Circuito de lastro eletrônico de 40 watts

O reator eletrônico de 40 watts proposto é projetado para iluminar qualquer tubo fluorescente de 40 watts, com alta eficiência e brilho ideal.

O projeto de PCB do reator fluorescente eletrônico proposto também é fornecido juntamente com os detalhes do torroid e do enrolamento do amortecedor de amortecimento.

Introdução

Mesmo a promissora e mais comentada tecnologia LED talvez não consiga produzir luzes iguais às modernas lâmpadas eletrônicas fluorescentes de lastro. O circuito de uma dessas lâmpadas eletrônicas é discutido aqui, com melhor eficiência do que as lâmpadas LED.

Há apenas uma década, os reatores eletrônicos eram relativamente novos e, devido a falhas frequentes e altos custos, geralmente não eram os preferidos por todos. Mas com o tempo, o dispositivo experimentou algumas melhorias sérias, e os resultados foram animadores à medida que se tornaram mais confiáveis ​​e duráveis. Os reatores eletrônicos modernos são mais eficientes e à prova de falhas.

Diferença entre reator elétrico e reator eletrônico

Então, qual é a vantagem exata do uso de reator fluorescente eletrônico em comparação com o reator elétrico antigo? Para entender as diferenças corretamente, é importante saber como funcionam os reatores elétricos comuns.


O reator elétrico nada mais é do que um simples indutor de alta corrente e tensão de rede, enrolado várias voltas de fio de cobre sobre um núcleo de ferro laminado.

Basicamente, como todos sabemos, um tubo fluorescente requer um pulso de corrente inicial alto para inflamar e fazer com que os elétrons fluam conectando-se entre os filamentos finais. Depois que essa condução é conectada, o consumo de corrente para manter essa condução e a iluminação se tornam mínimas. Os reatores elétricos são usados ​​apenas para “chutar” essa corrente inicial e, em seguida, controlar a alimentação de corrente, oferecendo maior impedância quando a ignição estiver concluída.

Usando um iniciador em reatores elétricos

Um iniciador garante que os “chutes” iniciais sejam aplicados através de contatos intermitentes, durante os quais a energia armazenada do enrolamento de cobre é usada para produzir as correntes altas necessárias.

O motor de partida para de funcionar assim que o tubo é ligado e agora, como o reator é encaminhado através do tubo, ele passa a receber um fluxo contínuo de CA através dele e, devido a seus atributos naturais, oferece alta impedância, Controla a corrente e ajuda a manter o brilho ideal.

No entanto, devido à variação de tensão e à falta de um cálculo ideal, os reatores elétricos podem se tornar bastante ineficientes, dissipando e desperdiçando muita energia através do calor. Se você realmente medir, verá que um dispositivo de choque elétrico de 40 watts pode consumir até 70 watts de energia, quase o dobro da quantidade necessária. Além disso, as piscadas iniciais envolvidas não podem ser vistas.

Os reatores eletrônicos são mais eficientes

Os reatores eletrônicos, por outro lado, são exatamente o oposto quando se trata de eficiência. O que eu construí consumia apenas 0,13 amperes de corrente a 230 volts e produzia uma intensidade de luz que parecia muito mais brilhante que o normal. Eles usam esse circuito há 3 anos sem problemas (embora eu tenha tido que substituir o tubo uma vez que escureceu nas extremidades e começou a produzir menos luz).

A leitura atual mostra a eficiência do circuito, o consumo de energia em torno de 30 watts e uma luz de saída equivalente a 50 watts.

Como funciona o circuito eletrônico de lastro

Seu princípio de operação do reator fluorescente eletrônico proposto é bastante simples. O sinal AC é primeiro retificado e filtrado usando uma configuração de ponte / capacitor. A seguir, é apresentado um estágio simples do oscilador de acoplamento cruzado de dois transistores. A CC retificada é aplicada a esse estágio, que imediatamente começa a oscilar na alta frequência necessária. As oscilações são geralmente ondas quadradas que são amortecidas adequadamente através de um indutor antes de finalmente serem usadas para iluminar e iluminar o tubo conectado. O diagrama mostra uma versão de 110V que pode ser facilmente modificada em um modelo de 230 volts com modificações simples.

As ilustrações a seguir explicam claramente como construir um circuito eletrônico de lastro fluorescente eletrônico de 40 watts em casa usando peças comuns.

Colocação eletrônica do componente do projeto do PWB do reator de 40 watts

Design de componentes de PCB

AVISO: INCLUA UM MOVIMENTO E UM TERMISTRADOR NA ENTRADA DO FORNECEDOR; DE OUTRA FORMA, O CIRCUITO SERÁ INESPERADO E PODERÁ EXPLODIR A QUALQUER MOMENTO.

TAMBÉM, MONTA OS TRANSISTORES EM SEPARADO, 4 * 1 POLEGADAS DE CALOR DE POLEGADAS, PARA MELHOR EFICIÊNCIA E VIDA MAIS LONGA.

Projeto eletrônico do PWB do reator de 40 watts com trilhas

Projeto de pista para PCB

Indutor Torroid

Detalhes eletrônicos da fiação do reator T13 de 40 watts

Indutor de estrangulamento

Bloqueador de reator eletrônico de 40 watts

Lista de peças

  • R1, R2, R5 = 330K MFR 1%
  • R3, R4, R6, R7 = 47 Ohm, CFR 5%
  • R8 = 2,2 ohms, 2 watts
  • C1, C2 = 0,0047 / 400V PPC para 220V, 0,047uF / 400V para entrada 110V AC
  • C3, C4 = 0,033 / 400V PPC
  • C5 = eletrolítico 4.7uF / 400V
  • D1 = Diac DB3
  • D2 …… D7 = 1N4007
  • D10, D13 = B159
  • D8, D9, D11, D12 = 1N4148
  • T1, T2 = 13005 Motorola
  • Dissipador de calor necessário para T1 e T2.

Circuito de lastro eletrônico para tubos fluorescentes duplos de 40 watts

O conceito a seguir explica como criar um circuito eletrônico de lastro simples, mas extremamente confiável, para acionar ou operar dois tubos fluorescentes de 40 watts, com correção de potência ativa.

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

Principais características elétricas do CI

Os ICs internacionais de controle de retificador são ICs de potência monolítica adequados para operar MOSFETs do lado inferior e do lado superior ou lGBTs através do nível lógico, referenciados aos cabos de aterramento de entrada.

Eles possuem funcionalidade de tensão balanceada de até 600V DC e, ao contrário dos transformadores de acionamento comuns, eles podem fornecer formas de onda super limpas com praticamente qualquer ciclo de trabalho de 0 a 99%.

A sequência IR215X é realmente um acessório disponível recentemente para a família Control IC e, além dos recursos mencionados acima, o produto emprega uma extremidade superior comparável em desempenho ao IC temporizador LM 555.


Esses tipos de chips controladores oferecem ao desenvolvedor recursos de oscilação coordenada ou auto-oscilante com a ajuda de componentes alternativos de RT e CT. Veja a figura abaixo.

Circuito eletrônico de lastro para tubos fluorescentes individuais de 40 watts

Lista de peças

  • Ct / Rt = igual ao indicado nos diagramas abaixo
  • diodos inferiores = BA159
  • Mosfets: conforme recomendado nos seguintes diagramas
  • C1 = 1uF / 400V PPC
  • C2 = 0,01uF / 630V PPC
  • L1 = Conforme recomendado no diagrama a seguir, pode ser necessário experimentar

Eles também possuem circuitos integrados que oferecem um tempo de inatividade moderado de 1,2 microssegundo entre as saídas e componentes de comutação do lado alto e do lado inferior para acionar dispositivos de energia de meia ponte.

Cálculo da frequência do oscilador

Desde que seja incluída na forma auto-oscilante, a frequência da oscilação é simplesmente calculada por:

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

Os três dispositivos auto-oscilantes acessíveis são IR2151, IR2152 e IR2155. O IR2I55 parece ter buffers de saída mais substanciais que converterão uma carga capacitiva de 1000 pF com tr = 80 ns e tf = 40 ns.

Inclui um minúsculo acionador de partida e fonte de alimentação de 150 ohm. O IR2151 possui tr e tf de 100 ns e 50 ns e funciona de maneira muito semelhante ao IR2l55. O IR2152 será indistinguível do IR2151, embora com mudança de fase de Rt para Lo. IR2l5l e 2152 incluem uma fonte Rt de 75 ohm (Equação l.)

Geralmente, esses tipos de controladores de lastro devem ser fornecidos com tensão de entrada CA retificada e, portanto, destinam-se a uma corrente quieta mínima e ainda têm um regulador de derivação de l5V incorporado para garantir apenas um resistor limitador funciona extremamente bem via tensão de barramento retificada CC

Configurando a rede Zero Crossing

Olhando mais uma vez para a Figura 2, considere o potencial de temporização do controlador. Ambos os diodos em linha consecutivos, juntamente com o circuito da lâmpada, são eficientemente configurados como um detector de cruzamento zero para a corrente da lâmpada. Antes da lâmpada acender, o circuito ressonante envolve L, Cl e C2, tudo em uma cadeia.

Cl é um capacitor de bloqueio CC que possui uma reatância baixa, de modo que o circuito ressonante seja bem-sucedido L e C2. A tensão em torno de C2 é amplificada pelo fator Q de L e C2 na ressonância e atinge a lâmpada.

Como a frequência de ressonância é determinada

Assim que a lâmpada é acesa, C, ela fica em curto-circuito devido à queda no potencial da lâmpada, e a frequência do circuito ressonante nesse momento é determinada por L e Cl.

Isso leva a uma mudança para uma frequência de ressonância mais baixa no curso das operações padrão, conforme coordenado antes pela detecção do cruzamento de zero da corrente CA e aproveitando a tensão resultante para regular o oscilador do controlador.

Juntamente com a corrente inativa do controlador, você encontrará alguns elementos adicionais na fonte de alimentação CC que são uma funcionalidade do circuito de aplicação:

Avaliação dos parâmetros atuais de descarga e carga

l) Corrente como resultado do carregamento da capacitância de entrada dos FETs de potência

2) Corrente resultante da carga e descarga da capacitância de isolamento de junção de dispositivos internacionais de controle de portas de retificadores. Cada componente do arco atual está relacionado à carga e, por esse motivo, adere às regras:

  • Q = CV

Deveria ser conveniente observar, portanto, que, para carregar e descarregar as capacidades de entrada do dispositivo de energia, a carga esperada pode ser um produto da tensão de acionamento de porta real e das capacidades de entrada e também da potência de entrada recomendada será especificamente proporcional ao produto de carga e frequência e tensão ao quadrado:

  • Potência = QV ^ 2 x F / f

As associações mencionadas acima propõem os seguintes fatores ao fazer um circuito de lastro real:

1) escolha a menor frequência de trabalho de acordo com a dimensão decrescente do indutor;

2) optar pelo volume de matriz mais compacto para dispositivos de potência confiáveis ​​com déficits de direção reduzidos (o que minimiza as especificações de carga);

3) A tensão do barramento CC é normalmente selecionada; no entanto, se houver uma alternativa, use a tensão mínima.

NOTA: O carregamento simplesmente não é uma funcionalidade de velocidade de comutação. A carga transmitida é a mesma em relação a 10 ns ou tempos de transição de 10 microssegundos.

Neste ponto, consideraremos alguns circuitos úteis de lastro que podem ser alcançados usando os controladores auto-oscilantes. Provavelmente, a lâmpada fluorescente mais popular pode ser o tipo “Duplo 40”, que geralmente emprega um par de lâmpadas Tl2 ou TS típicas em um refletor comum.

Um par de circuitos de lastro recomendados é mostrado nas figuras a seguir. O primeiro é o circuito do fator de potência mínimo e, juntamente com o outro, trabalha com uma nova configuração de diodo / capacitor para obter um fator de potência> 0,95. O circuito de fator de potência mais baixo testado na Figura 3 recebe entradas de 115 VCA ou 230 VCA 50/60/400 Hz para gerar um barramento moderado de 320 VCC CC.

Diagrama de circuito de lastro duplo de 40 watts

Circuito de lastro para tubos fluorescentes duplos de 40 watts

Considerando que os retificadores de entrada são realizados próximo aos picos da tensão de entrada CA, o fator de potência de entrada é de aproximadamente 0,6 com uma forma de onda de corrente não sinusoidal.

Esse tipo de retificador simplesmente não é recomendado para outra coisa senão um circuito compacto de fluorescência ou de avaliação de potência reduzida e certamente não pode ser desejado, pois as correntes harmônicas nos dispositivos de fonte de alimentação são ainda mais reduzidas por restrições de qualidade de energia.

O IC usa um resistor limitador apenas para operar

Observe que o IC de controle do retificador internacional IR2151 funciona diretamente no barramento CC através de um resistor limitador e gira em torno de 45 kHz, de acordo com a razão fornecida:

  • f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

A energia da unidade do portão de comutação lateral alta vem de um capacitor de partida de 0,1 pF e é carregada a aproximadamente 14 V a qualquer momento que o V5 (fio 6) é arrastado para baixo na linha do disjuntor. alimentação lateral baixa.

O diodo de partida IDF4 evita a tensão do barramento CC assim que a mudança lateral alta ocorre.

É necessário um diodo de recuperação rápida (<100 ns) para garantir que o capacitor de partida não seja descarregado moderadamente à medida que o diodo retorna e obstrui o barramento de alta tensão. A saída de alta frequência na meia ponte é na verdade uma onda quadrada com períodos de mudança extremamente rápidos (cerca de 50 ns). Para evitar ruídos estendidos anormais nas frentes de ondas rápidas, um amortecedor de 0,5W 10ohm e 0,001pF é usado para minimizar os períodos de troca para apenas 0,5ps.

Com um recurso de tempo de inatividade integrado

Observe que temos um tempo morto de 1.2ps incorporado no controlador IR2151 para interromper as correntes de disparo na meia ponte. As lâmpadas fluorescentes de 40 watts são controladas em paralelo, cada uma usando seu próprio circuito ressonante L-C. Aproximadamente quatro circuitos de tubo podem ser operados a partir de um único conjunto de dois MOSFETs medidos para equalizar o nível de potência.

As classificações de reatância para o circuito da lâmpada são selecionadas nas tabelas de reatância L-C ou usando a fórmula de ressonância em série:

  • f = 1 / 2pi x raiz quadrada de LC

O Q dos circuitos da lâmpada é muito pequeno, simplesmente devido às vantagens de operar a partir de uma taxa de recorrência fixa que obviamente pode obviamente diferir devido às tolerâncias de RT e CT.

As luzes fluorescentes tendem a não exigir tensões de impacto extremamente altas, portanto, um Q de 2 ou 3 é suficiente. As curvas Cur Flat Q` geralmente se originam de indutores maiores e pequenas proporções de capacitores nas quais:

Q = 2pi x fL / R, onde R é geralmente mais alto, porque muitas outras voltas são usadas.

O arranque suave durante o pré-aquecimento do filamento do tubo pode ser economicamente contido usando PTC. termistores em torno de cada lâmpada.

Dessa forma, a tensão através da lâmpada aumenta constantemente conforme o RTC. ele se aquece até que a tensão surpreendente seja finalmente alcançada, juntamente com os filamentos quentes e a lâmpada acenda.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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