Circuito di reattore elettronico da 40 watt

Il reattore elettronico da 40 watt proposto è progettato per illuminare qualsiasi tubo fluorescente da 40 watt, con alta efficienza e luminosità ottimale.

Viene fornito anche il layout PCB del reattore elettronico fluorescente proposto insieme al toroide e ai dettagli dell'avvolgimento del buffer.

introduzione

Anche la promettente e più chiacchierata tecnologia LED non è forse in grado di produrre luci pari ai moderni reattori elettronici fluorescenti. Il circuito di uno di questi tubi elettronici è discusso qui, con un'efficienza migliore delle luci a LED.

Solo un decennio fa i reattori elettronici erano relativamente nuovi ea causa di guasti frequenti e costi elevati non erano generalmente preferiti da tutti. Ma con il passare del tempo il dispositivo ha subito alcuni seri miglioramenti ei risultati sono stati incoraggianti poiché hanno iniziato a diventare più affidabili e duraturi. I moderni reattori elettronici sono più efficienti ea prova di guasto.

Differenza tra reattore elettrico e reattore elettronico

Allora qual è il vantaggio esatto dell'utilizzo di un reattore elettronico fluorescente rispetto al vecchio reattore elettrico? Per comprendere correttamente le differenze è importante sapere come funzionano i normali reattori elettrici.

Il ballast elettrico non è altro che un semplice induttore ad alta corrente e tensione di rete realizzato avvolgendo un numero di spire di filo di rame su un nucleo di ferro laminato.

Fondamentalmente, come tutti sappiamo, un tubo fluorescente richiede un'elevata spinta di corrente iniziale per accendersi e fare in modo che gli elettroni si colleghino tra i suoi filamenti terminali. Una volta collegata questa conduzione, il consumo di corrente per sostenere questa conduzione e l'illuminazione diventa minima. I reattori elettrici vengono utilizzati solo per 'dare un calcio' a questa corrente iniziale e quindi controllare l'alimentazione della corrente offrendo una maggiore impedenza una volta completata l'accensione.

Uso di un motorino di avviamento nei reattori elettrici

Un motorino di avviamento assicura che i 'calci' iniziali siano applicati tramite contatti intermittenti, durante i quali l'energia immagazzinata dall'avvolgimento di rame viene utilizzata per produrre le correnti elevate richieste.

Lo starter smette di funzionare una volta che il tubo si accende e ora, poiché il reattore viene instradato attraverso il tubo, inizia a ricevere un flusso continuo di CA attraverso di esso e grazie ai suoi attributi naturali offre un'alta impedenza, controllando la corrente e aiutando a mantenere un bagliore ottimale.

Tuttavia, a causa della variazione delle tensioni e della mancanza di un calcolo ideale, i reattori elettrici possono diventare piuttosto inefficienti, dissipando e sprecando molta energia attraverso il calore. Se effettui le misurazioni, scoprirai che uno starter elettrico da 40 watt può consumare fino a 70 watt di potenza, quasi il doppio della quantità richiesta. Inoltre, i tremolii iniziali coinvolti non possono essere apprezzati.

I reattori elettronici sono più efficienti

I reattori elettronici invece sono esattamente l'opposto per quanto riguarda l'efficienza. Quello che ho costruito ha consumato solo 0,13 Amp di corrente a 230 volt e ha prodotto un'intensità luminosa che sembrava molto più brillante del normale. Uso questo circuito dagli ultimi 3 anni senza problemi di sorta (anche se ho dovuto sostituire il tubo una volta perché si è annerito alle estremità e ha iniziato a produrre meno luce).

La lettura corrente stessa dimostra quanto sia efficiente il circuito, il consumo energetico è di circa 30 watt e una luce di uscita equivalente a 50 watt.

Come funziona il circuito elettronico del reattore

Il suo principio di funzionamento del reattore elettronico fluorescente proposto è piuttosto semplice. Il segnale CA viene prima rettificato e filtrato utilizzando una configurazione a ponte / condensatore. Il successivo comprende un semplice stadio oscillatore incrociato a due transistor. La corrente continua raddrizzata viene applicata a questo stadio che inizia immediatamente ad oscillare all'alta frequenza richiesta. Le oscillazioni sono tipicamente onde quadre che vengono opportunamente tamponate tramite un induttore prima di essere infine utilizzate per accendere e illuminare il tubo collegato. Lo schema mostra una versione a 110 V che può essere facilmente modificata in un modello a 230 volt attraverso semplici modifiche.

Le seguenti illustrazioni spiegano chiaramente come costruire un circuito di reattore elettronico fluorescente elettronico da 40 watt in casa utilizzando parti ordinarie.

Layout dei componenti PCB

ATTENZIONE: SI PREGA DI INCLUDERE UN MOV E UN TERMOSTATORE ALL'INGRESSO DI ALIMENTAZIONE, ALTRIMENTI IL CIRCUITO DIVENTERÀ IMPREVEDIBILE E POTREBBE ESSERE SCOLLEGATO IN QUALSIASI MOMENTO.

INOLTRE, MONTARE I TRANSISTORI SU DISPERSORI DI CALORE SEPARATI DA 4 * 1 POLLICE, PER UNA MAGGIORE EFFICIENZA E UNA MAGGIORE DURATA.

Layout traccia PCB

Induttore Torroid

Induttore di strozzamento

Elenco delle parti

• R1, R2, R5 = 330K MFR 1%
• R3, R4, R6, R7 = 47 Ohm, CFR 5%
• R8 = 2,2 Ohm, 2 watt
• C1, C2 = 0,0047 / 400 V PPC per 220 V, 0,047 uF / 400 V per ingresso 110 V CA
• C3, C4 = 0,033 / 400V PPC
• C5 = 4.7uF / 400V elettrolitico
• D1 = Diac DB3
• D2 …… D7 = 1N4007
• D10, D13 = B159
• D8, D9, D11, D12 = 1N4148
• T1, T2 = 13005 Motorola
• Il dissipatore di calore è richiesto per T1 e T2.

Circuito di reattore elettronico per tubi fluorescenti gemelli da 40 Watt

Il concetto successivo di seguito spiega come costruire un circuito di reattore elettronico semplice ma estremamente affidabile per pilotare o azionare due tubi fluorescenti da 40 watt, con una correzione della potenza attiva.

Cortesia: https://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-995a.pdf

Principali caratteristiche elettriche dell'IC

I circuiti integrati di controllo del raddrizzatore internazionale sono circuiti integrati di potenza monolitici adatti per il funzionamento di MOSFET o lGBT low-side e high-side attraverso il livello logico, riferito ai conduttori di ingresso di terra.

Sono dotati di funzionalità di tensione bilanciata fino a 600 VDC e, contrariamente ai normali trasformatori di driver, possono portare forme d'onda super pulite con praticamente qualsiasi ciclo di lavoro da 0 a 99%.

La sequenza IR215X è in realtà un accessorio recentemente disponibile per la famiglia Control IC e, oltre alle caratteristiche precedentemente menzionate, il prodotto impiega un top end paragonabile per prestazioni al timer IC LM 555.

Questi tipi di chip driver offrono allo sviluppatore capacità di oscillazione auto-oscillanti o coordinate esclusivamente con l'aiuto di componenti RT e CT alternativi Vedere la figura seguente

Elenco delle parti

• Ct / Rt = uguale a quello indicato nei diagrammi riportati di seguito
• diodi inferiori = BA159
• Mosfet: come consigliato negli schemi sottostanti
• C1 = 1uF / 400V PPC
• C2 = 0,01 uF / 630 V PPC
• L1 = Come consigliato nel diagramma sottostante, potrebbe essere necessario un po 'di sperimentazione

Allo stesso modo hanno circuiti integrati che offrono un tempo morto moderato di 1,2 microsecondi tra le uscite e la commutazione di componenti high side e low side per pilotare dispositivi di potenza a mezzo ponte.

Calcolo della frequenza dell'oscillatore

Ogniqualvolta inclusa nella forma auto oscillatoria la frequenza di oscillazione viene calcolata semplicemente da:

f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

I tre dispositivi auto oscillanti accessibili sono IR2151, IR2152 e IR2155. IR2I55 sembra avere buffer di uscita più consistenti che trasformeranno un carico capacitivo di 1000 pF con tr = 80 ns e tf = 40 ns.

Include minuscola accensione elettrica e alimentazione RT da 150 ohm. IR2151 possiede tr e tf di 100 ns e 50 ns e si comporta in modo molto simile a IR2l55. IR2152 sarà indistinguibile da IR2151 sebbene con cambio di fase da Rt a Lo. IR2l5l e 2152 includono una sorgente Rt da 75 ohm (Equazione l.)

Questi tipi di driver ballast di solito sono pensati per essere forniti con la tensione di ingresso CA rettificata e di conseguenza sono destinati a una corrente di quiescenza minima e hanno ancora un regolatore di shunt integrato da l5V per garantire che un solo resistore di limitazione funzioni estremamente bene attraverso la CC tensione del bus raddrizzata.

Configurazione della rete Zero Crossing

Guardando ancora una volta alla Figura 2, sii consapevole del potenziale di sincronizzazione del conducente. Entrambi i diodi back-to-back in linea insieme al circuito della lampada sono configurati in modo efficiente come rilevatore di zero crossing per la corrente della lampada. Prima dell'accensione della lampada, il circuito risonante coinvolge L, Cl e C2 tutti in una stringa.

Cl è un condensatore di blocco DC avente una bassa reattanza, in modo che il circuito risonante sia L e C2 con successo. La tensione intorno a C2 viene amplificata dal fattore Q di L e C2 in risonanza e colpisce la lampada.

Come viene determinata la frequenza di risonanza

Non appena la lampada colpisce, C viene opportunamente cortocircuitato dalla caduta di potenziale della lampada, e la frequenza del circuito risonante a questo punto è determinata da L e Cl.

Ciò porta a un cambiamento a una frequenza di risonanza inferiore nel corso delle operazioni standard, proprio come prima coordinato rilevando il passaggio per lo zero della corrente CA e sfruttando la tensione risultante per regolare l'oscillatore del driver.

Insieme alla corrente di riposo del driver, troverete un paio di elementi aggiuntivi sulla corrente di alimentazione CC che sono una funzionalità del circuito applicativo stesso:

Valutazione dei parametri di corrente e scarica di carica

l) Corrente risultante dalla carica della capacità di ingresso dei FET di potenza

2) corrente risultante dalla carica e scarica della capacità di isolamento della giunzione dei dispositivi gate driver International Rectifier. Ciascun componente della corrente è correlato alla carica dell'arco e per questo motivo si attiene alle regole:

• Q = CV

Si potrebbe convenientemente osservare, di conseguenza, che per poter caricare e scaricare le capacità di ingresso dei dispositivi di potenza, la carica prevista può essere un prodotto della tensione di pilotaggio del gate e delle effettive capacità di ingresso e anche la potenza di ingresso consigliata sarà specificamente proporzionale a il prodotto di carica e frequenza e tensione al quadrato:

• Potenza = QV ^ 2 x F / f

Le suddette associazioni propongono i seguenti fattori quando si realizza un vero circuito di zavorra:

1) scegliere la frequenza di lavoro più piccola in base alla dimensione decrescente dell'induttore

2) optare per il volume dello stampo più compatto per i dispositivi di alimentazione affidabili con deficit di conduzione ridotti (che minimizza le specifiche di carica)

3) La tensione del bus CC è normalmente selezionata, tuttavia, se esiste un'alternativa, utilizzare la tensione minima.

NOTA: l'addebito non è semplicemente una funzionalità della velocità di commutazione. La carica trasmessa è la stessa per quanto riguarda i tempi di transizione I0 ns o 10 microsecondi.

A questo punto prenderemo in considerazione alcuni utili circuiti di zavorra realizzabili utilizzando i driver auto-oscillanti. Probabilmente la lampada fluorescente più apprezzata potrebbe essere il cosiddetto tipo 'Double 40' che spesso impiega un paio di tipiche lampade Tl2 o TS all'interno di un comune riflettente.

Nelle figure seguenti sono illustrati un paio di circuiti di zavorra consigliati. Il primo è il circuito con fattore di potenza minimo, insieme all'altro funziona con nuove impostazioni di diodo / condensatore per ottenere un fattore di potenza> 0,95. Il circuito con fattore di potenza inferiore mostrato nella figura 3 accoglie gli ingressi da 115 V CA o 230 V CA 50/60/400 Hz per generare un bus CC moderato di 320 V CC.

Schema del circuito del reattore doppio da 40 Watt

Considerando che i raddrizzatori di ingresso si comportano in prossimità dei picchi della tensione di ingresso AC, il fattore di potenza in ingresso è di circa 0,6 in ritardo con una forma d'onda di corrente non sinusoidale.

Questo tipo di raddrizzatore è semplicemente sconsigliato per nulla a parte un circuito di valutazione o fluorescente compatta a potenza ridotta e senza dubbio potrebbe diventare indesiderato poiché le correnti armoniche nei dispositivi di alimentazione sono ulteriormente ridotte dalle restrizioni sulla qualità dell'alimentazione.

L'IC utilizza un resistore limitatore solo per funzionare

Si noti che il circuito integrato di controllo International Rectifier IR2151 funziona direttamente dal bus CC tramite un resistore limitatore e ruota a una velocità prossima a 45 kHz in conformità con la relazione data:

• f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

L'alimentazione per l'azionamento del gate dell'interruttore lato alto deriva da un condensatore di bootstrap di 0,1 pF e che viene caricato a circa 14 V ogni volta che V5 (conduttore 6) viene trascinato in basso all'interno della conduzione dell'interruttore di alimentazione lato basso.

Il diodo bootstrap l IDF4 impedisce la tensione del bus CC non appena il cambiamento del lato alto conduce.

Un diodo a recupero rapido (<100 ns) is necessary to be certain that the bootstrap capacitor will not be moderately discharged since the diode comes back and obstructs the high voltage bus.

L'uscita ad alta frequenza nel semiponte è in realtà un'onda quadra con periodi di commutazione estremamente rapidi (circa 50 ns). Per evitare rumori estesi anormali attraverso i fronti d'onda veloci, viene utilizzato uno snubber da 0,5 W di 10 ohm e 0,001 pF per ridurre al minimo i periodi di commutazione a circa 0,5 ps.

Dotato di una funzione Dead Time incorporata

Si noti che abbiamo un tempo morto integrato di 1.2 ps nel driver IR2151 per fermare le correnti di sparo nel semiponte. Le lampade fluorescenti da 40 watt sono controllate in parallelo, ciascuna utilizzando il proprio circuito risonante L-C. Approssimativamente quattro circuiti a valvole potrebbero essere azionati da un singolo set di due MOSFET misurati per abbinare il livello di potenza.

Le valutazioni della reattanza per il circuito della lampada vengono raccolte dalle tabelle di reattanza LC o tramite la formula per la risonanza in serie:

• f = 1 / 2pi x radice quadrata di LC

Il Q dei circuiti della lampada è piuttosto piccolo semplicemente per i vantaggi del funzionamento da un tasso di ricorrenza fisso che di solito, ovviamente, può differire a causa delle tolleranze RT e CT.

Le luci fluorescenti tendono generalmente a non richiedere tensioni di innesco estremamente elevate, quindi è sufficiente un Q di 2 o 3. Le curve 'Q piatte' spesso derivano da induttori più grandi e rapporti di condensatori piccoli in cui:

Q = 2pi x fL / R, in cui R è spesso maggiore perché vengono impiegati molti più giri.

L'avviamento dolce durante il preriscaldamento del filamento del tubo può essere contenuto in modo economico utilizzando PTC. termistori attorno a ciascuna lampada.

In questo modo, la tensione lungo la lampada aumenta costantemente come RTC. si auto-riscalda fino a quando non viene raggiunta la tensione di innesco insieme ai filamenti caldi e la lampada si accende.