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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Conception de ballasts électroniques pour lampes fluorescentes. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Concepteur radioamateur Le développement de ballasts électroniques haute fréquence (ballasts électroniques) pour lampes fluorescentes est une tâche d'ingénierie complexe avec de nombreuses inconnues, nécessitant de solides connaissances et un temps considérable. Pour simplifier sa solution, International Rectifier a placé sur son site Web le programme Ballast Designer - une conception assistée par ordinateur de ballasts électroniques sur des microcircuits spécialisés de sa propre conception, qui rend la conception compétente de ces appareils accessible même à un radioamateur débutant. Le programme Ballast Designer soulage le développeur de ballasts électroniques (souvent appelés "ballasts électroniques") pour l'éclairage de lampes fluorescentes du travail routinier de sélection des éléments, calcul long et laborieux des valeurs des composants du circuit et des produits de bobinage, permettant de compenser le manque d'expérience dans le processus de travail, ce qui est particulièrement précieux pour le développement amateur. Un jeu de documents reçu en quelques minutes suffit à la fabrication du produit calculé. Le programme est disponible gratuitement sur (8,3 Mo). L'archive bda.zip doit être décompressée dans un dossier séparé sur le disque dur de l'ordinateur, puis trouvée dans celui-ci et exécuter le programme Ballast Designer ou le programme d'installation. Dans les deux cas, l'ordinateur commencera le processus d'installation, après quoi le raccourci "Ballast Designer" apparaîtra sur le "Bureau". Pour lancer le programme du même nom dans le mode de fonctionnement, il suffit de cliquer la "souris" sur le raccourci. Il est nécessaire que dans les paramètres Windows ("Poste de travail" - "Panneau de configuration" - "Langue et normes" - "Numéros") un point soit spécifié comme séparateur décimal, et non une virgule familière à un utilisateur russophone. Sinon, tout se terminera par un message d'erreur à l'écran et le programme cessera de fonctionner. Une fois le lancement réussi, la fenêtre illustrée à la Fig. 1.
Deux procédures de conception sont proposées - standard et étendue. Par défaut, le standard sera utilisé, donnant à l'utilisateur la possibilité de "composer" l'option appropriée à partir de trois circuits de nœuds d'entrée, cinq types de puces de contrôleur et plusieurs dizaines de types de lampes connectées au ballast électronique selon sept circuits différents. Dans le processus de conception automatique, un circuit de ballast électronique sera synthétisé qui fournira des valeurs optimales pour l'amplitude et la fréquence de la tension appliquée à la lampe dans les modes de chauffage, d'allumage et de combustion, la durée de vie maximale de la lampe, la qualité de l'éclairage et l'efficacité de l'appareil. La procédure de conception avancée donne à l'utilisateur la possibilité d'influencer activement les décisions prises par le programme en modifiant à volonté plus de 20 paramètres, notamment la fréquence, la tension et le courant de la lampe dans différents modes, ainsi que les valeurs nominales des principaux composants. La possibilité de calcul constructif des selfs en fonction des paramètres électriques spécifiés est fournie Pour effectuer une procédure standard, il suffit d'appuyer successivement sur les cinq boutons à l'écran situés sous les inscriptions "Étape 1" - "Étape 5" ("Étape G - "Étape 5"), en choisissant l'une des options proposées à chaque étape. Étape 1 - sélection du circuit redresseur de tension secteur. La fenêtre "Sélectionner l'entrée de ligne" s'ouvre à l'écran. En déplaçant le curseur dans la partie inférieure de la fenêtre, l'une des variantes de l'unité de redressement est sélectionnée (Fig. 2, a-c). Son schéma apparaîtra dans la fenêtre, à côté - une liste de plusieurs options pour les limites acceptables pour changer la tension du secteur. Dans la liste, sélectionnez la ligne avec l'option la plus appropriée.
Pour terminer l'étape, il reste à appuyer sur le bouton "Sélectionner". Les limites sélectionnées seront affichées dans la case "Input" au-dessus de "Step 1". Ils peuvent être modifiés à n'importe quelle étape de la conception en cliquant sur le bouton fléché à côté de la case mentionnée et en sélectionnant une nouvelle option dans la liste déroulante. Le programme offre des possibilités similaires (listes déroulantes d'options dans les cases "Lampe", "Contrôle 1C", "Configuration") pour modifier les paramètres définis à d'autres étapes de la procédure de conception standard. Les schémas du pont redresseur (Fig. 2, b) et du redresseur à doublement de tension (Fig. 2, c) sont sans doute bien connus des lecteurs. À propos du schéma de la fig. 2, et avec un correcteur de facteur de puissance actif (Eng. Power Factor Corrector, PFC) il est nécessaire de dire plus en détail. Les alimentations pulsées qui se sont généralisées aujourd'hui, qui incluent des ballasts électroniques, ne sont pas une charge très performante pour le réseau électrique. Le fait est qu'ils ne consomment pas un courant sinusoïdal, mais un courant pulsé avec une valeur de crête plusieurs fois supérieure à celle effective. Les composants haute fréquence du spectre des impulsions de courant créent de puissantes interférences avec la réception radio et télévision et peuvent même entraîner des pannes d'ordinateurs connectés au même réseau. Les recommandations récemment adoptées du comité électrotechnique international CEI 1000-3-2 fixent des niveaux limites d'harmoniques très bas (jusqu'au 39e) dans le spectre du courant consommé du réseau à un facteur de puissance proche de 1. Les exigences des normes en vigueur dans les pays de la CEI sont beaucoup plus souples à cet égard, mais leur durcissement est à prévoir dans un avenir proche. Un correcteur de facteur de puissance actif résout le problème en rendant le courant consommé proche d'une forme sinusoïdale. Le correcteur est un convertisseur élévateur d'impulsions-stabilisateur de tension. Grâce à son travail, une impulsion puissante du courant de charge du condensateur C1 (Fig. 2, a) est divisée en plusieurs impulsions courtes réparties sur la période de telle sorte que leur valeur moyenne change presque selon une loi sinusoïdale. Les composantes haute fréquence résultantes du courant sont lissées par un filtre non représenté sur le schéma simplifié. Lorsqu'il est alimenté par un secteur de 220 V, la tension de sortie normale du correcteur est de 400 V. Elle est stabilisée, de sorte que la luminosité de la lueur de la lampe est pratiquement indépendante des variations de tension du secteur sur une large plage. Le programme Ballast Designer construit généralement une unité de contrôle correcteur basée sur la puce L6561, un contrôleur PFC spécialisé. Les contrôleurs de ballast électronique IR2166, IR2167 sont équipés d'unités de contrôle de correction intégrées qui, selon la société, sont supérieures en paramètres aux microcircuits spécialisés. Étape 2 - sélectionnez le type et la puissance de la lampe. La fenêtre "Select Lamp" s'ouvre à l'écran. Dans celui-ci, en déplaçant le curseur, l'une des lampes illustrées à la Fig. 3 groupes.
Chacun d'eux a des lampes de puissance différente. Les noms des groupes adoptés dans le programme sont conditionnels. La correspondance entre eux et les indices de lettres dans les désignations des lampes les plus courantes de certains fabricants peut être déterminée à partir du tableau (les lampes du groupe Spiral ne sont pas produites par les sociétés qui y sont répertoriées)
Les groupes T5, T8, T12 comprennent les lampes fluorescentes linéaires conventionnelles (lampes fluorescentes) avec un diamètre d'ampoule de 16, 26 et 38 mm, respectivement, y compris celles avec une efficacité accrue et une composition spectrale améliorée de la lumière. Il est possible d'élargir la liste des lampes par l'utilisateur. Pour ce faire, sélectionnez simplement le groupe "Lampe utilisateur" dans la fenêtre "Sélectionner une lampe" et cliquez sur le bouton "Modifier la liste". Une fenêtre d'édition de la liste des lampes et de leurs paramètres s'ouvrira. Étape 3 - sélection de la puce du contrôleur de ballast électronique. La fenêtre "Sélectionner la cible 1C" s'ouvre à l'écran. En déplaçant le curseur, l'un des microcircuits proposés est sélectionné. Si Adobe Acrobat Reader est installé sur l'ordinateur, en cliquant sur le bouton "Fiche technique" dans la partie supérieure de la fenêtre principale (voir Fig. 1), vous pouvez afficher la description et les données de référence du microcircuit sélectionné en anglais. Dans la version du programme en vigueur au moment de la rédaction de l'article, les microcircuits suivants étaient proposés : IR21571 - pour les ballasts électroniques les plus simples, relativement faciles à adapter à différents types de lampes fluorescentes. Traduction russe de la fiche technique-a pour cette puce. IR2157 - fournit des modes optimaux pour démarrer le préchauffage de la cathode, l'allumage et le fonctionnement de la lampe, et le changement de mode automatique. Il est équipé d'unités de surveillance de l'état et de protection des filaments de lampe, de protection contre les basses tensions d'alimentation, contre les pannes lors du changement de lampe, contre les surcharges thermiques, contre les décharges électrostatiques et d'autres moyens qui garantissent un fonctionnement fiable des ballasts électroniques et son redémarrage automatique après la sortie d'une urgence. IP2156 - "sœur cadette" IP2157, en diffère par l'absence de certaines fonctions de protection. IR2159 - la même fonctionnalité que l'IR2157, vous permettant en outre de régler la luminosité de la lampe en passant de 0,5 à 5 V de la tension de commande fournie à une entrée spéciale. Les limites de changement de luminosité (dans la plage de 1 à 100%) sont définies par des résistances connectées aux sorties du microcircuit. Une méthode de contrôle de la puissance fournie à la lampe a été mise en œuvre, qui ne nécessite pas de transformateur d'isolement. Traduction russe de la fiche technique-a sur une puce. IR2166, IR2167 - sont équipés, comme déjà indiqué, de contrôleurs correcteurs de facteur de puissance intégrés avec adaptation dynamique au mode de fonctionnement du ballast électronique. Fournit un coefficient d'harmonique total inférieur à 10% et un facteur de puissance supérieur à 0,99 lorsqu'il est alimenté à partir d'un réseau avec une tension nominale de 120 et 220 V, ce qui dépasse les exigences des normes de la plupart des pays européens et dépasse les performances de nombreux microcircuits de contrôle correcteurs spécialisés. Étape 4 - sélection du nombre de lampes et du schéma de leur connexion au ballast électronique. La fenêtre "Sélectionner la configuration de la lampe" apparaît à l'écran, dans laquelle il est nécessaire, en déplaçant le curseur, de sélectionner le schéma approprié avec une ou deux lampes. Toutes les options possibles sont présentées dans la Fig. 4, a-zh.
Étape 5 - conception automatique des ballasts électroniques. Après avoir appuyé sur le bouton "Design Ballast", une fenêtre avec le logo International Rectifier apparaît à l'écran, qui montre l'avancement du processus de conception, qui ne prend que quelques secondes. À la fin, des fenêtres s'ouvrent, dont l'une contient un schéma de principe de l'appareil conçu. Un exemple du circuit synthétisé est illustré à la fig. 5. Il ne diffère de l'original que par l'utilisation de symboles conventionnels pour des éléments familiers aux lecteurs du magazine. Les circuits surlignés en couleur doivent être réalisés avec des fils aussi courts et épais que possible. Les types et les dénominations des éléments sur le schéma d'origine sont absents, à la place, leur liste est donnée dans une fenêtre séparée (eng. Bill of Materials, BOM).
Une ou plusieurs autres fenêtres (selon le nombre d'éléments) contiennent des données sur les éléments inductifs disponibles dans le ballast électronique conçu. Un exemple d'une telle fenêtre est illustré à la Fig. 6. Outre l'inductance nominale, le courant maximal et la température, toutes les données nécessaires à la fabrication d'une self ou d'un transformateur sont indiquées ici: la taille standard recommandée (taille du noyau) et la marque du matériau du circuit magnétique (matériau du noyau), la longueur de l'entrefer non magnétique (longueur de l'entrefer), le nombre de tours (tours) et le diamètre du fil (diamètre du fil) de l'enroulement. Même un croquis de la conception et de la mise en page des conclusions est donné.
Pour passer à la procédure de conception avancée dans la fenêtre principale du programme (voir Fig. 1), cliquez sur le bouton "Avancé". En conséquence, la fenêtre principale sera transformée en celle illustrée à la Fig. 7.
Il donne accès aux valeurs de divers paramètres qui peuvent être modifiés au cours du processus de conception. La position du point de fonctionnement de la lampe (en coordonnées tension-fréquence) dans différents modes et la trajectoire de son mouvement lorsqu'ils changent peuvent être obtenues graphiquement (Fig. 8). Il est possible d'ouvrir des fenêtres pour concevoir des éléments inductifs (bouton "Inducteur") ou sélectionner des valeurs nominales d'éléments qui définissent le mode de fonctionnement du contrôleur de ballast électronique (bouton "Programme 1C").
Lors de la préparation de l'article, des informations trouvées sur Internet aux adresses suivantes ont été utilisées : , , , , , . Auteur : Yu.Davidenko, Lugansk, Ukraine
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