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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Военный беспилотник Loyal Wingman с искусственным интеллектом 10.05.2020 Австралийское подразделение корпорации Boeing представило прототип первого беспилотного самолета Loyal Wingman с поддержкой искусственного интеллекта, предназначенного для Королевских военно-воздушных сил Австралии. Это первый из трех прототипов беспилотного летательного аппарата, которые будут созданы в рамках программы Loyal Wingman Advanced Development Program, и первый самолет, который был разработан, спроектирован и изготовлен в Австралии более чем за 50 лет. Это крупнейшая инвестиция корпорации в создание беспилотного самолета за пределами США. Главное отличие Loyal Wingman от обычных беспилотных летательных аппаратов, управляемых дистанционно, заключается в том, что он предназначен для полетов в координации с военными самолетами с экипажем, то есть команды ему будут отдавать пилоты других самолетов. Самолет станет основой для системы Boeing Airpower Teaming System (ATS), которая разрабатывается корпорацией для мирового оборонного рынка. Представленный прототип Loyal Wingman в настоящее время проходит наземные испытания. Далее последуют рулежные испытания. Первый тестовый полет Boeing Loyal Wingman, как ожидается, состоится в конце этого года.

Другие интересные новости:

▪ Флуоресцентая микроскопия высокого разрешения

▪ Создан гормон доверия

▪ Выхлопные газы особенно опасны для женщин

▪ Собаки пагубно влияют на экологию и климат планеты

▪ Пластырь против облысения

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Пожары. Причины пожаров. Меры пожарной безопасности. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как часто змеи сбрасывают кожу? Подробный ответ

▪ статья Расчет трансформатора. Справочник

▪ статья Приставка для частотомера для измерения С. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Магнит в руках. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026