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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA
Partidas eletrônicas. O princípio de funcionamento de uma partida eletrônica baseada no chip UBA2000T. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Reatores para lâmpadas fluorescentes Vamos dar uma olhada mais de perto em uma partida eletrônica implementada em um chip especializado da PHILIPS - UBA2000T. UBA2000T é um circuito integrado utilizado em partidas eletrônicas para lâmpadas fluorescentes, projetado para substituir partidas bimetálicas convencionais. O microcircuito controla o pré-aquecimento dos eletrodos da lâmpada e sua ignição. O tempo de aquecimento da lâmpada é estritamente determinado usando um divisor de frequência da fonte de alimentação. Se a lâmpada falhar, o circuito desliga-se automaticamente após sete tentativas malsucedidas de ignição, evitando assim a possibilidade de superaquecimento do dispositivo de reator. No caso de uma queda de energia, o circuito volta automaticamente ao seu estado original e reacende a lâmpada. O chip UBA2000T garante a execução da sequência de ações necessárias para acender a lâmpada fluorescente. Os métodos para conectar o microcircuito ao circuito de alimentação da lâmpada são mostrados na Fig. 3.4, e o diagrama de blocos funcionais do UBA2000T é mostrado na Fig. 3.5. A tensão da rede é retificada e dividida usando cortadores externos R1 e R2 até o nível necessário. Quando a energia é ligada, o capacitor buffer C1 é carregado através do divisor resistivo e da chave interna S1; A tensão no capacitor é usada para alimentar o microcircuito. Contanto que a tensão no capacitor buffer Vcc não excederá o nível inicial Vcc (gst), os circuitos internos do microcircuito são inicializados. Quando a tensão de alimentação Vcc atinge o limite de disparo Vcc (gst), e o valor de pico de VlN se torna maior que FIGN (ou seja, a tensão da rede está próxima de seu valor de pico), o interruptor de alimentação externo é aberto. Como resultado, uma corrente de aquecimento para os eletrodos da lâmpada começa a fluir através dos eletrodos da lâmpada, do interruptor de alimentação e do sensor de corrente integrado. Durante todo o período de tempo enquanto o interruptor de alimentação externo está fechado, o microcircuito é alimentado pelo capacitor buffer C1. Forma de onda de tensão típica no pino 6 (Vcc) é mostrado na Fig. 3.6.
Durante o período de aquecimento dos eletrodos da lâmpada o capacitor descarrega. A tensão do resistor sensor de corrente é alimentada em um comparador, cuja saída é usada como sinal de clock para o contador interno. Este contador determina o tempo de aquecimento dos eletrodos da lâmpada, igual a 1,52 s na frequência de alimentação de 50 Hz. Graças à utilização de um contador, o tempo de aquecimento é mantido com muita precisão, pois depende apenas da frequência da rede de alimentação. Depois de pré-aquecer os eletrodos da lâmpada o interruptor de alimentação externo abre no momento em que a tensão no resistor de medição de corrente corresponde à corrente que flui de pelo menos 285 mA. Como resultado da interrupção da corrente em um circuito contendo uma carga indutiva, é gerado um pulso de alta tensão que acende a lâmpada fluorescente. Depois de acender a lâmpada com sucesso a tensão nele torna-se significativamente menor que a tensão da rede. Como resultado, a tensão de alimentação do microcircuito não excede o nível limite necessário para o seu funcionamento. Na Fig. A Figura 3.6 mostra o formato da tensão de alimentação do microcircuito quando a lâmpada é acesa após a segunda tentativa. Enquanto os eletrodos da lâmpada estão aquecendo O microcircuito é alimentado pela energia armazenada no capacitor buffer e a tensão de alimentação diminui gradualmente. Se depois de aplicar um pulso de alta tensão a lâmpada não acendeu, então o interruptor de alimentação externo permanece fechado e a tensão no capacitor buffer novamente sobe acima do nível inicial. O interruptor de alimentação externo fecha novamente e o próximo ciclo de aquecimento e acendimento da lâmpada começa. Para todas as tentativas subsequentes de ignição, exceto a primeira, o tempo de aquecimento é reduzido para 0,64 s, uma vez que os eletrodos da lâmpada ainda não esfriaram após tentativas anteriores de ignição malsucedidas. Um contador interno limita o número de tentativas de ignição sem sucesso a 7. Isto evita que a lâmpada pisque no final da sua vida útil. O chip UBA2000T contém circuitos de proteção de corrente integrados. Quando a corrente através do resistor do sensor excede o limite de proteção (IPROT), o interruptor liga / desliga fecha e o microcircuito entra no modo de repouso. Desligar e ligar novamente a tensão de alimentação reinicializa os circuitos de proteção. O diagrama de estado do microcircuito durante o processo de ignição da lâmpada é mostrado na Fig. 3.7.
Fonte de alimentação. Quando a tensão de alimentação é aplicada ao microcircuito, a capacitância do buffer é carregada e a fonte de corrente interna pode operar. A tensão de alimentação interna do microcircuito é estabilizada e não depende da tensão no capacitor buffer. O diodo zener integrado limita a tensão no pino 6 (Vcc) no nível Vcc (sl). Comparadores de tensão. Os comparadores monitoram a tensão no capacitor buffer e permitem o funcionamento dos circuitos internos do microcircuito quando a tensão de alimentação atinge o nível inicial - Vcc (sl). O carregamento inicial do capacitor requer um certo período de tempo tini (ver Fig. 3.6). Este tempo depende do valor do capacitor C1, do consumo de corrente do microcircuito e da resistência do divisor externo na entrada Vin (R1IIR2). Após carregar o capacitor C1 e desde que a tensão da rede esteja próxima do seu valor máximo, é gerado um pulso de corrente que abre o interruptor de alimentação externo. Se a tensão de alimentação cair para um nível que indique a ausência de tensão de rede, os circuitos internos do microcircuito são reiniciados e ele fica pronto para aquecer e ligar a lâmpada quando a tensão de rede for religada. Gatilho. O estado do gatilho interno reflete o estado do interruptor de alimentação externo. O processo de instalação do gatilho é determinado pelo estado dos comparadores de tensão, do contador de ignição e do modo de repouso do microcircuito. A reinicialização do gatilho é controlada por um temporizador, sensor de corrente e circuitos de proteção de corrente. Sensor atual. O sensor de corrente controla o momento em que o interruptor liga / desliga é desligado e gera pulsos de clock para controlar os contadores internos do microcircuito (Fig. 3.8).
Para uma operação adequada, a corrente de aquecimento dos eletrodos da lâmpada deve estar dentro da faixa permitida IPR. Devido a alguma histerese, os picos individuais da corrente de aquecimento do eletrodo não afetam o estado do medidor. Além disso, os circuitos do sensor de corrente realizam filtragem adicional do sinal em baixa frequência, eliminando a influência de pulsos curtos de corrente no tempo de aquecimento dos eletrodos da lâmpada. Sensor frontal. O sensor de borda garante que o interruptor de alimentação externo esteja fechado na borda descendente da corrente de aquecimento retificada. Contador. Quando um sinal de relógio é aplicado ao contador com o dobro da frequência da rede, o contador define a duração do primeiro aquecimento dos eletrodos da lâmpada e, se necessário, a duração dos próximos seis aquecimentos. Circuito de controle do tempo de aquecimento. Dependendo do estado do contador para o número de partidas, um grande é selecionado (tPRF = 1,25 s) ou pequeno (tPRN = 0,64 s) tempo de aquecimento. Iniciar contador. O número de partidas é contado por um contador separado. Após sete tentativas malsucedidas de inicialização, o chip é colocado em estado de repouso. Em repouso, o consumo de corrente aumenta, devido ao qual o capacitor buffer descarrega rapidamente quando a partida é desconectada da fonte de alimentação. Isso garante que o starter seja reinicializado automaticamente quando uma lâmpada defeituosa for trocada a quente. Circuitos de proteção de corrente. Se a corrente através do resistor de medição exceder o valor limite IPROT, o interruptor de alimentação externo está fechado. Durante os primeiros períodos do estado aberto do interruptor de alimentação (tempo de bloqueio tD) a operação de circuitos de proteção de corrente é proibida. Graças a isso, processos transitórios ao abrir a chave não acionam os circuitos de proteção de corrente. Se a corrente ultrapassar um valor limite, a chave liga / desliga é desligada e o microcircuito é colocado em estado de repouso, evitando a posterior abertura da chave. O microcircuito só pode ser retirado deste estado desligando a tensão de alimentação. Buffer de saída. O buffer de saída é projetado para controlar um tiristor externo com baixa corrente de entrada ou um poderoso transistor de efeito de campo. Quando o microcircuito é ligado, sua saída é mantida em nível baixo, evitando a abertura da chave liga / desliga. Chave liga / desliga em um tiristor. Como já mencionado, o UBA2000T pode trabalhar em conjunto com o tiristor de alta tensão TN22 (Fig. 3.9). É um tiristor de terminação única de alta qualidade fabricado com tecnologia planar de difusão pnpn de alta tensão. Fabricante - STMicroelectronics (st.com). O tiristor é produzido em caixas plásticas IPAK (TO-251), DPAK (TO-252) e é destinado ao uso em dispositivos eletrônicos de partida para lâmpadas fluorescentes. Principais características técnicas do tiristor TN22:
Valores máximos de parâmetros e modos do TN22:
Um exemplo típico de uso de um microcircuito em conjunto com um tiristor com baixa corrente de entrada (tipo TN22), usado como chave de alimentação externa, é mostrado na Fig. 3.4, a. Neste caso, o divisor de tensão de entrada resistivo é conectado não ao fio comum, mas ao eletrodo de controle da chave externa. Como a tensão no eletrodo de controle da chave é baixa, isso não leva a uma mudança perceptível na relação de divisão. Amplificador buffer de saída gera um pulso de corrente necessário para abrir a chave externa TN1. Este pulso de corrente é sincronizado com a tensão no pino 4 (VIN). O interruptor de alimentação abre quando a tensão é VIN alcançará o nível VIGN. Neste caso, a corrente através do divisor R1 e R2 é parte integrante da corrente necessária para abrir a chave. Se necessário, o pulso de corrente é repetido a cada meio ciclo da tensão da rede. Quando uma chave externa precisa ser fechada, o buffer de saída é capaz de fornecer a grande corrente de entrada necessária para fechar a chave de maneira confiável. Às vezes é necessário limitar o fluxo de corrente de pulso quando a chave é aberta devido à descarga do capacitor de supressão de ruído C2. Para fazer isso, o resistor R3 pode ser conectado em série com o capacitor. Interruptor de alimentação baseado em um transistor de efeito de campo. Um diagrama típico do uso do microcircuito UBA2000T junto com uma chave de alimentação baseada em um transistor de efeito de campo é mostrado na Fig. 3.4, b. Neste caso, o divisor resistivo é conectado ao fio comum. O buffer de saída do microcircuito funciona de forma semelhante ao caso anterior. O pulso de corrente de saída carrega a porta do transistor de efeito de campo. Como resultado, o transistor abre. Para manter o transistor em estado condutor, é utilizado um resistor de alta resistência, conectado entre a porta do transistor e o capacitor buffer C1. A necessidade deste resistor se deve ao fato da corrente de saída ser pulsada e não contínua. Deve-se notarque o uso de um resistor leva a um aumento na corrente de descarga da capacitância do buffer C1. Um diodo zener interno limita a tensão na saída do chip e, portanto, na porta do FET, a aproximadamente 6,8 V. Ambos os esquemas de aplicação requerem o uso de um interruptor de alimentação com tensão de ruptura V(BR)AC ou V(BR)DS, excedendo a tensão de ignição da lâmpada fluorescente. Na tabela. 3.1 são dados valores limites dos parâmetros do microcircuito UBA2000T. Tabela 3.1. Valores limites dos parâmetros do chip UBA2000T
Notas para a mesa. 1. O pino está conectado a um diodo zener interno com uma tensão de ruptura de cerca de 6,8 V. 2. O pino é conectado a um diodo zener interno com tensão de ruptura de 130-230 V. A corrente através do pino deve ser limitada a 10 mA. 3. Valor de pulso com duração de pulso de 2 ms. Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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