к о,

I + п *

о -е-

§

о с о со

Схемотехнические решения, использованные в электронных балластах на IR5xHD420, применимы и к электронным балластам на IR215x, рассмотренным ранее.

ВНИМАНИЕ!

Конструкции гальванически связанны с электрической сетью. Потенциально опасны для жизни из-за возможного поражения электрическим током. Поэтому при изготовлении, проверке, налаживании и эксплуатации следует помнить о строгом соблюдении мер электробезопасности. Конструкции должны быть выполнены так, чтобы исключить случайное касание оголенных выводов проводников или деталей. Проверяя работу конструкций, не следует касаться руками ее деталей или цепей, а заменяемые детали перепаивать только при полном отключении от электрической сети (вынутой из розетки сетевой вилке).

эпра на элементах от фирмы philips

Как уже упоминалось, разработкой и изготовлением компонентов для электронных балластов (электронных пускорегулирующих аппаратов) занимаются многие крупные производители электронных компонентов: International Rectifier, STMicroelectronics (SGS-Thomson), Motorola (ON Semiconductor), Unitrode (Texas Instilments). He осталась в стороне и фирма PHILIPS.

Для Philips Semiconductors (PHs) разработка компонентов электронных балластов является одним из приоритетных направлений деятельности. По утверждению аналитиков PHs, к 2005 году обший объем продаж этой продукции может достигнуть 500 млн евро в год.

Микросхемы электронных балластов PHs разрабатывает и производит практически для всех типов ламп:

• UBA2021, UBA2014 - для люминесцентных (серий TL, TL-D, TL-D HF);

• UBA2024 - для компактных люминесцентных (CFL - Compact Fluorescent Lamp);

• UBA2070 - для ламп с холодным катодом

(Cold Cathode Fluorescent Lamp), используемых в сканерах, копирах, для подсветки LCD-мониторов и т. п.;

• UBA2030, UBA2032 - для новейших ксеноновых ламп (HID - High Intensity Discharge);

• UBA2000 - для электронных стартеров.

Драйверы разрабатываются с учетом особенностей эксплуатации в различных регионах (по частоте и напряжению) и удовлетворяют самым строгим требованиям по электромагнитной совместимости и показателям энергосбережения.

Последние разработки PHILIPS в данной области позволяют создавать малогабаритные устройства, требующие минимального количества внешних компонентов и имеющие полный набор защитных и сервисных функций.

Рассмотрим электронный балласт, реализованный на UBA2021.

Принципиальная электрическая схема ЭПРА для люминесцентной лампы мощностью 58 Вт изображена на рис. 2.32.

«Сердцем» ЭПРА является микросхема UBA2021. Эта специализированная ИМС предназначена для работы как с обычными, так и с компактными люминесцентными лампами. В состав UBA202] входят высоковольтный драйвер со схемой запуска, генератор и таймер, обеспечивающие управление на стадиях пуска, подогрева, зажигания и горения лампы, а также защиту от емкостного режима. ИМС выдерживает напряжения до 390 В и кратковременные всплески напряжений (t < 0,5 с) до 570...600 В. Низковольтное напряжение питания внутренне фиксируется, что устраняет необходимость установки внешнего стабилитрона. Фиксация осуществляется при токах до 14 мА с кратковременными (г < 0,5 с) всплесками до 35 мА.

Структурная схема UBA2021 показана на рис. 2.33.

VS RHV

RREF CF 01

CP -

RS •

Источник питания

Детектор уровня напряжения

Бутстрепная схема заряда

1- Генератор

Таймер

Контроль тока

Схема сдвига уровня

Формиров. -\ неперекр. импульсов

Драйвер верхнего плеча

Драйвер нижнего плеча

Узел управления и контроля

UBA2021

-FS -G1

-PGND

SGND

Рис. 2.33. Структурная схема UBA2021

Микросхема выполнена в пластиковом корпусе с 14 выводами, -либо DIP-14, либо SO-14. Назначение выводов микросхемы UBA2021 приведено в табл. 2.5.

Назначение выводов микросхемы UBA2021

Таблица 2.5

ЭПРА работоспособен в диапазоне напряжений сети 185...265 В при частоте 50...60 Гц. Автоматическое управление поддерживает мощность горения лампы в пределах 47,6...50,3 Вт при изменении напряжения сети в пределах 200...260В. UBA2021 управляет работой мощных полевых МОП-транзисторов PHX3N50E, являющихся ключами полумостового инвертора, который питается от сети с номинальным напряжением 230 В и частотой 50...60 Гц. При этом обеспечивается необходимый сдвиг уровней питания полевых транзисторов, осуществляющий защиту от емкостного режима работы.

Основными достоинствами этого изделия являются малое число внешних компонентов и низкая стоимость благодаря применению ИМС

UBA2021, которая способна обеспечить максимальную гибкость разработки при минимальном числе периферийных элементов. Рассмотрим работу схемы более подробно.

Напряжение сети переменного тока с помощью мостового выпрямителя на четырех диодах (или диодного моста) и сглаживающего конденсатора преобразуется в напряжение постоянного тока (величиной 310 В), питающее полумостовой инвертор. Помехоподавляющий сетевой фильтр препятствует проникновению помех в сеть.

Полумостовой инвертор относится к группе высокочастотных резонансных преобразователей напряжения, которые удобны для управления газоразрядными лампами. Используемый принцип переключения двух мощных МОП-транзисторов при нулевом напряжении позволяет уменьшить потери на их переключение и обеспечивает высокий КПД балласта.

После подачи сетевого напряжения люминесцентная лампа сначала подогревается. Это называется мягким пуском и обеспечивает надежную и долговечную работу лампы. Величина тока подогрева регулируется микросхемой UBA2021. Этот ток, проходящий через нити накала штампы, разогревает электроды лампы до температуры, обеспечивающей достаточную эмиссию электронов. Прогрев позволяет уменьшить напряжение зажигания лампы, что снижает ударные электрические нагрузки на элементы схемы.

После включения выпрямленное напряжение сети поступает на буферный конденсатор С4 через резистор R1 (рис. 2.32), ограничивающий бросок тока. Конденсатор сглаживает пульсации напряжения с удвоенной частотой сети. Полученное высоковольтное напряжение VHV (310 В) постоянного тока является питающим для полумостового инвертора, в состав силовых компонентов которого входят транзисторы VT1, VT2, катущка L1, конденсаторы С5, Сб, С7 и лампа EL1.

На этапе пуска ток от высоковольтного конденсатора С4 проходит через резистор R2, нить накала лампы, резистор R7, выводы 13 и 5 микросхемы UBA2021, соединенные между собой в период пуска внутренним ключом, и заряжает конденсаторы низковольтного питания С9, СЮ и С13. Как только напряжение питашш VS на С13 достигнет величины 5,5 В, происходит переключение UBA2021, в результате которого транзистор VT2 открывается, а транзистор VT1 запирается. Это позволяет зарядиться пусковому конденсатору С12 через внутреннюю цепь микросхемы. Напряжение питания VS продолжает увеличиваться, и при VS > 12 В внутренний генератор микросхемы начинает генерировать. Величина тока потребления ИМС внутренне фиксируется на уровне.порядка 14 мА.

Далее происходит переход к этапу подогрева. При отсутствии лампы пуск автоматически блокируется, т. к. в этом случае оказывается разорванной цепь зарядки пускового конденсатора.