ランプLB-20用の電子バラスト。スキーム、説明

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ランプ用電子安定器 LB-20。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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白熱灯の主な欠点は、効率が低いため、電気エネルギーの消費量が多いことです。効率の高い蛍光灯を使用することで、部屋の照明時の電力消費量を削減できます。電子安定器は現在海外で広く使用されており、「滑らかな」非脈動の光を提供します。

電子安定器の産業界への広範な導入は、これまで、部品のコストが高いこと、トランジスタのスイッチング速度が不十分であること、および製造コストが高いことによって妨げられていました。これらの欠点はすべて、International Rectifier および同様の他社からの新しい経済的な IR2151 MOS ゲートドライバーのリリース後に解消されました。これらのドライバは、600 つのトランジスタ、MOSFET、または IGBT ハーフブリッジコンバータを駆動できるモノリシック電力集積回路です。最大 0 V の電源電圧で動作でき、デューティサイクルが 99 ～ XNUMX% の明確な出力パルス形状を備えています。

IR 2151 ドライバーの機能図を図 1 に示します。

（クリックして拡大）

ドライバにはオペアンプをベースとした入力部分が含まれており、自己発振器モードで動作できます。周波数は、端子 Ct、Rt に接続された追加の吊り下げ要素によって決まります。

一時停止ジェネレータをゼロに設定すると、前のトランジスタがオフになった後、出力トランジスタがオンになるのに 1 μs の遅延が生じます。上側チャネルではガルバニック絶縁が行われ、電界効果トランジスタを用いたパワーアンプで電圧が増幅され、HO出力からの出力電圧がパワートランジスタのゲートに供給されます。下側アームは、マスターオシレーターからゼロのポーズジェネレーターと遅延デバイスを介して動作します。ドライバーの安定した動作を保証するために、電圧を 15 V に制限するツェナーダイオードが内部にあります。

電子バラストのスキームを図2に示します。

（クリックして拡大）

コンバータの周波数は、回路 R2C5 によって決定されます。

fg = 1/(1,4R2C5) = 40kHz。

ドライバは抵抗 R1 を介して電力が供給され、内部ツェナーダイオードによって 15 V に安定化され、コンデンサ C4 によってフィルタされます。ハイサイドゲートアンプは、充電「ポンプ」回路を使用して電力を供給されます。抵抗R3とダイオードVD5を介して。コンデンサ C7 からのコンバータの出力電圧は、蛍光灯に供給され、矩形形状になります。ランプは、ランプ電流がフィラメントを流れるように直列共振回路に接続されており、スイッチを入れるとフィラメントが加熱され、ランプが点火します。回路 C9、L2 および C10、L3 の共振周波数は 40 kHz です。

電気エネルギー消費のピーク係数を低減するために、整流器負荷は誘導性となるように選択されます (インダクタ L1 とコンデンサ C2、並列接続されたコンデンサ C3 は、高周波可変成分の振幅を低減する働きをします)。この場合、入力ノイズフィルタは必要なく、ネットワークへの「ソフト」接続が保証されます（クレストファクタは、消費電流の振幅と同じ電流の実効値の二乗平均値の比です））。

トランジスタのスイッチング速度を 40 ～ 50 ns のレベルに制限するために、抵抗値 4 オームの抵抗 R5 および R24 がトランジスタのゲートに組み込まれています。スイッチング速度を制限することは、寄生インダクタンスと回路基板容量の影響を軽減するために必要です。スイッチング速度をこのレベルに制限することで、信頼性の高い動作設計が可能になります。

回路を構築するときは、制限抵抗器 R1 の抵抗値を正しく選択する必要があります;このためには、そこを流れるすべての電流を考慮する必要があります。 I0 はゲート VT2151 をオンにするために必要な電流です。 Iв - タイミング抵抗 R2 の電流。 In - ハイサイドアンプに電力を供給するための充電「ポンプ」の電流。 Iс は、スタビライザーの安定動作のためのマイクロ回路の内部ツェナーダイオードの電流です。

IR2151 チップの静止電流は常温で 1 mA ですが、温度が 10 °C 上昇すると 100% 減少します。 I0=1,1mAに等しいとみなします。

ゲート VT2 をオンにするのに必要な電流は、式 I2 = 2Qgfpr によって決定されます。ここで、Qg は IRF730 トランジスタのゲート電荷 (Qg = 18 nC) です。 fpr - 40 kHz に等しい変換周波数、つまりI2 = 1,4mA。タイミング抵抗 R2 の電流 Iв = 0,25 Ucc/R2 = 0,25 15/18・103 = 0,21 mA。充電「ポンプ」電流には 1 つの成分があります。1) スイッチング信号がトランジスタ VT10 のゲートに印加されると、最初の瞬間の電圧は低く、電流振幅は 200 ns の持続時間で約 2 mA です。 1) スイッチング信号がトランジスタ VT20 のゲートに印加されると、最初の瞬間の電圧はマイクロ回路の上位レベルの出力アンプの電源電圧にほぼ等しくなり、電流振幅は持続時間で約 200 mA になります。 XNUMX ns の場合、充電「ポンプ」の電流

Iн=(10•10-3+20•10-3)200•10-9•40•103=0,24мА.

マイクロ回路の内部ツェナーダイオードの電流の範囲は 0,1 ～ 5 mA です。電源電圧の変化を考慮して、内部ツェナーダイオード電流 Iс = 0,5 mA を選択します。

抵抗R1を流れる総電流を決定しましょう。

IR1 = I0 + I2 + Iv + In + Ic = 1,1 + 1,4 + 0,21 + +0,24 + 0,5 = 3,45 mA

抵抗器 R1

R1 \u190d (15 - 3,45) / 10 * 3-50 \uXNUMXd XNUMXkΩ。

標準値の 47 kΩ を選択します。

構造的には、電子安定器は 1 つの基板で構成されています。入力部分 (コンデンサ C1、ダイオード VD4...VD1、インダクタ L2、コンデンサ C0,5) は、ヒンジ付き取り付けを使用して取り付けられます。産業用ネットワークに接続する場合は、3 A ヒューズを直列にオンにする必要があり、残りの回路はプリント基板上にあります。その上の要素の配置を図 XNUMX に示します。

ランプ用電子バラストLB-20

整流ダイオード VD1...VD4 として、平均順電流が 0,2 A を超え、最大逆電圧が 350 V を超える低周波ダイオード (たとえば、D226、D237B、V、ZH、KD109V) を使用できます。、KD209A、KD209B またはブリッジ整流器 KTs405)。 IR2151 ドライバの代わりに、回路を変更することなく IR2152、IR2153、IR2154、IR2155 を使用できます。 IRF730 電界効果トランジスタの代わりに、同様の IRF720、IRF740 を使用できます。トランジスタ用のラジエーターは必要ありません。

すべての回路抵抗は MLT-0,125 タイプで、抵抗 R1 は MLT-1、R6 は MLT-0,5 です。インダクタ L1 として、電流 1,3 A に対してインダクタンス 2,0 ～ 0,20,25 H の同様のものを使用できます。白黒管テレビ DR2,3 ～ 0,21 のチョークも適しています。コンデンサ C8、C9、C10 タイプ K31U-3E-5、コンデンサタイプ KSO、K73-17 を使用できます。コンデンサ C2 タイプ K50-7; C5、C6 - KM5; C1、C3、C7 タイプ K73-17 電圧 400 V 用。

プリント基板は、抵抗R1とコンデンサC9、C10の値を並列接続で選択できるように設計されています。

インダクタ L2 および L3 は、直径 32 mm の alsifer ブランド VC-29R で作られたリングに巻かれており、それぞれに直径 320 mm の PEV-2 ワイヤが 0,3 回巻かれています。コアとしてギャップ7mmのフェライトШ7x2000μ0,5NMが使用可能です。回路を変更することなく、LB-20 ランプの代わりに、現在広く生産されている 18 W ランプを使用できます。電子安定器を使用すると、フィラメントが故障したランプが点火して燃焼することにも注意してください (この場合、ランプのフィラメントは短絡する必要があります)。

190 V 回路で正常に動作する安定器は、0,2 ～ 0,21 A の電流を消費します (測定は構造の XNUMX つのボード間で実行できます)。

完成した照明器は現在 5 か月間動作しており、100 W の白熱灯よりも高い照明を提供し、電流サージなしでスイッチが入り、ランプの点火はほぼ瞬時に行われ、特に重要なことは、文献を扱う場合にはなおさらです。目の疲れが目立ちます。

作者: D.P. アファナシエフ

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