1. Мікросхеми драйверів для електронних баластів люмінесцентних ламп (частина 1) Люмінесцентні лампи,...
2. Мікросхеми драйверів для електронних баластів люмінесцентних ламп (частина 1)

Мікросхеми драйверів для електронних баластів люмінесцентних ламп (частина 1)

Люмінесцентні лампи, які, за старою звичкою, іноді називають «лампами денного світла» (ЛДС), широко застосовуються понад півстоліття, але тільки в останні 15-20 років в схемах їх управління (баласту) почали масово застосовувати спеціалізовані мікросхеми (МС). Деякі радіоаматори використовують ці МС в своїх конструкціях «не за призначенням». Наприклад, в інтернеті можна знайти безліч описів мініатюрного індукційного паяльника на МС типу IR2153.

Про особливості, схемах включення, корпусах і цоколевке або, як тепер кажуть, терморегулятори найбільш поширених мікросхем драйверів для електронних баластів люмінесцентних ламп і піде мова. З моменту винаходу люмінесцентної лампи протягом десятиліть для її запалювання і підтримки стійкого світіння в основному використовували стартер і дросель як баласт. Перший кидається в очі недолік цього баласту - великі габарити і вага дроселя. Спрощена (типова) схема такого включення люмінесцентної лампи показана на рис 1.

Пояснювати роботу цієї схеми не будемо. Все це можна знайти в шкільному підручнику фізики. Єдине, що потрібно згадати, - це призначення стартера. Стартер необхідний для того, щоб забезпечити дві необхідні умови для підпалу лампи в момент включення, поки вона холодна і в її балоні практично немає вільних носіїв заряду:

• отримання струму через нитки напруження лампи;
• накопичення енергії в осерді дроселя за рахунок протікання цього струму через дросель.

У сталому режимі дросель-баласт обмежує струм і напруга на лампі. Довговічність люмінесцентної лампи залежить не тільки від якості самої лампи, але і від якості стартера і правильно підібраною індуктивності дроселя. Лампа буде працювати помітно менше при недостатній індуктивності дроселя, а також в тому випадку, якщо при включенні вона кілька разів «моргає», а включають лампу з цим дефектом досить часто. У технічній літературі цей дефект називається по-спортивному: «Фальстарт». Ще один недолік такого включення люмінесцентної лампи - зто помаргіваніе з частотою 100 Гц ( «мерехтіння»). Більшість людей його не помічає, а воно підвищує стомлюваність нашого зору.

Електронні баласти «змушують» працювати люмінесцентні лампи на значно більш високих частотах, при яких не відбувається деионизации газу в балоні, так як цей процес має інерційність. Це означає, що лампа з електронним баластом працює без мерехтінь.

До останнього часу схема включення люмінесцентної лампи (рис.1) і їй подібні мали одна перевага - невелику собівартість. Так як ціни на спеціалізовані мікросхеми для електронних баластів знижуються, а собівартість моткових виробів зростає, то говорити про перспективність застосування низькочастотних дроселів як баласт не приходиться. Справедливості заради, слід зазначити, що навіть найсучасніший електронний баласт не обходиться без баластного дроселя. Правда, це високочастотний баласт, розрахований на робочі частоти приблизно 12 ... 50 кГц і вище, а це означає, що індуктивність, габарити і ціна такого дроселя невеликі.

Перші схеми електронних баластів представляли собою імпульсні перетворювачі напруги, побудовані на блокинг-генераторах. Ці схеми для нас нецікаві, тому що теж йдуть в минуле. Одним з перших і найбільш, мабуть, популярним виробником мікросхем (МС) для електронних баластів є фірма International Rectifier. Є й інші виробники, такі, як Unitrode, ST-Microelectronics і Motorola. Перше покоління мікросхем, широко застосовуваних у електронних баласту, - це серія шестівиводних мікросхем IR2151-IR2155 фірми International Rectifierі їх аналоги L6569, L6571 (ST-Microelectronics) і MC2151 (Motorola). Ці мікросхеми розраховані на управління полумостовой схемою на високовольтних МДП-транзисторах з n-каналом. Наприклад, IRF720 або IRF730.

рис.1

Найбільш поширені МС драйверів для електронних баластів IR2151-IR2155 і їх функціональні аналоги L6569, L6571 (ST-Microelectronics) і MC2151 (Motorola). Функціональна схема МС IR2151-IR2155 фірми International Rectifierпоказана на рис.2.

рис.2

ліва частина мікросхеми (За функціональною схемою) являє собою генератор - повний аналог популярного таймера 555, який відомий вітчизняним фахівцям як мікросхема КР1006ВІ1, а права - це і є драйвер управління високовольтними МДП-транзисторами. Ці МС виготовляються в корпусах PDIP-8 і SO8 (SOIC-8). Позначення і призначення виводоветіх мікросхем наведено в табл.1

Таблиця 1

№IRST-MicroelectronicsПризначення

1 VCC VS Напруга живлення (нижнього драйвера) 2 RT RF Резистор времязадающей ланцюга 3 CT CF Конденсатор времязадающей ланцюга 4 COM GND Корпус (загальний висновок нижнього драйвера) 5 LO LVG Висновок нижнього драйвера 6 VS OUT Загальний висновок верхнього драйвера 7 HO HVG Висновок верхнього драйвера 8 VB BOOT "Плаваючий" напруга живлення верхнього драйвера. Отримано за допомогою схеми вольтодобавки

Принципова схема баласту на мікросхемах IR2151-IR2155 і їх аналогах показана на рис.3.

Призначення деталей цієї схеми наступне:

• C1L1C2 - ланцюг помехозащіти
• D1-D4 - мостовий діодний випрямляч
• R1 - резистор, що обмежує струм моста в момент підпалу лампи
• C3 - накопичувальний конденсатор фільтра харчування
• C4R2 - фільтр низьковольтної напруги харчування
• R3C5 - времязадаюшая ланцюг
• R4, R5 - обмежують резистори в ланцюзі затворів вихідних транзисторів
• D5C6 - ланцюг вольтодобавки
• R6C8 - RC-ланцюг, що збільшує час перемикання, за рахунок чого відбувається захист від замикання, тобто від спрацювання паразитного тиристора, який утворюється в МДП-структурах при виготовленні
• C7 - розділовий конденсатор
• L2 - дросель високочастотне баласту
• C9 і позистор RV1 - схема запалювання (замість стартера)

Згадаймо, що транзистори в двотактної схемою працюють по черзі. Причому якщо один транзистор відкритий, то інший повинен бути замкнений В іншому випадку, коли обидва транзистора відкриються одночасно, вони будуть пробиті, так званим, наскрізним струмом. Для запобігання цьому явищу в МС передбачена спеціальна затримка відкривають сигналів на затворах вихідних транзисторів на 1,25 мкс. Ця затримка в англомовній літературі називається DEAD TIME.

рис.3

Розберемося. як працює ланцюг «вольтодобавки» (бустрепная ланцюг). Коли верхній транзистор Q1 (рис.3) замкнений, а нижній Q2 відкритий, конденсатор «вольтодобавки» С6 заряджається через діод D5 від джерела VСС. Коли транзистор Q1 відкриється, а нижній Q2 закриється, то верхній драйвер мікросхеми буде харчуватися підвищеною напругою з конденсатора С6. Варто зауважити. що мікросхеми L6569, IR2153D і IR21531D мають вбудований всередину бустрепний діод,

Вдосконалені мікросхеми драйверів для електронних баластів

мікросхеми IR2151, IR2152 і їх аналоги вважаються дещо застарілими. Виробник рекомендує застосовувати IR2153 (IR21531) і IR2154 (IR21541) замість IR2151 і IR2152. Є і більш цікаві рішення.

Було б логічно об'єднати в одній мікросхемі драйвер IR2151 або йому подібний з вихідними високовольтними МДП-транзисторами. Це зроблено в гібридних мікросхемах серії IR51xxxx. У цій серії кілька мікросхем: IR51H214, IR51H224, IR51H737, IR51H310, IR51H320, IR51H420.

Перші три МС малоцікаві вітчизняному фахівцеві, так як розраховані на роботу від мережі 110 В. Основні параметри інших МС наведені в табл.2

МС серії IR51xxxx виготовляються в пластиковому девятіштирьковом корпусі з висновками з одного боку SIP-9, в якому не встановлені висновки 5 і 8.

Скорочене позначення і призначення висновків МС цієї серії згруповано в таблиці 3, принципова схема електронного баласту на одній з цих мікросхем показана на рис.4, а призначення і номінали деталей цієї схеми для люмінесцентних ламп різної потужності - в табп.4.

Через діоди D6. D7, включені зустрічно-паралельно і з'єднані послідовно з дроселем L1, протікає струм люмінесцентної лампи, який створює на цих діодах, як на стабисторов, обмежене по амплітуді змінне падіння напруги. Воно докладено через С6 до висновку 3 мікросхеми. що синхронізує роботу внутрішнього генератора мікросхеми в різних режимах, частота і фаза його, в деякій мірі, визначається параметрами контуру С5L1. Це підвищує надійність запалювання лампи і стабільність її роботи в різних режимах, а також при старінні лампи і дозволяє встановлювати в схему деталі з великим розкидом номіналів. Все це дозволяє створювати на базі мікросхем серії IR51xxxx надійні малогабаритні електронні баласти для харчування люмінесцентних ламп.

Варто зазначити, що мікросхеми IR51HDxxx мають вбудований всередину бустрепний діод. При застосуванні цих мікросхем діод D5 можна не встановлювати.

Крім того, фірма International Rectifier виробляє мікросхеми серії IR53xxxx, які рекомендуються для установки в нові вироби замість IR51xxxx. Мікросхеми цієї серії містять в собі драйвер типу IR2153 з вихідним півмилі на високовольтних МДП-транзисторах.

Таблиця 4

Інший напрямок розвитку мікросхем для електронних баластів - це поліпшення якісних показників і довговічності роботи люмінесцентних ламп.

Електронні баласти. як і імпульсні джерела живлення, створюють в мережі живлення підвищений рівень високочастотних перешкод. Оскільки стандарти МЕК ІЕС 555-2 і більш пізній ІЕС 1000-3-2 жорстко регламентують рівень вищих гармонік споживаного поки з мережі, розробник змушений застосовувати спеціальні заходи для його зменшення. Найпростіша з них добре відома - це використання помехозащіщающіх цілей на мережевому вході (рис.3). У деяких випадках для виконання вимог стандарту ІЕС1000-3-2 застосовують спеціальний пристрій, який називають коректором коефіцієнта потужності.

Коректор коефіцієнта потужності встановлюють між виходом випрямного моста і накопичувальним конденсатором на вході фільтра харчування. Наявність хорошого активного коректора і мережевого фільтра може забезпечити підвищення коефіцієнта потужності зі значення 0,6-0,7 практично до одиниці.

Для більшості застосувань електронний баласт видає в навантаження постійну потужність, але існують баласти з керованою вихідною потужністю на лампі Їх називають диммерами, а сам процес зміни потужності люмінесцентної лампи - діммінгом. Про це піде мова в другій частині статті.

компанія СЕА

з 1990 року займається оптовою торгівлею на ринок України електронних компонентів для промислових підприємств. У програму поставок входять як пасивні компоненти (Резистори, конденсатори, індуктивності, варистори, кварцові резонатори, розрядники, роз'єми, запобіжники, комутаційні вироби) так і активні компоненти (мікросхеми, транзистори, діоди, діодні мости, світлодіоди, рідкокристалічні індикатори, оптопрібори, запобіжники, датчики). Наша фірма здійснює поставки як від великих світових дистриб'юторів електронних компонентів так і безпосередньо від виробників.

Пасивні електронні компоненти

Поставки пасивних електронних компонентів здійснюються безпосередньо з заводів таких виробників як:

Vishay, Royal Electronic Factory Co., Ltd, Arcol, Hitano Enterprise Corp., Epcos AG., Samsung Electro-Mechanics., Caliber, Chequers Electronics, Molex, Nenshi, Micrometals, NIC, Hitachi AIC, Fuzetec, Barons, Epcos.

Від світових дистриб'юторів електронних компонентів поставляємо продукцію таких виробників як:

Jamicon, Murata, Panasonic, ATC, ATE, NIC, TDK, ACP, Teapo, Filtran, ATC Ceramics, Bourns, Littelfuse, ATE Electronics, Tyco Electronics ,; Yageo, Barons, Ferroxcube.

Активні електронні компоненти

Програма поставок активних електронних компонентів включає в себе прямі поставки від таких виробників як: ST Microelectronics, Vishay Semiconductor, IXIS, Kingbright, Winstar, Bolimin, Actel, Texas Instruments TI, Lucky Light.

Від світових дистриб'юторів електронних компонентів поставляємо продукцію таких виробників як:

Intel, NXP Semiconductor, Allegro MicroSystems, International Rectifier, ON Semiconductor, Altera, AMD, Samsung, Analog Devices, Knowles, Semikron, Atmel, Linear Technologies, Sharp Microelectronics, Avago Technologies, MATSUO ELECTRIC Taiwan Semiconductor, Toshiba, Cypress.

Отримати більш детальну інформацію про активних і пасивних електронних компонентах і про те, як купити активні і пасивні електронні компоненти і радіодеталі в Києві і Україні, Ви можете по телефону: +38 (044) 291-00-41 або по e-mail: [email protected] .

Мікросхеми драйверів для електронних баластів люмінесцентних ламп (частина 1)

Люмінесцентні лампи, які, за старою звичкою, іноді називають «лампами денного світла» (ЛДС), широко застосовуються понад півстоліття, але тільки в останні 15-20 років в схемах їх управління (баласту) почали масово застосовувати спеціалізовані мікросхеми (МС). Деякі радіоаматори використовують ці МС в своїх конструкціях «не за призначенням». Наприклад, в інтернеті можна знайти безліч описів мініатюрного індукційного паяльника на МС типу IR2153.

Про особливості, схемах включення, корпусах і цоколевке або, як тепер кажуть, терморегулятори найбільш поширених мікросхем драйверів для електронних баластів люмінесцентних ламп і піде мова. З моменту винаходу люмінесцентної лампи протягом десятиліть для її запалювання і підтримки стійкого світіння в основному використовували стартер і дросель як баласт. Перший кидається в очі недолік цього баласту - великі габарити і вага дроселя. Спрощена (типова) схема такого включення люмінесцентної лампи показана на рис 1.

Пояснювати роботу цієї схеми не будемо. Все це можна знайти в шкільному підручнику фізики. Єдине, що потрібно згадати, - це призначення стартера. Стартер необхідний для того, щоб забезпечити дві необхідні умови для підпалу лампи в момент включення, поки вона холодна і в її балоні практично немає вільних носіїв заряду:

• отримання струму через нитки напруження лампи;
• накопичення енергії в осерді дроселя за рахунок протікання цього струму через дросель.

У сталому режимі дросель-баласт обмежує струм і напруга на лампі. Довговічність люмінесцентної лампи залежить не тільки від якості самої лампи, але і від якості стартера і правильно підібраною індуктивності дроселя. Лампа буде працювати помітно менше при недостатній індуктивності дроселя, а також в тому випадку, якщо при включенні вона кілька разів «моргає», а включають лампу з цим дефектом досить часто. У технічній літературі цей дефект називається по-спортивному: «Фальстарт». Ще один недолік такого включення люмінесцентної лампи - зто помаргіваніе з частотою 100 Гц ( «мерехтіння»). Більшість людей його не помічає, а воно підвищує стомлюваність нашого зору.

Електронні баласти «змушують» працювати люмінесцентні лампи на значно більш високих частотах, при яких не відбувається деионизации газу в балоні, так як цей процес має інерційність. Це означає, що лампа з електронним баластом працює без мерехтінь.

До останнього часу схема включення люмінесцентної лампи (рис.1) і їй подібні мали одна перевага - невелику собівартість. Так як ціни на спеціалізовані мікросхеми для електронних баластів знижуються, а собівартість моткових виробів зростає, то говорити про перспективність застосування низькочастотних дроселів як баласт не приходиться. Справедливості заради, слід зазначити, що навіть найсучасніший електронний баласт не обходиться без баластного дроселя. Правда, це високочастотний баласт, розрахований на робочі частоти приблизно 12 ... 50 кГц і вище, а це означає, що індуктивність, габарити і ціна такого дроселя невеликі.

Перші схеми електронних баластів представляли собою імпульсні перетворювачі напруги, побудовані на блокинг-генераторах. Ці схеми для нас нецікаві, тому що теж йдуть в минуле. Одним з перших і найбільш, мабуть, популярним виробником мікросхем (МС) для електронних баластів є фірма International Rectifier. Є й інші виробники, такі, як Unitrode, ST-Microelectronics і Motorola. Перше покоління мікросхем, широко застосовуваних у електронних баласту, - це серія шестівиводних мікросхем IR2151-IR2155 фірми International Rectifierі їх аналоги L6569, L6571 (ST-Microelectronics) і MC2151 (Motorola). Ці мікросхеми розраховані на управління полумостовой схемою на високовольтних МДП-транзисторах з n-каналом. Наприклад, IRF720 або IRF730.

рис.1

Найбільш поширені МС драйверів для електронних баластів IR2151-IR2155 і їх функціональні аналоги L6569, L6571 (ST-Microelectronics) і MC2151 (Motorola). Функціональна схема МС IR2151-IR2155 фірми International Rectifierпоказана на рис.2.

рис.2

ліва частина мікросхеми (За функціональною схемою) являє собою генератор - повний аналог популярного таймера 555, який відомий вітчизняним фахівцям як мікросхема КР1006ВІ1, а права - це і є драйвер управління високовольтними МДП-транзисторами. Ці МС виготовляються в корпусах PDIP-8 і SO8 (SOIC-8). Позначення і призначення виводоветіх мікросхем наведено в табл.1

Таблиця 1

№IRST-MicroelectronicsПризначення

1 VCC VS Напруга живлення (нижнього драйвера) 2 RT RF Резистор времязадающей ланцюга 3 CT CF Конденсатор времязадающей ланцюга 4 COM GND Корпус (загальний висновок нижнього драйвера) 5 LO LVG Висновок нижнього драйвера 6 VS OUT Загальний висновок верхнього драйвера 7 HO HVG Висновок верхнього драйвера 8 VB BOOT "Плаваючий" напруга живлення верхнього драйвера. Отримано за допомогою схеми вольтодобавки

Принципова схема баласту на мікросхемах IR2151-IR2155 і їх аналогах показана на рис.3.

Призначення деталей цієї схеми наступне:

• C1L1C2 - ланцюг помехозащіти
• D1-D4 - мостовий діодний випрямляч
• R1 - резистор, що обмежує струм моста в момент підпалу лампи
• C3 - накопичувальний конденсатор фільтра харчування
• C4R2 - фільтр низьковольтної напруги харчування
• R3C5 - времязадаюшая ланцюг
• R4, R5 - обмежують резистори в ланцюзі затворів вихідних транзисторів
• D5C6 - ланцюг вольтодобавки
• R6C8 - RC-ланцюг, що збільшує час перемикання, за рахунок чого відбувається захист від замикання, тобто від спрацювання паразитного тиристора, який утворюється в МДП-структурах при виготовленні
• C7 - розділовий конденсатор
• L2 - дросель високочастотне баласту
• C9 і позистор RV1 - схема запалювання (замість стартера)

Згадаймо, що транзистори в двотактної схемою працюють по черзі. Причому якщо один транзистор відкритий, то інший повинен бути замкнений В іншому випадку, коли обидва транзистора відкриються одночасно, вони будуть пробиті, так званим, наскрізним струмом. Для запобігання цьому явищу в МС передбачена спеціальна затримка відкривають сигналів на затворах вихідних транзисторів на 1,25 мкс. Ця затримка в англомовній літературі називається DEAD TIME.

рис.3

Розберемося. як працює ланцюг «вольтодобавки» (бустрепная ланцюг). Коли верхній транзистор Q1 (рис.3) замкнений, а нижній Q2 відкритий, конденсатор «вольтодобавки» С6 заряджається через діод D5 від джерела VСС. Коли транзистор Q1 відкриється, а нижній Q2 закриється, то верхній драйвер мікросхеми буде харчуватися підвищеною напругою з конденсатора С6. Варто зауважити. що мікросхеми L6569, IR2153D і IR21531D мають вбудований всередину бустрепний діод,

Вдосконалені мікросхеми драйверів для електронних баластів

мікросхеми IR2151, IR2152 і їх аналоги вважаються дещо застарілими. Виробник рекомендує застосовувати IR2153 (IR21531) і IR2154 (IR21541) замість IR2151 і IR2152. Є і більш цікаві рішення.

Було б логічно об'єднати в одній мікросхемі драйвер IR2151 або йому подібний з вихідними високовольтними МДП-транзисторами. Це зроблено в гібридних мікросхемах серії IR51xxxx. У цій серії кілька мікросхем: IR51H214, IR51H224, IR51H737, IR51H310, IR51H320, IR51H420.

Перші три МС малоцікаві вітчизняному фахівцеві, так як розраховані на роботу від мережі 110 В. Основні параметри інших МС наведені в табл.2

МС серії IR51xxxx виготовляються в пластиковому девятіштирьковом корпусі з висновками з одного боку SIP-9, в якому не встановлені висновки 5 і 8.

Скорочене позначення і призначення висновків МС цієї серії згруповано в таблиці 3, принципова схема електронного баласту на одній з цих мікросхем показана на рис.4, а призначення і номінали деталей цієї схеми для люмінесцентних ламп різної потужності - в табп.4.

Через діоди D6. D7, включені зустрічно-паралельно і з'єднані послідовно з дроселем L1, протікає струм люмінесцентної лампи, який створює на цих діодах, як на стабисторов, обмежене по амплітуді змінне падіння напруги. Воно докладено через С6 до висновку 3 мікросхеми. що синхронізує роботу внутрішнього генератора мікросхеми в різних режимах, частота і фаза його, в деякій мірі, визначається параметрами контуру С5L1. Це підвищує надійність запалювання лампи і стабільність її роботи в різних режимах, а також при старінні лампи і дозволяє встановлювати в схему деталі з великим розкидом номіналів. Все це дозволяє створювати на базі мікросхем серії IR51xxxx надійні малогабаритні електронні баласти для харчування люмінесцентних ламп.

Варто зазначити, що мікросхеми IR51HDxxx мають вбудований всередину бустрепний діод. При застосуванні цих мікросхем діод D5 можна не встановлювати.

Крім того, фірма International Rectifier виробляє мікросхеми серії IR53xxxx, які рекомендуються для установки в нові вироби замість IR51xxxx. Мікросхеми цієї серії містять в собі драйвер типу IR2153 з вихідним півмилі на високовольтних МДП-транзисторах.

Таблиця 4

Інший напрямок розвитку мікросхем для електронних баластів - це поліпшення якісних показників і довговічності роботи люмінесцентних ламп.

Електронні баласти. як і імпульсні джерела живлення, створюють в мережі живлення підвищений рівень високочастотних перешкод. Оскільки стандарти МЕК ІЕС 555-2 і більш пізній ІЕС 1000-3-2 жорстко регламентують рівень вищих гармонік споживаного поки з мережі, розробник змушений застосовувати спеціальні заходи для його зменшення. Найпростіша з них добре відома - це використання помехозащіщающіх цілей на мережевому вході (рис.3). У деяких випадках для виконання вимог стандарту ІЕС1000-3-2 застосовують спеціальний пристрій, який називають коректором коефіцієнта потужності.

Коректор коефіцієнта потужності встановлюють між виходом випрямного моста і накопичувальним конденсатором на вході фільтра харчування. Наявність хорошого активного коректора і мережевого фільтра може забезпечити підвищення коефіцієнта потужності зі значення 0,6-0,7 практично до одиниці.

Для більшості застосувань електронний баласт видає в навантаження постійну потужність, але існують баласти з керованою вихідною потужністю на лампі Їх називають диммерами, а сам процес зміни потужності люмінесцентної лампи - діммінгом. Про це піде мова в другій частині статті.

компанія СЕА

з 1990 року займається оптовою торгівлею на ринок України електронних компонентів для промислових підприємств. У програму поставок входять як пасивні компоненти (Резистори, конденсатори, індуктивності, варистори, кварцові резонатори, розрядники, роз'єми, запобіжники, комутаційні вироби) так і активні компоненти (мікросхеми, транзистори, діоди, діодні мости, світлодіоди, рідкокристалічні індикатори, оптопрібори, запобіжники, датчики). Наша фірма здійснює поставки як від великих світових дистриб'юторів електронних компонентів так і безпосередньо від виробників.

Пасивні електронні компоненти

Поставки пасивних електронних компонентів здійснюються безпосередньо з заводів таких виробників як:

Vishay, Royal Electronic Factory Co., Ltd, Arcol, Hitano Enterprise Corp., Epcos AG., Samsung Electro-Mechanics., Caliber, Chequers Electronics, Molex, Nenshi, Micrometals, NIC, Hitachi AIC, Fuzetec, Barons, Epcos.

Від світових дистриб'юторів електронних компонентів поставляємо продукцію таких виробників як:

Jamicon, Murata, Panasonic, ATC, ATE, NIC, TDK, ACP, Teapo, Filtran, ATC Ceramics, Bourns, Littelfuse, ATE Electronics, Tyco Electronics ,; Yageo, Barons, Ferroxcube.

Активні електронні компоненти

Програма поставок активних електронних компонентів включає в себе прямі поставки від таких виробників як: ST Microelectronics, Vishay Semiconductor, IXIS, Kingbright, Winstar, Bolimin, Actel, Texas Instruments TI, Lucky Light.

Від світових дистриб'юторів електронних компонентів поставляємо продукцію таких виробників як:

Intel, NXP Semiconductor, Allegro MicroSystems, International Rectifier, ON Semiconductor, Altera, AMD, Samsung, Analog Devices, Knowles, Semikron, Atmel, Linear Technologies, Sharp Microelectronics, Avago Technologies, MATSUO ELECTRIC Taiwan Semiconductor, Toshiba, Cypress.

Отримати більш детальну інформацію про активних і пасивних електронних компонентах і про те, як купити активні і пасивні електронні компоненти і радіодеталі в Києві і Україні, Ви можете по телефону: +38 (044) 291-00-41 або по e-mail: [email protected] .

Мікросхеми драйверів для електронних баластів люмінесцентних ламп (частина 1)

Люмінесцентні лампи, які, за старою звичкою, іноді називають «лампами денного світла» (ЛДС), широко застосовуються понад півстоліття, але тільки в останні 15-20 років в схемах їх управління (баласту) почали масово застосовувати спеціалізовані мікросхеми (МС). Деякі радіоаматори використовують ці МС в своїх конструкціях «не за призначенням». Наприклад, в інтернеті можна знайти безліч описів мініатюрного індукційного паяльника на МС типу IR2153.

Про особливості, схемах включення, корпусах і цоколевке або, як тепер кажуть, терморегулятори найбільш поширених мікросхем драйверів для електронних баластів люмінесцентних ламп і піде мова. З моменту винаходу люмінесцентної лампи протягом десятиліть для її запалювання і підтримки стійкого світіння в основному використовували стартер і дросель як баласт. Перший кидається в очі недолік цього баласту - великі габарити і вага дроселя. Спрощена (типова) схема такого включення люмінесцентної лампи показана на рис 1.

Пояснювати роботу цієї схеми не будемо. Все це можна знайти в шкільному підручнику фізики. Єдине, що потрібно згадати, - це призначення стартера. Стартер необхідний для того, щоб забезпечити дві необхідні умови для підпалу лампи в момент включення, поки вона холодна і в її балоні практично немає вільних носіїв заряду:

• отримання струму через нитки напруження лампи;
• накопичення енергії в осерді дроселя за рахунок протікання цього струму через дросель.

У сталому режимі дросель-баласт обмежує струм і напруга на лампі. Довговічність люмінесцентної лампи залежить не тільки від якості самої лампи, але і від якості стартера і правильно підібраною індуктивності дроселя. Лампа буде працювати помітно менше при недостатній індуктивності дроселя, а також в тому випадку, якщо при включенні вона кілька разів «моргає», а включають лампу з цим дефектом досить часто. У технічній літературі цей дефект називається по-спортивному: «Фальстарт». Ще один недолік такого включення люмінесцентної лампи - зто помаргіваніе з частотою 100 Гц ( «мерехтіння»). Більшість людей його не помічає, а воно підвищує стомлюваність нашого зору.

Електронні баласти «змушують» працювати люмінесцентні лампи на значно більш високих частотах, при яких не відбувається деионизации газу в балоні, так як цей процес має інерційність. Це означає, що лампа з електронним баластом працює без мерехтінь.

До останнього часу схема включення люмінесцентної лампи (рис.1) і їй подібні мали одна перевага - невелику собівартість. Так як ціни на спеціалізовані мікросхеми для електронних баластів знижуються, а собівартість моткових виробів зростає, то говорити про перспективність застосування низькочастотних дроселів як баласт не приходиться. Справедливості заради, слід зазначити, що навіть найсучасніший електронний баласт не обходиться без баластного дроселя. Правда, це високочастотний баласт, розрахований на робочі частоти приблизно 12 ... 50 кГц і вище, а це означає, що індуктивність, габарити і ціна такого дроселя невеликі.

Перші схеми електронних баластів представляли собою імпульсні перетворювачі напруги, побудовані на блокинг-генераторах. Ці схеми для нас нецікаві, тому що теж йдуть в минуле. Одним з перших і найбільш, мабуть, популярним виробником мікросхем (МС) для електронних баластів є фірма International Rectifier. Є й інші виробники, такі, як Unitrode, ST-Microelectronics і Motorola. Перше покоління мікросхем, широко застосовуваних у електронних баласту, - це серія шестівиводних мікросхем IR2151-IR2155 фірми International Rectifierі їх аналоги L6569, L6571 (ST-Microelectronics) і MC2151 (Motorola). Ці мікросхеми розраховані на управління полумостовой схемою на високовольтних МДП-транзисторах з n-каналом. Наприклад, IRF720 або IRF730.

рис.1

Найбільш поширені МС драйверів для електронних баластів IR2151-IR2155 і їх функціональні аналоги L6569, L6571 (ST-Microelectronics) і MC2151 (Motorola). Функціональна схема МС IR2151-IR2155 фірми International Rectifierпоказана на рис.2.

рис.2

ліва частина мікросхеми (За функціональною схемою) являє собою генератор - повний аналог популярного таймера 555, який відомий вітчизняним фахівцям як мікросхема КР1006ВІ1, а права - це і є драйвер управління високовольтними МДП-транзисторами. Ці МС виготовляються в корпусах PDIP-8 і SO8 (SOIC-8). Позначення і призначення виводоветіх мікросхем наведено в табл.1

Таблиця 1

№IRST-MicroelectronicsПризначення

1 VCC VS Напруга живлення (нижнього драйвера) 2 RT RF Резистор времязадающей ланцюга 3 CT CF Конденсатор времязадающей ланцюга 4 COM GND Корпус (загальний висновок нижнього драйвера) 5 LO LVG Висновок нижнього драйвера 6 VS OUT Загальний висновок верхнього драйвера 7 HO HVG Висновок верхнього драйвера 8 VB BOOT "Плаваючий" напруга живлення верхнього драйвера. Отримано за допомогою схеми вольтодобавки

Принципова схема баласту на мікросхемах IR2151-IR2155 і їх аналогах показана на рис.3.

Призначення деталей цієї схеми наступне:

• C1L1C2 - ланцюг помехозащіти
• D1-D4 - мостовий діодний випрямляч
• R1 - резистор, що обмежує струм моста в момент підпалу лампи
• C3 - накопичувальний конденсатор фільтра харчування
• C4R2 - фільтр низьковольтної напруги харчування
• R3C5 - времязадаюшая ланцюг
• R4, R5 - обмежують резистори в ланцюзі затворів вихідних транзисторів
• D5C6 - ланцюг вольтодобавки
• R6C8 - RC-ланцюг, що збільшує час перемикання, за рахунок чого відбувається захист від замикання, тобто від спрацювання паразитного тиристора, який утворюється в МДП-структурах при виготовленні
• C7 - розділовий конденсатор
• L2 - дросель високочастотне баласту
• C9 і позистор RV1 - схема запалювання (замість стартера)

Згадаймо, що транзистори в двотактної схемою працюють по черзі. Причому якщо один транзистор відкритий, то інший повинен бути замкнений В іншому випадку, коли обидва транзистора відкриються одночасно, вони будуть пробиті, так званим, наскрізним струмом. Для запобігання цьому явищу в МС передбачена спеціальна затримка відкривають сигналів на затворах вихідних транзисторів на 1,25 мкс. Ця затримка в англомовній літературі називається DEAD TIME.

рис.3

Розберемося. як працює ланцюг «вольтодобавки» (бустрепная ланцюг). Коли верхній транзистор Q1 (рис.3) замкнений, а нижній Q2 відкритий, конденсатор «вольтодобавки» С6 заряджається через діод D5 від джерела VСС. Коли транзистор Q1 відкриється, а нижній Q2 закриється, то верхній драйвер мікросхеми буде харчуватися підвищеною напругою з конденсатора С6. Варто зауважити. що мікросхеми L6569, IR2153D і IR21531D мають вбудований всередину бустрепний діод,

Вдосконалені мікросхеми драйверів для електронних баластів

мікросхеми IR2151, IR2152 і їх аналоги вважаються дещо застарілими. Виробник рекомендує застосовувати IR2153 (IR21531) і IR2154 (IR21541) замість IR2151 і IR2152. Є і більш цікаві рішення.

Було б логічно об'єднати в одній мікросхемі драйвер IR2151 або йому подібний з вихідними високовольтними МДП-транзисторами. Це зроблено в гібридних мікросхемах серії IR51xxxx. У цій серії кілька мікросхем: IR51H214, IR51H224, IR51H737, IR51H310, IR51H320, IR51H420.

Перші три МС малоцікаві вітчизняному фахівцеві, так як розраховані на роботу від мережі 110 В. Основні параметри інших МС наведені в табл.2

МС серії IR51xxxx виготовляються в пластиковому девятіштирьковом корпусі з висновками з одного боку SIP-9, в якому не встановлені висновки 5 і 8.

Скорочене позначення і призначення висновків МС цієї серії згруповано в таблиці 3, принципова схема електронного баласту на одній з цих мікросхем показана на рис.4, а призначення і номінали деталей цієї схеми для люмінесцентних ламп різної потужності - в табп.4.

Через діоди D6. D7, включені зустрічно-паралельно і з'єднані послідовно з дроселем L1, протікає струм люмінесцентної лампи, який створює на цих діодах, як на стабисторов, обмежене по амплітуді змінне падіння напруги. Воно докладено через С6 до висновку 3 мікросхеми. що синхронізує роботу внутрішнього генератора мікросхеми в різних режимах, частота і фаза його, в деякій мірі, визначається параметрами контуру С5L1. Це підвищує надійність запалювання лампи і стабільність її роботи в різних режимах, а також при старінні лампи і дозволяє встановлювати в схему деталі з великим розкидом номіналів. Все це дозволяє створювати на базі мікросхем серії IR51xxxx надійні малогабаритні електронні баласти для харчування люмінесцентних ламп.

Варто зазначити, що мікросхеми IR51HDxxx мають вбудований всередину бустрепний діод. При застосуванні цих мікросхем діод D5 можна не встановлювати.

Крім того, фірма International Rectifier виробляє мікросхеми серії IR53xxxx, які рекомендуються для установки в нові вироби замість IR51xxxx. Мікросхеми цієї серії містять в собі драйвер типу IR2153 з вихідним півмилі на високовольтних МДП-транзисторах.

Таблиця 4

Інший напрямок розвитку мікросхем для електронних баластів - це поліпшення якісних показників і довговічності роботи люмінесцентних ламп.

Електронні баласти. як і імпульсні джерела живлення, створюють в мережі живлення підвищений рівень високочастотних перешкод. Оскільки стандарти МЕК ІЕС 555-2 і більш пізній ІЕС 1000-3-2 жорстко регламентують рівень вищих гармонік споживаного поки з мережі, розробник змушений застосовувати спеціальні заходи для його зменшення. Найпростіша з них добре відома - це використання помехозащіщающіх цілей на мережевому вході (рис.3). У деяких випадках для виконання вимог стандарту ІЕС1000-3-2 застосовують спеціальний пристрій, який називають коректором коефіцієнта потужності.

Коректор коефіцієнта потужності встановлюють між виходом випрямного моста і накопичувальним конденсатором на вході фільтра харчування. Наявність хорошого активного коректора і мережевого фільтра може забезпечити підвищення коефіцієнта потужності зі значення 0,6-0,7 практично до одиниці.

Для більшості застосувань електронний баласт видає в навантаження постійну потужність, але існують баласти з керованою вихідною потужністю на лампі Їх називають диммерами, а сам процес зміни потужності люмінесцентної лампи - діммінгом. Про це піде мова в другій частині статті.

компанія СЕА

з 1990 року займається оптовою торгівлею на ринок України електронних компонентів для промислових підприємств. У програму поставок входять як пасивні компоненти (Резистори, конденсатори, індуктивності, варистори, кварцові резонатори, розрядники, роз'єми, запобіжники, комутаційні вироби) так і активні компоненти (мікросхеми, транзистори, діоди, діодні мости, світлодіоди, рідкокристалічні індикатори, оптопрібори, запобіжники, датчики). Наша фірма здійснює поставки як від великих світових дистриб'юторів електронних компонентів так і безпосередньо від виробників.

Пасивні електронні компоненти

Поставки пасивних електронних компонентів здійснюються безпосередньо з заводів таких виробників як:

Vishay, Royal Electronic Factory Co., Ltd, Arcol, Hitano Enterprise Corp., Epcos AG., Samsung Electro-Mechanics., Caliber, Chequers Electronics, Molex, Nenshi, Micrometals, NIC, Hitachi AIC, Fuzetec, Barons, Epcos.

Від світових дистриб'юторів електронних компонентів поставляємо продукцію таких виробників як:

Jamicon, Murata, Panasonic, ATC, ATE, NIC, TDK, ACP, Teapo, Filtran, ATC Ceramics, Bourns, Littelfuse, ATE Electronics, Tyco Electronics ,; Yageo, Barons, Ferroxcube.

Активні електронні компоненти

Програма поставок активних електронних компонентів включає в себе прямі поставки від таких виробників як: ST Microelectronics, Vishay Semiconductor, IXIS, Kingbright, Winstar, Bolimin, Actel, Texas Instruments TI, Lucky Light.

Від світових дистриб'юторів електронних компонентів поставляємо продукцію таких виробників як:

Intel, NXP Semiconductor, Allegro MicroSystems, International Rectifier, ON Semiconductor, Altera, AMD, Samsung, Analog Devices, Knowles, Semikron, Atmel, Linear Technologies, Sharp Microelectronics, Avago Technologies, MATSUO ELECTRIC Taiwan Semiconductor, Toshiba, Cypress.