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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA
Reatores eletrônicos. Um reator eletrônico simples no chip IR2153. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Reatores para lâmpadas fluorescentes Vamos considerar um circuito simples de reator eletrônico baseado no chip IR2153 (IR2151), mostrado na Fig. 3.14. Parâmetros principais do IR2153 são os seguintes:
O diagrama do circuito elétrico de um reator eletrônico baseado no IR2153 é mostrado na Fig. 3.15. IR2153 é um driver de transistor de efeito de campo de porta isolada de alta potência (MOSFET) com um oscilador interno. É uma cópia exata do gerador utilizado no temporizador da série 555, o análogo doméstico é o KR1006VI1. Opera diretamente do barramento CC através do resistor de extinção R1. Regulação de tensão interna evita sobretensão Vcc acima de 15,6 V. O bloqueio de subtensão bloqueia ambas as saídas do gate drive VT1 e VT2 quando a tensão é Vcc abaixo de 9 V. DA1 tem duas saídas de controle:
Ao gerenciar chaves de energia (VT1, VT2), o chip IR2151 fornece um atraso de comutação de 1,2 μs para evitar uma situação em que os transistores VT1 e VT2 estão simultaneamente abertos e a corrente flui através deles, o que desativa instantaneamente ambos os transistores. Este reator foi projetado para alimentar uma ou duas lâmpadas com potência de 40 (36) W (corrente da lâmpada - 0,43 A) a partir de uma rede de corrente alternada de 220 V 50 Hz. Ao utilizar duas lâmpadas de 40 W, é necessário adicionar os elementos destacados em linhas pontilhadas (EL2, L3, C11, RK3). Deve-se observar que para uma operação estável, as classificações dos elementos nos ramos paralelos devem ser iguais (L3, C11 = L2, C10), e o comprimento dos fios conectados às lâmpadas deve ser o mesmo. Conselho. Ao operar um driver para duas lâmpadas, é preferível usar aquecimento de frequência dos eletrodos (sem posistores). Este método será descrito abaixo (ao descrever os reatores eletrônicos no chip IR53HD420). Ao usar lâmpadas de potência diferente (18-30 W), as classificações devem ser alteradas L2 = 1,8-1,5 mH (respectivamente); ao usar lâmpadas com potência de 60-80 W - L2 = 1-0,85 mH e R2 - da condição Fг ~Fб (as fórmulas para calcular essas frequências são dadas abaixo). Tensão de rede 220 V é fornecida para filtro de rede (filtro de compatibilidade eletromagnética) formado pelos elementos C1, L1, C2, C3. A necessidade de seu uso se deve ao fato de os conversores de chave serem fontes de interferência eletromagnética de radiofrequência, cujos fios de rede irradiam para o espaço circundante como antenas. As atuais normas russas e estrangeiras regulam os níveis de interferência de rádio geradas por estes dispositivos. Filtros LC de dois níveis e blindagem de toda a estrutura proporcionam bons resultados. Na entrada do filtro de rede está incluída uma unidade tradicional de proteção contra surtos de rede e ruído de impulso, incluindo um varistor RU1 e um fusível FU1. O termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC) RK1 limita o surto de corrente de entrada causado pela carga do filtro capacitivo C4 na entrada do inversor quando o reator eletrônico está conectado à rede. A seguir, a tensão da rede é retificada pela ponte de diodos VD1 e suavizada pelos capacitores C4. A cadeia R1C5 alimenta o chip DAI – IR2153. A frequência do oscilador interno FT do microcircuito é definida pelos elementos R2 = 15 kOhm; C6 = 1 nF de acordo com a fórmula
A frequência de ressonância do circuito de lastro F6 é definida pelos elementos L2 = 1,24 mH; C10 = 10 nF de acordo com a fórmula
Para garantir uma boa ressonância, a seguinte condição deve ser atendida: a frequência do oscilador interno deve ser aproximadamente igual à frequência de ressonância do circuito de lastro, ou seja, Fg ~ Fb. No nosso caso, esta regra é cumprida. Elementos VD2, forma C7 fonte de alimentação flutuante (bootstrap) modelador de pulso de controle de transistor de efeito de campo .VT1. Os elementos R5, C9 são um circuito de amortecimento (snubber) que evita o travamento (acionamento de um tiristor parasita na estrutura do driver CMOS) dos estágios de saída do microcircuito. R3, R4 são resistores de porta limitantes, limitam as correntes induzidas e também protegem os estágios de saída do microcircuito contra travamento. Não é recomendado aumentar (em grande medida) a resistência desses resistores, pois isso pode levar à abertura espontânea dos transistores de potência. Construção e detalhes. A bobina do filtro de linha L1 é enrolada em um anel de ferrite K32x20x6 M2000NM com um fio de rede de dois núcleos até que a janela esteja completamente preenchida. É possível substituir a fonte de alimentação de uma TV, videocassete ou computador por uma bobina de PFP. Bons resultados de supressão de ruído são obtidos por filtros EPCOS especializados: B8414-D-B30; В8410-В-А14. O indutor do reator eletrônico L2 é feito em um núcleo magnético em forma de W feito de ferrite M2000NM. Tamanho do núcleo W5x5 com folga 8 = 0,4 mm. O tamanho da lacuna no nosso caso é a espessura da junta entre as superfícies de contato das metades do circuito magnético. É possível substituir o núcleo magnético por Ш6х6 com folga δ = 0,5 mm; Ш7х7 com uma lacuna δ = 0,8 mm. Para fazer uma lacuna é necessário colocar juntas de material não magnético (fibra de vidro não metálica ou getinax) de espessura adequada entre as superfícies de contato das metades do circuito magnético e fixá-las com cola epóxi. O valor da indutância do indutor (com um número constante de voltas) depende do tamanho da lacuna não magnética. À medida que a lacuna diminui, a indutância aumenta e, à medida que aumenta, diminui. Não é recomendado reduzir o tamanho do gap, pois isso leva à saturação do núcleo. Quando o núcleo está saturado, a sua permeabilidade magnética relativa diminui acentuadamente, o que implica uma diminuição proporcional na indutância. Uma diminuição na indutância causa um aumento acelerado na corrente através do indutor e seu aquecimento. A corrente que passa pelo LL também aumenta, o que afeta negativamente sua vida útil. O rápido aumento da corrente através do indutor também causa sobrecargas de corrente de choque nos interruptores de potência VT1, VT2, aumento das perdas ôhmicas nos interruptores, seu superaquecimento e falha prematura. Enrolamento L2 - 143 voltas de fio PEV-2 com diâmetro de 0,25 mm. Isolamento interlayer - pano envernizado. Enrolamento - virar para virar. As principais dimensões do núcleo em forma de Wc (consiste em dois núcleos idênticos em forma de W) feitos de ferritas magnéticas macias (de acordo com GOST 18614-79) são apresentados na tabela. 3.2. Tabela 3.2. Dimensões principais dos núcleos em forma de W
Transistores VT1, VT2 - IRF720, transistores de efeito de campo de alta potência com porta isolada. MOSFET é um transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico; na versão doméstica, os MOS PTs são transistores de efeito de campo da estrutura semicondutora de óxido metálico. Considere seus parâmetros:
Ao escolher e substituir transistores (comparação na Tabela 3.3) para reatores eletrônicos deve ser lembradoque hoje o número de empresas que produzem transistores de efeito de campo é bastante grande (IR, STMicro, Toshiba, Fairchild, Infineon, etc.). A gama de transistores está em constante expansão e aparecem outros mais avançados com características aprimoradas. Parâmetros aos quais você deve prestar atenção especial:
Possível transistores de substituição para reator eletrônico: IRF730, IRF820, IRFBC30A (Retificador Internacional); STP4NC50, STP4NB50, STP6NC50, STP6NB50 (STMicroelectronics); transistores de efeito de campo da série Infineon (infineon.com) LightMos, CoolMOS, SPD03N60C3, ILD03E60, STP03NK60Z; PHX3N50E da PHILIPS, etc. Os transistores são instalados em pequenos radiadores de placas. O comprimento dos condutores entre as saídas do driver 5, 7, os resistores nos circuitos de porta R3, R4 e as portas dos transistores de efeito de campo devem ser mínimos. Tabela 3.3. Tabela comparativa com os parâmetros de alguns transistores para reatores eletrônicos
Ponte de diodo VD1 - RS207 importada; corrente direta permitida 2 A; tensão reversa 1000 V. Pode ser substituído por quatro diodos com os parâmetros apropriados. Diodo VD2 classe ultrarrápida (ultrarrápida) - tensão reversa de pelo menos 400 V; corrente contínua contínua permitida - 1 A; tempo de recuperação reversa - 35 ns. Adequado: 11DF4, BYV26B/C/D, HER156, HER157, HER105-HER108, HER205-HER208, SF18, SF28, SF106-SF109, BYT1-600. Este diodo deve estar localizado o mais próximo possível do chip. O chip DAI é IR2153, é substituível por IR2152, IR2151, IR2153D, IR21531, IR2154, IR2155, L6569, MC2151, MPIC2151. Ao utilizar o IR2153D, o diodo VD2 não é necessário, pois ele está instalado dentro do chip. Resistores R1-R5 - OMLT ou MLT. Capacitores C1-C3 - K73-17 em 630 V; C4 - eletrolítico (importado) com tensão nominal mínima de 350 V; C5 - eletrolítico a 25 V; C6 - cerâmica 50 V; C7 - cerâmico ou K73-17 para tensão mínima de 60 V; C8, C9 - K73-17 a 400 V; SYU - polipropileno K78-2 em 1600 6. Varistor RU1 da EPCOS - S14K275, S20K275, substitua por TVR (FNR) 14431, TVR (FNR) 20431 ou doméstico CH2-1a-430 V. Termistor (termistor) RK1 com coeficiente de temperatura negativo (NTC - Negative Temperature Coefficient) - SCK 105 (10 Ohm, 5 A) ou da EPCOS - B57234-S10-M, B57364-S100-M. O termistor pode ser substituído por um resistor de fio enrolado de 4,7 ohm com uma potência de 3-5 watts. O posistor RK2 é um termistor PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo) com coeficiente de temperatura positivo. Os desenvolvedores do IR2153 recomendam o uso de um posistor da Vishay Cera-Mite - 307C1260. Dele parâmetros principais:
Um possível substituto para o posistor RK2 são os posistores de pulso da EPCOS (número de ciclos de comutação 50000-100000): B59339-A1801-P20, B59339-A1501-P20, B59320-J120-A20, B59339-A1321-P20. Resistores PTC com os parâmetros necessários em quantidades suficientes para oito reatores eletrônicos podem ser fabricados a partir do resistor PT ST15-2-220 amplamente utilizado do sistema de desmagnetização de TV ZUSTST. Depois de desmontar a caixa de plástico, dois “comprimidos” são removidos. Utilizando uma lima diamantada, faça dois cortes transversais em cada uma, como mostra a Fig. 3.17, e divida-o ao longo dos entalhes em quatro partes. Conselho. É muito difícil soldar os cabos às superfícies metalizadas de um posistor feito desta forma. Portanto, como mostrado na Fig. 3.18, faça um furo retangular na placa de circuito impresso (item 3) e prenda um pedaço do “tablet” (item 1) entre os contatos elásticos (item 2) soldados aos condutores impressos. Ao selecionar o tamanho do fragmento, você pode atingir a duração desejada de aquecimento da lâmpada.
Conselho. Se a lâmpada fluorescente for usada no modo liga-desliga pouco frequente, o posistor poderá ser omitido. Fixação. A dispersão dos parâmetros dos elementos C6, L2, SY pode exigir ajuste da frequência do driver. A maneira mais fácil de alcançar a igualdade da frequência do oscilador mestre do microcircuito IR2153 com a frequência ressonante do circuito L2C10 é selecionando o resistor de ajuste de frequência R2. Para fazer isso, é conveniente substituí-lo temporariamente por um par de resistores conectados em série: constante (10-12 kOhm) e trimmer (10-15 kOhm). O critério para o ajuste correto é a partida confiável (ignição) e a queima estável da lâmpada. O reator é montado em uma placa de circuito impresso feita de folha de fibra de vidro e colocada em uma caixa blindada de alumínio. A placa de circuito impresso e a disposição dos elementos são mostradas na Fig. 3.19.
Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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Comentários sobre o artigo: Peter E como calcular o indutor e os capacitores para duas lâmpadas de 9W? jurássico C8 não afeta sua ressonância? Vai sequencialmente de 10 na fórmula. convidado Muito bom convidado Pergunta: de onde virá a corrente quando o transistor inferior for ligado, quando o superior for desligado?
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