18, 2x18, 1x36 램프를 안정기에 연결할 때 램프에 과도한 전력이 공급되지 않도록 T2 변압기와 커플링 커패시터 C11, C16 및 C18을 제거해야 합니다. 문서 [1]은 출력 회로 L2C14를 제외하고 안정기의 모든 주요 요소에 대한 계산을 제공합니다. 인덕터(L2)의 인덕턴스와 커패시터(C14)의 커패시턴스는 다음과 같이 계산된다. 최대 램프 전력(4x18 또는 2x36) P=72W, 선택된 작동 주파수 f=41kHz, 점화 주파수 f무시하다=48kHz[1], "웜" 스타트 사용, 최적의 점화 전압 U무시하다≈700V. 우리가 얻은 에너지 비율에서 E = P/f = C U2/ 2, 따라서 C14 = 2P/(에프무시하다·U무시하다2) = 2 72/(48 103· 7002) ≈ 6,1nF. 사용 가능한 커패시터 중에서 6,8nF 커패시터가 선택되었습니다. 이제 인덕터 L2의 인덕턴스를 결정합니다. 주파수는 에프 = 1/(2π√LC), 따라서 L2 = 1/(4π2씨에프2) = 1/(4π26,8 412· 106) = 2,2mH. 반면에 밸러스트 초크의 인덕턴스는 다음 조건을 준수해야 합니다. L2 = (유피트 -Uл) 티열다/Iл , 어디서 유피트 - 전원 전압; 유л - 램프의 작동 전압(18W 램프의 작동 전압은 약 56V이므로 Uл=4 56=224V); 티열다 - f=41kHz에서 트랜지스터 개방 시간, t열다 ≈11,5 µs([1]에 따름); 나л≈0,33A - 램프 작동 전류. 여기에서 L2 = (290 - 224) 11/330 = 2,2mH. 인덕터 L2의 최대 전류를 결정하면 공진시 커패시터 C14의 전류와 같습니다. IL2 = 유레즈2π f레즈C = 700 2π 48 1036,8 10-9 = 1,4A 예를 들어 EV25/13/13과 같이 전체 전력에 적합한 자기 코어를 선택합니다. 필요한 간격 g를 추정해 보겠습니다. g = (4 10-4파이 L I최대2)/(에스비2), 여기서 S는 자기 회로의 단면적, m(EV25/13/13의 경우 S=75mm2); B - 최대 유도, T; L - 인덕턴스, H; 나최대 - 최대 전류, A 유도 B = 0,22 T를 취합시다. 얻다 g = (4 10-4파이 2,2 10-3· 1,42)/(75 10-6· 0,222) = 1,5mm. 인덕터 L2의 권선 수 N을 계산합니다. 패=엔2·에이L, 따라서 엔 = √(라L) ; ㅏL = (아L0λ)/(μeg) 어디 AL - 턴당 인덕턴스(갭이 있는 자기 회로), H; ㅏL0 - 턴당 인덕턴스(갭이 없는 자기 회로, 참고서의 정보), H; λ는 자기 회로의 평균 전력선 길이 mm입니다. μe - 자기 회로 재료의 초기 투자율(참고서의 정보). 마그네틱 코어 EV25/13/13용, 재질 N87 - AL0=2400nH, λ=59mm, μe= 1520. 따라서 AL = (2400 10-959 10-3)/(152 1,5 10-3) = 6,7 10-8 지엔, 엔 = √(2,2 10-3/6,7 10-8) = 181턴. 최대 인덕션을 확인하자 B = (나는최대μ0N)/g, 여기서 μ0 = 4π 10-7 H/m ; B = (1,4 4π 10-7181)/(1,5 10-3) = 0,212T 인덕터는 4x0,2mm 와이어(직경 0,2mm의 와이어 XNUMX개)로 감겨 있습니다. 가능하면 권선을 섹션으로 나누는 것이 바람직합니다. 이 장치는 한쪽 면이 적층된 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판에 조립됩니다. 인쇄 회로 기판 도면이 그림에 나와 있습니다. 5. 표면 실장을 위한 모든 요소는 인쇄된 도체의 측면에 위치하고 모든 출력 요소는 반대쪽에 있습니다. 요소의 위치는 그림에 나와 있습니다. 6. 조립된 장치의 사진은 Fig. 7 및 그림. 8. 커패시터 C14 - 금속 필름, 1600V 전압, 커패시터 C11-C13 - 금속 필름 또는 디스크 세라믹, 커패시터 C1000, C16 - 18V. 다이오드 VD100, VD2 - 고속 최소 4V의 허용 역 전압. 트랜지스터 FQD600N5(VT50-VT1)은 SPP3N03C60 또는 이와 유사한 것으로 교체할 수 있습니다. 변압기 T3은 E1/25/13 자기 코어, 재료 N7, 비자기 간격 27mm에 감겨 있습니다. 1,6차 권선은 184x4mm 와이어 0,2회, 14차 권선은 직경 0,3mm의 2회 와이어를 포함합니다. 변압기 T16는 틈 없이 E8/5/27 자기 회로, 재료 N1에 감겨 있습니다. 권선 2-208는 11회, 권선 14 - 6, 7 - 10, 13 -24 - 4회, 권선 5 - 8, 9 - 12 - 0,18회를 포함합니다. 모든 권선의 와이어 직경은 18mm입니다. 주파수 설정 저항 R22, R26, R0,5은 1-XNUMX%의 공차로 선택하는 것이 바람직합니다. 적절하게 조립된 장치는 일반적으로 즉시 작동하기 시작하며 조정이 필요하지 않습니다.
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저자: V. 라자레프
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