40 wattový elektronický předřadník

Navrhovaný 40 wattový elektronický předřadník je navržen tak, aby osvětlil jakoukoli 40 wattovou zářivku s vysokou účinností a optimálním jasem.

Rozložení desek plošných spojů navrhovaného elektronického zářivkového předřadníku je také k dispozici spolu s detaily vinutí torroidu a tlumivky.

Úvod

Dokonce i slibná a nejvíce mluvená technologie LED pravděpodobně není schopna produkovat světla stejná jako moderní světla s elektronickými zářivkami. Zde je diskutován obvod jednoho takového elektronického trubicového světla s účinností lepší než LED světla.

Ještě před deseti lety byly elektronické předřadníky relativně nové a kvůli častým poruchám a vysokým nákladům nebyli všichni obecně preferováni. Postupem času však zařízení prošlo několika vážnými vylepšeními a výsledky byly povzbudivé, protože se staly spolehlivějšími a dlouhodobějšími. Moderní elektronické předřadníky jsou účinnější a odolnější proti selhání.

Rozdíl mezi elektrickým předřadníkem a elektronickým předřadníkem

Jaká je přesná výhoda použití elektronického fluorescenčního předřadníku ve srovnání se starým elektrickým předřadníkem? Abychom správně pochopili rozdíly, je důležité vědět, jak fungují běžné elektrické předřadníky.

Elektrický předřadník není nic jiného než jednoduchý vysokonapěťový induktor síťového napětí vyrobený navinutím několika závitů měděného drátu na vrstvené železné jádro.

V podstatě, jak všichni víme, fluorescenční trubice vyžaduje vysoký počáteční proud, aby se vznítil a zajistil, aby se tok elektronů spojil mezi svými koncovými vlákny. Jakmile je toto vedení připojeno, spotřeba proudu k udržení tohoto vedení a osvětlení se sníží na minimum. Elektrické předřadníky se používají pouze k „nastartování“ tohoto počátečního proudu a následnému řízení přívodu proudu nabídkou zvýšené impedance po dokončení zapalování.

Použití startéru v elektrických předřadnících

Startér zajišťuje, že počáteční „kopy“ jsou aplikovány prostřednictvím přerušovaných kontaktů, během nichž je uložená energie měděného vinutí použita k výrobě požadovaných vysokých proudů.

Startér přestane fungovat, jakmile se trubice zapálí a nyní, protože předřadník je veden trubicí, začne do ní nepřetržitě proudit střídavý proud a díky svým přirozeným vlastnostem nabízí vysokou impedanci, řízení proudu a pomáhá udržovat optimální záře.

Kvůli kolísání napětí a nedostatku ideálního výpočtu se však elektrické předřadníky mohou stát docela neúčinnými, rozptylujícími a plýtváním spoustou energie teplem. Pokud skutečně změříte, zjistíte, že 40 wattové elektrické tlumivky mohou spotřebovat až 70 wattů energie, což je téměř dvojnásobek požadovaného množství. Počáteční blikání také nelze ocenit.

Elektronické předřadníky jsou efektivnější

Elektronické předřadníky jsou na druhé straně z hlediska účinnosti právě naopak. Ten, který jsem postavil, spotřebovával jen 0,13 A proudu při 230 voltech a vytvářel intenzitu světla, která vypadala mnohem jasněji než obvykle. Používají tento obvod od posledních 3 let bez jakýchkoli problémů (ačkoli jsem musel jednou vyměnit trubici, protože na koncích zčernal a začal produkovat menší světlo.)

Samotné aktuální čtení dokazuje, jak efektivní je obvod, spotřeba energie je jen kolem 30 wattů a výstupní světlo odpovídá 50 wattům.

Jak funguje obvod elektronického předřadníku

Jeho pracovní princip navrhovaného elektronického fluorescenčního předřadníku je poměrně přímočarý. AC signál je nejprve usměrněn a filtrován pomocí konfigurace můstku / kondenzátoru. Další zahrnuje jednoduchý dva tranzistorové stupně s křížovým propojením oscilátoru. Na tento stupeň se přivede usměrněný stejnosměrný proud, který okamžitě začne kmitat na požadované vysoké frekvenci. Oscilace jsou obvykle čtvercové vlny, které jsou vhodně tlumeny induktorem, než se nakonec použijí k zapálení a osvětlení připojené trubice. Diagram ukazuje verzi 110 V, kterou lze jednoduchými úpravami snadno upravit na model 230 voltů.

Následující ilustrace jasně vysvětlují, jak vytvořit domácí elektronický 40 wattový elektronický obvod zářivkového předřadníku doma pomocí běžných dílů.

Rozložení komponent PCB

UPOZORNĚNÍ: NA VSTUPU DODÁVKY VČETNĚ POHYBU A TEPLOTY, JINAK SE OKRUH STANE NEPREDPOKLADATELNÝ A MŮŽE BÝT VŽDY OKAMŽITÝ.

TAKÉ MONTÁŽ TRANSISTORŮ NAD SAMOSTATNÝM, 4 * 1 PALCOVÝM CHLADIČEM, PRO LEPŠÍ EFEKTIVITU A DLOUHŠÍ ŽIVOTNOST.

Rozložení stopy PCB

Induktor torroidu

Induktor tlumivky

Seznam dílů

• R1, R2, R5 = 330K MFR 1%
• R3, R4, R6, R7 = 47 Ohm, CFR 5%
• R8 = 2,2 ohmů, 2 watty
• C1, C2 = 0,0047 / 400V PPC pro 220V, 0,047uF / 400V pro 110V střídavý vstup
• C3, C4 = 0,033 / 400V PPC
• C5 = 4,7uF / 400V elektrolytický
• D1 = Diac DB3
• D2 …… D7 = 1N4007
• D10, D13 = B159
• D8, D9, D11, D12 = 1N4148
• T1, T2 = 13005 Motorola
• Chladič je vyžadován pro T1 a T2.

Elektronický předřadník pro dvě 40 W zářivky

Následující koncept níže vysvětluje, jak vytvořit jednoduchý, ale extrémně spolehlivý elektronický předřadník pro řízení nebo provoz dvou 40 wattových zářivek s aktivní korekcí výkonu.

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

Hlavní elektrické vlastnosti IC

Mezinárodní usměrňovače řízení usměrňovače jsou monolitické výkonové integrované obvody vhodné pro provoz MOSFETů na nízké a vysoké straně nebo lGBT prostřednictvím logické úrovně, vztaženo k zemním vstupním vodičům.

Vyznačují se funkcí vyváženého napětí až 600 VDC a na rozdíl od běžných budicích transformátorů mohou přinést superčisté tvary vln s prakticky jakýmkoli pracovním cyklem od 0 do 99%.

Sekvence IR215X je ve skutečnosti nedávno dostupným doplňkem rodiny Control IC a kromě výše zmíněných charakteristik má produkt špičkový výkon srovnatelný s časovačem IC LM 555.

Tyto typy čipů ovladačů vám poskytnou vývojářům schopnost samočinně nebo koordinovaně kolísat čistě pomocí alternativních komponent RT a CT Viz obrázek níže

Seznam dílů

• Ct / Rt = stejné jako je uvedeno v níže uvedených diagramech
• spodní diody = BA159
• Mosfety: jak je doporučeno v níže uvedených diagramech
• C1 = 1uF / 400V PPC
• C2 = 0,01 uF / 630 V PPC
• L1 = Jak je doporučeno v níže uvedeném diagramu, může být nutné experimentovat

Rovněž mají zabudované obvody, které nabízejí střední 1,2 mikrosekundovou mrtvou dobu mezi výstupy a přepínání vysokých a nízkých bočních komponent pro řízení napájecích zařízení s polovičním můstkem.

Výpočet frekvence oscilátoru

Kdykoli je zahrnuta v samooscilační formě, frekvence oscilace se vypočítá jednoduše podle:

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

Tři přístupná samo-oscilační zařízení jsou IR2151, IR2152 a IR2155. Zdá se, že IR2I55 má podstatnější výstupní vyrovnávací paměti, které změní kapacitní zátěž 1000 pF s tr = 80 ns a tf = 40 ns.

Zahrnuje nepatrný náběh energie a 150 ohmový RT zdroj. IR2151 má tr a tf 100 ns a 50 ns a funguje podobně jako IR2l55. IR2152 bude k nerozeznání od IR2151, i když s fázovým cambio z Rt na Lo. IR2l5l a 2152 obsahují 75 ohm Rt zdroj (rovnice l.)

Tyto typy předřadníků jsou obvykle určeny k vybavení usměrněným vstupním střídavým napětím, a proto jsou určeny pro minimální klidový proud a stále mají zabudovaný bočníkový regulátor s napětím 5 V, který zajišťuje, že pouze jeden omezující rezistor funguje přes DC usměrněné napětí sběrnice.

Konfigurace sítě Zero Crossing

Podíváme-li se ještě jednou na obrázek 2, uvědomte si synchronizační potenciál ovladače. Obě diody typu back-to-back v řadě společně s obvodem lampy jsou účinně konfigurovány jako detektor průchodu nulou pro proud lampy. Před úderem lampy zahrnuje rezonanční obvod L, Cl a C2 vše v řetězci.

Cl je DC blokovací kondenzátor s nízkou reaktancí, aby rezonanční obvod byl úspěšně L a C2. Napětí kolem C2 je zesíleno prostřednictvím Q faktoru L a C2 při rezonanci a dopadá na lampu.

Jak je určena rezonanční frekvence

Jakmile lampa zasáhne, je C vhodně zkratováno poklesem potenciálu lampy a frekvence rezonančního obvodu v tomto bodě je určena L a Cl.

To vede ke změně na nějakou nižší rezonanční frekvenci v průběhu standardních operací, stejně jako dříve koordinovaných snímáním nulového přechodu střídavého proudu a využitím výsledného napětí k regulaci budicího oscilátoru.

Spolu s klidovým proudem budiče najdete několik dalších prvků na stejnosměrném napájecím proudu, které jsou funkcí velmi aplikačního obvodu:

Vyhodnocení parametrů vybití proudu a nabíjení

l) Proud v důsledku nabíjení vstupní kapacity výkonových FET

2) proud vyplývající z nabíjení a vybíjení izolační kapacity spojení mezinárodních ovladačů usměrňovače brány. Každá složka aktuálního elektrického oblouku se z tohoto důvodu řídí pravidly:

• Q = CV

Dá se tedy pohodlně pozorovat, že aby bylo možné nabít a vybít vstupní kapacity napájecího zařízení, očekávaný náboj může být součinem napětí pohonu brány a skutečných vstupních kapacit a také doporučený vstupní výkon bude konkrétně úměrný produkt náboje a frekvence a napětí na druhou:

• Síla = QV ^ 2 x F / f

Výše uvedená sdružení navrhují při vytváření skutečného obvodu předřadníku následující faktory:

1) vyberte nejmenší pracovní frekvenci podle zmenšujícího se rozměru induktoru

2) rozhodněte se pro nejkompaktnější objem matrice pro výkonová zařízení, která je spolehlivá se sníženým deficitem vedení (což minimalizuje specifikace nabíjení)

3) Obvykle je zvoleno napětí DC sběrnice, pokud však existuje alternativa, použijte minimální napětí.

POZNÁMKA: Poplatek jednoduše není funkcí rychlosti přepínání. Vysílaný náboj je stejný s ohledem na přechodové časy 10 ns nebo 10 mikrosekund.

V tomto okamžiku vezmeme v úvahu několik užitečných předřadníků, které lze dosáhnout pomocí samo-oscilačních ovladačů. Pravděpodobně nejoblíbenějším svítidlem pro fluorescenční světlo může být takzvaný typ „Double 40“, který často zaměstnává několik typických zářivek Tl2 nebo TS ve společném reflektoru.

Pár doporučených předřadníků je uveden na následujících obrázcích. Prvním z nich je obvod minimálního účiníku spolu s dalšími pracemi s novým nastavením diody / kondenzátoru pro dosažení účiníku> 0,95. Spodní obvod účiníku prokázaný na obrázku 3 vítá vstupy 115 VAC nebo 230 VAC 50/60/400 Hz pro generování střední DC sběrnice 320 VDC.

Twin 40 Watt předřadník obvodové schéma

Vzhledem k tomu, že vstupní usměrňovače provádějí těsně blízko špiček vstupního napětí střídavého proudu, je vstupní účiník kolem 0,6 zaostávající s nesinusovou proudovou vlnovou formou.

Takový typ usměrňovače se kromě hodnotícího obvodu nebo kompaktní zářivky se sníženým výkonem jednoduše nedoporučuje vůbec a bezpochyby by se mohl stát nežádoucím, protože harmonické proudy v napájecích zařízeních jsou navíc omezeny omezeními kvality energie.

IC používá omezovací rezistor pouze k provozu

Všimněte si, že International IC Rectifier IR2151 Control IC provádí přímo off stejnosměrnou sběrnici prostřednictvím omezovacího odporu a otáčí se v blízkosti 45 kHz v souladu s daným vztahem:

• f = 1 / 1,4 x (Rt + 75 ohm) x Ct

Napájení pohonu horní strany spínače brány vychází z bootstrapového kondenzátoru 0,1 pF, který je nabitý na zhruba 14 V, kdykoli je V5 (vodič 6) nízko tažen ve vedení dolního bočního vypínače.

Dioda bootstrap l IDF4 zabraňuje napětí stejnosměrné sběrnice, jakmile proběhne změna na vysoké straně.

Dioda pro rychlé zotavení (<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.

Vysokofrekvenční výstup v polovičním můstku je ve skutečnosti obdélníková vlna s extrémně rychlou periodou přepínání (kolem 50 ns). Aby se zabránilo abnormálním rozšířeným zvukům přes fronty s rychlými vlnami, používá se 0,5W tlumič 10 ohmů a 0,001 pF, aby se minimalizovaly doby přepínání na pouhých asi 0,5 ps.

Díky vestavěnému zařízení pro mrtvý čas

Všimněte si, že máme vestavěný mrtvý čas 1,2 ps v ovladači IR2151 k zastavení průletových proudů v polovičním můstku. 40 wattové zářivky jsou ovládány paralelně, každá pomocí vlastního rezonančního obvodu L-C. Přibližně čtyři elektronkové obvody mohly být provozovány z jedné sady dvou MOSFETů měřených tak, aby odpovídaly úrovni výkonu.

Hodnocení reaktance pro obvod lampy se vybírá z tabulek reaktance L-C nebo pomocí vzorce pro sériovou rezonanci:

• f = 1 / 2pi x druhá odmocnina LC

Q obvodů lampy je docela malý jednoduše kvůli výhodám fungování z pevné rychlosti opakování, která se obvykle, samozřejmě, může lišit kvůli tolerancím RT a CT.

Zářivky obvykle nepotřebují extrémně vysoké úderné napětí, proto stačí Q 2 nebo 3. Křivky „plochého Q“ často pocházejí z větších induktorů a malých poměrů kondenzátorů, ve kterých:

Q = 2pi x fL / R, kde R je často větší, protože se používá mnohem více závitů.

Měkký start během předehřívání vláknového vlákna může být levně omezen použitím PTC. termistory kolem každé lampy.

Tímto způsobem se napětí podél lampy stabilně zvyšuje jako RTC. samočinně se zahřívá, dokud se nakonec nedosáhne úderného napětí spolu s horkými vlákny a lampa se nerozsvítí.