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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
Ballast électronique alimenté par des sources basse tension. Ballast électronique sur le microcircuit KR1211EU1 alimenté par le réseau de bord de la voiture (11-15 V). Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Ballasts pour lampes fluorescentes L'une des options pour la mise en œuvre pratique des ballasts électroniques sur KR1211EU1 alimenté par le réseau de bord du véhicule (11-15 V) est un appareil dont le schéma de principe est représenté sur la fig. 3.67. Cet appareil est utile aussi bien à la maison qu'à l'extérieur. caractéristiques techniques:
Des borniers sont placés sur la carte pour le raccordement au secteur et à la lampe. Le circuit imprimé du convertisseur peut être placé dans un boîtier aux dimensions hors tout de 72x50x28 mm. Description du travail. Le ballast électronique est réalisé selon le schéma d'un convertisseur de tension push-pull basé sur un générateur spécialisé KR1211EU1 (DA1). Le générateur génère deux séquences d'impulsions antiphases avec un espace de protection pour contrôler une paire de commutateurs puissants (VT1) qui commutent les enroulements du transformateur de puissance T1. En tant qu'interrupteur d'alimentation, un assemblage de transistors à effet de champ IRF7103 est utilisé. La fréquence de génération est régulée par une résistance variable R3 dans la plage de 20 à 30 kHz. La LED HL1 indique l'alimentation de l'appareil. Ce circuit dispose d'une protection contre les surtensions et d'une protection contre les surintensités de l'étage de sortie. La tension d'alimentation est connectée aux contacts X5 (+), X6 (-).
La lampe est connectée aux contacts XI, X2 et X4, XXNUMX. Noeuds sinueux. L'inductance L1 d'une inductance de 3,3 mH est réalisée sur un noyau magnétique en forme de W en ferrite M2000NM. Taille du noyau - Ш5х5 avec un écart δ = 0,4 mm. Fil d'un diamètre de 0,2 mm, le bobinage contient 230-240 tours. Le transformateur d'impulsions T1 est réalisé sur le noyau blindé B22 en ferrite 2000NM ; les enroulements 1-2 et 2-3 contiennent 18 tours de fil PEL d'un diamètre de 0,5 mm ; l'enroulement 4-5 contient 150-160 tours de fil PEL d'un diamètre de 0,2 mm. Structurellement, le ballast est réalisé sur un circuit imprimé en feuille de fibre de verre de dimensions 67x45 mm. Le circuit imprimé est représenté sur la fig. 3.68. A noter qu'à la place du KR1211EU1, il est tout à fait possible d'utiliser des microcircuits spécialisés IR2153, IR2156, IR2520, UBA2021, conçus pour mettre en œuvre des ballasts haute tension, étant donné que la tension d'alimentation minimale de ces microcircuits est d'environ 9-10 V. . Une autre conception de ballast électronique utilisant KR1211EU1 illustré à la fig. 3.69. Une lampe fluorescente d'une puissance de 18 à 20 W est utilisée comme source lumineuse. La tension d'alimentation (8 V) est fournie au contrôleur DA3 à partir du stabilisateur intégré DA2. Immédiatement après la mise sous tension de l'appareil, le condensateur C4 se décharge, la tension à l'entrée IN du contrôleur correspond à un niveau logique bas. Dans ce mode, le facteur de division de fréquence du générateur d'horloge du microcircuit a la plus petite des deux valeurs possibles. Travail conceptuel. Avec les valeurs des éléments R7 et C3 (circuit générateur de réglage de fréquence) indiquées dans le schéma, des séquences d'impulsions anti-phase d'une fréquence de 2 kHz sont fournies aux grilles des transistors VT3 et VT44. La tension de choc de même fréquence sur l'enroulement secondaire du transformateur de sortie T1 a une plage de 300 V. La charge de l'enroulement secondaire du transformateur T1 est un circuit oscillant série L2C10C11 avec une fréquence de résonance de 32,2 kHz. L'espace de décharge gazeuse de la lampe EL1, qui n'est pas encore allumée, a une résistance proche de l'infini et n'affecte pas le fonctionnement de l'appareil.
La fréquence des impulsions générées par le contrôleur étant loin d'être résonante, la tension sur la lampe ne dépasse pas 200 V. Cela ne suffit pas pour l'allumage, mais un courant de chauffage de 0,5 A traverse ses filaments.
Après 1-2 s, le condensateur C4 sera chargé via la résistance R5 à une tension dépassant le seuil de fonctionnement du contrôleur DA3 à l'entrée IN. Le rapport de division de fréquence du générateur d'horloge augmentera et la fréquence des impulsions de sortie du contrôleur diminuera à 34,2 kHz, se rapprochant de la fréquence de résonance du circuit oscillant. En conséquence, l'amplitude de la tension appliquée à la lampe EL1 commencera à augmenter et, après plusieurs périodes d'oscillation, elle atteindra 500 V, ce qui est nécessaire à l'apparition d'une décharge gazeuse. Étant donné que la lampe allumée shunte le condensateur SI, le facteur de qualité du circuit oscillant diminuera et l'amplitude de tension entre les électrodes de la lampe se stabilisera à 80 V. Il s'agit du mode de fonctionnement avec un courant efficace traversant la lampe d'environ 0,35 A. Pour éviter une décharge excessive de la batterie, il est prévu un détecteur de sous-tension DA1 avec un seuil de 10 V. Lorsque la tension entre les bornes 1 et 2 du détecteur est inférieure au seuil, son transistor npn interne est ouvert dont le collecteur est connecté à la borne 3, et l'émetteur à la borne 2. Du coup, il est ouvert le transistor VT1 s'allume, signalant une décharge inacceptable de la batterie, la LED HL1, et une tension (~ 3 V) est fournie à l'entrée FC du DA5 contrôleur, qui interdit la génération d’impulsions. La lampe EL1 s'éteint et le courant consommé par le ballast électronique diminue à quelques milliampères. Si le détecteur de sous-tension est déclenché en débranchant le ballast électronique de la source d'alimentation (batterie), la LED HL1 continuera à s'allumer pendant quelques secondes supplémentaires jusqu'à ce que les condensateurs C6 et C9 soient déchargés. Attention! Les ballasts électroniques doivent être protégés du ralenti d'urgence, qui se produit lorsque les contacts de l'armature de la lampe sont rompus, lorsqu'un de ses filaments brûle ou lorsque l'émission est perdue par les électrodes. La documentation du microcircuit KR1211EU1 ne contient aucune recommandation sur la mise en œuvre d'une telle protection. Vous pouvez appliquer votre propre solution technique en connectant un diviseur de tension d'une varistance RU1 et d'une résistance R14 en parallèle avec la lampe. Si l'amplitude de tension sur une lampe EL1 défectueuse ou manquante dépasse la tension de classification de la varistance RU1, sa résistance est relativement faible. La diode Zener VD4 limite les impulsions positives provenant du diviseur RU1R14 à 6,8 V et chargent le condensateur C6 à travers la résistance R3 et la diode VD2. Les impulsions négatives, limitées par la même diode Zener à une amplitude inférieure à 1 V, ne participent pas au fonctionnement de l'appareil. La constante de temps du circuit R6C2 est choisie de telle sorte que pendant le préchauffage et l'allumage normaux de la lampe (-2 s), la tension sur le condensateur n'atteigne pas le seuil de réponse du contrôleur à l'entrée FC. En mode de fonctionnement, la tension sur la lampe ne dépasse pas 80 V, ce qui est inférieur à la tension de classification de la varistance, sa résistance est très élevée et le condensateur C2 ne se charge pas. Mais si, pour une raison quelconque, la lampe ne s'allume pas trop longtemps ou s'éteint pendant le fonctionnement, la tension sur le condensateur C2 augmentera jusqu'au niveau seuil en 5 secondes environ et le contrôleur sera bloqué. Les diodes VD1 et VD2 éliminent l'influence mutuelle des deux nœuds de protection. Une tension proportionnelle au courant de décharge dans la lampe est appliquée à l'entrée FV du contrôleur DA3. Il est obtenu à l'aide d'un capteur de courant - résistances R12, R13 connectées en parallèle et d'un redresseur sur une diode VD5. Avec les valeurs nominales indiquées sur le schéma, le seuil de protection actuel est de 0,7 A, soit deux fois le courant normal d'une lampe allumée (0,35 A) et plus que son courant de lueur en mode chauffage (0,5 A). Lorsque le courant chute à la valeur nominale, le fonctionnement du contrôleur reprend automatiquement. Le condensateur C7 supprime le bruit impulsif, évitant ainsi les faux déclenchements de protection, y compris lors des éclairs uniques de la lampe. Le concepteur du circuit a délibérément refusé d'amortir les enroulements du transformateur avec des circuits RC, ce qui est généralement fait pour réduire le niveau d'interférence généré par les ballasts électroniques. L'alimentation électrique autonome et le blindage de l'appareil avec les raccords métalliques de la lampe suppriment efficacement les rayonnements électromagnétiques parasites de faible puissance, les rendant presque imperceptibles. PCB et montage. Tous les éléments de ballast électronique sont montés sur un circuit imprimé simple face dont le dessin est illustré à la fig. 3.70. La diode VD3 et la résistance R6 sont installées perpendiculairement à la carte, leurs sorties "supérieures" sont connectées. Les transistors à effet de champ sont équipés de dissipateurs thermiques à ailettes ou à broches avec une surface de refroidissement d'environ 50 cm2. Les radiateurs sont surélevés au-dessus de la planche de 8 à 10 mm à l'aide de bagues de montage. Dans ce cas, la surface d'évacuation de la chaleur du transistor VT2 est située parallèlement à la carte et VT3 lui est perpendiculaire. Il est souhaitable de sélectionner ces transistors identiques en terme de seuil. Remplacement d'éléments. Le transistor KT3107B peut être remplacé par n'importe quelle structure de silicium pnp basse consommation. La varistance RU1 peut être un CH1-2 180 domestique ou un TVR 10 181 importé. À propos des selfs. L'inductance L1 d'une inductance de 100 uH provient d'une alimentation d'ordinateur défectueuse. Il est enroulé sur un circuit magnétique "haltère" et pressé avec une gaine thermorétractable. L'inducteur peut être fabriqué indépendamment en enroulant un enroulement avec une inductance d'au moins 0,5 μH sur une tige de ferrite appropriée avec un fil isolé d'un diamètre de 0,7 à 40 mm, ou en utilisant la série DM-2 finie. Le bobinage de l'inducteur L2 (circuit magnétique B26 en ferrite 2000NM1 avec un entrefer non magnétique de 1 mm) est constitué de 160 tours de fil PEV-2 0,43.
Transformateur. Le circuit magnétique du transformateur T1 est un BZO blindé en ferrite 2000NM1, assemblé sans interstice. L'enroulement I (deux sections de 12 tours chacune) est enroulé avec un fil PEV-2 0,74 plié en deux et isolé de manière fiable avec le tissu verni de l'enroulement II, composé de 160 tours de fil PEV-2 0,35. Toutes les deux couches des enroulements du transformateur T1 et de l'inducteur L2, une isolation est également posée - une couche de tissu verni. L'extrémité de l'une des sections d'enroulement I du transformateur T1 est connectée au début de son autre section - c'est la sortie médiane. Le transformateur et l'inductance L2 sont fixés au circuit imprimé avec des vis M2,5 à travers les trous centraux des circuits magnétiques. Vérification du ballast. Lors du contrôle du ballast électronique, un échauffement accru du condensateur C9 a été constaté, il est donc conseillé de le choisir avec une température maximale de fonctionnement de 105°C. Condensateurs SU et SI - film, respectivement K73-17 et K78-2, pour la tension indiquée sur le schéma. Le reste (sauf l'oxyde) - toute céramique ou film. Les diodes KD522B peuvent être remplacées par 1N4148 ou d'autres diodes en silicium de faible consommation. Le détecteur de sous-tension KR1171SP10 peut être remplacé par un autre avec une tension de seuil inférieure. Mais dans ce cas, l'entrée du détecteur doit être connectée à l'accumulateur via un diviseur de tension résistif. Lors de la sélection d'un remplacement, veuillez noter que certains détecteurs (par exemple, MC34064R) diffèrent dans l'affectation des broches. Le stabilisateur de tension domestique KR1157EN802 est similaire au 78L08 importé. Ajustement. La mise en place des ballasts électroniques commence par couper le circuit de puissance des transistors à effet de champ VT2 et VT3, par exemple, sans monter l'inductance L1 sur la carte. La tension d'alimentation des composants restants du ballast électronique peut être fournie temporairement à partir de n'importe quelle source de tension continue de faible puissance de 12 V. Tout d'abord, réglez (approximativement - en sélectionnant le condensateur C3, précisément - en sélectionnant la résistance R7) la fréquence requise du générateur d'horloge fT = 616 kHz, ce qui correspond à la fréquence de sortie en fonctionnement 616/18 = 34,2 (kHz). Noterque le facteur de division de fréquence (18) est pris deux fois plus grand que le facteur indiqué dans la fiche technique. Le fait est que les valeurs tabulaires de ce coefficient qui y sont données ne prennent pas en compte la division de la fréquence par deux dans le pilote de sortie du microcircuit KR1211EU1. Il y a une erreur (un zéro supplémentaire après la virgule décimale du numérateur) dans la formule recommandée par ces sources pour calculer les éléments du circuit de réglage de fréquence du générateur d'horloge du microcircuit. La bonne formule ressemble à ceci Ft = 0,7 / R7 C3 Après avoir installé l'inductance L1 en place, connectez le ballast électronique avec la lampe EL1 à la batterie (vous pouvez utiliser un plomb-acide scellé 12 V d'une capacité de 7 Ah) via un ampèremètre et mesurez le courant consommé. Il doit être:
Un ampèremètre à faible résistance interne est requis. Par exemple, en essayant de mesurer le courant avec le multimètre M-890D, après un seul flash de la lampe, le ballast électronique s'est éteint, car avec une consommation de courant accrue au moment de l'allumage, la chute de tension sur l'appareil de mesure a conduit au déclenchement du détecteur de chute de tension. Conseil. Il est souhaitable de vérifier le bon fonctionnement de la protection contre les sous-tensions en connectant en série avec une batterie saine et chargée un rhéostat auxiliaire d'une résistance maximale de plusieurs ohms. Les ballasts électroniques sont allumés à résistance nulle du rhéostat, puis, en contrôlant la tension d'alimentation de l'appareil avec un voltmètre, progressivement, jusqu'au déclenchement de la protection, augmenter la résistance. À une tension de 10-10,5 V, la lampe doit s'éteindre et la LED HL1 doit s'allumer. Ensuite, le ballast électronique est déconnecté de la batterie, la lampe EL1 est retirée de l'armature et, après avoir appliqué à nouveau la tension nominale au ballast électronique, ils vérifient immédiatement avec un oscilloscope la présence d'impulsions sur le drain (dissipateur thermique) de l'un des transistors à effet de champ. Après 5 secondes après la mise sous tension, les impulsions doivent s'arrêter. Un second contrôle ne peut être effectué qu'après l'autodécharge du condensateur C2 (ce qui prend au moins une minute), ou en déchargeant de manière forcée ce condensateur. Après avoir installé la lampe, l'appareil est prêt à fonctionner. Ce ballast électronique peut fonctionner avec toutes les lampes fluorescentes d'une puissance ne dépassant pas 20 W, y compris celles importées. En règle générale, il suffit de modifier l'inductance de l'inductance L2. Calcul dans Ballast Designer. Utilisez le logiciel de CAO Ballast Designer pour trouver la valeur requise. Lors de la première étape de conception après son lancement, spécifiez la tension d'alimentation « 80 à 140 VAC/300 VDC ». Cette option est la plus proche du mode de fonctionnement de la lampe dans notre ballast électronique. Dans un deuxième temps, sélectionnez la lampe du type utilisé ou son analogue proche dans la liste proposée par le programme. La troisième étape consiste à choisir l'un des contrôleurs proposés, par exemple IR21571. Les paramètres qui nous intéressent ne dépendent pas du type de contrôleur. Spécifiez le schéma de commutation de lampe « Lampe unique / Chauffage en mode courant » à la quatrième étape, à la fin (cinquième étape), donnez la commande « Conception du ballast ». Parmi les résultats obtenus par le programme, nous nous intéressons à :
En règle générale, la capacité calculée du condensateur SI reste égale à 0,01 µF, seule l'inductance L2 doit donc être remplacée. L'espace non magnétique entre les moitiés du circuit magnétique peut dans la plupart des cas être laissé égal à 1 mm, ce qui équivaut à un espace de 2 mm sur sa tige centrale. Avec un tel écart, la saturation du circuit magnétique de l'inducteur est peu probable même au moment de l'allumage, ce qui est dû à la résistance interne accrue de la source de tension du transformateur par rapport au demi-pont du secteur. Lors de la conversion des ballasts électroniques pour fonctionner avec une lampe TC-EL de 7 W (il s'agit de l'analogue le plus proche de la lampe F6T5 / 54 existante) avec la même capacité du condensateur SI, l'inductance de l'inductance L2 a augmenté à 3,7 mH. La valeur calculée de la fréquence de fonctionnement de cette lampe est de 34,8 kHz, soit seulement 0,6 kHz de plus que les 34,2 kHz précédemment définis. Il a été décidé de ne pas modifier le circuit de réglage de fréquence du contrôleur, se limitant au remplacement de l'inducteur. Sur un circuit magnétique similaire à celui utilisé dans le transformateur T1, 170 tours de fil PEV-2 0,35 ont été enroulés. L'inductance mesurée de l'inducteur s'est avérée être de 4,1 μH (plus que calculée). Cependant, avant de vérifier les performances du ballast électronique, il a été décidé de ne pas rembobiner la manette des gaz. Tous les autres éléments du ballast électronique sont restés inchangés. Essai. L'allumage d'essai a montré un chauffage efficace et un allumage sûr de la lampe, un fonctionnement clair de la protection lors de la simulation de défauts, ainsi qu'une assez bonne coïncidence du mode de fonctionnement avec le mode nominal (écart - pas plus de 10 %). Le courant consommé par la batterie est d'environ 0,7 A, ce qui permet de laisser l'éclairage de secours allumé toute la nuit sans craindre une décharge complète de la batterie. Плата. Le ballast électronique fabriqué est placé dans un boîtier de 155x67,5x40 mm soudé en feuille de fibre de verre, qui sert simultanément de support pour la batterie. Auteur : Kosenko S.I.
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