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:

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Робот-бариста Jarvis 29.05.2026

Американский стартап Artly представил роботизированного баристу по имени Jarvis, который уже работает в кафе Muji в Портленде. Эта система не просто механически готовит кофе - она старается максимально точно воспроизводить технику и навыки чемпионов кофейного мастерства, превращая авторский кофе в стабильный и масштабируемый продукт. Основателем кофейной философии проекта стал Джо Янг, занимающий должность Chief Coffee Officer в Artly. Выросший в Китае, он впервые попробовал кофе только в 2007 году во время учебы в Оклендском университете в Новой Зеландии. Сначала эспрессо привлек его как самый бюджетный напиток в меню, но постепенно интерес перерос в профессиональную страсть. Джо Янг стал победителем нескольких национальных чемпионатов США по обжарке кофе, приготовлению напитков и лате-арту. Для обучения Jarvis команда Artly применила систему захвата движений. На руку Джо Янга установили специальные датчики, которые записывали каждое движение при наливании молока и создании лате ...>>

Генетический резервный план растений 28.05.2026

Многие растения обладают удивительной способностью адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды. Одним из скрытых механизмов их выносливости оказалась полиплоидия - наличие более двух наборов хромосом в клетках. Это явление, распространенное среди растений, но редкое у животных, может действовать как эволюционный страховочный фонд. Новое исследование показывает, что именно дополнительные копии генома помогали цветковым растениям неоднократно переживать масштабные климатические кризисы на протяжении миллионов лет. Ученые проанализировали геномы 470 видов покрытосеменных растений и выявили 132 древних события полного удвоения генома. Эти события не были случайными: они четко группировались вокруг периодов глобальных экологических потрясений. Среди них - мелово-палеогеновое массовое вымирание 66 миллионов лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум, эоцен-олигоценовый переход, среднемиоценовое климатическое нарушение и океанические аноксические события. Исследован ...>>

Случайная новость из Архива Современная ветроэнергетика Европы 27.08.2014 На западном рынке все большее распространение получают возобновляемые источники энергии (ВИЭ), которые постепенно вытесняют традиционные источники энергии. Согласно докладу Statista, некоторые страны благодаря ветрогенераторам смогли получить свыше 20% электричества. При этом в качестве абсолютного рекордсмена называется Дания. В этой стране ветроэнергетика развилась до такой степени, что без труда отняла у традиционных способов долю в 33,8%. Второе место заняла Португалия, где доля ветроэнергетики - 24,6%. Третье место получила соседняя Испания с показателем 20,9%. Другим странам столь высоких результатов показать не удалось. Впрочем, Ирландия смогла приблизиться к отметке 17,3%, что тоже немало. А вот Германия и Великобритания добились показателей лишь 7,9% и 7,7% соответственно. Прочие страны не спешат расставаться с традиционными методами получения энергии. К примеру, ветроэнергетика в Китае пока что не превысила отметки 6%, а в США этот показатель еще меньше - 4,1%.

Другие интересные новости:

▪ Женщины запоминают слова лучше, чем мужчины

▪ Новый 32-разрядный процессор TMP92CZ26XBG

▪ Паруса на современных судах

▪ Робот-креветка

▪ Водяной велосипед

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Большая энциклопедия для детей и взрослых. Подборка статей

▪ статья Консервы. История изобретения и производства

▪ статья В какой стране создана всеобъемлющая генеалогическая база данных, начиная с 18 века? Подробный ответ

▪ статья Поводковый узел на основе простого узла. Советы туристу

▪ статья Виды биотоплива. Синтетическое топливо. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания для электромеханических часов типа Слава. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026