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:

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Тихая минитурбина для городских домов 03.11.2024 Возобновляемая энергия становится все более популярной, и новые технологии позволяют адаптировать ее под условия городских районов. Одним из таких решений стала компактная и почти бесшумная ветряная турбина Liam F1 Mini Urban, представленная нидерландской компанией Archimedes. Эта инновационная турбина открывает новые возможности для ветроэнергетики, делая ее доступной для использования в городской среде, где плотная застройка и шумовые ограничения часто мешали применению традиционных ветряных генераторов. Liam F1 Mini Urban заняла уникальную нишу на рынке возобновляемой энергии благодаря своим особенностям. В отличие от крупных турбин, которые трудно устанавливать в густонаселенных районах, эта модель компактна, эффективна и практически не издает шума. Она может производить до 1500 кВтч электроэнергии в год, что позволяет обеспечить значительную часть потребностей небольшого городского дома. Это делает турбину экономически выгодной альтернативой для частных домовладельцев, стремящихся к автономии в вопросах энергопотребления. Главное достоинство Liam F1 Mini Urban - ее бесшумность, что особенно важно для установки в городских и пригородных районах. Традиционные турбины часто сталкиваются с жалобами на шум, особенно в ночное время, но Archimedes решила эту проблему с помощью уникальной конической конструкции. С диаметром всего в 0,75 метра, турбина легко размещается на крышах или других городских конструкциях, не нарушая эстетики и пространства. Еще одна инновационная особенность Liam F1 Mini Urban - ее спиралевидная форма, благодаря которой турбина автоматически подстраивается под направление ветра. Как флюгер, она ловит потоки ветра под оптимальным углом, обеспечивая максимальную эффективность и выработку электроэнергии. Это позволяет турбине функционировать даже при низкой скорости ветра в 5 м/с, что особенно актуально для городских условий, где ветровая нагрузка часто бывает нестабильной. Кроме того, Liam F1 Mini Urban отличается простотой в обслуживании. Она не требует сложного ухода и может работать стабильно в течение длительного времени. По желанию, владельцы могут объединить ее с солнечными панелями, создавая комбинированную энергосистему, которая будет использовать как ветер, так и солнце для генерации электроэнергии. Это решение позволяет максимально эффективно использовать ресурсы и снижает зависимость от традиционных источников энергии. Ветряная турбина Liam F1 Mini Urban является значимым шагом вперед в развитии городской ветроэнергетики. Она не только отвечает требованиям экологичности, но и предлагает практичные решения для городских жителей, стремящихся снизить свои расходы на электроэнергию и перейти на возобновляемые источники энергии без ущерба для комфорта.

Другие интересные новости:

▪ Вкус мяса и гуманное обращение со скотом

▪ Первый в мире оптический предохранитель от MOLEX

▪ 13 Мп датчик изображения OmniVision OV13850 для мобильных устройств

▪ Создание новых материалов с помощью молекулярно-лучевой технологии

▪ Бумажная тест-полоска обнаружит токсины в еде

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аккумуляторы, зарядные устройства. Подборка статей

▪ статья Экономика предприятия. Шпаргалка

▪ статья Как определяется день празднования Пасхи? Подробный ответ

▪ статья Ледяная трава. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Блок управления стеклоочистителем и омывателем. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электронный сетевой выключатель-предохранитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025