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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Entwurf elektronischer Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer Die Entwicklung hochfrequenter elektronischer Vorschaltgeräte (elektronische Vorschaltgeräte) für Leuchtstofflampen ist eine komplexe Ingenieursaufgabe mit vielen Unbekannten, die fundiertes Wissen und viel Zeit erfordert. Um seine Lösung zu vereinfachen, hat International Rectifier auf seiner Website das Ballast Designer-Programm veröffentlicht – ein computergestütztes Designsystem für elektronische Vorschaltgeräte auf speziellen Mikroschaltungen seines eigenen Designs, das das kompetente Design dieser Geräte auch einem unerfahrenen Funkamateur zugänglich macht. Das Ballast Designer-Programm befreit den Entwickler von elektronischen Vorschaltgeräten (oft als „elektronische Vorschaltgeräte“ bezeichnet) für die Beleuchtung von Leuchtstofflampen von der Routinearbeit der Elementauswahl, der langwierigen und mühsamen Berechnung der Werte von Schaltungskomponenten und Wicklungsprodukten, Dies ermöglicht es, den Mangel an Erfahrung im Arbeitsprozess auszugleichen, was besonders für Amateurentwicklungen wertvoll ist. Für die Herstellung des berechneten Produkts reicht ein in wenigen Minuten eingegangener Dokumentensatz aus. Das Programm ist kostenlos erhältlich unter (8,3 MB). Das bda.zip-Archiv muss in einen separaten Ordner auf der Festplatte des Computers entpackt, dann darin gefunden und das Ballast Designer-Programm oder das Setup-Installationsprogramm ausgeführt werden. In beiden Fällen beginnt der Computer mit der Installation, woraufhin die Verknüpfung „Ballast Designer“ auf dem „Desktop“ erscheint. Um das gleichnamige Programm im Betriebsmodus zu starten, klicken Sie einfach mit der „Maus“ auf die Verknüpfung. Es ist notwendig, dass in den Windows-Einstellungen („Arbeitsplatz“ – „Systemsteuerung“ – „Sprache und Standards“ – „Zahlen“) ein Punkt als Dezimaltrennzeichen angegeben wird und nicht ein Komma, das einem russischsprachigen Benutzer bekannt ist. Andernfalls endet alles mit einer Fehlermeldung auf dem Bildschirm und das Programm funktioniert nicht mehr. Nach erfolgreichem Start erscheint das in Abb. 1.
Es werden zwei Entwurfsverfahren angeboten – Standard und erweitert. Standardmäßig wird die Standardversion verwendet, die dem Benutzer die Möglichkeit gibt, die entsprechende Option aus drei Eingangsknotenschaltungen, fünf Arten von Controller-Chips und mehreren Dutzend Arten von Lampen zu „wählen“, die über sieben verschiedene Schaltungen an das elektronische Vorschaltgerät angeschlossen sind. Im Rahmen des automatischen Entwurfs wird ein elektronischer Vorschaltkreis synthetisiert, der optimale Werte für die Amplitude und Frequenz der an die Lampe angelegten Spannung im Heiz-, Zünd- und Verbrennungsmodus, maximale Lampenlebensdauer, Lichtqualität und Geräteeffizienz liefert . Das fortschrittliche Designverfahren gibt dem Benutzer die Möglichkeit, die vom Programm getroffenen Entscheidungen aktiv zu beeinflussen, indem er mehr als 20 Parameter nach Belieben ändert, darunter Frequenz, Spannung und Strom der Lampe in verschiedenen Modi sowie die Nennwerte der Hauptkomponenten. Es besteht die Möglichkeit der konstruktiven Berechnung von Drosseln gemäß den angegebenen elektrischen Parametern Um einen Standardvorgang durchzuführen, genügt es, nacheinander die fünf Bildschirmtasten unter der Aufschrift „Schritt 1“ – „Schritt 5“ („Schritt G – „Schritt 5“) zu drücken und eine der vorgeschlagenen Optionen auszuwählen jeder Schritt. Schritt 1 – Auswahl der Netzspannungsgleichrichterschaltung. Auf dem Bildschirm öffnet sich das Fenster „Leitungseingang auswählen“. Durch Bewegen des Schiebereglers im unteren Teil des Fensters wird eine der Optionen für die Gleichrichtereinheit ausgewählt (Abb. 2, a-c). Sein Schema wird im Fenster daneben angezeigt – eine Liste mehrerer Optionen für akzeptable Grenzwerte für die Änderung der Netzspannung. Wählen Sie in der Liste die Zeile mit der am besten geeigneten Option aus.
Um den Schritt abzuschließen, muss noch die Schaltfläche „Auswählen“ gedrückt werden. Die ausgewählten Grenzwerte werden im Feld „Eingabe“ oberhalb von „Schritt 1“ angezeigt. Sie können in jeder Entwurfsphase geändert werden, indem Sie auf die Pfeilschaltfläche neben dem genannten Feld klicken und eine neue Option aus der Dropdown-Liste auswählen. Ähnliche Funktionen (Dropdown-Listen mit Optionen in den Feldern „Lampe“, „Steuerung 1C“, „Konfiguration“) bietet das Programm zum Ändern der in anderen Schritten des Standardentwurfsverfahrens eingestellten Parameter. Die Schemata des Brückengleichrichters (Abb. 2, b) und des Gleichrichters mit Spannungsverdoppelung (Abb. 2, c) sind den Lesern zweifellos gut bekannt. Über das Schema in Abb. 2, und mit einem aktiven Leistungsfaktorkorrektor (engl. Power Factor Corrector, PFC) ist es notwendig, genauer darauf einzugehen. Die heute weit verbreiteten gepulsten Stromversorgungen, zu denen auch elektronische Vorschaltgeräte gehören, sind keine sehr erfolgreiche Belastung für das Stromnetz. Tatsache ist, dass sie keinen sinusförmigen, sondern einen gepulsten Strom verbrauchen, dessen Spitzenwert um ein Vielfaches größer ist als der effektive. Die hochfrequenten Anteile des Spektrums von Stromimpulsen stören den Radio- und Fernsehempfang stark und können sogar zum Ausfall von Computern führen, die an dasselbe Netzwerk angeschlossen sind. Die kürzlich verabschiedeten Empfehlungen des Internationalen Elektrotechnischen Komitees IEC 1000-3-2 legen sehr niedrige Oberwellengrenzen (bis zur 39.) im Spektrum des vom Netz verbrauchten Stroms bei einem Leistungsfaktor nahe 1 fest. Die Anforderungen der geltenden Normen in den GUS-Staaten sind in dieser Hinsicht zwar deutlich schwächer, ihre Verschärfung ist aber in naher Zukunft zu erwarten. Ein aktiver Leistungsfaktorkorrektor löst das Problem, indem er den entnommenen Strom nahezu sinusförmig macht. Der Korrektor ist ein Impuls-Aufwärtswandler-Spannungsstabilisator. Dank seiner Arbeit wird ein starker Impuls des Ladestroms des Kondensators C1 (Abb. 2, a) in viele kurze Impulse aufgeteilt, die über die Periode so verteilt sind, dass sich ihr Durchschnittswert nahezu nach einem Sinusgesetz ändert. Die entstehenden hochfrequenten Anteile des Stroms werden durch einen im vereinfachten Diagramm nicht dargestellten Filter geglättet. Bei Stromversorgung über ein 220-V-Netz beträgt die normale Ausgangsspannung des Korrektors 400 V. Sie ist stabilisiert, sodass die Helligkeit des Lampenglühens über einen weiten Bereich praktisch unabhängig von Netzspannungsänderungen ist. Das Ballast Designer-Programm erstellt normalerweise eine Korrektursteuereinheit basierend auf dem L6561-Chip, einem speziellen PFC-Controller. Die elektronischen Vorschaltgerät-Controller IR2166 und IR2167 sind mit eingebauten Korrektursteuereinheiten ausgestattet, die nach Angaben des Unternehmens hinsichtlich der Parameter speziellen Mikroschaltungen überlegen sind. Schritt 2 – Wählen Sie den Typ und die Leistung der Lampe aus. Auf dem Bildschirm öffnet sich das Fenster „Lampe auswählen“. Darin wird durch Bewegen des Schiebereglers eine der in Abb. 3 Gruppen.
Jeder von ihnen hat Lampen unterschiedlicher Leistung. Die Namen der im Programm übernommenen Gruppen sind bedingt. Die Übereinstimmung zwischen ihnen und den Buchstabenindizes in den Bezeichnungen der gängigsten Lampen einiger Hersteller lässt sich aus der Tabelle ermitteln (die Lampen der Spiral-Gruppe werden nicht von den darin aufgeführten Unternehmen hergestellt)
Zu den Gruppen T5, T8, T12 gehören herkömmliche lineare Leuchtstofflampen (Leuchtstofflampen) mit einem Kolbendurchmesser von 16, 26 bzw. 38 mm, darunter auch solche mit erhöhter Effizienz und verbesserter spektraler Lichtzusammensetzung. Es ist möglich, die Liste der Lampen durch den Benutzer zu erweitern. Wählen Sie dazu einfach die Gruppe „Benutzerlampe“ im Fenster „Lampe auswählen“ aus und klicken Sie auf die Schaltfläche „Liste bearbeiten“. Es öffnet sich ein Fenster zum Bearbeiten der Liste der Lampen und ihrer Parameter. Schritt 3 – Auswahl des elektronischen Vorschaltgerät-Controller-Chips. Das Fenster „Ziel 1C auswählen“ wird auf dem Bildschirm geöffnet. Durch Bewegen des Schiebereglers wird einer der vorgeschlagenen Mikroschaltkreise ausgewählt. Wenn Adobe Acrobat Reader auf dem Computer installiert ist, können Sie durch Klicken auf die Schaltfläche „Datenblatt“ im oberen Teil des Hauptfensters (siehe Abb. 1) die Beschreibung und Referenzdaten der ausgewählten Mikroschaltung in englischer Sprache anzeigen. In der zum Zeitpunkt der Erstellung des Artikels gültigen Programmversion wurden folgende Mikroschaltungen angeboten: IR21571 – für die einfachsten elektronischen Vorschaltgeräte, relativ einfach an verschiedene Arten von Leuchtstofflampen anzupassen. Russische Übersetzung des Datenblatts-a für diesen Chip. IR2157 – bietet optimale Modi zum Starten des Kathodenvorheizens, der Zündung und des Lampenbetriebs sowie den automatischen Moduswechsel. Es ist mit Einheiten zur Überwachung des Zustands und zum Schutz der Lampenwendeln, zum Schutz vor Unterspannung, vor Ausfällen beim Lampenwechsel, vor thermischer Überlastung, vor elektrostatischen Entladungen und einigen anderen Mitteln ausgestattet, die einen zuverlässigen Betrieb des elektronischen Vorschaltgeräts und seiner Geräte gewährleisten Automatischer Neustart nach Verlassen eines Notfalls. IP2156 – „jüngere Schwester“ IP2157, unterscheidet sich davon durch das Fehlen einiger Schutzfunktionen. IR2159 – die gleiche Funktionalität wie IR2157, zusätzlich können Sie die Helligkeit der Lampe anpassen, indem Sie die an einen speziellen Eingang angelegte Steuerspannung von 0,5 auf 5 V ändern. Die Grenzen der Helligkeitsänderung (im Bereich von 1 ... 100 %) werden durch an die Ausgänge der Mikroschaltung angeschlossene Widerstände eingestellt. Es wurde eine Methode zur Steuerung der der Lampe zugeführten Leistung implementiert, die keinen Trenntransformator erfordert. Russische Übersetzung des Datenblatts-a auf einem Chip. IR2166, IR2167 – sind, wie bereits erwähnt, mit eingebauten Leistungsfaktorkorrekturreglern mit dynamischer Anpassung an den Betriebsmodus des elektronischen Vorschaltgeräts ausgestattet. Bietet einen Gesamtharmonischenkoeffizienten von weniger als 10 % und einen Leistungsfaktor von mehr als 0,99 bei Stromversorgung aus einem Netz mit einer Nennspannung von 120 und 220 V, was die Anforderungen der Standards der meisten europäischen Länder übertrifft und die Leistung vieler übertrifft spezielle Mikroschaltungen zur Korrektursteuerung. Schritt 4 – Auswahl der Anzahl der Lampen und des Schemas für deren Anschluss an das elektronische Vorschaltgerät. Auf dem Bildschirm erscheint das Fenster „Lampenkonfiguration auswählen“, in dem durch Bewegen des Schiebereglers das entsprechende Schema mit einer oder zwei Lampen ausgewählt werden muss. Alle möglichen Optionen sind in Abb. dargestellt. 4, a-zh.
Schritt 5 – Automatischer Entwurf elektronischer Vorschaltgeräte. Nach Betätigung der Schaltfläche „Design Ballast“ erscheint auf dem Bildschirm ein Fenster mit dem International Rectifier-Logo, das den Fortschritt des Designprozesses anzeigt, der nur wenige Sekunden dauert. Nach Abschluss werden Fenster geöffnet, von denen eines ein schematisches Diagramm des entworfenen Geräts enthält. Ein Beispiel der synthetisierten Schaltung ist in Abb. dargestellt. 5. Es unterscheidet sich vom Original nur durch die Verwendung konventioneller Symbole für Elemente, die den Lesern der Zeitschrift bekannt sind. Farblich hervorgehobene Stromkreise sollten mit möglichst kurzen und dicken Drähten ausgeführt werden. Die Typen und Bezeichnungen der Elemente im Originaldiagramm fehlen; stattdessen wird ihre Liste in einem separaten Fenster angezeigt (engl. Bill of Materials, BOM).
Ein weiteres oder mehrere (je nach Anzahl der Elemente) Fenster enthalten Informationen zu den in dem konzipierten elektronischen Vorschaltgerät verfügbaren induktiven Elementen. Ein Beispiel für ein solches Fenster ist in Abb. 6. Neben der Nenninduktivität, dem maximalen Strom und der Temperatur werden hier alle für die Herstellung einer Drossel oder eines Transformators erforderlichen Daten angegeben: die empfohlene Standardgröße (Kerngröße) und die Marke des Magnetkreismaterials (Kernmaterial). , die Länge des nichtmagnetischen Spaltes (Lückenlänge), die Anzahl der Windungen (Windungen) und den Drahtdurchmesser der Wicklung. Sogar eine Skizze des Designs und Layouts der Schlussfolgerungen wird gegeben.
Um zum erweiterten Entwurfsverfahren im Hauptprogrammfenster (siehe Abb. 1) zu wechseln, klicken Sie auf die Schaltfläche „Erweitert“. Dadurch wird das Hauptfenster in das in Abb. gezeigte umgewandelt. 7.
Es bietet Zugriff auf die Werte verschiedener Parameter, die während des Designprozesses geändert werden können. Die Position des Betriebspunkts der Lampe (in Spannungs-Frequenz-Koordinaten) in verschiedenen Modi und die Flugbahn ihrer Bewegung bei deren Änderung können grafisch ermittelt werden (Abb. 8). Es ist möglich, Fenster zum Entwerfen induktiver Elemente (Schaltfläche „Induktor“) oder zur Auswahl von Elementnennwerten zu öffnen, die den Betriebsmodus des elektronischen Vorschaltgerät-Controllers festlegen (Schaltfläche „Programm 1C“).
Bei der Erstellung des Artikels wurden Informationen aus dem Internet unter folgenden Adressen verwendet: , , , , , . Autor: Yu.Davidenko, Lugansk, Ukraine
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