Проектирование электронных пуско-регулирующих аппаратов для люминесцентных ламп. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Разработка высокочастотных электронных пуско-регулирующих аппаратов (ЭПРА) для люминесцентных ламп - сложная инженерная задача со многими неизвестными, требующая солидных знаний и немалых затрат времени. Чтобы упростить ее решение, компания International Rectifier разместила на своем Интернет-сайте программу Ballast Designer - систему автоматизированного проектирования ЭПРА на специализированных микросхемах собственной разработки, делающую грамотное проектирование этих приборов доступным даже начинающему радиолюбителю.

Программа Ballast Designer освобождает разработчика ЭПРА (часто именуемых "электронными балластами") для осветительных люминесцентных ламп от рутинной работы по выбору элементов, длительного и трудоемкого расчета номиналов компонентов схемы и моточных изделий, давая возможность восполнить недостаток опыта в процессе работы, что особенно ценно для любительских разработок. Полученный всего за несколько минут комплект документов достаточен для изготовления рассчитанного изделия. Программа доступна бесплатно по адресу <irf.com/product-info/lightingbda.zip> (8,3 Мб).

Архив bda.zip необходимо распаковать в отдельную папку на жестком диске компьютера, после чего найти в ней и запустить программу Ballast Designer или установщик Setup. В обеих случаях компьютер начнет процедуру установки, по завершении которой на "Рабочем столе" появится ярлык "Ballast Designer". Для запуска одноименной программы в рабочем режиме достаточно щелкнуть "мышью" по ярлыку. Необходимо, чтобы в установках Windows ("Мой компьютер" - "Панель управления" - "Язык и стандарты" - "Числа") в качестве десятичного разделителя была указана точка, а не привычная русскоязычному пользователю запятая. В противном случае все закончится появлением на экране сообщения об ошибке и программа прекратит работу. При успешном запуске на экран будет выведено окно, показанное на рис. 1.

Предлагаются две процедуры проектирования - стандартная и расширенная. По умолчанию будет использована стандартная, предоставляющая пользователю возможность "набрать" подходящий вариант из трех схем входного узла, пяти типов микросхем контроллера и нескольких десятков типов ламп, соединенных с ЭПРА по семи различным схемам. В процессе автоматического проектирования будет синтезирована схема ЭПРА, обеспечивающая оптимальные значения амплитуды и частоты напряжения, прикладываемого к лампе в режимах подогрева, поджига и горения, максимальный срок службы лампы, качество освещения и КПД устройства.

Расширенная процедура проектирования дает пользователю возможность активно влиять на принимаемые программой решения, изменяя по своему усмотрению более 20 параметров, включая частоту, напряжение и ток лампы в различных режимах и номиналы основных компонентов. Предусмотрена возможность конструктивного расчета дросселей по заданным электрическим параметрам

Чтобы выполнить стандартную процедуру, достаточно поочередно нажать пять экранных кнопок, расположенных под надписями "Step 1"- "Step 5" ("Шаг Г - "Шаг 5"), выбирая на каждом шаге один из предлагаемых вариантов.

Шаг 1 - выбор схемы выпрямителя сетевого напряжения. На экране открывается окно "Select Line Input". Перемещая движок в нижней части окна, выбирают один из вариантов выпрямительного узла (рис. 2,а-в). Его схема появится в окне, рядом с ней - список из нескольких вариантов допустимых пределов изменения сетевого напряжения. В списке необходимо выделить строку с самым подходящим вариантом.

Для завершения шага останется нажать кнопку "Select". Выбранные пределы будут отображены в окошке "Input" над надписью "Step 1". Их можно изменить на любой стадии проектирования, нажав кнопку со стрелкой рядом с упомянутым окошком и выбрав из выпавшего списка новый вариант. Аналогичные возможности (выпадающие списки вариантов в окошках "Lamp", "Control 1С", "Configuration") программа предоставляет и для изменения параметров, задаваемых на других шагах стандартной процедуры проектирования.

Схемы мостового выпрямителя (рис. 2,б) и выпрямителя с удвоением напряжения (рис. 2,в) без всякого сомнения хорошо знакомы читателям. О схеме на рис. 2, а с активным корректором коэффициента мощности (англ. Power Factor Corrector, PFC) необходимо рассказать подробнее.

Получившие сегодня большое распространение импульсные источники электропитания, к которым можно отнести и ЭПРА, - не слишком удачная нагрузка для электросети. Дело в том, что они потребляют не синусоидальный, а импульсный ток с пиковым значением, многократно превосходящим эффективное. Высокочастотные составляющие спектра импульсов тока создают мощные помехи радио- и телевизионному приему и могут привести даже к сбоям компьютеров, подключенных к той же сети.

Недавно принятые рекомендации Международного Электротехнического Комитета МЭК 1000-3-2 устанавливают очень маленькие предельные уровни гармоник (вплоть до 39-й) в спектре потребляемого от сети тока при коэффициенте мощности, близком к 1. Требования стандартов, действующих в странах СНГ, в этом отношении пока значительно мягче, но их ужесточения можно ожидать в ближайшем будущем.

Активный корректор коэффициента мощности решает проблему, делая потребляемый ток близким по форме к синусоидальному. Корректор представляет собой импульсный повышающий преобразователь-стабилизатор напряжения. Благодаря его работе мощный импульс зарядного тока конденсатора С1 (рис. 2,а) раздроблен на множество коротких импульсов, распределенных по периоду таким образом, что их среднее значение изменяется почти по синусоидальному закону. Образующиеся высокочастотные составляющие тока сглаживает не показанный на упрощенной схеме фильтр. При питании от сети 220 В обычное выходное напряжение корректора - 400 В. Оно стабилизировано, поэтому яркость свечения лампы практически не зависит от изменений напряжения сети в широких пределах.

Программа Ballast Designer обычно строит узел управления корректором на базе микросхемы L6561 - специализированного контроллера PFC. Контроллеры ЭПРА IR2166, IR2167 снабжены встроенными узлами управления корректором, по утверждению фирмы, превосходящими по параметрам специализированные микросхемы.

Шаг 2 - выбор типа и мощности лампы. На экране открывается окно "Select Lamp". В нем, передвигая ползунок, выбирают лампу одной из показанных на рис. 3 групп.

В каждой из них имеются лампы различной мощности. Принятые в программе названия групп условны. Соответствие между ними и буквенными индексами в обозначениях наиболее распространенных ламп некоторых производителей можно определить по таблице (лампы группы Spiral перечисленные в ней фирмы не выпускают)

К группам Т5, Т8, Т12 относят обычные линейные люминесцентные лампы (лампы дневного света) с диаметром колбы соответственно 16, 26 и 38 мм, в том числе с повышенной эффективностью и с улучшенным спектральным составом света.

Предусмотрена возможность расширения перечня ламп пользователем. Для этого достаточно в окне "Select Lamp" выбрать группу "User Lamp" и нажать кнопку "Edit List". Будет открыто окно редактирования перечня ламп и их параметров.

Шаг 3 - выбор микросхемы контроллера ЭПРА. На экране открывается окно "Select Target 1С". Перемещая движок, выбирают одну из предлагаемых микросхем. Если в компьютере установлена программа Adobe Acrobat Reader, нажав на кнопку "Datasheet" в верхней части главного окна (см. рис. 1), можно посмотреть описание и справочные данные выбранной микросхемы на английском языке. В версии программы, действовавшей во время подготовки статьи, предлагались следующие микросхемы:

IR21571 - для самых простых ЭПРА, сравнительно просто адаптируемых к люминесцентным лампам различных типов. Русский перевод datasheet-a на эту микросхему.

IR2157 - обеспечивает оптимальные режимы запуска предварительного подогрева катодов, зажигания и работы лампы и автоматическую смену режимов. Снабжена узлами контроля состояния и защиты нитей накала лампы, защиты от пониженного напряжения питания, от выхода из строя при смене лампы, от тепловой перегрузки, от электростатических разрядов и некоторыми другими средствами, обеспечивающими надежную работу ЭПРА и ее автоматический перезапуск после выхода из аварийной ситуации.

IP2156 - "младшая сестра" IP2157, отличается от нее отсутствием некоторых защитных функций.

IR2159 - совпадает по функциональным возможностям с IR2157, дополнительно позволяя регулировать яркость свечения лампы изменением от 0,5 до 5 В управляющего напряжения, подаваемого на специальный вход. Пределы изменения яркости (в интервале 1... 100 %) задают резисторами, подключаемыми к выводам микросхемы. Реализован метод управления мощностью, подводимой к лампе, не требующий разделительного трансформатора. Русский перевод datasheet-a на микросхему.

IR2166, IR2167 - снабжены, как уже отмечалось, встроенными контроллерами корректора коэффициента мощности с динамической адаптацией к режиму работы ЭПРА. Обеспечивается суммарный коэффициент гармоник менее 10 % и коэффициент мощности более 0,99 при питании от сети с номинальным напряжением 120 и 220 В, что перекрывает требования стандартов большинства европейских стран и превосходит показатели многих специализированных микросхем управления корректором.

Шаг 4 - выбор числа ламп и схемы их соединения с ЭПРА. На экран выводится окно "Select Lamp Configuration", в котором необходимо, перемещая движок, выбрать подходящую схему с одной или двумя лампами. Все возможные варианты показаны на рис. 4,а-ж.

(нажмите для увеличения)

Шаг 5 - автоматическое проектирование ЭПРА. После нажатия на клавишу "Design Ballast" на экране появляется окно с логотипом фирмы International Rectifier, в котором отмечается ход процесса проектирования, занимающего всего несколько секунд. По завершении открываются окна, в одном из которых находится принципиальная схема спроектированного устройства.

Пример синтезированной схемы приведен на рис. 5. Она отличается от оригинала лишь использованием привычных читателям журнала условных обозначений элементов. Цепи, выделенные цветом, должны быть выполнены по возможности короткими проводами большого сечения. Типы и номиналы элементов на оригинальной схеме отсутствуют, вместо этого в отдельном окне приведен их перечень (англ. Bill of Materials, BOM).

Еще одно или несколько (по числу элементов) окон содержат данные об имеющихся в спроектированном ЭПРА индуктивных элементах. Пример такого окна - на рис. 6. Кроме номинальной индуктивности, максимальных тока и температуры, здесь указаны все необходимые для изготовления дросселя или трансформатора данные: рекомендуемый типоразмер (core size) и марка материала магнитопровода (core material), длина немагнитного зазора (gap length), число витков (turns) и диаметр провода (wire diameter) обмотки. Приводится даже эскиз конструкции и расположения выводов.

Для перехода к расширенной процедуре проектирования в главном окне программы (см. рис. 1) нужно нажать кнопку "Advanced". В результате главное окно будет преобразовано в показанное на рис. 7.

Оно обеспечивает доступ к значениям всевозможных параметров, которые можно изменять в процессе проектирования. Положение рабочей точки лампы (в координатах напряжение-частота) в различных режимах и траекторию ее перемещения при их изменении можно получить в графическом виде (рис. 8). Предоставляется возможность открыть окна проектирования индуктивных элементов (кнопка "Inductor") или выбора номиналов элементов, задающих режим работы контроллера ЭПРА (кнопка "Program 1С").

При подготовке статьи использована информация, найденная в Интернете по адресам: <irf.com>, <irf.com/product-info/lighting/fluorescent.html>, <irf.com/product-info/lighting/>, <irf.com/product-info/lighting/tplighting.html <irf.com/forms/eltdk.html>, <ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=eDownloadBallast>, <irf.com/technical-info/documents.htm>.

Автор: Ю.Давиденко, г.Луганск, Украина

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Игровые мониторы MSI QD-OLED 03.11.2023 Компания MSI анонсировала новую линейку игровых мониторов с технологией QD-OLED, включающей как модели с изогнутыми, так и с плоскими экранами. Флагманами этой линейки станут две изогнутые модели. Первая, MAG 341CQP QD-OLED, оснащена 34-дюймовой панелью UWQHD QD-OLED 1800R, обеспечивая время отклика GTG 0,03 мс и частоту обновления 175 Гц. Второй, MPG 491CQP QD-OLED, предлагает 49-дюймовую DQHD 1800R панель с соотношением сторон 32:9. Этот монитор обладает частотой обновления 144 Гц и временем отклика GTG 0,03 мс. Обе модели сертифицированы по стандартам VESA ClearMR 9000 и DisplayHDR True Black 400. В этих новых мониторах QD-OLED предусмотрены разъемы HDMI 2.1 с полной пропускной способностью 48 Гбит/с, поддержкой 120 Гц, VRR и ALLM. Режим MSI Console поддерживает функцию CEC (Consumer Electronics Control), позволяя пользователям управлять своими устройствами с помощью одного контроллера. Также доступен разъем Type-C для взаимодействия с мобильными устройствами. Кроме того, MSI выпускает несколько плоских игровых мониторов. 27-дюймовые модели, такие как MPG 271QRX QD-OLED и MAG 271QPX QD-OLED, обладают разрешением WQHD 2K, частотой обновления 360 Гц и временем отклика GTG 0,03 мс. Также представлен 32-дюймовый монитор с разрешением 4K и частотой обновления 240 Гц. Все эти мониторы также оснащены интерфейсами Type-C с поддержкой до 90 Вт мощности и поддерживают консольный режим MSI.

Другие интересные новости:

▪ Правое ухо слышит лучше

▪ Северное полушарие ждет самое жаркое лето за 600 лет

▪ Создан искусственный нерв для борьбы с хроническими болями

▪ Многоразовая бумага

▪ MESO вместо КМОП

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Светодиоды. Подборка статей

▪ статья Добру и злу внимая равнодушно. Крылатое выражение

▪ статья Как заклинатель змей заставляет глухую к звукам дудочки змею танцевать? Подробный ответ

▪ статья Ушибы. Медицинская помощь

▪ статья Сколько нужно противовесов? Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электрооборудование лифтов. Освещение. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025