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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
Elektronische Anlasser. Das Funktionsprinzip des elektronischen Starters auf dem UBA2000T-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen Betrachten wir einen elektronischen Starter, der auf einem speziellen Chip von PHILIPS implementiert ist, genauer – UBA2000T. Der UBA2000T ist ein integrierter Schaltkreis, der in elektronischen Startern für Leuchtstofflampen verwendet wird und herkömmliche Bimetall-Starter ersetzen soll. Der Mikroschaltkreis steuert das Vorheizen der Lampenelektroden und deren Zündung. Die Aufwärmzeit der Lampe wird durch den Einsatz eines Netzfrequenzteilers genau definiert. Bei Ausfall einer Lampe schaltet sich der Stromkreis nach sieben fehlgeschlagenen Zündversuchen automatisch ab und verhindert so eine Überhitzung des Vorschaltgeräts. Bei Unterbrechungen der Versorgungsspannung stellt sich die Schaltung automatisch in den Ausgangszustand zurück und sorgt für ein erneutes Zünden der Lampe. Der UBA2000T-Chip liefert die Abfolge von Aktionen, die zum Zünden einer Leuchtstofflampe erforderlich sind. Möglichkeiten zum Einschalten des Mikroschaltkreises im Lampenstromkreis sind in Abb. 3.4 dargestellt. 2000, und das Funktionsblockdiagramm des UBA3.5T ist in Abb. XNUMX dargestellt. XNUMX. Die Netzspannung wird gleichgerichtet und durch externe Widerstände R1 und R2 auf das erforderliche Niveau geteilt. Beim Einschalten wird der Pufferkondensator C1 über einen Widerstandsteiler und einen internen Schalter S1 geladen; Die Spannung am Kondensator wird zur Stromversorgung des Chips verwendet. Solange die Spannung am Pufferkondensator Vcc wird den Triggerpegel V nicht überschreitencc (гst) werden die internen Schaltkreise der Mikroschaltung initialisiert. Wenn die Versorgungsspannung Vcc erreicht die Auslöseschwelle Vcc (gst) und der Spitzenwert von VlN größer als FIGN wird (d. h. die Netzspannung liegt nahe ihrem Spitzenwert), öffnet sich der externe Netzschalter. Dadurch beginnt der Heizstrom der Lampenelektroden durch die Lampenelektroden, den Leistungsschalter und den integrierten Stromsensor zu fließen. Während der gesamten Zeitspanne, während der externe Netzschalter geschlossen ist, wird die Mikroschaltung vom Pufferkondensator C1 mit Strom versorgt. Typische Spannungswellenform an Pin 6 (Vcc) ist in Abb. 3.6.
Während der Aufwärmphase der Lampenelektroden Der Kondensator entlädt sich. Die Spannung vom Strommesswiderstand wird einem Komparator zugeführt, dessen Ausgang als Taktsignal für einen internen Zähler verwendet wird. Dieser Zähler bestimmt die Aufwärmzeit der Lampenelektroden, die bei einer Netzfrequenz von 1,52 Hz 50 s beträgt. Durch den Einsatz eines Zählers wird die Aufwärmzeit sehr genau eingehalten, da sie nur von der Frequenz des Versorgungsnetzes abhängt. Nach dem Vorheizen der Lampenelektroden Der externe Leistungsschalter öffnet in dem Moment, in dem die Spannung am Strommesswiderstand dem fließenden Strom von mindestens 285 mA entspricht. Durch eine Stromunterbrechung in einem Stromkreis mit einer induktiven Last wird ein Hochspannungsimpuls erzeugt, der die Leuchtstofflampe zündet. Nach erfolgreicher Zündung der Lampe die Spannung wird viel niedriger als die des Netzes. Dadurch überschreitet die Versorgungsspannung der Mikroschaltung nicht den für ihren Betrieb erforderlichen Schwellenwert. Auf Abb. In Abb. 3.6 zeigt die Form der Versorgungsspannung der Mikroschaltung, wenn die Lampe nach dem zweiten Versuch gezündet wird. Beim Aufwärmen der Lampenelektroden Die Mikroschaltung wird durch die im Pufferkondensator gespeicherte Energie mit Strom versorgt und die Versorgungsspannung nimmt allmählich ab. Wenn nach dem Anlegen eines Hochspannungsimpulses Lampe hat nicht gezündet, dann bleibt der externe Leistungsschalter geschlossen und die Spannung am Pufferkondensator steigt wieder über den Ausgangswert. Der externe Netzschalter schließt wieder und der nächste Zyklus des Aufwärmens und Zündens der Lampe beginnt. Bei allen weiteren Zündversuchen, außer beim ersten, verkürzt sich die Aufwärmzeit auf 0,64 s, da die Lampenelektroden nach vorangegangenen erfolglosen Zündversuchen noch nicht abgekühlt sind. Ein interner Zähler begrenzt die Anzahl der fehlgeschlagenen Zündversuche auf 7. Dadurch wird verhindert, dass die Lampe am Ende ihrer Lebensdauer blinkt. Der UBA2000T-Chip enthält integrierte Stromschutzschaltungen. Wenn der Strom durch den Sensorwiderstand die Schutzschwelle überschreitet (IPROT), wird der Netzschalter geschlossen und die Mikroschaltung geht in den Ruhemodus. Durch Aus- und Wiedereinschalten der Versorgungsspannung werden die Schutzschaltungen zurückgesetzt. Das Zustandsdiagramm des Mikroschaltkreises während der Zündung der Lampe ist in Abb. 3.7 dargestellt. XNUMX.
Stromquelle. Wenn die Versorgungsspannung an die Mikroschaltung angelegt wird, wird die Pufferkapazität aufgeladen und die interne Stromquelle kann arbeiten. Die interne Versorgungsspannung der Mikroschaltung ist stabilisiert und hängt nicht von der Spannung am Pufferkondensator ab. Die eingebaute Zenerdiode begrenzt die Spannung an Pin 6 (Vcc) auf dem Vcc (sl)-Pegel. Spannungskomparatoren. Komparatoren überwachen die Spannung am Pufferkondensator und ermöglichen den Betrieb der internen Schaltkreise der Mikroschaltung, wenn die Versorgungsspannung den Startpegel – V – erreichtcc (sl). Es dauert eine gewisse Zeit t, bis der Kondensator zunächst aufgeladen istini (Siehe Abbildung 3.6). Diese Zeit hängt vom Wert des Kondensators C1, der Stromaufnahme der Mikroschaltung und dem Widerstand des externen Teilers am Eingang V abin (R1IIR2). Nachdem der Kondensator C1 aufgeladen ist und die Netzspannung nahe ihrem Maximalwert liegt, wird ein Stromimpuls erzeugt, der den externen Netzschalter öffnet. Wenn die Versorgungsspannung auf einen Wert sinkt, der das Fehlen der Netzspannung anzeigt, werden die internen Schaltkreise des Mikroschaltkreises zurückgesetzt und er ist bereit zum Aufwärmen und zum Starten der Lampe, wenn die Netzspannung wieder eingeschaltet wird. Auslösen. Der Zustand des internen Triggers spiegelt den Zustand des externen Netzschalters wider. Der Vorgang der Einstellung des Auslösers wird durch den Zustand der Spannungskomparatoren, den Zähler der Anzahl der Zündungen und den Ruhezustand der Mikroschaltung bestimmt. Das Zurücksetzen des Triggers wird durch den Timer, den Stromsensor und die Stromschutzschaltungen gesteuert. Stromsensor. Der Stromsensor steuert den Moment, in dem der Netzschalter ausgeschaltet wird, und erzeugt Taktimpulse zur Steuerung der internen Zähler der Mikroschaltung (Abb. 3.8).
Für einen ordnungsgemäßen Betrieb muss der Heizstrom der Lampenelektroden im zulässigen Bereich von I liegenPR. Aufgrund einer gewissen Hysterese haben einzelne Spitzen des Elektrodenheizstroms keinen Einfluss auf den Zustand des Zählers. Darüber hinaus führen die Stromsensorschaltungen eine zusätzliche Niederfrequenzfilterung des Signals durch, wodurch der Einfluss kurzer Stromimpulse auf die Aufwärmzeit der Lampenelektroden eliminiert wird. Vorderer Sensor. Der Frontsensor sorgt für das Schließen des externen Leistungsschalters bei fallender Flanke des gleichgerichteten Heizstroms. Schalter. Wenn an den Zähler ein Taktsignal mit doppelter Netzfrequenz angelegt wird, stellt der Zähler die Dauer des ersten Aufwärmens der Lampenelektroden und gegebenenfalls die Dauer der nächsten sechs Aufwärmen ein. Regelkreis für die Aufwärmzeit. Abhängig vom Stand des Zählers der Anzahl der Läufe wird ein großer (tPRF = 1,25 s) oder klein (tPRN = 0,64 s) Aufwärmzeit. Zuwiderlaufen. Die Anzahl der Starts wird von einem separaten Zähler gezählt. Nach sieben erfolglosen Startversuchen wird die Mikroschaltung in einen Ruhezustand überführt. Im Ruhezustand erhöht sich die Stromaufnahme, sodass sich der Pufferkondensator schnell entlädt, wenn der Anlasser von der Stromquelle getrennt wird. Dies ermöglicht einen automatischen Starter-Reset beim Hot-Swap einer defekten Glühbirne. Stromschutzschaltungen. Wenn der Strom durch den Messwiderstand den Schwellwert I überschreitetPROT, die externe Ein-/Aus-Taste wird geschlossen. Während der ersten Perioden des geöffneten Zustands des Einschaltschlüssels (Sperrzeit tD) ist der Betrieb von Stromschutzschaltungen verboten. Aus diesem Grund führen transiente Vorgänge beim Öffnen des Schlüssels nicht zum Auslösen der Stromschutzschaltungen. Wenn der Strom den Schwellenwert überschreitet, wird der Netzschalter ausgeschaltet und die Mikroschaltung in den Ruhezustand versetzt, wodurch das anschließende Öffnen des Schlüssels verhindert wird. Aus diesem Zustand kann die Mikroschaltung nur durch Abschalten der Versorgungsspannung gebracht werden. Ausgangspuffer. Der Ausgangspuffer dient zur Ansteuerung eines externen Thyristors mit geringem Eingangsstrom oder eines leistungsstarken Feldeffekttransistors. Beim Einschalten der Mikroschaltung wird ihr Ausgang auf einem niedrigen Pegel gehalten, wodurch verhindert wird, dass sich der Netzschalter öffnet. Leistungsschalter auf Thyristor. Wie bereits erwähnt, kann UBA2000T mit einem Hochspannungsthyristor TN22 zusammenarbeiten (Abb. 3.9). Es handelt sich um einen hochwertigen Single-Ended-Thyristor, der mit der Hochspannungs-PNPN-Diffusions-Planar-Technologie hergestellt wird. Der Hersteller ist STMicroelectronics (st.com). Der Thyristor wird in den Kunststoffgehäusen IPAK (TO-251), DPAK (TO-252) hergestellt und ist für den Einsatz in elektronischen Startgeräten für Leuchtstofflampen vorgesehen. Die wichtigsten technischen Eigenschaften des Thyristors TN22:
Maximalwerte der Parameter und Modi TN22:
Ein typisches Beispiel für die Verwendung einer Mikroschaltung in Verbindung mit einem Thyristor mit kleinem Eingangsstrom (Typ TN22), der als externer Leistungsschalter verwendet wird, ist in Abb. dargestellt. 3.4, a. In diesem Fall ist der ohmsche Eingangsspannungsteiler nicht an einen gemeinsamen Draht, sondern an die Steuerelektrode des externen Schalters angeschlossen. Da die Spannung an der Steuerelektrode des Schlüssels klein ist, führt dies nicht zu einer merklichen Änderung des Teilungsfaktors. Ausgangspufferverstärker erzeugt einen Stromimpuls, der zum Öffnen des externen Schlüssels TH1 erforderlich ist. Dieser Stromimpuls ist mit der Spannung an Pin 4 (V) synchronisiertIN). Der Netzschalter öffnet, wenn die Spannung VIN Stufe V erreichtIGN. In diesem Fall ist der Strom durch den Teiler R1 und R2 ein integraler Bestandteil des zum Öffnen des Schlüssels erforderlichen Stroms. Bei Bedarf wird der Stromimpuls jede Halbwelle der Netzspannung wiederholt. Wenn der Fremdschlüssel geschlossen werden muss, kann der Ausgangspuffer den großen Stromfluss liefern, der zum zuverlässigen Schließen des Schlüssels erforderlich ist. Manchmal ist es notwendig, den beim Öffnen des Schlüssels fließenden Impulsstrom aufgrund der Entladung des Rauschunterdrückungskondensators C2 zu begrenzen. Dazu kann ein Widerstand R3 in Reihe mit dem Kondensator geschaltet werden. Einschalttaste an einem Feldeffekttransistor. Ein typisches Schema für die Verwendung des UBA2000T-Chips in Verbindung mit einem Leistungs-Feldeffekttransistorschalter ist in Abb. dargestellt. 3.4, geb. In diesem Fall ist der Widerstandsteiler mit dem gemeinsamen Draht verbunden. Der Ausgangspuffer der Mikroschaltung funktioniert ähnlich wie im vorherigen Fall. Der Ausgangsstromimpuls lädt das Gate des Feldeffekttransistors auf. Dadurch öffnet der Transistor. Um den Transistor im leitenden Zustand zu halten, wird ein hochohmiger Widerstand verwendet, der zwischen das Gate des Transistors und den Pufferkondensator C1 geschaltet wird. Die Notwendigkeit dieses Widerstands ergibt sich aus der Tatsache, dass der Ausgangsstrom gepulst und nicht kontinuierlich ist. Es sollte notiert werdendass die Verwendung eines Widerstands zu einer Erhöhung des Entladestroms der Pufferkapazität C1 führt. Die interne Zenerdiode begrenzt die Spannung am Ausgang der Mikroschaltung und damit am Gate des Feldeffekttransistors auf einen Wert von ca. 6,8 V. Für beide Anwendungen ist der Einsatz eines Leistungsschalters mit Durchbruchspannung V erforderlich(BR)AC oder v(BR)DSÜberschreiten der Zündspannung der Leuchtstofflampe. Im Tisch. 3.1 sind angegeben Grenzwerte der UBA2000T-Chipparameter. Tabelle 3.1. Grenzwerte der UBA2000T-Chipparameter
Anmerkungen zur Tabelle. 1. Der Ausgang ist mit einer internen Zenerdiode mit einer Durchbruchspannung von ca. 6,8 V verbunden. 2. Der Ausgang ist mit einer internen Zenerdiode mit einer Durchbruchspannung von 130-230 V verbunden. Der Strom durch den Ausgang muss auf 10 mA begrenzt werden. 3. Impulswertigkeit mit einer Impulsdauer von 2 ms. Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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