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無線電子工学および電気工学の百科事典 蛍光灯用電子制御装置の設計。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / アマチュア無線デザイナー 蛍光灯用の高周波電子安定器（電子安定器）の開発は、未知の部分が多く、確かな知識と多大な時間を必要とする複雑な工学的課題です。 ソリューションを簡素化するために、International Rectifier は、Ballast Designer プログラムを Web サイトに掲載しました。これは、独自設計の特殊なマイクロ回路上の電子安定器のコンピューター支援設計であり、初心者のアマチュア無線家でもこれらのデバイスの有能な設計にアクセスできるようになります。 Ballast Designer プログラムは、蛍光灯点灯用の電子安定器 (「電子安定器」と呼ばれることが多い) の開発者を、要素の選択、回路部品や巻線製品の値の長くて面倒な計算といった日常的な作業から解放します。これにより、作業の過程で経験不足を補うことができ、これはアマチュア開発にとって特に有益です。 計算された製品を製造するには、わずか数分で受け取った一連の文書で十分です。 このプログラムは以下から無料で入手できます(8,3MB)。 bda.zip アーカイブは、コンピュータのハード ドライブ上の別のフォルダに解凍し、そのフォルダ内で見つけて、Ballast Designer プログラムまたはセットアップ インストーラを実行する必要があります。 どちらの場合も、コンピュータはインストールプロセスを開始し、その後「Ballast Designer」ショートカットが「デスクトップ」に表示されます。 オペレーティングモードで同じ名前のプログラムを起動するには、ショートカット上の「マウス」をクリックするだけです。 Windows の設定 ([マイ コンピュータ] - [コントロール パネル] - [言語と標準] - [数値]) で、ロシア語を話すユーザーに馴染みのあるコンマではなく、小数点区切り文字としてドットが指定されている必要があります。 そうしないと、画面にエラー メッセージが表示されてすべてが終了し、プログラムは動作を停止します。 起動に成功すると、図のようなウィンドウが表示されます。 1.
標準と高度の XNUMX つの設計手順が提供されます。 デフォルトでは標準のものが使用され、ユーザーは XNUMX つの異なる回路に従って電子安定器に接続された XNUMX つの入力ノード回路、XNUMX 種類のコントローラー チップ、および数十種類のランプから適切なオプションを「ダイヤル」する機会が与えられます。 自動設計のプロセスでは、加熱、点火、燃焼モードでランプに印加される電圧の振幅と周波数、最大ランプ寿命、照明品質、デバイス効率の最適値を提供する電子安定器回路が合成されます。 。 高度な設計手順により、ユーザーは、さまざまなモードのランプの周波数、電圧、電流、主要コンポーネントの定格など、20 を超えるパラメータを自由に変更することで、プログラムによる決定に積極的に影響を与えることができます。 指定された電気パラメータに従ってチョークを建設的に計算する可能性が提供されます。 標準的な手順を実行するには、「ステップ 1」から「ステップ 5」（「ステップ G - ステップ 5」）の文字の下にある XNUMX つの画面上のボタンを順番に押し、提案されたオプションの XNUMX つを選択するだけで十分です。それぞれのステップ。 ステップ 1 - 主電源電圧整流回路の選択。 「ライン入力の選択」ウィンドウが画面上に開きます。 ウィンドウの下部にあるスライダーを移動すると、整流器ユニットのオプションの 2 つが選択されます (図 XNUMX、a ～ c)。 彼のスキームはウィンドウの隣に表示されます。主電源電圧を変更するための許容限界に関するいくつかのオプションのリストです。 リストから、最も適切なオプションを含む行を選択します。
ステップを完了するには、「選択」ボタンを押すだけです。 選択した制限は、「ステップ 1」の上の「入力」ボックスに表示されます。 これらは、前述のボックスの横にある矢印ボタンをクリックし、ドロップダウン リストから新しいオプションを選択することで、設計のどの段階でも変更できます。 同様の機能 (「ランプ」、「コントロール 1C」、「構成」ボックスのオプションのドロップダウン リスト) は、標準設計手順の他のステップで設定されたパラメーターを変更するためにプログラムで提供されます。 ブリッジ整流器 (図 2、b) と電圧 2 倍化整流器 (図 2、c) のスキームは、読者には間違いなくよく知られています。 図のスキームについて。 XNUMX、およびアクティブ力率補正器 (Eng. Power Factor Corrector、PFC) を使用すると、より詳細に伝える必要があります。 電子安定器を含む今日普及しているパルス電源は、電力網にとってあまり有効な負荷ではありません。 実際には、正弦波ではなく、有効電流よりも何倍も大きいピーク値を持つパルス電流を消費します。 電流パルスのスペクトルの高周波成分は、ラジオやテレビの受信に強力な干渉を引き起こし、同じネットワークに接続されているコンピュータの障害を引き起こす可能性もあります。 最近採択された国際電気標準委員会 IEC 1000-3-2 の勧告では、力率 39 に近いネットワークから消費される電流のスペクトルにおいて、非常に低い高調波制限 (最大 1 次) が定められています。 施行されている規格の要件CIS 諸国では、この点でははるかに緩和されていますが、近い将来、強化されることが予想されます。 アクティブ力率補正器は、引き出される電流を正弦波形状に近づけることで問題を解決します。 補正器はパルスブーストコンバーター電圧安定器です。 その働きのおかげで、コンデンサC1の充電電流の強力なパルス（図2、a）は、その平均値がほぼ正弦波則に従って変化するように、その期間にわたって分散される多くの短いパルスに分割されます。 結果として生じる電流の高周波成分は、簡略化された図には示されていないフィルターによって平滑化されます。 220 V の主電源から電力が供給されている場合、補正器の通常の出力電圧は 400 V です。安定化されているため、ランプのグローの明るさは、広範囲にわたる主電源電圧の変化に実質的に影響されません。 Ballast Designer プログラムは通常、特殊な PFC コントローラーである L6561 チップに基づいて補正制御ユニットを構築します。 IR2166、IR2167 電子安定器コントローラーには補正制御ユニットが組み込まれており、同社によれば、パラメーターの点で特殊なマイクロ回路よりも優れています。 ステップ 2 - ランプのタイプと電力を選択します。 「ランプの選択」ウィンドウが画面上に開きます。 その中でスライダーを動かすと、図に示すランプの 3 つが表示されます。 XNUMXグループ。
それぞれに異なる出力のランプが付いています。 プログラムで採用されるグループの名前は条件付きです。 それらと一部のメーカーの最も一般的なランプの名称の文字インデックスとの対応は、表から判断できます（Spiralグループのランプは、そこにリストされている会社によって製造されているわけではありません）。
グループ T5、T8、T12 には、効率が向上し、光のスペクトル構成が改善されたものなど、電球直径がそれぞれ 16、26、および 38 mm の従来の線形蛍光ランプ (蛍光ランプ) が含まれます。 ユーザーはランプのリストを拡張することができます。 これを行うには、「ランプの選択」ウィンドウで「ユーザーランプ」グループを選択し、「リストの編集」ボタンをクリックするだけです。 ランプとそのパラメータのリストを編集するためのウィンドウが開きます。 ステップ 3 - 電子安定器コントローラー チップの選択。 「ターゲット 1C の選択」ウィンドウが画面上に開きます。 スライダーを動かすことにより、提案されたマイクロ回路の 1 つが選択されます。 コンピュータに Adobe Acrobat Reader がインストールされている場合は、メイン ウィンドウの上部にある [データシート] ボタン (図 XNUMX を参照) をクリックすると、選択したマイクロ回路の説明と参照データを英語で表示できます。 この記事の作成時に有効だったバージョンのプログラムでは、次のマイクロ回路が提供されていました。 IR21571 - 最も単純な電子安定器用で、さまざまなタイプの蛍光灯に比較的簡単に適合します。 このチップのデータシート-aのロシア語翻訳. IR2157 - カソードの予熱、点火とランプの動作、および自動モード変更を開始するための最適なモードを提供します。 ランプのフィラメントの状態と保護を監視するためのユニット、低供給電圧に対する保護、ランプ交換時の故障に対する保護、熱過負荷に対する保護、静電気放電に対する保護、および電子安定器とその信頼性の高い動作を保証するその他の手段が装備されています。緊急事態から抜け出した後の自動再始動。 IP2156 - 「妹」IP2157 は、いくつかの保護機能がない点で異なります。 IR2159 - IR2157 と同じ機能ですが、特別な入力に供給される制御電圧を 0,5 ～ 5 V に変更することでランプの明るさを調整できます。 明るさの変化の制限 (1 ～ 100% の範囲) は、マイクロ回路の出力に接続された抵抗によって設定されます。 絶縁変圧器を必要としない、ランプに供給される電力を制御する方法が実装されています。 チップ上のデータシート-aのロシア語翻訳. IR2166、IR2167 - すでに述べたように、電子安定器の動作モードに動的に適応する内蔵の力率補正コントローラーが装備されています。 公称電圧 10 および 0,99 V のネットワークから電力を供給した場合、全高調波係数が 120% 未満、力率が 220 を超えます。これは、ほとんどの欧州諸国の規格の要件を上回り、多くの国の性能を上回ります。特殊な補正制御マイクロ回路。 ステップ4 - ランプの数と電子安定器への接続方式の選択。 [ランプ構成の選択] ウィンドウが画面に表示されます。このウィンドウでは、スライダーを移動して、4 つまたは XNUMX つのランプを備えた適切なスキームを選択する必要があります。 考えられるすべてのオプションを図に示します。 XNUMX、a〜zh。
ステップ 5 - 電子安定器の自動設計。 「Design Ballast」ボタンを押すと、International Rectifier のロゴが表示されたウィンドウが画面に表示され、設計プロセスの進行状況が表示されます。所要時間はわずか数秒です。 完了するとウィンドウが開き、そのうちの XNUMX つに設計されたデバイスの概略図が含まれます。 合成された回路の例を図に示します。 5. オリジナルとは、雑誌の読者に馴染みのある要素に従来の記号が使用されている点のみが異なります。 色で強調表示されている回路は、できるだけ短くて太いワイヤで作成する必要があります。 元の図には要素のタイプと単位は表示されていませんが、その代わりに、それらのリストが別のウィンドウ (英語の部品表、BOM) に表示されます。
別の 6 つまたは複数の (要素の数に応じた) ウィンドウには、設計された電子安定器で使用できる誘導要素に関するデータが含まれています。 このようなウィンドウの例を図に示します。 XNUMX. 公称インダクタンス、最大電流、温度に加え、推奨標準サイズ（コアサイズ）、磁気回路材料（コア材質）の銘柄など、チョークやトランスの製造に必要なデータがすべて表示されます。 、非磁性ギャップの長さ（ギャップ長）、巻き数（ターン）、および巻線の線径。 結論のデザインとレイアウトのスケッチも示されています。
メイン プログラム ウィンドウ (図 1 を参照) で詳細な設計手順に切り替えるには、[詳細] ボタンをクリックします。 その結果、メインウィンドウは図のようなウィンドウに変わります。 7。
設計プロセス中に変更できるさまざまなパラメータの値へのアクセスを提供します。 さまざまなモードでのランプの動作点の位置（電圧-周波数座標）と、それらが変化するときの動作の軌跡をグラフで取得できます（図8）。 誘導素子を設計するためのウィンドウ (「インダクター」ボタン) や、電子安定器コントローラーの動作モードを設定する素子定格を選択するためのウィンドウ (「プログラム 1C」ボタン) を開くことができます。
この記事を作成する際には、インターネット上の次のアドレスにある情報を使用しました。 、 、 、 、 、 。 著者: Yu.Davidenko、ルガンスク、ウクライナ
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