Бесплатная техническая библиотека

Электронные стартеры. Принцип действия электронного стартера на микросхеме UBA2000T. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп

 Комментарии к статье

Рассмотрим более подробно электронный стартер, реализованный на специализированной микросхеме фирмы PHILIPS - UBA2000T. UBA2000T представляет собой интегральную схему, используемую в электронных стартерах для люминесцентных ламп, предназначенных для замены обыкновенных биметаллических стартеров.

Микросхема управляет предварительным прогревом электродов лампы и ее поджигом. Время прогрева лампы строго определено путем использования делителя частоты питающей сети. При выходе лампы из строя схема автоматически отключается после семи неудачных попыток поджига, предотвращая таким образом возможность перегрева балластного устройства. В случае возникновения перебоев в напряжении питания схема автоматически сбрасывается в исходное состояние и обеспечивает повторный поджиг лампы.

Микросхема UBA2000T обеспечивает выполнение последовательности действий, необходимых для поджига люминесцентной лампы. Способы включения микросхемы в цепи питания лампы приведены на рис. 3.4, а функциональная блок-схема UBA2000T представлена на рис. 3.5.

Сетевое напряжение выпрямляется и делится при помощи внешних резцсторов R1 и R2 до необходимого уровня. При включении питания буферный конденсатор С1 заряжается через резистивный делитель и внутренний ключ S1; напряжение на конденсаторе используется для питания микросхемы.

До тех пор, пока напряжение на буферном конденсаторе V_cc не превысит пускового уровня V_cc (гst), осуществляется инициализация внутренних цепей микросхемы. Когда напряжение питания V_cc достигнет порога запуска V_cc (гst), а пиковое значение VlN станет больше FIGN (то есть сетевое напряжение находится вблизи своего пикового значения), происходит открывание внешнего силового ключа. В результате через электроды лампы, силовой ключ и интегральный датчик тока начинает протекать ток прогрева электродов лампы.

На протяжении всего периода времени, пока замкнут внешний силовой ключ, питание микросхемы осуществляется за счет буферного конденсатора С1. Типичная форма напряжения на выводе 6 (V_cc) представлена на рис. 3.6.

Рис. 3.4. Способы включения микросхемы в цепи питания ЛЛ (нажмите для увеличения)

Рис. 3.5. Функциональная блок-схема UBA2000T

Рис. 3.6. Напряжение на выводе 6 (Vcc)

На протяжении периода прогрева электродов лампы происходит разряд конденсатора. Напряжение с токоизмерительного резистора поступает на компаратор, выходной сигнал которого используется в качестве тактового сигнала для внутреннего счетчика. Этим счетчиком определяется время прогрева электродов лампы, равное 1,52 с при частоте питающей сети 50 Гц. Благодаря использованию счетчика время прогрева выдерживается очень точно, так как зависит только от частоты питающей сети.

После предварительного прогрева электродов лампы внешний силовой ключ размыкается в момент времени, когда напряжение на токоизмерительном резисторе соответствует протекающему току не менее 285 мА. В результате прерывания тока в цепи, содержащей индуктивную нагрузку, происходит генерация высоковольтного импульса, который осуществляет поджиг люминесцентной лампы.

После успешного поджига лампы напряжение на ней становится значительно ниже сетевого. В результате напряжение питания микросхемы не превышает порогового уровня, необходимого для ее работы. На рис. 3.6 приведена форма напряжения питания микросхемы при поджиге лампы после второй попытки.

Во время прогрева электродов лампы питание микросхемы осуществляется за счет энергии, запасенной в буферном конденсаторе, и напряжение питания постепенно снижается. Если после подачи высоковольтного импульса не произошло поджига лампы, то внешний силовой ключ остается закрытым, и напряжение на буферном конденсаторе снова повышается выше стартового уровня. Внешний силовой ключ снова замыкается, и начинается следующий цикл прогрева и поджига лампы. При всех последующих попытках поджига, кроме первой, время прогрева уменьшено до 0,64 с, поскольку электроды лампы еще не остыли после предыдущих неудачных попыток поджига. Внутренний счетчик ограничивает число неудачных попыток поджига до 7. Это предотвращает мигание лампы в конце срока ее службы.

Микросхема UBA2000T содержит встроенные цепи защиты по току. Когда ток через резистор датчика превышает порог защиты (I_PROT), силовой ключ закрывается, и микросхема переходит в режим покоя. Выключение и повторное включение напряжения питания приводят к сбросу цепей защиты. Диаграмма состояний микросхемы в процессе поджига лампы приведена на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Диаграмма состояний микросхемы UBA2000Te процессе поджига лампы

Источник питания. При подаче напряжения питания на микросхему происходит заряд буферной емкости и разрешается работа внутреннего источника тока. Внутреннее напряжение питания микросхемы стабилизировано и не зависит от напряжения на буферном конденсаторе. Встроенный стабилитрон ограничивает напряжение на выводе 6 (V_cc) на уровне Vcc (sl).

Компараторы напряжения. Компараторы отслеживают напряжение на буферном конденсаторе и разрешают работу внутренних цепей микросхемы при достижении напряжением питания стартового уровня - V_cc (sl). Для первоначальной зарядки конденсатора требуется некоторый период времени t_ini (см. рис. 3.6). Это время зависит от номинала конденсатора С1, тока потребления микросхемы и сопротивления внешнего делителя на входе V_in (R1IIR2). После заряда конденсатора С1 и при условии, что сетевое напряжение находится вблизи своего максимального значения, генерируется импульс тока, открывающий внешний силовой ключ.

В случае если напряжение питания падает до уровня, указывающего на отсутствие сетевого напряжения, внутренние цепи микросхемы сбрасываются, и она становится готова для осуществления прогрева и пуска лампы при повторном включении сетевого напряжения.

Триггер. Состояние внутреннего триггера отражает состояние внешнего силового ключа. Процесс установки триггера определяется состоянием компараторов напряжения, счетчика числа поджигов и режимом покоя микросхемы. Сброс триггера управляется таймером, датчиком тока и цепями защиты по току.

Датчик тока. Датчик тока управляет моментом выключения силового ключа и осуществляет генерацию тактовых импульсов для управления внутренними счетчиками микросхемы (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Генерация тактовых импульсов

Для правильной работы ток прогрева электродов лампы должен находиться в пределах допустимого диапазона I_PR. Благодаря некоторому гистерезису отдельные пики тока прогрева электродов не оказывают влияния на состояние счетчика. Кроме того, цепи датчика тока осуществляют дополнительную низкочастотную фильтрацию сигнала, устраняющую влияние коротких импульсов тока на время прогрева электродов лампы.

Датчик фронта. Датчик фронта обеспечивает закрывание внешнего силового ключа на падающем фронте выпрямленного тока прогрева.

Счетчик. При подаче на счетчик тактового сигнала с удвоенной частотой питающей сети счетчик задает длительность первого прогрева электродов лампы и, если необходимо, длительность последующих шести прогревов.

Схема управления временем прогрева. В зависимости от состояния счетчика числа запусков выбирается большое (t_PRF = 1,25 с) или малое (t_PRN = 0,64 с) время прогрева.

Счетчик числа запусков. Число запусков подсчитывается отдельным счетчиком. После семи неудачных попыток запуска микросхема переводится в состояние покоя. В состоянии покоя потребляемый ток увеличивается, благодаря чему буферный конденсатор быстро разряжается при отключении стартера от источника питания. Это обеспечивает автоматический сброс стартера при "горячей" замене неисправной лампы.

Цепи защиты по току. Если ток через измерительный резистор превышает пороговое значение I_PROT, внешний силовой ключ закрывается. На протяжении нескольких первых периодов открытого состояния силового ключа (времени блокировки t_D) работа цепей защиты по току запрещается. Благодаря этому переходные процессы при открывании ключа не приводят к срабатыванию цепей токовой защиты. В случае превышения током порогового значения происходит отключение силового ключа, и микросхема переводится в состояние покоя, предотвращая последующее открывание ключа. Из этого состояния микросхема может быть выведена только путем отключения напряжения питания.

Выходной буфер. Выходной буфер предназначен для управления внешним тиристором с малым входным током либо мощным полевым транзистором. В процессе включения микросхемы на ее выходе поддерживается низкий уровень, предотвращающий открывание силового ключа.

Силовой ключ на тиристоре. Как уже упоминалось, UBA2000T может работать совместно с высоковольтным тиристором TN22 (рис. 3.9). Он представляет собой высококачественный несимметричный тиристор, изготовленный по высоковольтной p-n-p-n диффузионной планарной технологии. Производитель - фирма STMicroelectronics (st.com). Тиристор выпускается в пластмассовых корпусах IPAK (ТО-251), DPAK (ТО-252) и предназначен для использования в электронных пусковых устройствах люминесцентных ламп.

Основные технические характеристики тиристора TN22:

• напряжение лавинного пробоя Vbr - 1200-1500 В;
• ток удержания в открытом состоянии 1Н, не менее -175 мА;
• управляющий ток не более -1,5 мА.

Рис. 3.9. Схема и внешний вид тиристора TN22

Максимальные значения параметров и режимов TN22:

• повторяющееся значение напряжения в закрытом состоянии (при температуре кристалла T_j=110 °С) V_DRM - 400 В;
• среднеквадратичное значение тока открытого тиристора (при угле проводимости 180° и температуре корпуса T_C = 95 °С) I_T (rms) - 2 А;
• среднее значение тока открытого тиристора (при угле проводимости 180° и температуре корпуса T_C = 95 °С) I_T (av) -1,8 А;
• неповторяющееся пиковое значение тока открытого тиристора (при начальной температуре перехода T_j = 25 °С):
• при t_P = 8,3 мс - 22 А;
• при t_P = 10 мс - 20 А;
• предельное значение I2t при t_P = 10 мс - 2 А2-с;
• критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии (при I_G = 5 мА и dI_G/dt = 70 мА/мкс) - 50 А/мкс;
• рабочая температура кристалла Т_j - -40...+110 °С;
• температура хранения T_STG 40...+150 °С.

Типичный пример использования микросхемы совместно с тиристором с малым входным током (типа TN22), используемым в качестве внешнего силового ключа, приведен на рис. 3.4, а. При этом резистивный делитель входного напряжения подключается не к общему проводу, а к управляющему электроду внешнего ключа. Поскольку напряжение на управляющем электроде ключа мало, это не приводит к заметному изменению коэффициента деления.

Выходной буферный усилитель осуществляет генерацию импульса тока, необходимого для открывания внешнего ключа ТН1. Этот импульс тока синхронизирован с напряжением на выводе 4 (V_IN). Силовой ключ открывается, когда напряжение V_IN достигнет уровня V_IGN. При этом ток через делитель R1 и R2 является составной частью тока, необходимого для открывания ключа. Если необходимо, то импульс тока повторяется каждые полпериода сетевого напряжения. Когда требуется закрыть внешний ключ, выходной буфер способен обеспечить большой втекающий ток, необходимый для надежного закрывания ключа.

Иногда бывает необходимо ограничить импульсный ток, протекающий при открывании ключа за счет разряда помехоподавляющего конденсатора С2. Для этого последовательно с конденсатором может быть включен резистор R3.

Силовой ключ на полевом транзисторе. Типовая схема использования микросхемы UBA2000T совместно с силовым ключом на полевом транзисторе приведена на рис. 3.4, б. В этом случае резистивный делитель подключается к общему проводу. Выходной буфер микросхемы работает аналогично предыдущему случаю. Импульс выходного тока заряжает затвор полевого транзистора. В результате транзистор открывается.

Для удержания транзистора в проводящем состоянии используется высокоомный резистор, включенный между затвором транзистора и буферным конденсатором С1. Необходимость этого резистора вызвана тем, что выходной ток носит импульсный, а не непрерывный характер. Необходимо отметить, что использование резистора приводит к увеличению тока разряда буферной емкости С1.

Внутренний стабилитрон ограничивает напряжение на выходе микросхемы, а, следовательно, и на затворе полевого транзистора на уровне приблизительно 6,8 В.

Обе схемы применения требуют использования силового ключа с напряжением пробоя V_(BR)AC или V_(BR)DS, превышающим напряжение поджига люминесцентной лампы.

В табл. 3.1 приведены предельные значения параметров микросхемы UBA2000T.

Таблица 3.1. Предельные значения параметров микросхемы UBA2000T

Примечания к таблице.

1. Вывод подключен к внутреннему стабилитрону с напряжением пробоя около 6,8 В.

2. Вывод подключен к внутреннему стабилитрону с напряжением пробоя 130-230 В. Ток через вывод должен быть ограничен на уровне 10 мА.

3. Импульсное значение при длительности импульса 2 мс.

Автор: Корякин-Черняк С.Л.

Смотрите другие статьи раздела Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Световые чернила 03.02.2019 Ученые Технического университета Дрезден разработали "световые чернила". В их роли - органические люминесцентные молекулы, которые в определенном рисунке наносят на прозрачную пластиковую пленку толщиной менее 50 мкм (тоньше человеческого волоса). Они проявляются под воздействием ультрафиолетового света и "стираются" под инфракрасным светом. Принцип работы прозрачных "меток" состоит в следующем. В пластиковой пленке присутствует кислород, который крадет энергию света у светящихся молекул. Ультрафиолетовое излучение вызывает химическую реакцию, которая эффективно удаляет O2. В результате люминесцентные молекулы активируются и излучают свет. Когда же на пленку попадает инфракрасный свет, ее температура повышается, а это, в свою очередь, "открывает двери" для кислорода: он легко проникает обратно. Подобные метки можно изготовить в любом размере. К тому же, стоят они недорого: менее двух евро за квадратный метр пленки с люминесцентными молекулами. На метках можно напечатать штрих-коды, серийные номера или адреса, которые можно прочесть только по требованию. Кроме того, эти невидимые теги могут вывести безопасность документов и защиту от подделок на совершенно новый уровень.

Другие интересные новости:

▪ Технология платформа в корпусе для стандарта ZigBee

▪ Жидкокристаллическая ткань меняет форму при нагревании

▪ Умный кровоостанавливающий жгут

▪ Интеллектуальная антенна временной синхронизации для GPS

▪ Влияние поиска смысла жизни на зависимость от смартфона

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Любишь хозяина, люби и его собаку. Крылатое выражение

▪ статья Из-за чего режиссер Джон Форд лишился услуг предсказателя погоды? Подробный ответ

▪ статья Слива сибирская. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Запуск УНЧ по пунктам. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Как удалить пятна от жиров. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025