Моточные узлы

Дроссель L1 индуктивностью 3,3 мГн выполнен на Ш-образном магнитопроводе из феррита М2000НМ. Типоразмер сердечника - Ш5х5 с зазором 5 = 0,4 мм. Провод диаметром 0,2 мм, обмотка содержит 230...240 витков.

Импульсный трансформатор Т1 вьшолнен на броневом сердечш1ке R22 из феррита 2()00НМ; обмотки 1...2 и 2...3 содержат по 18 витков провода ПЭЛ диаметром 0,5 мм; обмотка 4...5 содержит 150...160 витков провода ПЭЛ диаметром 0,2 мм.

Конструктивно балласт вьшолнен на печатной плате из фольгирован-ного стеклотекстолита размерами 67x45 мм. Печатная плата показана на рис. 2.68.

Надо отметить, что вместо КР1211ЕУ1 вполне можно использовать специализированные микросхемы IR2153, IR2156, IR2520, UBA2021, которые предназначены для реализации высоковольтных балластов, учитывая, что минимальное напряжение питания у этих микросхем составляет около 9...10 В.

Однотактные преобразователи

Довольно часто для реализации электронных балластов, работающих от низковольтных источников питания, используют однотактные повышающие преобразователи. Достоинством этих преобразователей является низкая стоимость реализации.

Среди различных схем предельной простотой отличается однотакт-ный автогенераторный преобразователь, схема которого приведена на рис. 2.69.

Рассмотрим вначале кратко принцип его работы.

Трансформатор Т1 - линейный дроссель; интервалы накопления энергии в нем и передачи накопленной энергии в нагрузку разнесены во времени. На рис. 2.70 показаны временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

При подключении питающего напряжения С/ит через резистор R1 начинает проходить ток базы транзистора VT1. Диод VD1 препятствует прохождению тока по цепи базовой обмотки, а шунтирующий его конденсатор С2 увеличивает положительную обратную связь (ПОС) на этапе формирования фронтов напряжения. Транзистор приоткрывается, замыкается цепь ПОС через трансформатор Т1, в котором происходит регенеративный процесс накопления энергии. Транзистор VT1 входит в насыщение. К первичной обмотке трансформатора приложено напря-

CS «СГЗ»

Sc2r2 Rl HL1

Рис. 2.68. Печатная плата балласта-а-рисунок печатных прсвсдников. б - размещение элементов

ГстаГтТоГбаГ/if транзистора VT1) линейно

нарастает, iок базы/в насыщенного транзистора определяется наппяже-

где /г21э - статический коэффициент передачи тока транзистора VT1, транзистор выходит из режима насыщения, и развивается обратный регенеративный процесс: транзистор закрывается, и энергия, накопленная трансформатором, передается в нагрузку. После уменьшения тока вторичной обмотки вновь начинается этап накопления энергии. Интервал времени t„ максимален при включении преобразователя, когда конденсатор СЗ разряжен, и напряжение на нагрузке равно нулю.

Рассматриваемая схема является функциональным преобразователем источника напряжения питания f/пит источник тока нагрузки 1ц. Важно отметить, поскольку этапы накопления энергии и ее передачи разнесены во времени, максимальный ток коллектора транзистора не зависит от тока нагрузки, т. е. преобразователь полностью защищен от замыканий на выходе. Однако при включении преобразователя без нагрузки (режим холостого хода) всплеск напряжения на обмотке трансформатора в момент закрывания транзистора может превысить максимально допустимое значение напряжения «коллектор-эмиттер» и вывести транзистор из строя.

Недостаток простейшего преобразователя - зависимость тока коллектора тах> следовательно, и выходного напряжения от статического коэффициента передачи тока транзистора VT1. Поэтому параметры источника питания будут значительно отличаться при использовании различных экземпляров транзисторов.

Гораздо более стабильными характеристиками обладает преобразователь, использующий «самозащищенный» переключательный транзистор. На рис. 2.71 показана схема преобразователя с защитой по току коллектора ключевого транзистора.

Пилообразное напряжение с резистора R3, пропорциональное току первичной обмотки трансформатора, подано на базу вспомогательного транзистора VT2. Как только напряжение на резисторе R3 достигнет порога открьшания транзистора VT2 (около 0,6 В), он откроется и ограничит ток базы транзистора VT1, что прервет процесс накопления энергии в трансформаторе. Максимальный ток первичной обмотки трансформатора

Л max - -К max - 0,6 ?3

оказывается мало зависящим от параметров конкретного экземпляра транзистора. Естественно, рассчитанное по формуле (2) значение ограничения тока должно быть меньше тока, определенного по формуле (1) для наихудшего значения статического коэффициента передачи тока.

Теперь рассмотрим практические схемы реализации электронных балластов.

+ <

ипит.

. Т1

Рис. 2.69. Схема однотактного преобразователя

TnitlLZZf """""" трансформатора: /, - го,, первичной обмотхи трансформатора. /„ - гок вторичной обмотки. f„ - интервал накопления энергии в дросселе. f„ - интервал передачи энергии а нагрузку

Рис. 2.71. Схема преобразователя с защитой по току коллектора

Основа светильника, схема которого показана на рис. 2.72, - бло-кинг-генератор на транзисторе VT3. Резистор R7 ограничивает ток базы транзистора. Диод VD1 защищает устройство от подключения к источнику питания (аккумуляторной батарее) в неправильной полярности. Источниками освещения служат две соединенные последовательно линейные ЛЛ EL1 и EL2 мощностью по 6 Вт (например, китайская TS F6T5). Светильник проверен и с одиночными ЛЛ мощностью 6 и 18 Вт. По соотнощению яркости и потребляемого тока выбор был сделан в пользу двух ЛЛ по 6 Вт.

Индикатор разрядки батареи не обязателен (все входящие в него элементы можно на плату не устанавливать), но он очень полезен, особенно при использовании аккумуляторной батареи сравнительно небольшой емкости (например, мотоциклетной). Индикатор состоит из светодиода HL1, транзисторов VT1, VT2, резисторов R1-R5, конденсатора С1 и представляет собой триггер Шмитта. Чтобы достичь достаточно малой ширины петли гистерезиса триггера, номиналы резисторов R1 и R3 пришлось увеличить, а резистора положительной обратной связи R5 уменьшить. Резистор R4 ограничивает ток через светодиод HL1. Конденсатор С1 - помехоподавляющий.

Пока аккумуляторная батарея заряжена в достаточной степени, транзистор VT1 открыт, так как на его базе напряжение больше порога открывания. Транзистор VT2 закрыт - его участок «база-эмиттер» зашунтирован открытым транзистором VT1. Светодиод HL1 погашен.

КД202В

12 В

Рис. 2.72. Схема светильника с двумя ЛЛ по 6 Вт

5 G Ф

Рис. 2.73. Печатная плата преобразователя