Электронные ПРА (пускорегулирующий аппарат)

Голосов (1) | Комментариев (0) | Избранное (0)

Электронные ПРА (пускорегулирующий аппарат)

 

Электромагнитный ПРА (дроссель-стартер) имеет массу недостатков:

♦               надоедливое жужжание;

♦               непроизвольные вспышки и частое мерцание, исходящие от све­тильников использующих ЛЛ.

Основным и единственным его преимуществом является его деше­визна.

Бурное развитие электронной промышленности позволило создать электронный ПРА, обеспечивший совершенно новое качество работы люминесцентных ламп и светильников.

Широкое использование электронных ПРА (они же ЭПРА, они же электронные балласты) связано с рядом их существенных преиму­ществ по сравнению с электромагнитными ПРА:

♦               приятный немерцающий свет без стробоскопических эффектов и отсутствие шума благодаря работе в диапазоне 30-100 кГц;

♦               слабое электромагнитное поле;

♦               надежное и быстрое (без мигания) зажигание ламп;

♦               стабильность освещения независимо от колебаний сетевого на­пряжения;

♦               возможность регулировки светового потока;

♦               отключение по истечении срока службы лампы;

♦               высокое качество потребляемой электроэнергии - близкий к еди­нице коэффициент мощности благодаря потреблению синусоидального тока с нулевым фазовым сдвигом (при использовании активного корректора мощности);

♦               уменьшенное на 20 % энергопотребление (при сохранении све­тового потока) за счет повышения светоотдачи лампы на по­вышенной частоте и более высокий КПД ЭПРА по сравнению с классическими электромагнитным ПРА;

♦               увеличенный на 50 % срок службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска;

♦               снижение эксплуатационных расходов за счет сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены старте­ров;

♦               дополнительное энергосбережение до 70 % при работе в систе­мах управления светом.

В настоящее время ассортимент ЭПРА насчитывает десятки типо­размеров, отличающихся количеством и мощностью используемых с ними ламп, наличием или отсутствием возможности регулирования светового потока, характером включения ламп (с предварительным прогревом электродов или без него), наличием функции защиты аппарата и электросети от возможных аварийных ситуаций. При всем кажущемся многообразии схемные решения современных ЭПРА веду­щих мировых производителей одинаковы.

Схема № 1. Рассмотрим принцип работы простого электронного балласта на ИМС IR2153. На структурной схеме электронного бал­ласта (рис. 1) точка «А» подключается с помощью ключей Кл1 и Кл2 то к напряжению питания (1Ш = +310 В), то к общему проводу. Ключи, перезаряжая конденсатор, образуют переносное напряжение. В результате в точке «А» возникают однополярные высокочастотные импульсы напряжения (частота коммутации обычно находится в пре­делах 30-100 кГц), которые:

♦               во-первых, зажигают лампу;

♦               во-вторых, не дают газу деионизироваться (отсутствие мерцания).

Рис. 1. Структурная схема электронного балласта

 

Примечание.

При таком методе пуска и управления полностью исключен фальстарт, поскольку лампа гарантированно коммутируется на постоянное напряжение, провалы которого принципиально отсутствуют. Сокращаются размеры индуктивного элемента. Регулировкой скважности (или фазы) импульсов коммутации можно добиться изменения яркости свечения.

 

Схема № 2. Теперь рассмотрим миниатюрные электронные балла­сты на IR53HD420.

 

Внимание.

Конструкция гальванически связана с электрической сетью потен­циально опасна для жизни из-за возможного поражения электриче­ским током. Поэтому при изготовлении, проверке, налаживании и эксплуатации следует помнить о строгом соблюдении мер электро-безопасности. Конструкция должна быть выполнена так, чтобы исключить случайное касание оголенных выводов проводников или деталей. Проверяя работу конструкции, не следует касаться руками никаких ее деталей или цепей, а заменяемые детали перепаивать только при вынутой из розетки сетевой вилке.

 

Сверхминиатюрные электронные балласты, выполненные на гибридной микросхеме IR51HD420, рассчитаны на совместную работу с одиночными лампами, имеющими ток до 0,3 А, и широко использу­ются с компактными люминесцентными лампами. Структурная схема IR53HD420/IR51HD420 представлена на рис. 2, а принципиальная схема балласта — на рис. 3.

Принцип работы аналогичен электронному балласту на IR2153, который мы уже рассмотрели выше. Дроссель сетевого фильтра L1 намотан на ферритовом кольце К20х12х6 М2000НМ двухжильным сетевым проводом (или сложенным вдвое МГТФ) до полного заполне­ния окна.

Рис. 2. Структурная схема HMCIR51HD420

Рис. 3. Принципиальная схема миниатюрного электронного балласта на IR51HD420

 

Совет.

Хорошие результаты помехоподавления в сочетании с миниа­тюрными размерами дают специализированные фильтры EPCOS: В84110-В-А14, В84110-A-AS, В84110-А-А10, В84110-А-А20.

 

Дроссель электронного балласта L2 выполнен на Ш-образном магнитопроводе из феррита М2000НМ. Типоразмер сердечника Ш5х5 с зазором 5 = 0,4 мм под всеми тремя рабочими поверхностями Ш-образного сердечника. Величина зазора в нашем случае - это толщина прокладки между соприкасающимися поверхностями полови­нок магнитопровода.

Для изготовления зазора необходимо проложить прокладки из немагнитного материала (нефольгированный стеклотекстолит или гетинакс) толщиной 0,4 мм между соприкасающимися поверхностями половинок магнитопровода и скрепить эпоксидным клеем.

 

Правило.

От величины немагнитного зазора зависит величина индуктивно­сти дросселя (при постоянном количестве витков). При уменьшении зазора индуктивность возрастает, при увеличении - уменьшается.

 

Обмотка L2 - 180 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм. Межслойная изоляция - лакоткань. Намотка - виток к витку. Диодный мост VD1 - импортный RS207, допустимый прямой ток 2 А, обратное напряжение 1000 В. Можно заменить на четыре диода с соответствующими параметрами. Гибридную микросхему IR51HD420 можно заменить на IR53HD420, IR51H420, IR53H420.

 

Совет.

При использовании IR51H420, IR53H420 нужно учесть, что у этих микросхем отсутствует встроенный диод вольтодобавки (между выводами 1 и 6), и его следует установить. Используемый при этом диод должен быть класса ultra-fast (сверхбыстрый) с параметрами:

♦    обратное напряжение 400 В;

♦    допустимый прямой постоянный ток 1 А;

♦    время обратного восстановления 35 не.

Подойдут диоды 11DF4, BYV26B/C/D, HER156, HER157, HER105— HER108, HER205—HER208, SF18, SF28, SF106—SF109. Диод должен располагаться как можно ближе к микросхеме.

 

R3, С5, С6 - SMD элементы для поверхностного монтажа (С6 на 60 В). Конденсаторы С1, С2, С7 - К73-17. Cl, С2 - на 630 В, С7 - на 400 или 630 В; СЗ - электролитический (два по 10 мкФ в параллель) импортный на номинальное напряжение не менее 350 В; С4 - элек­тролитический на 25 В; С8 - полипропиленовый К78-2 на 1000 В.

Варистор RU1 фирмы EPCOS - S14K275, S20K275, заменим на TVR (FNR) 14431, TVR (FNR) 20431 или отечественный СН2-1а-430 В.

R1 - проволочный 2,2-4,7 Ом мощностью 1-2 Вт, можно заме­нить на терморезистор (термистор) с отрицательным температурным коэффициентом (NTC - Negative Temperature Coefficient) - SCK 105 (10 Ом, 5 А) или фирмы EPCOS - B57234-S10-M, B57364-S100-M. RK2 - позистор, такой же как и в электронном балласте на IR2153.

Балласт собран на печатной плате из фольгированного стеклотек­столита и помещен в алюминиевый экранирующий кожух. Печатная плата и расположение элементов показана на рис. 4. Рекомендации по настройке аналогичны тем, которые были рассмотрены в разделе, посвященном электронному балласту на IR2153.

В момент подачи напряжения на преобразователь и после его запу­ска в контуре L2, С5, EL1 возбуждается резонанс, импульсное значение напряжения которого составляет около 250-300 В (в зависимости от лампы), что вполне достаточно для ее зажигания.

После зажигания ток, который проходит через лампу, резко умень­шает добротность контура, шунтируя С5. Преобразователь работает на высокой частоте, и индуктивное сопротивление дросселя L2 огра­ничивает ток лампы.

Из особенностей работы преобразователя можно отметить узел автозапуска на симметричном динисторе VS1 и токовое управление коммутацией силовых транзисторов. Цепь автозапуска необходима, поскольку генератор с обратной связью по току сам не запускается.

После включения питания конденсатор СЗ заряжается через рези­сторы R2, R3. Когда напряжение на СЗ достигает 30 В, симметричный динистор VS1 пробивается, и импульс разряда конденсатора СЗ откры­вает транзистор VT2, в результате чего запускается генератор. С помо­щью диода VD5 в процессе работы генератора СЗ поддерживают в раз­ряженном СОСТОЯНИИ.

Открытия VT2 и запуск генератора приводит к тому, что в обмот­ках трансформатора Т1 наводится ЭДС, полярность которой опреде­ляется направлением их намотки. Полярность ЭДС в базовых обмот­ках обратных связей I и II противоположны. Поэтому открытие и закрытие силовых транзисторов происходит попеременно в момент насыщения сердечника трансформатора Т1.

Когда насыщается токовый трансформатор, через ранее открытый транзистор продолжает протекать ток. Этот ток является током намаг­ничивания обмотки токового трансформатора, и пока он протекает, напряжения на всех его обмотках равны нулю. Начинается процесс рассасывания в транзисторе, но через него, все еще, протекает ток. В результате, пока процесс рассасывания не закончится, через обмотку трансформатора течет ток и поддерживает нулевым напряжение на его обмотках.

Когда процесс рассасывания закончится, то транзистор начнет закрываться. Но теперь нужно время на выход из насыщения сердеч­ника трансформатора. Оно, хоть и не большое, но есть. За это время открытый транзистор почти закроется. И когда трансформатор тока выйдет из насыщения, только тогда напряжения на обмотках транс­форматора могут вновь появиться, но уже с другой полярностью, вызывая форсированное дозакрывание открытого транзистора и открывая закрытый. А у закрытого транзистора есть еще время задержки включения...

В результате, в инверторах с самовозбуждением, да еще и с обрат­ной связью по току, сквозной ток практически не возникает. Конечно, при условии правильного расчета трансформатора тока. При непра­вильном расчете сквозной ток хоть и есть, но он не опасен, прояв­ляется в виде выброса тока при включении транзистора и вызывает только дополнительные динамические потери.

Чем выше скорость переключения транзистора, тем меньше дина­мические потери и нагрев транзистора, с сохранением порядка при переключении - следующий откроется только тогда, когда закроется предыдущий.

Элементы CI, R1 и L1 предотвращают распространение по электро­сети радиопомех, возникающих при работе генератора. Резистор R1 также ограничивает начальный токовый импульс, возникающий при заряде электролитического конденсатора С2.

 

Примечание.

Не стоит удивляться разбросу номиналов элементов, указанных на схеме, - он реально существует для ламп различной мощности и разных производителей, конечно, с учетом того, что парные эле­менты (например, резисторы R2 и R3) имеют одинаковые номиналы.

 

Схема № 4. Электронный балласт без цепи автозапуска для самых маломощных КЛЛ.

Главное отличие от предыдущего варианта - отсутствие цепи автозапуска. Режим самовозбуждения создается здесь вследствие приоткрывания транзистора VT2 током через резисторы R2 и R3. Запуску так же способствует конденсатор С5, исключая шунтирующее влияние по постоянному току базовой обмотки на ток смещения транзистора. Если бы конденсатора не было, то ток, протекающий через резисторы R2 и R3, не смог бы создать на базе транзистора напряжение смеще­ния, открывающее транзистор VT2. Низкое омическое сопротивление обмотки держало бы транзистор закрытым, не позволяя инвертору запуститься. После запуска, конденсатор уже не мешает, так как по переменному току он имеет низкое сопротивление.

Внешний вид платы такого балласта показан на рис. 6. Схема его приведена на рис. 7.

Рис. 6. Внешний вид платы электронного балласта без цепи автозапуска

Рис. 7. Принципиальная схема электронного балласта без цепи автозапуска

 Схема № 5. Рассмотрим электронные балласты, предназначение для работы с мощными ЛЛ (18-36 Вт). Существуют варианты, рабо­тающие как на одну, так и на две ЛЛ.

На рис. 8 показана принципиальная электрическая схема устрой­ства, а на рис. 9 - печатная плата с расположением элементов.

Рис. 8. Принципиальная схема электронного балласта для мощных ЛЛ

Рис. 9. Внешний вид платы с расположением элементов

 

Примечание.

Следует отметить, что в погоне за уменьшением себестоимо­сти электронного балласта китайские производители исключили помехоподавляющий фильтр и предохранитель.

 

Фильтрующий конденсатор С1 имеет минимальную величину, при которой еще сохраняется работоспособность устройства. Данная схема является классическим примером электронного балласта, наглядно показывающим, как при минимальном количестве недоро­гих элементов можно заставить светится ЛЛ.

 

Примечание.

Надо отметить, что при эксплуатации кольцевой ЛЛ с этим бал­ластом лампа в течении полугода вышла из строя (оборвался один из накалов). Но работоспособность ЛЛ была восстановлена путем установки дополнительного проволочного резистора 10 Ом 5 Вт вместо оборвавшегося электрода.

Теги:

Для этой записи еще нет комментариев.

Станьте первым, кто оставит комментарий к этой записи!

Для добавления комментариев зарегистрируйтесь или авторизируйтесь.