Бесплатная техническая библиотека

ЭПРА с питанием от низковольтных источников. Электронный балласт на микросхеме КР1211ЕУ1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп

 Комментарии к статье

Данный вариант устройства питания от низковольтного источника - это электронный балласт, реализованный на специализированной микросхеме КР1211ЕУ1.

Микросхема КР1211ЕУ1 представляет собой специализированный контроллер электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) для компактных люминесцентных ламп с питанием от бортовой сети постоянного тока 3-24 В. Производится по КМОП технологии.

В табл. 3.12 приведены отличительные характеристики микросхем в разных корпусах. Цоколевка корпусов и назначение выводов показаны на рис. 3.56.

Рис. 3.56. Цоколевка и назначение выводов микросхемы КР (КФ)1211ЕУ1А

Таблица 3.12. Отличия микросхем с разной маркировкой

Максимальные значения параметров и режимов:

• напряжение питания V_cc - 12 В;
• входное напряжение высокого уровня V_IN (Н) по входам IN, FV, FC - F_CC + 0,5B;
• входное напряжение низкого уровня V_IN (L) по входам IN, FV, FC - -0,5 В;
• максимальный выходной ток I_OUT - 250 мА;
• рассеиваемая мощность P_D - 750 мВт;
• максимальная емкость нагрузки C_L - 1000 пФ.

Электрические характеристики:

• напряжение питания V_CC - 3.. .9 В;
• входное напряжение высокого уровня V_IN (Н) по входам IN, FV, FC, не менее - 0,7V_CC;
• входное напряжение низкого уровня Vm (L) по входам IN, FV, FC, не более - 0,2V_CC;
• средний выходной ток для каждого выхода I_OUT (av) - 150 мА;
• частота задающего генератора f_T, не более - 5 МГц;
• входной ток высокого уровня I_IN (Н) по входам IN, FV, FC, не более - 1 мкА;
• входной ток низкого уровня I_IN (L) по входам IN, FV, FC, не более - 1 мкА;
• ток потребления при f_т = 0, не более - 10 мкА.

Описание работы. Структурная схема микросхемы 1211ЕУ1/А приведена на рис. 3.57.

Рис. 3.57. Структурная схема микросхемы КР (КФ)1211ЕУ1Л

Основная особенность микросхемы КР(КФ)1211ЕУ1- наличие двух достаточно мощных каналов управления ключами, работающих в противофазе с обязательной паузой между выходными импульсами. Импульс во втором канале появляется через некоторое время после окончания импульса в первом, и наоборот; в западной терминологии эта пауза носит название Dead time - время простоя. Благодаря этому микросхема хорошо подходит для построения несложных, легко повторяемых импульсных преобразователей напряжения.

Микросхема состоит из:

• задающего генератора;
• делителя частоты;
• формирователя импульсов;
• выходных усилителей.

Управление микросхемой производится через выводы IN, FC, FV. С выводами управления микросхемой связаны встроенные пороговые устройства. Вывод IN переключает делитель частоты и сбрасывает RS-триггер блокировки формирователя импульсов и выходных усилителей. При подаче на вывод IN напряжения низкого уровня выбирается коэффициент деления К1 и сбрасывается RS-триггер, при подаче высокого уровня выбирается коэффициент деления К2.

Выводы FC и FV служат для построения схем защиты. Подача на вывод FV напряжения высокого уровня вызывает выключение выходных усилителей (на выводах OUT1 и OUT2 устанавливается напряжение, равное нулю) на время, пока напряжение высокого уровня удерживается на этом выводе. Подача на вывод FC напряжения высокого уровня вызывает установку RS-триггера и выключение выходных усилителей (на выводах OUT1 и OUT2 устанавливается напряжение, равное нулю) до тех пор, пока по входу IN не будет сброшен RS-триггер.

Рабочая частота задающего генератора микросхемы зависит от параметров элементов цепи R2, С1, подключаемых к выводу Т.

Ток, протекающий через резистор R2, заряжает конденсатор С1. Когда напряжение на нем повышается до уровня, равного примерно 2/3 от напряжения питания, открывается шунтирующий его внутренний ключ микросхемы, в результате чего конденсатор быстро разряжается. Далее цикл повторяется. Частоту колебаний f на входе Т микросхемы можно оценить по формуле

Для устойчивой работы устройства емкость конденсатора С1 должна быть не более 3000 пФ, а сопротивление резистора R2 - не менее 500 Ом.

Импульсы пилообразной формы на входе Т (рис. 3.58) служат основой для формирования выходных импульсов на выходах OUT1 и OUT2. На них поочередно появляются прямоугольные импульсы, длительность которых зависит от уровня напряжения на входе IN.

Рис. 3.58. Временные соотношения между входными и выходными сигналами

При низком логическом уровне она равна шести, а при высоком - восьми периодам колебаний задающего генератора. По окончании импульса формируется пауза длительностью, равной одному периоду колебаний задающего генератора, в течение которой напряжение на обоих выходах имеет низкий уровень. Затем появляется импульс в другом канале и т. д. Иными словами, частота следования импульсов на выходах микросхемы f_вых связана с частотой f следующими соотношениями: при низком уровне на входе IN

при высоком уровне на входе IN

Здесь суммы чисел в знаменателях - периоды колебаний на выходах OUT1 и OUT2, выраженные через период колебаний на входе Т.

Зависимость стабильности частоты генератора от изменения напряжения питания можно оценить по графику, приведенному на рис. 3.59. Ток, потребляемый микросхемой, увеличивается с повышением частоты генератора, как показано на рис. 3.60.

Выход генератора подключен к управляемому делителю частоты, с выхода которого симметричные противофазные импульсы поступают на вход формирователя; формирователь обеспечивает паузу между ними длительностью в один период тактовой частоты, как показано на рис. 3.61. Типовая схема применения микросхемы 1211ЕУ1/А в ЭПРА для люминесцентной лампы мощностью 9-15 Вт приведена на рис. 3.62.

Схема инвертора состоит из микросхемы 1211ЕУ1/А с времязадающими цепями и двухтактного трансформаторного каскада, нагрузкой которого является колебательный контур L2, С8 с люминесцентной лампой.

Рис. 3.59. Зависимость периода следования импульсов на выходе микросхемы 1211ЕУ1 от напряжения питания; коэффициент деления равен 14

После включения схема производит разогрев катодов лампы напряжением с частотой на 30 % выше резонансной, а затем подает на нее высокое напряжение с частотой, равной резонансной, под действием которого лампа начинает светиться в штатном режиме.

Рис. 3.60. Зависимость тока потребления от частоты генератора и температуры

Частота импульсов, вырабатываемых генератором, подбирается такой, чтобы при высоком уровне напряжения на входе IN (при коэффициенте деления, равном К2) частота повторения импульсов на выходе микросхемы была равна резонансной частоте колебательного контура.

Рис. 3.61. Временные диаграммы работы инвертора

Рис. 3.62. Типовая схема включения микросхемы 1211ЕУ1/А в ЭПРА для люминесцентной лампы мощностью 9-15 Вт (нажмите для увеличения)

При подаче напряжения питания ток, протекающий через резистор R2, начинает заряжать конденсатор С2, подключаемый к выводу IN. Постоянная времени RC-цепочки R2, С2 определяет время разогрева катодов лампы.

При этом за время достижения порогового значения напряжения на входе IN производится разогрев катодов лампы частотой выше резонансной (коэффициент деления К1), а после достижения порогового значения - зажигание и свечение лампы (коэффициент деления К2). Для данной схемы резонансная частота колебательного контура равна 45 кГц, время заряда конденсатора С2 - 2 с.

Элементы L1, С5 и С6 обеспечивают изменение напряжения на стоках транзисторов по синусоидальному закону. Транзисторы переключаются при нулевом напряжении на стоке, вследствие чего разогрев транзисторов уменьшается за счет снижения коммутационных потерь.

Микросхема 1211ЕУ1А отличается от 1211ЕУ1 меньшими значениями обоих коэффициентов деления К1 и К2 (см. табл. 3.12) делителя частоты, что позволяет примерно вдвое уменьшить частоту задающего генератора f_т. Это сделано для того, чтобы длительность паузы между выходными импульсами, равная одному периоду тактовой частоты f_т, увеличилась также примерно в два раза, что позволяет эффективно использовать в качестве выходных ключей недорогие биполярные транзисторы с большим временем переключения, чем у полевых транзисторов.

Кроме полевых транзисторов, указанных на схеме, можно использовать КП742, КП723, IRLR2905, STD20NE06L, SPP80N04S2L, SPP80N06S2L.

В качестве повышающего трансформатора Т1 для ламп мощностью до 15 Вт используют броневые сердечники чашечного типа Б22 (где 22 - внешний диаметр чашки в миллиметрах) без зазора, марка феррита 2000НМ. Обмотка II содержит 150-170 витков ПЭЛ диаметром 0,3 мм, обмотка I - 2x18 витков ПЭЛ диаметром 0,6 мм.

Для ЛЛ мощностью 18-36 Вт следует брать более мощный сердечник, Ш-образный или броневой со среднем керном сечением 0,6-1 см2. Основные геометрические параметры некоторых магнитопроводов представлены в табл. 3.13.

Таблица 3.13. Основные геометрические параметры некоторых магнитопроводов

Примечания к табл. 3.13: К - кольцевые магнитолроводы; Ш - Ш-образные; Б - броневые. S_M, см2 - эффективное значение площади сечения магнитопровода; S_O, см2 - площадь окна магнитопровода; V_M = I_MxS_M, см3 - эффективный объем магнитопровода.

Число витков первичной обмотки определяют из расчета 1-1,4 витка на 1 В напряжения питания, диаметр провода - исходя из плотности тока 3-4 А/мм2. Например, при среднем токе первичной обмотки 2 А следует использовать провод диаметром 0,8-1 мм. Аналогично рассчитывают число витков вторичной обмотки, амплитуда импульсов при этом должна быть не менее 150 В.

Токоограничительный дроссель L2 аналогичен дросселям, используемым в электронных балластах на IR2153, которые были рассмотрены выше.

Замечания по применению. При повышении напряжения питания увеличивается напряжение, подводимое к лампе, и мощность, рассеиваемая микросхемой. Чтобы избежать выхода из строя как лампы, так и силовых транзисторов, в схему ЭПРА вводят блокировки по превышению напряжения питания (вывод FV) и потребляемому току (вывод FC).

Схема узла блокировки ЭПРА по превышению напряжения питания приведена на рис. 3.63.

Рис. 3.63. Схема защиты выходного каскада по напряжению

Увеличение напряжения питания приводит к росту напряжения на входе FV. При превышении порога срабатывания происходит выключение выходных каскадов микросхемы (на выводах OUT1 и OUT2 устанавливается напряжение, равное нулю). Уровень срабатывания схемы защиты (максимально допустимое напряжение V_{P МАКС}, подводимое к выходному каскаду) определяется выбором номиналов резисторов R1, R2:

где 0,6V_CC - порог срабатывания схемы защиты.

Сопротивление резистора R1 должно быть достаточно большим, чтобы ограничить ток через внутренний защитный диод при больших бросках напряжения питания.

Схема защиты выходного каскада по току приведена на рис. 3.64.

Рис. 3.64. Схема защиты выходного каскада по току

В случае выхода лампы из строя резко увеличивается ток через лампу, что приводит к увеличению падения напряжения на спирали лампы. Это напряжение выпрямляется детектором VD1, С1 и через делитель R1, R2 подается на вход FC. Для предотвращения случайного срабатывания от помех параллельно резистору R1 включен конденсатор С1. Делитель R1, R2 должен быть рассчитан так, чтобы при максимально допустимом токе через лампу напряжение на входе FC составило 0,6V_CC.

На рис. 3.65 представлена схема ЭПРА с защитой силовых ключей.

Рис. 3.65. Схема ЭПРА с защитой силовых ключей (нажмите для увеличения)

Эта схема аналогична схеме, показанной на рис. 3.62, но дополнена узлами защиты. Дополнительные резисторы R3, R4 и перемычки XI, Х2 позволяют уменьшать рабочую частоту задающего генератора на 5, 10 и 15 %. Элементы VD1 и R5 обеспечивают защиту от бросков напряжения питания. При увеличении напряжения питания V_p до 17 В открывается стабилитрон VD1, напряжение на входе FV составит 5 В, что соответствует порогу срабатывания схемы защиты. Напряжение на выводах OUT1, OUT2 при этом станет равным нулю, транзисторы VT1, VT2 закрываются. Резистор R6 ограничивает ток по входу FV на уровне 5 мА при бросках напряжения до 100 В.

Резистор R11 является датчиком тока. Напряжение с него поступает на детектор VD3, С8 и далее на вход FC. Подбирая резистор R11, устанавливают порог I_MAX срабатывания защиты по току:   

При необходимости это значение можно пересчитать с учетом коэффициента трансформации трансформатора Т1 в ток потребления от источника питания. Элементы R7, R8, С5 позволяют ограничить выбросы напряжения на стоках полевых транзисторов VT1, VT2 в моменты коммутации на уровне 0,2V_p. Нагрузочная характеристика микросхемы представлена на рис. 3.66.

Рис. 3.66. Нагрузочная характеристика микросхемы

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:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Робот-милиционер 23.11.2000 В России, в миасском научно-производственном объединении "Ресурс" создан робот-милиционер, который уже прошел испытания в ряде подразделений МВД России. "Богомол", как назвали свое детище изобретатели, без особых проблем проникает в труднодоступные места, обезвреживает взрывоопасные устройства, транспортирует и извлекает опасные предметы. Кстати, на него уже есть заявка от ГУВД Челябинской области.

Другие интересные новости:

▪ Ветроэнергетика полностью обеспечит Бразилию электроэнергией

▪ Lenovo F20 iCoke

▪ Одноразовая цифровая фотокамера

▪ Мультимедийный проигрыватель Dueple

▪ Гендерные различия в реакции на повышение температуры

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Конспекты лекций, шпаргалки. Подборка статей

▪ статья Лобачевский Николай Иванович. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какая война формально длилась более 2000 лет? Подробный ответ

▪ статья Организация работы службы охраны труда

▪ статья Фото реле, коммутирующее нагрузку от освещения, 10-12 вольт 120 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Невидимые чернила. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026