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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
Elektronische Vorschaltgeräte. Ein einfaches elektronisches Vorschaltgerät basierend auf dem IR2153-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen Stellen Sie sich eine einfache elektronische Vorschaltschaltung vor, die auf der Mikroschaltung IR2153 (IR2151) basiert (siehe Abbildung). 3.14. Hauptparameter von IR2153 sind wie folgt:
Das schematische Diagramm des elektronischen Vorschaltgeräts, das auf der Basis von IR2153 hergestellt wurde, ist in Abb. 3.15 dargestellt. XNUMX. IR2153 ist ein Hochleistungs-MOSFET-Treiber (Insulated Gate Field Effect Transistor) mit einem internen Oszillator. Es handelt sich um eine exakte Kopie des Generators, der im Timer der Serie 555 verwendet wird. Das inländische Analogon ist KR1006VI1. Betrieb direkt über den DC-Bus über den Löschwiderstand R1. Interne Spannungsregelung verhindert Überspannung Vcc größer als 15,6 V. Unterspannungsblockierung blockiert beide Gate-Steuerausgänge VT1 und VT2, wenn Spannung Vcc unter 9 V. DA1 hat zwei Steuerausgänge:
Beim Verwalten von Einschalttasten (VT1, VT2) bietet der IR2151-Chip eine Schaltverzögerung von 1,2 µs, um zu verhindern, dass die Transistoren VT1 und VT2 gleichzeitig geöffnet sind und Strom durch sie fließt, wodurch beide Transistoren sofort deaktiviert werden. Dieses Vorschaltgerät dient zur Versorgung einer oder zweier Lampen mit einer Leistung von 40 (36) W (Lampenstrom - 0,43 A) aus einem Wechselstromnetz von 220 V 50 Hz. Bei Verwendung von zwei Lampen mit 40 W müssen die mit einer gestrichelten Linie markierten Elemente (EL2, L3, C11, RK3) hinzugefügt werden. Es ist zu beachten, dass für einen stabilen Betrieb die Werte der Elemente in Parallelzweigen gleich sein müssen (L3, C11 = L2, C10) und die Länge der den Lampen zugeführten Drähte gleich sein muss. Rat. Bei Verwendung eines Treibers für zwei Lampen ist die Frequenzerwärmung der Elektroden (ohne Posistoren) vorzuziehen. Diese Methode wird weiter unten besprochen (bei der Beschreibung elektronischer Vorschaltgeräte auf dem IR53HD420-Chip). Bei Verwendung von Lampen anderer Leistung (18–30 W) sollten die Werte von L2 = 1,8–1,5 mH (jeweils) geändert werden; bei Verwendung von Lampen mit einer Leistung von 60-80 W - L2 \u1d 0,85-2 mH und RXNUMX - ab der Bedingung Fг ~Fб (die Formeln zur Berechnung dieser Frequenzen sind unten angegeben). Netzspannung 220 V zugeführt wird Netzwerkfilter (EMV-Filter), bestehend aus den Elementen C1, L1, C2, C3. Die Notwendigkeit seines Einsatzes ergibt sich aus der Tatsache, dass Schlüsselkonverter Quellen elektromagnetischer Hochfrequenzstörungen sind, die Netzwerkkabel wie Antennen in den umgebenden Raum abstrahlen. Die aktuellen russischen und ausländischen Normen regeln den Grad der von diesen Geräten erzeugten Funkstörungen. Gute Ergebnisse werden durch zweiteilige LC-Filter und eine Abschirmung der gesamten Struktur erzielt. Am Eingang des Netzfilters ist eine herkömmliche Einheit zum Schutz vor Netzüberspannungen und Impulsstörungen enthalten, einschließlich eines Varistors RU1 und einer Sicherung FU1. Der Thermistor RK1 mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) begrenzt den Eingangsstromstoß, der durch die Ladung des kapazitiven Filters C4 am Eingang des Wechselrichters verursacht wird, wenn das elektronische Vorschaltgerät an das Netzwerk angeschlossen ist. Darüber hinaus wird die Netzspannung durch die Diodenbrücke VD1 gleichgerichtet und durch die Kondensatoren C4 geglättet. Die R1C5-Kette speist den DAI-IR2153-Chip. Die Frequenz des internen Oszillators FT der Mikroschaltung wird durch die Elemente R2 = 15 kOhm eingestellt; C6 \u1d XNUMX nF gemäß der Formel
Die Resonanzfrequenz des Ballastkreises F6 wird durch die Elemente L2 = 1,24 mH; C10 = 10 nF gemäß Formel
Um eine gute Resonanz zu gewährleisten, ist folgende Bedingung erforderlich: Die Frequenz des internen Generators sollte ungefähr gleich der Resonanzfrequenz des Ballastkreises sein, d. h. Fg ~ Fb. In unserem Fall ist diese Regel erfüllt. Elemente VD2, C7-Form Floating-Stromversorgung (Bootstrap). Impulsformer-Steuerfeldeffekttransistor .VT1. Elemente R5, C9 – Dämpfungsschaltung (Snubber), die ein Einrasten (Betrieb eines parasitären Thyristors in der CMOS-Treiberstruktur) der Ausgangsstufen der Mikroschaltung verhindert. R3, R4 - begrenzende Gate-Widerstände, begrenzen die induzierten Ströme und schützen außerdem die Ausgangsstufen der Mikroschaltung vor Durchbrechen. Es wird nicht empfohlen, den Widerstand dieser Widerstände (innerhalb großer Grenzen) zu erhöhen, da dies zum spontanen Öffnen von Leistungstransistoren führen kann. Aufbau und Details. Die Netzfilterdrossel L1 wird mit einem zweiadrigen Netzwerkdraht auf einen Ferritring K32x20x6 M2000NM gewickelt, bis das Fenster vollständig gefüllt ist. Es ist möglich, die Drossel durch das PFP-Netzteil eines Fernsehers, Videorekorders oder Computers zu ersetzen. Gute Rauschunterdrückungsergebnisse werden durch spezielle EPCOS-Filter erzielt: B8414-D-B30; B8410-B-A14. Die Induktivität des elektronischen Vorschaltgeräts L2 besteht aus einem W-förmigen Magnetkern aus M2000NM-Ferrit. Kerngröße Ø5x5 mit Spalt 8 = 0,4 mm. Die Größe des Spalts ist in unserem Fall die Dicke der Dichtung zwischen den Kontaktflächen der Hälften des Magnetkreises. Es ist möglich, den Magnetkreis durch Sh6x6 mit Lücke zu ersetzen δ = 0,5mm; Ø7х7 mit einer Lücke δ = 0,8 mm. Um eine Lücke zu machen Zwischen den Passflächen der Hälften des Magnetkreises müssen Dichtungen aus nichtmagnetischem Material (Glasfaser ohne Folie oder Getinax) geeigneter Dicke verlegt und mit Epoxidkleber befestigt werden. Der Wert der Induktivität des Induktors (bei konstanter Windungszahl) hängt vom Wert des nichtmagnetischen Spalts ab. Mit abnehmender Lücke nimmt die Induktivität zu, mit zunehmender Abnahme ab. Eine Verringerung des Spalts wird nicht empfohlen, da dies zur Sättigung des Kerns führt. Wenn der Kern gesättigt ist, nimmt seine relative magnetische Permeabilität stark ab, was eine proportionale Abnahme der Induktivität zur Folge hat. Die Abnahme der Induktivität führt zu einem beschleunigten Anstieg des Stroms durch den Induktor und seiner Erwärmung. Auch der durch den LL fließende Strom nimmt zu, was sich negativ auf dessen Lebensdauer auswirkt. Der schnell ansteigende Strom durch die Induktivität führt auch zu Stoßstromüberlastungen der Leistungsschalter VT1, VT2, erhöhten ohmschen Verlusten in den Schaltern, deren Überhitzung und vorzeitigem Ausfall. Wicklung L2 - 143 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,25 mm. Zwischenschichtisolierung - lackiertes Tuch. Wickeln - Drehung um Drehung. Die Hauptabmessungen des W-förmigen Kernsc (bestehend aus zwei identischen W-förmigen Kernen) aus weichmagnetischen Ferriten (gemäß GOST 18614-79) sind in der Tabelle angegeben. 3.2. Tabelle 3.2. Hauptabmessungen von W-förmigen Kernen
Transistoren VT1, VT2 - IRF720, Hochleistungs-Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate. MOSFET ist ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor; In der heimischen Version sind MOSFETs Feldeffekttransistoren der Metalloxid-Halbleiterstruktur. Betrachten Sie ihre Parameter:
Bei der Auswahl und dem Austausch von Transistoren (Vergleich in Tabelle 3.3) für elektronische Vorschaltgeräte erinnere dichdass heute die Zahl der Firmen, die Feldeffekttransistoren herstellen, ziemlich groß ist (IR, STMicro, Toshiba, Fairchild, Infineon usw.). Das Angebot an Transistoren wird ständig erweitert, es erscheinen fortschrittlichere Transistoren mit verbesserten Eigenschaften. Parameter, auf die Sie besonders achten sollten:
Möglich Ersatztransistoren für elektronische Vorschaltgeräte: IRF730, IRF820, IRFBC30A (International Rectifier); STP4NC50, STP4NB50, STP6NC50, STP6NB50 (STMicroelectronics); Feldeffekttransistoren von Infineon (infineon.com) Serien LightMos, CoolMOS, SPD03N60C3, ILD03E60, STP03NK60Z; PHX3N50E von PHILIPS usw. Die Transistoren sind auf kleinen Plattenkühlkörpern montiert. Die Länge der Leitungen zwischen den Treiberausgängen 5, 7, den Widerständen in den Gate-Schaltungen R3, R4 und den Gates der Feldeffekttransistoren muss minimal sein. Tabelle 3.3. Vergleichstabelle mit den Parametern einiger Transistoren für elektronische Vorschaltgeräte
Diodenbrücke VD1 - importiert RS207; zulässiger Durchlassstrom 2 A; Sperrspannung 1000 V. Kann bei entsprechenden Parametern durch vier Dioden ersetzt werden. Diode der Klasse VD2 ultraschnell (superschnell) – Sperrspannung von mindestens 400 V; zulässiger Gleichstrom - 1 A; Reverse-Recovery-Zeit - 35 ns. Passend für 11DF4, BYV26B/C/D, HER156, HER157, HER105-HER108, HER205-HER208, SF18, SF28, SF106-SF109, BYT1-600. Diese Diode sollte möglichst nah am Chip platziert werden. Chip DAI - IR2153, austauschbar mit IR2152, IR2151, IR2153D, IR21531, IR2154, IR2155, L6569, MC2151, MPIC2151. Bei Verwendung des IR2153D ist die VD2-Diode nicht erforderlich, da sie im Mikroschaltkreis eingebaut ist. Widerstände R1-R5 - OMLT oder MLT. Kondensatoren C1-C3 - K73-17 für 630 V; C4 – elektrolytisch (importiert) für eine Nennspannung von mindestens 350 V; C5 – elektrolytisch für 25 V; C6 – Keramik für 50 V; C7 - Keramik oder K73-17 für eine Spannung von mindestens 60 V; C8, C9 - K73-17 für 400 V; SU - Polypropylen K78-2 für 1600 6. Varistor RU1 von EPCOS - S14K275, S20K275, ersetzen durch TVR (FNR) 14431, TVR (FNR) 20431 oder inländischen CH2-1a-430 V. Thermistor (Thermistor) RK1 mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC – Negative Temperature Coefficient) – SCK 105 (10 Ohm, 5 A) oder EPCOS – B57234-S10-M, B57364-S100-M. Der Thermistor kann durch einen 4,7-Ohm-Drahtwiderstand mit einer Leistung von 3-5 Watt ersetzt werden. Der Posistor RK2 ist ein PTC-Thermistor (Positive Temperature Coefficient) mit einem positiven Temperaturkoeffizienten. Die Entwickler von IR2153 empfehlen die Verwendung eines Posistors von Vishay Cera-Mite – 307C1260. Sein Haupteinstellungen:
Ein möglicher Ersatz für den Posistor RK2 sind gepulste Posistoren von EPCOS (die Anzahl der Schaltzyklen beträgt 50000–100000): B59339-A1801-P20, B59339-A1501-P20, B59320-J120-A20, B59339-A1321-P20. Aus dem weit verbreiteten Thesistor ST15-2-220 aus dem Entmagnetisierungssystem des ZUSCT TV können Posistoren mit den erforderlichen Parametern in einer Menge hergestellt werden, die für acht elektronische Vorschaltgeräte ausreicht. Nach der Demontage des Kunststoffgehäuses werden zwei „Tabletten“ entnommen. Mit einer Diamantfeile werden jeweils zwei Kerben kreuzweise angebracht, wie in Abb. 3.17 und brechen Sie es entlang der Schnitte in vier Stücke. Rat. Es ist sehr schwierig, Anschlüsse an die metallisierten Oberflächen eines auf diese Weise hergestellten Posistors anzulöten. Daher, wie in Abb. 3.18, bohren Sie ein rechteckiges Loch in die Leiterplatte (Pos. 3) und klemmen Sie das „Tablet“-Fragment (Pos. 1) zwischen die mit den Leiterbahnen verlöteten elastischen Kontakte (Pos. 2). Durch die Auswahl der Fragmentgröße können Sie die gewünschte Aufwärmdauer der Lampe erreichen.
Rat. Wenn die Leuchtstofflampe im seltenen Ein-Aus-Modus verwendet werden soll, kann der Posistor ausgeschlossen werden. Einstellung. Die Streuung der Parameter der Elemente C6, L2, SU kann eine Anpassung der Treiberfrequenz erfordern. Die Gleichheit der Frequenz des Hauptoszillators der IR2153-Mikroschaltung mit der Resonanzfrequenz der L2C10-Schaltung lässt sich am einfachsten durch Auswahl des Frequenzeinstellwiderstands R2 erreichen. Zu diesem Zweck ist es zweckmäßig, ihn vorübergehend durch ein Paar in Reihe geschalteter Widerstände zu ersetzen: Konstant (10–12 kOhm) und Trimmer (10–15 kOhm). Das Kriterium für die richtige Einstellung ist ein sicherer Start (Zündung) und ein stabiler Abbrand der Lampe. Das Vorschaltgerät ist auf einer Leiterplatte aus Glasfaserfolie montiert und in einem Aluminium-Abschirmgehäuse untergebracht. Die Leiterplatte und die Anordnung der Elemente ist in Abb. dargestellt. 3.19.
Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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Kommentare zum Artikel: Peter Und wie berechnet man die Induktivität und die Kondensatoren für zwei 9-W-Lampen? Jurassic C8 beeinflusst Ihre Resonanz nicht? Es geht nacheinander von 10 auf der Formel. Gast Sehr gut! Gast Frage: Woher kommt der Strom, wenn der untere Transistor eingeschaltet ist, wenn der obere ausgeschaltet ist?
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