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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Un convertisseur économique pour alimenter une lampe fluorescente à partir d'une batterie. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage Le dispositif décrit est conçu pour alimenter des lampes fluorescentes lors de l'éclairage d'un garage, d'un abri de jardin ou d'autres petits espaces. Il est réalisé sur des éléments accessibles et peut être facilement répété par des radioamateurs moyennement qualifiés. Les avantages du dispositif incluent notamment sa capacité à fonctionner à une tension d'alimentation réduite à 5 V. Des études récentes ont montré que lorsque les lampes fluorescentes sont alimentées avec un courant de fréquence élevée (> 20 kHz), leur efficacité lumineuse augmente considérablement (voir l'article de S. D. Rudyk, V. E. Turchaninov, S. N. Florentsev "Convertisseur de tension haute fréquence avec facteur de puissance d'entrée élevé pour alimenter une lampe fluorescente. "- Génie électrique, 1996, n ° 4, pp. 31 - 33). Ainsi, pour les lampes compactes d'une puissance allant jusqu'à 50 W, elle atteint 26 ... 35%. Cela se produit principalement en raison d'une diminution des pertes de puissance près des électrodes. Lorsque les lampes sont pulsées avec des courants à haute fréquence, elles diminuent de deux à trois fois. Le convertisseur développé par l'auteur est conçu pour alimenter les lampes fluorescentes LBU-30 d'une puissance de 30 W et présente les caractéristiques techniques suivantes : tension d'alimentation nominale - 13,2 V ; courant d'entrée nominal - 2,6 A; fréquence de conversion - 20...25 kHz ; L'efficacité de l'appareil est de 85%. Le schéma fonctionnel du convertisseur est illustré à la fig. 1. Il est réalisé à partir d'un onduleur de tension chargé sur un circuit oscillant série formé d'une inductance L1 et d'un condensateur C1, en parallèle auquel est connectée une lampe fluorescente EL1.
L'onduleur convertit la tension continue de la batterie de 13,2 V en alternative, sous la forme d'impulsions rectangulaires d'une amplitude de 150 V, fournies au circuit oscillant série L1C1. La fréquence de résonance du circuit est égale à la fréquence de la tension d'alimentation et le courant traversant la charge connectée au condensateur du circuit ne dépend pas de sa résistance. En même temps, au moment où la tension d'alimentation est appliquée, la résistance de la lampe EL1 est élevée, une haute tension est appliquée au condensateur C1 et un courant dépassant la valeur nominale traverse l'inductance L1. Ce courant traverse également les filaments EL1 en les chauffant, ce qui assure un allumage fiable de la lampe. Lorsque la lampe s'allume, sa résistance chute et shunte le condensateur C1. En conséquence, la tension sur celle-ci chute à une valeur qui maintient la lampe allumée et le courant traversant l'inductance L1 diminue jusqu'à la valeur nominale. Le schéma de circuit du convertisseur est illustré à la fig. 2. Le circuit oscillant est formé par les éléments 12, C7. L'onduleur est réalisé selon le schéma d'un oscillateur push-pull avec retour de courant positif (POST) sur les éléments T1, T2, L1, VT1, VT2, VD1-VD6, C2-C5, R1-R4. Cette construction de l'onduleur vous permet de minimiser l'énergie dépensée pour contrôler les transistors clés VT1, VT2 et de réduire l'effet de la tension d'alimentation sur la stabilité du convertisseur. Dans ce cas, des fréquences de conversion optimales sont également facilement fournies.
En plus des éléments ci-dessus, le convertisseur contient un fusible FU1, un condensateur C1 qui protège l'alimentation des courants de surtension et un circuit C6R5 qui supprime les fluctuations de tension à haute fréquence sur les enroulements du transformateur T2. Le convertisseur fonctionne comme suit. Au moment où la tension d'alimentation est appliquée, les transistors VT1, VT2 sont fermés et la tension sur leurs collecteurs est égale à la tension d'alimentation. Un courant circule dans les résistances R1, R2, chargeant les condensateurs C2, C3 dans le sens opposé à leur polarité indiquée sur le schéma. Après un certain temps, la tension à la base de l'un des transistors (par exemple, VT1) atteindra son seuil d'ouverture et un courant traversera le circuit collecteur, qui traversera également la source d'alimentation, l'enroulement I du transformateur T2 et enroulement III du transformateur T1. En conséquence, un courant apparaîtra également dans l'enroulement II du transformateur T1, qui, à son tour, traversera le condensateur C2 et la jonction base-émetteur du transistor VT1. Dans ce cas, VT1 entre en mode saturation, et le condensateur C2 se recharge conformément à la polarité indiquée sur le schéma. Sa recharge est limitée par la diode VD1. Ainsi, le convertisseur est démarré. Le transistor VT1 sera en saturation jusqu'à ce que le courant de base s'arrête, ce qui peut se produire à la suite d'une diminution du courant dans l'enroulement primaire du transformateur T2 ou d'un court-circuit des enroulements du transformateur T1. Le convertisseur démarre à la fréquence de résonance du circuit L2C7 et les transistors VT1, VT2 commuteront au moment où le courant d'inductance L2 passe par zéro. Après que la lampe EL1 a été allumée et que le condensateur C7 a été shunté par celle-ci, le transfert d'énergie de l'inductance L2 vers la lampe et le condensateur C7 est retardé et la fréquence de conversion est réduite. Dans ce cas, sa stabilisation se produit à un niveau déterminé par le temps d'inversion d'aimantation de l'inductance L1, qui, en saturant, court-circuite l'enroulement du transformateur T1, ce qui entraîne la fermeture d'un transistor et l'ouverture d'un autre. La fréquence d'accord du circuit oscillant est choisie égale à 46 kHz, et la fréquence de fonctionnement du convertisseur est de 20...25 kHz. Avec ce rapport de fréquences, une efficacité maximale est assurée. Les chaînes C4VD5R3 et C5VD6R4 servent à réduire l'amplitude de l'impulsion de commutation sur les collecteurs des transistors VT1, VT2 lorsqu'ils sont fermés. Le convertisseur est monté sur une carte de circuit imprimé en fibre de verre avec des dimensions de 200x50 mm. Il peut être intégré au luminaire ou logé dans un boîtier séparé. Lors du montage de l'inductance L1 et du transformateur T1, il est souhaitable de le placer le plus loin possible du transformateur T2 et de l'inductance L2, et les condensateurs d'oxyde C2, C3 ne doivent pas être placés à proximité des transistors VT1, VT2 et résistance R5. Le convertisseur utilise des résistances MLT, des condensateurs K73-17 (C1, C4, C5) pour une tension de 63 V, K50-35 (C2, C3) pour une tension de 25 V et K15-5 (C6, C7) pour une tension de 1,6kV. Les transistors KT803A peuvent être remplacés par KT908 avec n'importe quel index alphabétique. Il est souhaitable de les choisir avec le même coefficient de transfert de courant de base. Chaque transistor est monté sur un dissipateur thermique d'une surface de 50 cm2. Les diodes KD105 utilisées dans l'appareil peuvent avoir n'importe quel index de lettre. D'autres diodes basse fréquence avec un courant direct admissible d'au moins 0,5 A conviennent également.Les diodes KD212 (VD3 - VD6) peuvent également être avec n'importe quel index alphabétique. Il est permis de les remplacer par d'autres en silicium capables de fonctionner à des fréquences allant jusqu'à 50 kHz et permettant un courant direct d'au moins 2 A et une tension inverse d'au moins 50 V. Les selfs et les transformateurs sont enroulés sur des noyaux magnétiques annulaires en ferrite M2000NM-1. Les enroulements des selfs L1, L2 sont placés sur les circuits magnétiques K7x4x2 et K40x25x11 et contiennent respectivement 5 spires de fil PEV-2 0,63 et 140 spires de fil PEV-2 0,41. Les enroulements des transformateurs T1, T2 sont enroulés sur des noyaux magnétiques K20x12x6 et K40x25x11, respectivement. Les enroulements I, III et III' du transformateur T1 contiennent 3 tours de fil PEV-2 0,63, et II et II' - 12 tours de fil PEV-2 0,41 chacun. Chacun des enroulements I et I' du transformateur T2 est constitué de 11 spires de fil PEV-2 0,8, et l'enroulement II est constitué de 140 spires de fil PEV-2 0,41. Les enroulements I et I' du transformateur T2 sont bobinés simultanément en deux fils sur l'enroulement II. Lakotkan doit être posé entre les enroulements. Les enroulements du transformateur T1 doivent être disposés conformément au schéma de la fig. 3. L'enroulement I doit être placé symétriquement par rapport aux autres enroulements afin d'assurer la symétrie des demi-cycles de la tension de sortie et d'exclure la saturation unilatérale du circuit magnétique du transformateur, ce qui entraîne une augmentation des pertes d'énergie . La self L2 doit avoir un entrefer non magnétique. Pour ce faire, dans son noyau, avant l'enroulement, vous devez faire une coupe d'une largeur de 0,8 mm.
Au moment de l'établissement du convertisseur, à la place de la lampe EL1 et du condensateur C7, une résistance d'une résistance de 2 kOhm et d'une puissance de 1 ... 5 W est connectée en série avec l'inductance L10. Vérifiez d'abord la fiabilité du démarrage du convertisseur. Pour ce faire, une tension d'alimentation de 5 V lui est appliquée et, si elle ne commence pas à générer des impulsions rectangulaires avec une fréquence de 20 ... 25 kHz, la résistance des résistances R1, R2 est réduite, mais pas plus de trois fois. Ensuite, contrôlez la fréquence de génération du convertisseur. Pour ce faire, il est alimenté par une tension d'alimentation nominale de 13,2 Vis à l'aide d'un oscilloscope ou d'un fréquencemètre pour déterminer la fréquence de la tension alternative sur les enroulements du transformateur T2. S'il dépasse 20 ... 25 kHz, modifiez le nombre de tours de l'inductance L1. Pour augmenter la fréquence, diminuez-la, et pour la diminuer, augmentez-la. Après cela, les circuits de sortie du convertisseur sont restaurés et, en série avec l'inductance L2, une résistance d'une résistance de 10 Ohms et d'une puissance de 0,5 ... 1,0 W est connectée. Ensuite, la tension d'alimentation nominale est appliquée au convertisseur et, après l'allumage de la lampe EL1, à l'aide d'un oscilloscope, la forme de la tension sur la résistance nouvellement installée est surveillée: elle doit être proche de la sinusoïde. Le courant traversant l'inductance L2 doit être d'environ 0,22 A. Lorsque le convertisseur est alimenté, la lampe doit s'allumer au plus tard 1 ... 2 s. En plus de la lampe LBU-30, d'autres conçues pour la même tension et le même courant, par exemple LB-40, peuvent fonctionner avec le convertisseur décrit. Auteur : L. Zuev, Dzerjinsk, région de Nizhny Novgorod ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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