40 watt elektronisk förkopplingskrets

Den föreslagna elektroniska förkopplingsdonet på 40 watt är utformat för att belysa vilket lysrör som helst med 40 watt, med hög effektivitet och optimal ljusstyrka.

PCB-layouten för den föreslagna elektroniska fluorescerande ballasten tillhandahålls också tillsammans med torroid- och buffertdrosselindningsdetaljerna.

Introduktion

Till och med den lovande och mest omtalade LED-tekniken kan kanske inte producera lampor som är lika med de moderna elektroniska lysrörsbelysningen. Kretsen för ett sådant elektroniskt rörljus diskuteras här, med effektivitet bättre än LED-lampor.

För bara ett decennium sedan var elektroniska förkopplingsdon relativt nya och på grund av frekventa fel och höga kostnader föredrogs generellt inte alla. Men med tiden gick enheten igenom några allvarliga förbättringar och resultaten var uppmuntrande när de började bli mer pålitliga och långvariga. De moderna elektroniska förkopplingsdonen är effektivare och felsäker.

Skillnad mellan elektrisk förkoppling och elektronisk förkoppling

Så vad är den exakta fördelen med att använda elektronisk fluorescerande ballast jämfört med den gamla gamla elektriska ballasten? För att förstå skillnaderna korrekt är det viktigt att veta hur vanliga elektriska förkopplingsdon fungerar.

Elektrisk förkoppling är inget annat än en enkel högspänningsspänning som görs genom att linda antalet varv av koppartråd över laminerad järnkärna.

I grund och botten, som vi alla vet, kräver ett lysrör en hög initialströmskraft för att antända och få elektronerna att strömma mellan dess ändfilament. När denna ledning är ansluten blir strömförbrukningen för att upprätthålla denna ledning och belysningen blir minimal. Elektriska förkopplingsdon används bara för att 'sparka' denna initialström och sedan kontrollera strömförsörjningen genom att erbjuda ökad impedans när tändningen är klar.

Användning av en startmotor i elektriska förkopplingsdon

En startmotor säkerställer att de initiala ”sparkarna” appliceras genom intermittenta kontakter, under vilka kopparlindningens lagrade energi används för att producera erforderliga höga strömmar.

Startmotorn slutar fungera när röret antänds och eftersom ballasten dirigeras via röret börjar det få ett kontinuerligt flöde av växelström genom det och på grund av dess naturliga attribut erbjuder det hög impedans, styr strömmen och hjälper till att upprätthålla optimal glöd.

På grund av variationer i spänningar och brist på en idealisk beräkning kan elektriska förkopplingsdon bli ganska ineffektiva, försvinna och slösa mycket energi genom värme. Om du faktiskt mäter kommer du att upptäcka att en elektrisk choke-armatur på 40 watt kan förbruka så högt som 70 watt, nästan dubbelt så mycket som krävs. Dessutom kan de inledande flimmerna inte uppskattas.

Elektroniska förkopplingsdon är effektivare

Elektroniska förkopplingsdon är å andra sidan precis tvärtom vad gäller effektivitet. Den som jag byggde förbrukade bara 0,13 ampere ström @ 230 volt och producerade ljusintensitet som såg mycket ljusare ut än normalt. De har använt den här kretsen sedan de senaste tre åren utan några som helst problem (även om jag var tvungen att byta röret en gång när det blev svart i ändarna och började producera mindre ljus.)

Den aktuella avläsningen i sig visar hur effektiv kretsen är, strömförbrukningen är bara cirka 30 watt och ett utgångsljus motsvarande 50 watt.

Hur den elektroniska ballastkretsen fungerar

Dess arbetsprincip för den föreslagna elektroniska fluorescerande ballasten är ganska enkel. AC-signalen korrigeras först och filtreras med en brygg- / kondensatorkonfiguration. Den nästa innefattar ett enkelt tvärkopplat oscillatorsteg med två transistorer. Den likriktade likströmmen appliceras på detta steg som omedelbart börjar oscilleras vid önskad hög frekvens. Svängningarna är typiskt fyrkantiga vågor som är lämpligt buffrade via en induktor innan den slutligen används för att antända och belysa det anslutna röret. Diagrammet visar en 110 V-version som enkelt kan modifieras till 230 voltsmodell genom enkla ändringar.

Följande illustrationer förklarar tydligt hur man bygger en hemlagad elektronisk 40 watt elektronisk fluorescerande ballastkrets hemma med vanliga delar.

PCB-komponentlayout

VARNING: INKLUDERA EN FLYTTARE OCH EN VÄRME vid leveransingången, annars kommer kretsen att bli oförutsägbar och kan avblåsa vid något ögonblick.

MONTERA OCH TRANSISTORERNA ÖVER Separat, 4 * 1-tums kylflänsar, för bättre effektivitet och längre liv.

PCB-spårlayout

Torroid induktor

Choke-induktor

Dellista

• R1, R2, R5 = 330K MFR 1%
• R3, R4, R6, R7 = 47 Ohm, CFR 5%
• R8 = 2,2 ohm, 2 watt
• C1, C2 = 0,0047 / 400V PPC för 220V, 0,047uF / 400V för 110V AC-ingång
• C3, C4 = 0,033 / 400V PPC
• C5 = 4.7uF / 400V elektrolytisk
• D1 = Diac DB3
• D2 …… D7 = 1N4007
• D10, D13 = B159
• D8, D9, D11, D12 = 1N4148
• T1, T2 = 13005 Motorola
• Kylfläns krävs för T1 och T2.

Elektronisk förkopplingskrets för lysrör med dubbla 40 Watt

Nästa koncept nedan förklarar hur man bygger en enkel men extremt tillförlitlig elektronisk förkopplingskrets för att driva eller driva två 40 watt lysrör med en aktiv effektkorrigering.

Artighet: https://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-995a.pdf

De viktigaste elektriska funktionerna hos IC

Internationella likriktarkontroll IC: er är monolitiska kraftintegrerade kretsar som är lämpliga för drift av lågsidiga och högsidiga MOSFETs eller lGBTs via logisk nivå, med hänvisning till jordingångsledningar.

De har balanserad utspänningsfunktionalitet så mycket som 600 VDC och, i motsats till vanliga drivtransformatorer, kan de ge superrena vågformer med praktiskt taget vilken arbetscykel som helst från 0 till 99%.

IR215X-sekvensen är faktiskt ett nyligen tillgängligt tillbehör till Control IC-familjen och, förutom de tidigare nämnda egenskaperna, använder produkten en toppänd som är jämförbar i prestanda med LM 555 timer IC.

Dessa typer av drivrutiner ger dig utvecklaren med självoscillerande eller samordnad vacklingsfunktion endast med hjälp av alternativa RT- och CT-komponenter Se figur nedan

Dellista

• Ct / Rt = samma som ges i nedanstående diagram
• nedre dioder = BA159
• Mosfets: som rekommenderas i nedanstående diagram
• C1 = 1uF / 400V PPC
• C2 = 0,01uF / 630V PPC
• L1 = Som rekommenderas i nedanstående diagram kan det behöva experimentera

De har också inbyggda kretsar som erbjuder en måttlig dödstid på 1,2 mikrosekunder mellan utgångar och omkoppling av komponenter på hög sida och låg sida för att driva halvbrygga kraftenheter.

Beräkning av oscillatorfrekvensen

När den ingår i den självoscillerande formen beräknas svängningsfrekvensen helt enkelt genom att:

f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

De tre tillgängliga självoscillerande enheterna är IR2151, IR2152 och IR2155. IR2I55 verkar ha mer betydande utgångsbuffertar som kommer att vända en kapacitet på 1000 pF med tr = 80 ns och tf = 40 ns.

Den inkluderar liten start och 150 ohm RT-matning. IR2151 har tr och tf på 100 ns och 50 ns och fungerar ungefär som IR2l55. IR2152 kan inte skiljas från IR2151 men med faskambio från Rt till Lo. IR2l5l och 2152 inkluderar 75 ohm Rt-källa (ekvation l.)

Dessa typer av förkopplingsdrivare är vanligtvis avsedda att utrustas med den likriktade växelspänningen och därför är dessa avsedda för minimal viloström och har fortfarande en inbyggd l5V-shuntregulator för att säkerställa att bara ett begränsningsmotstånd fungerar extremt bra genom DC rättad busspänning.

Konfigurera Zero Crossing-nätverket

Titta ännu en gång på figur 2, var medveten om förarens synkroniseringspotential. Båda back-to-back-dioderna i linje med lampkretsen är effektivt konfigurerade som en nollkorsningsdetektor för lampströmmen. Innan lampan slår till, involverar resonanskretsen L, Cl och C2 allt i en sträng.

Cl är en likströmsspärrande kondensator med låg reaktans, så att resonanskretsen framgångsrikt är L och C2. Spänningen runt C2 förstärks med hjälp av Q-faktorn L och C2 vid resonans och träffar lampan.

Hur resonansfrekvensen bestäms

Så snart lampan slår, kortsluts C på lämpligt sätt av lampans potentialfall och frekvensen hos resonanskretsen vid denna punkt bestäms av L och Cl.

Detta leder till en förändring av någon lägre resonansfrekvens under standardoperationer, precis som tidigare samordnad genom att känna av nollkorsningen av växelströmmen och utnyttja den resulterande spänningen för att reglera drivoscillatorn.

Tillsammans med drivarens vilström hittar du ett par ytterligare element på likströmsförsörjningsström som är en funktion i själva applikationskretsen:

Utvärdering av parametrar för ström- och laddningsurladdning

l) Ström till följd av laddning av ingångskapacitansen för effekt-FET: erna

2) ström som härrör från laddning och urladdning av kopplingsisoleringskapacitansen hos International Rectifier gate driver-enheter. Varje komponent i aktuell bågladdningsrelatcd och håller sig därför till reglerna:

• Q = CV

Det kunde följaktligen bekvämt observeras att för att kunna ladda och urladda kraftenhetens ingångskapacitanser kan den förväntade laddningen vara en produkt av grinddrivspänningen och de verkliga ingångskapacitanserna och även den rekommenderade ingångseffekten kommer att vara specifikt proportionell mot produkten av laddning och frekvens och spänning i kvadrat:

• Effekt = QV ^ 2 x F / f

Ovan nämnda föreningar föreslår följande faktorer när man gör en riktig ballastkrets:

1) välj den minsta arbetsfrekvensen enligt minskande induktansdimension

2) välja den mest kompakta formvolymen för kraftenheterna som är pålitliga med minskade ledningsunderskott (vilket minimerar laddningsspecifikationerna)

3) DC-busspänning är normalt vald, men om det finns ett alternativ, använd minimispänningen.

OBS: Laddning är helt enkelt inte en funktion för växlingshastighet. Den överförda laddningen är densamma med avseende på I0 ns eller 10 mikrosekund övergångstider.

Vi kommer nu att ta hänsyn till några användbara ballastkretsar som kan uppnås med hjälp av de självoscillerande drivrutinerna. Förmodligen den mest omtyckta lysrörsarmaturen kan vara den så kallade ”Double 40” -typen som ofta använder ett par typiska Tl2- eller TS-lampor inom en gemensam reflekterande.

Ett par rekommenderade ballastkretsar visas i följande figurer. Den första är den minimala effektfaktorkretsen, tillsammans med de andra fungerar med en ny diod / kondensatorinställning för att åstadkomma en effektfaktor> 0,95. Den lägre effektfaktorkretsen som bevisats i figur 3 välkomnar 115 VAC eller 230 VAC 50/60/400 Hz-ingångar för att generera en måttlig DC-buss på 320 VDC.

Twin 40 Watt Ballast Circuit Diagram

Med tanke på att ingångslikriktarna utför precis nära topparna för växelströmsspänningen är ingångseffektfaktorn cirka 0,6 eftersläpande med en icke-sinusformad strömvågform.

En sådan typ av likriktare rekommenderas helt enkelt inte för någonting alls förutom en bedömningskrets eller kompakt lysrör med reducerad effekt och kan utan tvekan bli oönskad eftersom harmoniska strömmar i strömförsörjningsenheter dessutom minskas av begränsningar för effektkvalitet.

IC använder en begränsande motstånd endast för att fungera

Observera att den internationella likriktaren IR2151 Control IC utför direkt från DC-bussen genom ett begränsningsmotstånd och vrider sig nära 45 kHz i enlighet med det givna förhållandet:

• f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

Ström för den höga sidoomkopplingsgrinddrivningen uppstår från en bootstrap-kondensator på 0,1 pF och som laddas till ungefär 14V när som helst V5 (ledning 6) dras lågt i ledningssidan för strömbrytaren på lågsidan.

Bootstrap-dioden l IDF4 förhindrar DC-busspänningen så snart ändringen på hög sida genomförs.

En snabb återvinningsdiod (<100 ns) is necessary to be certain that the bootstrap capacitor will not be moderately discharged since the diode comes back and obstructs the high voltage bus.

Högfrekvensutgången i halvbryggan är faktiskt en fyrkantig våg med extremt snabba omställningsperioder (cirka 50 ns). För att undvika onormala förlängda ljud genom snabbvågsfronterna används en 0,5 W snubber på 10 ohm och 0,001 pF för att minimera omkopplingsperioderna till ungefär 0,5 ps.

Med en inbyggd Dead Time Facility

Observera att vi har en inbyggd dödtid på 1,2 ps i IR2151-föraren för att stoppa genomströmningar i halvbryggan. De 40 watt fluorescerande lamporna styrs parallellt, var och en med sin egen L-C-resonanskrets. Cirka fyra rörkretsar kunde manövreras från en enda uppsättning av två MOSFET: er mätt för att matcha effektnivån.

Reaktansvärderingarna för lampkretsen plockas från L-C-reaktans-tabeller eller genom formeln för serieresonans:

• f = 1 / 2pi x kvadratrot av LC

Lampkretsarnas Q är ganska liten helt enkelt på grund av fördelarna med att fungera från en fast återfallshastighet som vanligtvis uppenbarligen kan skilja sig på grund av RT- och CT-toleranser.

Lysrör tenderar vanligtvis inte att behöva extremt höga slående spänningar, därför är en Q på 2 eller 3 tillräcklig. 'Platta Q' -kurvor härrör ofta från större induktorer och små kondensatorförhållanden där:

Q = 2pi x fL / R, vari R ofta är större eftersom mycket fler varv används.

Mjukstart vid förvärmning av rörfilament kan hållas billigt genom att använda PTC. termistorer runt varje lampa.

På detta sätt ökar spänningen längs lampan stadigt som RTC. värms upp själv tills slutligen spänningen tillsammans med heta filament uppnås och lampan tänds.