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:

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 Лифт в космос 18.08.2016 Канадская компания "Thoth Technologies" озвучила свои планы по соединению Земли и стратосферы. Специалисты собираются построить лифт в космос с двадцатикилометровой шахтой. Планируется, что башня из наноблоков позволит отправлять людей в космос без ракеты. На ее вершине разместят площадку, которую смогут посещать туристы, кроме того она сможет выполнять роль коммуникационной точки и взлетной полосы для космических кораблей. Идея подобного лифта принадлежит компании "Thoth Technologies". Инженер проекта Брендан Куин отмечает, что созданная им башня даст возможность не использовать ракеты для отправки людей в космос. Космонавты будут подниматься на вершину при помощи лифта, который будет развивать сверхскорость. Космические корабли получат всего одну ступень, что позволит им дозаправляться прямо в стратосфере. Канада не первая страна, которая ведет разработку постройки для соединения Земли и космоса. Два года назад разработчики из Японии заявили о своих планах к 2050 году построить лифт в космос, который стал бы прорывом в области полетов на орбиту. Проект компании Obayashi основан на углеродных нанотрубках, что позволит создать конструкцию, которая отличалась бы необычайной надежностью при максимально низком весе.

Другие интересные новости:

▪ Ракета, летающая на пластиковых отходах

▪ Графеновый агент для сушки обуви

▪ Смартфон Gionee Elife S5.5 толщиной 5,6 мм

▪ Санитарки будут драить медяшку

▪ Смех помогает от сухости глаз

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Эффектные фокусы и их разгадки. Подборка статей

▪ статья Всё возвращается на круги своя. Крылатое выражение

▪ статья С каким человеком в течение 20 лет дружил дикий крокодил? Подробный ответ

▪ статья Крутильщик шнуров. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Некоторые доработки трансивера RA3AO. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Выпрямитель для больших токов при малых потерях. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025