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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
Ballasts électroniques. Un simple ballast électronique basé sur la puce IR2153. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Ballasts pour lampes fluorescentes Considérons un simple circuit de ballast électronique basé sur le microcircuit IR2153 (IR2151), illustré à la fig. 3.14. Principaux paramètres de l'IR2153 sont les suivants:
Le schéma de principe du ballast électronique, réalisé sur la base de l'IR2153, est illustré à la fig. 3.15. IR2153 est un pilote de transistor à effet de champ à grille isolée (MOSFET) haute puissance avec un oscillateur interne. C'est une copie exacte du générateur utilisé dans la minuterie de la série 555, l'analogue domestique est KR1006VI1. Fonctionne directement à partir du bus DC via la résistance d'extinction R1. La régulation de tension interne empêche la surtension Vcc supérieur à 15,6 V. Le blocage de sous-tension bloque les deux sorties de commande de grille VT1 et VT2 lorsque la tension Vcc en dessous de 9 V. DA1 a deux sorties de contrôle:
Lors de la gestion des touches d'alimentation (VT1, VT2), la puce IR2151 fournit un délai de commutation de 1,2 µs pour éviter la situation où les transistors VT1 et VT2 sont simultanément ouverts et traversés par un courant, ce qui désactive instantanément les deux transistors. Ce ballast est conçu pour alimenter une ou deux lampes d'une puissance de 40 (36) W (courant lampe - 0,43 A) à partir d'un réseau à courant alternatif de 220 V 50 Hz. Lors de l'utilisation de deux lampes de 40 W, il est nécessaire d'ajouter les éléments marqués d'une ligne pointillée (EL2, L3, C11, RK3). Il convient de noter que pour un fonctionnement stable, les valeurs des éléments en branches parallèles doivent être égales (L3, C11 \u2d L10, CXNUMX), et la longueur des fils alimentant les lampes doit être la même. Conseil. Lors de l'utilisation d'un driver pour deux lampes, il est préférable d'utiliser le chauffage en fréquence des électrodes (sans posistors). Cette méthode sera discutée ci-dessous (lors de la description du ballast électronique sur la puce IR53HD420). Lors de l'utilisation de lampes d'une puissance différente (18-30 W), les valeurs de L2 \u1,8d 1,5-60 mH doivent être modifiées (respectivement); lors de l'utilisation de lampes d'une puissance de 80-2 W - L1 \u0,85d 2-XNUMX mH, et RXNUMX - à partir de la condition Fг ~Fб (les formules de calcul de ces fréquences sont données ci-dessous). La tension secteur 220 V est fournie à filtre réseau (filtre CEM) formé par les éléments C1, L1, C2, C3. La nécessité de son utilisation est due au fait que les convertisseurs de clé sont des sources d'interférences radioélectriques électromagnétiques, que les fils du réseau rayonnent dans l'espace environnant comme des antennes. Les normes russes et étrangères en vigueur réglementent les niveaux d'interférences radio générées par ces appareils. De bons résultats sont obtenus par des filtres LC à deux sections et un criblage de toute la structure. A l'entrée du filtre secteur, un bloc traditionnel de protection contre les surtensions secteur et les bruits impulsionnels est inclus, comprenant une varistance RU1 et un fusible FU1. La thermistance RK1 à coefficient de température négatif (NTC) limite l'appel de courant d'entrée provoqué par la charge du filtre capacitif C4 à l'entrée de l'onduleur lorsque le ballast électronique est connecté au réseau. De plus, la tension secteur est redressée par le pont de diodes VD1 et lissée par les condensateurs C4. La chaîne R1C5 alimente la puce DAI - IR2153. La fréquence de l'oscillateur interne FT du microcircuit est fixée par les éléments R2 = 15 kOhm ; C6 \u1d XNUMX nF conformément à la formule
La fréquence de résonance du circuit ballast F6 est fixée par les éléments L2 = 1,24 mH ; C10 = 10 nF selon la formule
Pour assurer une bonne résonance, la condition suivante est requise: la fréquence du générateur interne doit être approximativement égale à la fréquence de résonance du circuit de ballast, c'est-à-dire Fg ~ Fb. Dans notre cas, cette règle est respectée. Éléments VD2, formulaire C7 alimentation flottante (bootstrap) Transistor à effet de champ de commande de mise en forme d'impulsions .VT1. Éléments R5, C9 - circuit d'amortissement (snubber), qui empêche le claquement (fonctionnement d'un thyristor parasite dans la structure du pilote CMOS) des étages de sortie du microcircuit. R3, R4 - résistances de grille de limitation, limitent les courants induits et protègent également les étages de sortie du microcircuit contre les claquements. Il n'est pas recommandé d'augmenter (dans de larges limites) la résistance de ces résistances, car cela peut conduire à l'ouverture spontanée des transistors de puissance. Construction et détails. L'inductance de filtre secteur L1 est enroulée sur un anneau de ferrite K32x20x6 M2000NM avec un fil de réseau à deux conducteurs jusqu'à ce que la fenêtre soit complètement remplie. Il est possible de remplacer le starter de l'alimentation PFP d'un téléviseur, d'un magnétoscope, d'un ordinateur. De bons résultats de suppression du bruit sont fournis par des filtres EPCOS spécialisés : B8414-D-B30 ; B8410-B-A14. L'inductance du ballast électronique L2 est réalisée sur un noyau magnétique en forme de W en ferrite M2000NM. Taille du noyau Ø5х5 avec espace 8 = 0,4 mm. La taille de l'espace dans notre cas est l'épaisseur du joint entre les surfaces de contact des moitiés du circuit magnétique. Il est possible de remplacer le circuit magnétique par Sh6x6 avec un entrefer δ = 0,5 mm ; Ш7х7 avec un écart δ = 0,8 mm. Pour faire un trou il est nécessaire de poser des joints en matériau non magnétique (fibre de verre sans feuille ou getinax) d'épaisseur appropriée entre les surfaces de contact des moitiés du circuit magnétique et de les fixer avec de la colle époxy. La valeur de l'inductance de l'inductance (à nombre de spires constant) dépend de la valeur de l'entrefer amagnétique. Avec une diminution de l'entrefer, l'inductance augmente, avec une augmentation, elle diminue. La réduction de l'écart n'est pas recommandée, car cela conduit à la saturation du noyau. Lorsque le noyau est saturé, sa perméabilité magnétique relative diminue fortement, ce qui entraîne une diminution proportionnelle de l'inductance. La diminution de l'inductance provoque une augmentation accélérée du courant à travers l'inducteur et son échauffement. Le courant traversant le LL augmente également, ce qui affecte négativement sa durée de vie. L'augmentation rapide du courant à travers l'inductance provoque également des surcharges de courant de choc des interrupteurs de puissance VT1, VT2, une augmentation des pertes ohmiques dans les interrupteurs, leur surchauffe et leur défaillance prématurée. Bobinage L2 - 143 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 0,25 mm. Isolation intercalaire - toile vernie. Enroulement - tour à tour. Les principales dimensions du noyau en forme de Wc (constitués de deux noyaux identiques en forme de W) de ferrites magnétiques doux (selon GOST 18614-79) sont indiqués dans le tableau. 3.2. Tableau 3.2. Dimensions principales des noyaux en forme de W
Transistors VT1, VT2 - IRF720, transistors à effet de champ à grille isolée haute puissance. MOSFET est un transistor à effet de champ semi-conducteur à oxyde métallique; dans la version domestique, les MOSFET sont des transistors à effet de champ de la structure métal-oxyde-semi-conducteur. Considérez leurs paramètres:
Lors du choix et du remplacement des transistors (comparaison dans le tableau 3.3) pour les ballasts électroniques devrait se rappelerqu'aujourd'hui le nombre d'entreprises produisant des transistors à effet de champ est assez important (IR, STMicro, Toshiba, Fairchild, Infineon, etc.). La gamme de transistors est en constante expansion, des transistors plus avancés avec des caractéristiques améliorées apparaissent. Paramètres auxquels prêter une attention particulière :
Possible transistors de remplacement pour ballast électronique: IRF730, IRF820, IRFBC30A (redresseur international) ; STP4NC50, STP4NB50, STP6NC50, STP6NB50 (STMicroelectronics); transistors à effet de champ des séries Infineon (infineon.com) LightMos, CoolMOS, SPD03N60C3, ILD03E60, STP03NK60Z ; PHX3N50E de PHILIPS, etc. Les transistors sont montés sur de petits radiateurs à plaques. La longueur des conducteurs entre les sorties de pilote 5, 7, les résistances dans les circuits de grille R3, R4 et les grilles des transistors à effet de champ doit être minimale. Tableau 3.3. Tableau de comparaison avec les paramètres de certains transistors pour ballasts électroniques
Pont de diodes VD1 - importé RS207 ; courant direct admissible 2 A ; tension inverse 1000 V. Peut être remplacé par quatre diodes avec les paramètres appropriés. Diode classe VD2 ultra-rapide (super-rapide) - tension inverse d'au moins 400 V; courant continu admissible - 1 A; temps de récupération inverse - 35 ns. Compatible avec 11DF4, BYV26B/C/D, HER156, HER157, HER105-HER108, HER205-HER208, SF18, SF28, SF106-SF109, BYT1-600. Cette diode doit être située le plus près possible de la puce. Puce DAI - IR2153, elle est interchangeable avec IR2152, IR2151, IR2153D, IR21531, IR2154, IR2155, L6569, MC2151, MPIC2151. Lors de l'utilisation de l'IR2153D, la diode VD2 n'est pas nécessaire, car elle est installée à l'intérieur du microcircuit. Résistances R1-R5 - OMLT ou MLT. Condensateurs C1-C3 - K73-17 pour 630 V ; C4 - électrolytique (importé) pour une tension nominale d'au moins 350 V ; C5 - électrolytique pour 25 V ; C6 - céramique pour 50 V ; C7 - céramique ou K73-17 pour une tension d'au moins 60 V ; C8, C9 - K73-17 pour 400 V ; SU - polypropylène K78-2 pour 1600 6. Varistor RU1 de EPCOS - S14K275, S20K275, remplacer par TVR (FNR) 14431, TVR (FNR) 20431 ou domestique CH2-1a-430 V. Thermistance (thermistance) RK1 à coefficient de température négatif (NTC - Negative Temperature Coefficient) - SCK 105 (10 Ohm, 5 A) ou EPCOS - B57234-S10-M, B57364-S100-M. La thermistance peut être remplacée par une résistance bobinée de 4,7 ohms d'une puissance de 3 à 5 watts. Le posistor RK2 est une thermistance PTC (Positive Temperature Coefficient) à coefficient de température positif. Les développeurs de l'IR2153 recommandent d'utiliser un posistor de Vishay Cera-Mite - 307C1260. Son paramètres principaux:
Un remplacement possible du posistor RK2 est le posistor pulsé EPCOS (le nombre de cycles de commutation est de 50000-100000): B59339-A1801-P20, B59339-A1501-P20, B59320-J120-A20, B59339-A1321-P20. Des résistances avec les paramètres nécessaires en quantité suffisante pour huit ballasts électroniques peuvent être fabriquées à partir de la résistance ST15-2-220 largement utilisée du système de démagnétisation du téléviseur ZUSCT. Après avoir démonté le boîtier en plastique, deux "tablettes" sont retirées. Avec une lime diamantée, deux encoches sont faites en croix sur chacune, comme indiqué sur la fig. 3.17, et cassez-le en quatre morceaux le long des coupes. Conseil. Il est très difficile de souder des conducteurs sur les surfaces métallisées d'un posistor ainsi réalisé. Par conséquent, comme le montre la Fig. 3.18, faites un trou rectangulaire dans la carte de circuit imprimé (pos. 3) et serrez le fragment "tablette" (pos. 1) entre les contacts élastiques (pos. 2) soudés aux conducteurs imprimés. En sélectionnant la taille du fragment, vous pouvez obtenir la durée souhaitée de préchauffage de la lampe.
Conseil. Si la lampe fluorescente est censée être utilisée en mode marche-arrêt peu fréquent, le posistor peut être exclu. réglage. La dispersion des paramètres des éléments C6, L2, SU peut nécessiter un réglage de la fréquence du driver. L'égalité de la fréquence de l'oscillateur maître du microcircuit IR2153 à la fréquence de résonance du circuit L2C10 est plus facile à réaliser en sélectionnant la résistance de réglage de fréquence R2. Pour ce faire, il convient de le remplacer temporairement par une paire de résistances connectées en série : constante (10-12 kOhm) et trimmer (10-15 kOhm). Le critère pour un réglage correct est un démarrage fiable (allumage) et une combustion stable de la lampe. Le ballast est assemblé sur une carte de circuit imprimé en feuille de fibre de verre et placé dans un boîtier de blindage en aluminium. La carte de circuit imprimé et la disposition des éléments sont illustrées à la fig. 3.19.
Auteur : Koryakin-Chernyak S.L.
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Commentaires sur l'article : Peter Et comment calculer l'inductance et les condensateurs pour deux lampes 9W ? jurassique C8 n'affecte pas votre résonance ? Il va séquentiellement à partir de 10 sur la formule. invité Très bien invité Question : d'où viendra le courant lorsque le transistor inférieur est allumé, lorsque le transistor supérieur est éteint ?
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