: С1

Рис. 2.52. Структурная схема преобразователя

зеванный катушкой индуктивности L1 и конденсатором С1, параллельно которому включена люминесцентная лампа EL1. Инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторной батареи 13,2 В в переменное в виде импульсов прямоугольной формы амплитудой 150 В, поступающее на последовательный колебательный контур L1, С1. Резонансная частота контура равна частоте питающего напряжения, а ток, протекающий через нагрузку, подключенную к конденсатору контура, не зависит от ее сопротивления. При этом в момент подачи питающего напряжения сопротивление лампы EL1 велико, к конденсатору С1 приложено высокое напряжение, а через катушку индуктивности L1 протекает ток, превышающий номинальное значение. Этот ток течет и через нити накала EL1, разогревая их, что обеспечивает надежное включение лампы. При загорании лампы ее сопротивление падает и шунтирует конденсатор С1. В результате напряжение на нем снижается до значения, поддерживающего горение лампы, а ток через катушку индуктивности L1 уменьшается до номинальной величины.

Принципиальная электрическая схема преобразователя показана на

рис. 2.53.

Колебательный контур образован элементами L2, С7. Инвертор вьшолнен по схеме двухтактного автогенератора с положительной обратной связью по току (ПОСТ) на элементах Т1, Т2, L1, VT1, VT2, VD1- VD6, С2-С5, R1-R4. Такое построение инвертора позволяет минимизировать энергию, затрачиваемую на управление ключевыми транзисторами VT1, VT2, и снизить влияние напряжения источника питания на стабильность работы преобразователя. В этом случае легко обеспечиваются и оптимальные частоты преобразования. Кроме указанных выше элементов, преобразователь содержит плавкий предохранитель FU1, конденсатор С1, защищающий источник питания от импульсных токов, и цепочку Сб, R5, подавляющую высокочастотные колебания напряжения на обмотках трансформатора Т2.

Работает преобразователь следующим образом. В момент подачи питающего напряжения транзисторы VT1, VT2 закрыты, и напряжение на их коллекторах равно напряжению питания. Через резисторы R1, R2 протекает ток, заряжающий конденсаторы С2, СЗ в направлении, противоположном их полярности, указанной на схеме. Через некоторое

С7 4700

Рис. 2.53. Принципиальная электрическая схема преобразователя

время напряжение на базе одного из транзисторов (например, VT1) достигнет порога его открьшания, и через коллекторную цепь потечет ток, который пройдет также через источник питания, обмотку I трансформатора Т2 и обмотку Ш трансформатора Т1. В результате появится ток и в обмотке II трансформатора Т1, который, в свою очередь, потечет через конденсатор С2 и переход «база-эмиттер» транзистора VT1. При этом VT1 входит в режим насыщения, а конденсатор С2 перезаряжается в соответствии с указанной на схеме полярностью. Его перезарядка ограничивается диодом VD1. Таким образом происходит запуск преобразователя. Транзистор VT1 будет находиться в состоянии насыщения до тех пор, пока не прекратится базовый ток, что может произойти в результате снижения тока через первичную обмотку трансформатора Т2 или при коротком замыкании обмоток трансформатора Т1.

Запускается преобразователь на резонансной частоте контура L2C7, и транзисторы VT1, VT2 будут переключаться в момент перехода через нуль тока дросселя L2. После зажигания лампы EL1 и шунтирования ею конденсатора С7 передача энергии дросселя L2 лампе и конденсатору С7 затягивается, и частота преобразования снижается. Ее стабилизация при этом происходит на уровне, определяемом временем перемагничивания цросселя L1, который, насыщаясь, замыкает накоротко обмотку трансформатора Т1, что приводит к закрыванию одного транзистора и откры-5анию другого. Частота настройки колебательного контура выбрана рав-юй 46 кГц, а рабочая частота преобразователя - 20...25 кГц. При таком )тношении частот обеспечивается максимальная эффективность работы. Депочки С4, VD5, R3 и С5, VD6, R4 служат для снижения амплитуды юммутационного импульса на коллекторах транзисторов VT1, VT2 при к закрывании.

Преобразователь смонтирован на печатной плате из фольгирован-ного стеклотекстолита размерами 233x50 мм.

Чертеж возможного варианта печатной платы преобразователя изображен на рис. 2.54.

Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К73-17 (С1, С4, С5), К50-35 (С2, СЗ) и К15-5 (остальные), диодов серий КД105 (VD1, VD2) и КД212 (VD3-VD6). Транзисторы VT1, VT2 закрепляют с помощью стандартных фланцев и винтов с гайками М4 на Г-образных теплоотводах (на рис. 2.54 изображены штрихпунктирными линиями). Каждый из них сгибают из пластины листового алюминиевого сплава АМц-П толщиной 2 мм (размеры заготовки - 85x50, полки - 50x12 мм) и привинчивают к плате винтами с гайками МЗ. Выводы транзисторов соединяют с печатными проводниками отрезками монтажного провода. Резисторы R3, R4 устанавливают перпендикулярно плате.

Электронный балласт может быть встроен в светильник или помещен в отдельный кожух. При монтаже дроссель L1 и трансформатор Т1 желательно разместить возможно дальще от трансформатора Т2 и дросселя L2, а оксидные конденсаторы С2, СЗ не располагать в непосредственной близости от транзисторов VTI, VT2 и резистора R5.

В преобразователе применены конденсаторы К73-17 (С1, С4, С5) на напряжение 63 В, К50-35 (С2, СЗ) на напряжение 25 В и К15-5 (Сб, С7) на напряжение 1,6 кВ. Транзисторы КТ803А можно заменить на КТ908

с любыми буквенными индексами. Их желательно выбрать с одинаковым коэффициентом передачи тока базы. Примененные в устройстве диоды КД105 могут иметь любой буквенный индекс. Подойдут и другие низ-

f кочастотные диоды с допустимым прямым током не менее 0,5 А. Диоды КД212 (VD3-VD6) также могут быть с любым буквенным индексом. Их

Р допустимо заменить другими кремниевыми диодами, способными рабо-

: тать на частотах до 50 кГц и допускающими прямой ток не менее 2 А и обратное напряжение не менее 50 В.

Дроссели и трансформаторы намотаны на кольцевых магнитопро-водах из феррита М2000НМ-1. Обмотки дросселей L1, L2 размещены на магнитопроводах К7х4х2 и К40х25х11 и содержат 5 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,63 мм и 140 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,41 мм соответственно. Обмотки трансформаторов Т1, Т2 намотаны на магнитопроводах К20х12х6 и К40х25х11 соответственно. Обмотки

! I, Ш и ПГ трансформатора Т1 содержат по 3 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,63 мм, а II и 1Г - по 12 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,41 мм. Каждая из обмоток I и Г трансформатора Т2 состоит из 11 вит-

I ков провода ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм, а обмотка II - из 140 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,41 мм. Обмотки I и Г трансформатора Т2 намо-

, таны одновременно в два провода поверх обмотки II. Между обмотками

следует проложить лакоткань. Обмотки трансформатора Т1 необходимо расположить в соответствии со схемой, показанной на рис. 2.55.

Обмотка I должна размещаться симметрично относительно остальных обмоток с целью обеспечения симметрии полупериодов выходного напряжения и исключения одностороннего насыщения магнитопровода трансформатора, приводящего к увеличению потерь энергии. Дроссель L2 должен иметь немагнитный зазор. Для этого в его сердечнике перед намоткой нужно сделать пропил шириной 0,8 мм.

На время налаживания преобразователя вместо лампы EL1 и конденсатора С7 последовательно с дросселем L2 включают резистор сопротивлением 1 кОм и мощностью 5...10 Вт. Вначале проверяют надежность запуска преобразователя. Для этого на него подают питающее напряжение 5 В и, если он не начинает генерировать прямоугольные импульсы частотой 20...25 кГц, уменьшают сопротивление резисторов R1, R2, но не более, чем в три раза. Далее контролируют частоту генерации преобразователя. Для этого на него подают номтшальное напряжение питания 13,2 Вис помощью осциллографа или частотомера определяют частоту переменного напряжения на обмотках трансформатора Т2. Если она выходит за пределы 20...25 кГц, изменяют число витков дросселя L1. Для увеличения частоты число витков дросселя L1 уменьшают, а для снижения - увеличивают. После этого восстанавливают выходные цепи преобразователя и последовательно с дросселем L2 включают резистор сопротивлением 10 Ом и мощностью 0,5...1,0 Вт. Затем на преобразователь подают номинальное напряжение питания, и после загорания лампы EL1 с помощью осциллографа контролируют форму напряжения на вновь установленном

резисторе: она должна быть близкой к синусоидальной. Ток через дроссель L2 должен составлять около 0,22 А. При подаче питания на преобразователь лампа должна загораться не позднее чем через 1...2 с. Помимо лампы ЛБУ 30 совместно с описанным преобразователем могут работать и другие, рассчитанные на те же напряжение и ток.

Следующий вариант устройства питания от низковольтного источника - это электронный балласт, реализованный на специализированной микросхеме КР1211ЕУ1.

Микросхема 1211ЕУ1 представляет собой специализированный контроллер электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) для компактных люминесцентных ламп с питанием от бортовой сети постоянного тока 3...24 В. Производится по КМОП технологии. В табл. 2.12 приведены отличительные характеристики микросхем в разных корпусах.

Отличия микросхем с разной маркировкой

Таблица 2.12

Цоколевка корпусов показана на рис. 2.56.

Вход зашииты по току

Вход защиты по напряжению FV 2

Вход выбора частот IN 3 "С

Выход 2 OUT2 4 "С

FC 1 trpWtj 8 VCC Напряжение пиитания 3" 7 Т Вход генератора

6 0UT1 Выход 1 J SGND Общий

Пластмассовый корпус типа DIP-8 КФ1211ЕУ1

FC 1 пи FV 2 ЧП

IN 3 ш= OUT2 4 ПС

8VCC

3D 7Т

=™ 60UT1 Р° 5GND

Рис. 2.55. Схема расположения обмоток трансформатора Т1

Пластмассовый корпус типа SOP-8 Рис. 2.56. Назначение выводов микросхемы КР(КФ) 1211ЕУ1А