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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
Démarreurs électroniques. Le principe de fonctionnement d'un démarreur électronique basé sur la puce UBA2000T. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Ballasts pour lampes fluorescentes Examinons de plus près un démarreur électronique implémenté sur une puce spécialisée de PHILIPS - UBA2000T. UBA2000T est un circuit intégré utilisé dans les démarreurs électroniques pour lampes fluorescentes, conçu pour remplacer les démarreurs bimétalliques conventionnels. Le microcircuit contrôle le préchauffage des électrodes de la lampe et son allumage. Le temps de préchauffage de la lampe est strictement déterminé à l’aide d’un diviseur de fréquence d’alimentation. Si la lampe tombe en panne, le circuit s'éteint automatiquement après sept tentatives d'allumage infructueuses, évitant ainsi la possibilité de surchauffe du dispositif de ballast. En cas de panne de courant, le circuit se réinitialise automatiquement à son état d'origine et rallume la lampe. La puce UBA2000T assure l'exécution de la séquence d'actions nécessaire à l'allumage de la lampe fluorescente. Les méthodes de connexion du microcircuit au circuit d'alimentation de la lampe sont illustrées à la Fig. 3.4, et le schéma fonctionnel de l'UBA2000T est présenté sur la Fig. 3.5. La tension secteur est redressée et divisée à l'aide de coupeurs externes R1 et R2 jusqu'au niveau requis. Lorsque l'alimentation est allumée, le condensateur tampon C1 est chargé via le diviseur résistif et le commutateur interne S1 ; La tension aux bornes du condensateur est utilisée pour alimenter le microcircuit. Tant que la tension aux bornes du condensateur tampon Vcc ne dépassera pas le niveau de départ Vcc (gst), les circuits internes du microcircuit sont initialisés. Lorsque la tension d'alimentation Vcc atteint le seuil de déclenchement Vcc (gst) et que la valeur maximale de VlN devient supérieure à FIGN (c'est-à-dire que la tension secteur est proche de sa valeur maximale), l'interrupteur d'alimentation externe s'ouvre. En conséquence, un courant de chauffage pour les électrodes de la lampe commence à circuler à travers les électrodes de la lampe, l'interrupteur d'alimentation et le capteur de courant intégré. Pendant toute la durée de fermeture de l'interrupteur d'alimentation externe, le microcircuit est alimenté par le condensateur tampon C1. Forme d'onde de tension typique à la broche 6 (Vcc) est montré sur la Fig. 3.6.
Pendant la période de préchauffage des électrodes de la lampe le condensateur se décharge. La tension de la résistance de détection de courant est transmise à un comparateur dont la sortie est utilisée comme signal d'horloge pour le compteur interne. Ce compteur détermine le temps de chauffage des électrodes de la lampe, égal à 1,52 s à une fréquence d'alimentation de 50 Hz. Grâce à l'utilisation d'un compteur, le temps de préchauffage est maintenu de manière très précise, puisqu'il dépend uniquement de la fréquence du réseau d'alimentation. Après avoir préchauffé les électrodes de la lampe l'interrupteur d'alimentation externe s'ouvre au moment où la tension sur la résistance de mesure de courant correspond au courant circulant d'au moins 285 mA. À la suite de l'interruption du courant dans un circuit contenant une charge inductive, une impulsion haute tension est générée, qui allume la lampe fluorescente. Après un allumage réussi de la lampe la tension dessus devient nettement inférieure à la tension du réseau. De ce fait, la tension d'alimentation du microcircuit ne dépasse pas le niveau seuil nécessaire à son fonctionnement. En figue. La figure 3.6 montre l'allure de la tension d'alimentation du microcircuit lorsque la lampe est allumée après la deuxième tentative. Pendant le réchauffement des électrodes de la lampe Le microcircuit est alimenté par l'énergie stockée dans le condensateur tampon et la tension d'alimentation diminue progressivement. Si après avoir appliqué une impulsion haute tension la lampe ne s'est pas allumée, alors l'interrupteur d'alimentation externe reste fermé et la tension sur le condensateur tampon remonte au-dessus du niveau de démarrage. L'interrupteur d'alimentation externe se referme et le prochain cycle de préchauffage et d'allumage de la lampe commence. Pour toutes les tentatives d'allumage ultérieures, à l'exception de la première, le temps de préchauffage est réduit à 0,64 s, car les électrodes de la lampe n'ont pas encore refroidi après les précédentes tentatives d'allumage infructueuses. Un compteur interne limite à 7 le nombre de tentatives d'allumage infructueuses. Cela évite que la lampe ne vacille en fin de vie. La puce UBA2000T contient des circuits de protection de courant intégrés. Lorsque le courant traversant la résistance du capteur dépasse le seuil de protection (IPROT), l'interrupteur d'alimentation se ferme et le microcircuit passe en mode repos. La coupure et la remise sous tension de l'alimentation réinitialisent les circuits de protection. Le diagramme d'état du microcircuit pendant le processus d'allumage de la lampe est illustré à la Fig. 3.7.
Alimentation électrique. Lorsque la tension d'alimentation est appliquée au microcircuit, la capacité tampon est chargée et la source de courant interne peut fonctionner. La tension d'alimentation interne du microcircuit est stabilisée et ne dépend pas de la tension aux bornes du condensateur tampon. La diode Zener intégrée limite la tension à la broche 6 (Vcc) au niveau Vcc (sl). Comparateurs de tension. Les comparateurs surveillent la tension sur le condensateur tampon et permettent le fonctionnement des circuits internes du microcircuit lorsque la tension d'alimentation atteint le niveau de démarrage - Vcc (sl). La charge initiale du condensateur nécessite un certain temps tini (voir Fig. 3.6). Ce temps dépend de la valeur du condensateur C1, de la consommation de courant du microcircuit et de la résistance du diviseur externe à l'entrée Vin (R1IIR2). Après avoir chargé le condensateur C1 et à condition que la tension secteur soit proche de sa valeur maximale, une impulsion de courant est générée qui ouvre l'interrupteur d'alimentation externe. Si la tension d'alimentation chute à un niveau indiquant l'absence de tension secteur, les circuits internes du microcircuit sont réinitialisés et celui-ci est prêt à chauffer et à démarrer la lampe lorsque la tension secteur est rétablie. Déclencheur. L'état du déclencheur interne reflète l'état de l'interrupteur d'alimentation externe. Le processus d'installation du déclencheur est déterminé par l'état des comparateurs de tension, du compteur d'allumage et du mode repos du microcircuit. La réinitialisation du déclencheur est contrôlée par une minuterie, un capteur de courant et des circuits de protection de courant. capteur de courant. Le capteur de courant contrôle le moment où l'interrupteur d'alimentation est éteint et génère des impulsions d'horloge pour contrôler les compteurs internes du microcircuit (Fig. 3.8).
Pour un fonctionnement correct, le courant de chauffage des électrodes de la lampe doit être dans la plage autorisée IPR. En raison d'une certaine hystérésis, les pics individuels du courant de chauffage de l'électrode n'affectent pas l'état du compteur. De plus, les circuits du capteur de courant effectuent un filtrage basse fréquence supplémentaire du signal, éliminant ainsi l'influence des impulsions de courant courtes sur le temps de préchauffage des électrodes de la lampe. Capteur avant. Le capteur de bord garantit que l'interrupteur d'alimentation externe est fermé sur le front descendant du courant de chauffage redressé. Counter. Lorsqu'un signal d'horloge est appliqué au compteur à deux fois la fréquence du secteur, le compteur règle la durée du premier échauffement des électrodes de la lampe et, si nécessaire, la durée des six échauffements suivants. Circuit de contrôle du temps de préchauffage. En fonction de l'état du compteur de nombre de démarrages, un grand est sélectionné (tPRF = 1,25 s) ou petite (tPRN = 0,64 s) temps de préchauffage. Compteur de courses. Le nombre de démarrages est compté par un compteur séparé. Après sept tentatives de démarrage infructueuses, la puce est mise en état de repos. Au repos, la consommation de courant augmente, ce qui fait que le condensateur tampon se décharge rapidement lorsque le démarreur est déconnecté de la source d'alimentation. Cela garantit que le démarreur est automatiquement réinitialisé lorsqu'une lampe défectueuse est remplacée à chaud. Circuits de protection de courant. Si le courant traversant la résistance de mesure dépasse la valeur seuil IPROT, l'interrupteur d'alimentation externe est fermé. Pendant les premières périodes de l'état ouvert de l'interrupteur de puissance (temps de blocage tD) le fonctionnement des circuits de protection de courant est interdit. Grâce à cela, les processus transitoires lors de l'ouverture de la clé ne déclenchent pas les circuits de protection actuels. Si le courant dépasse une valeur seuil, l'interrupteur d'alimentation est éteint et le microcircuit est mis dans un état de repos, empêchant l'ouverture ultérieure de la clé. Le microcircuit ne peut être sorti de cet état qu'en coupant la tension d'alimentation. tampon de sortie. Le tampon de sortie est conçu pour contrôler un thyristor externe avec un faible courant d'entrée ou un puissant transistor à effet de champ. Lorsque le microcircuit est allumé, sa sortie est maintenue à un niveau bas, empêchant l'ouverture de l'interrupteur d'alimentation. Interrupteur de puissance sur thyristor. Comme déjà mentionné, l'UBA2000T peut fonctionner en conjonction avec le thyristor haute tension TN22 (Fig. 3.9). Il s'agit d'un thyristor asymétrique de haute qualité fabriqué à l'aide de la technologie planaire de diffusion pnpn haute tension. Fabricant - STMicroelectronics (st.com). Le thyristor est produit dans des boîtiers en plastique IPAK (TO-251), DPAK (TO-252) et est destiné à être utilisé dans les dispositifs de démarrage électroniques pour lampes fluorescentes. Les principales caractéristiques techniques du thyristor TN22:
Valeurs maximales des paramètres et modes TN22:
Un exemple typique d'utilisation d'un microcircuit en conjonction avec un thyristor avec un faible courant d'entrée (type TN22), utilisé comme interrupteur d'alimentation externe, est illustré à la Fig. 3.4, une. Dans ce cas, le diviseur de tension d'entrée résistif n'est pas connecté au fil commun, mais à l'électrode de commande de l'interrupteur externe. Étant donné que la tension sur l'électrode de commande de la clé est faible, cela n'entraîne pas de changement notable dans le rapport de division. Amplificateur tampon de sortie génère une impulsion de courant nécessaire à l'ouverture de la clé externe TN1. Cette impulsion de courant est synchronisée avec la tension à la broche 4 (VIN). L'interrupteur d'alimentation s'ouvre lorsque la tension VIN atteint le niveau VIGN. Dans ce cas, le courant traversant les diviseurs R1 et R2 fait partie intégrante du courant nécessaire à l'ouverture de la clé. Si nécessaire, l'impulsion de courant est répétée tous les demi-cycles de la tension secteur. Lorsqu'un interrupteur étranger doit être fermé, le tampon de sortie est capable de fournir le courant d'entrée important requis pour fermer l'interrupteur de manière fiable. Parfois, il est nécessaire de limiter le courant d'impulsion circulant lors de l'ouverture de la clé en raison de la décharge du condensateur de suppression de bruit C2. Pour ce faire, la résistance R3 peut être connectée en série avec le condensateur. Interrupteur de puissance basé sur un transistor à effet de champ. Un schéma typique d'utilisation du microcircuit UBA2000T avec un interrupteur d'alimentation basé sur un transistor à effet de champ est illustré à la Fig. 3.4, b. Dans ce cas, le diviseur résistif est connecté au fil commun. Le tampon de sortie du microcircuit fonctionne de manière similaire au cas précédent. L'impulsion de courant de sortie charge la grille du transistor à effet de champ. En conséquence, le transistor s'ouvre. Pour maintenir le transistor dans un état conducteur, une résistance à haute résistance est utilisée, connectée entre la grille du transistor et le condensateur tampon C1. La nécessité de cette résistance est due au fait que le courant de sortie est pulsé et non continu. Ça devrait être notéque l'utilisation d'une résistance entraîne une augmentation du courant de décharge de la capacité tampon C1. Une diode Zener interne limite la tension en sortie de la puce, et donc à la grille du FET, à environ 6,8 V. Les deux schémas d'application nécessitent l'utilisation d'un interrupteur d'alimentation avec une tension de claquage V(BR)CA ou V(BR) DSdépassant la tension d'allumage de la lampe fluorescente. En tableau. 3.1 sont donnés valeurs limites des paramètres de la puce UBA2000T. Tableau 3.1. Valeurs limites des paramètres de la puce UBA2000T
Notes à la table. 1. La sortie est connectée à une diode Zener interne avec une tension de claquage d'environ 6,8 V. 2. La broche est connectée à une diode Zener interne avec une tension de claquage de 130-230 V. Le courant traversant la broche doit être limité à 10 mA. 3. Valeur d'impulsion avec une durée d'impulsion de 2 ms. Auteur : Koryakin-Chernyak S.L.
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