Електронні драйвери для люмінесцентних ламп: Як здійснюється перетворення постійного струму в змінного струму?


17

Вже майже всі (дещо неточно названі) електронні баласти для люмінесцентних ламп вимкнули постійну напругу і для роботи лампи доводиться перетворювати її в змінного струму.

Постачання постійного струму може здійснюватися від випрямленої мережі змінного струму (як це спостерігається у стандартних компактних люмінесцентних лампах) або від низьковольтної шини або акумулятора (як це можна побачити на внутрішніх вогнях кемпінгових транспортних засобів, підсвітках екрана ноутбука або аварійних лампах).

Як будуються схеми, які досягають перетворення постійного струму в змінного струму?

Відповіді:


7

У книзі « Практична екоелектрична побутова силова електроніка», опублікованій Elektor, є розділ про інвертори CFL з деякими схемами інверторів з інженерним регулюванням та інженерним поясненням їх роботи. Див. Практична екоелектрична побутова силова електроніка, опублікована Elektor.

Флуоресцентна трубка має різні схеми, коли світиться і не горить, і вони відповідають двом різним резонансним режимам, які інвертор повинен вмістити у своїй конструкції. Розриваючи кілька КФЛ, я вважаю, що конструкція є добре стандартизованою, як це було зазначено в попередній відповіді на освітлення, що працює на акумуляторі, і як напівмост (перед яким іноді перетворюється удвічі) напруги для лінійних КФЛ.

Усі ці інвертори є резонансними, і коли лампочка не горить, залежать від її ємності для встановлення резонансної частоти. Після загоряння лампочка має низьке значення опору і конденсатор послідовно з лампочкою визначає серійну резонансну частоту.


16

Переважна більшість використовуваних мікросхем є резонансними перетворювачами (ака. Перетворювачі Ройєра; пор. Брайт, Піттман і Ройєр, "Транзистори як вимикачі вимикачів в насичених основних ланцюгах", Електровиробництво, грудень 1954 р.). Імпульсний струм через трансформатор подається на базові з'єднання ведучих транзисторів через допоміжні обмотки того ж трансформатора.

Ця відповідь на питання про спеціальні трансформатори, які використовуються в цих резонансних перетворювачах, надає безліч посилань на хороші джерела для подальшого читання. Компактні люмінесцентні лампи (CFL) використовують дуже простий, але елегантний тип цих ланцюгів, де характеристики насичення ядра визначають потужність, що надходить до лампи, тоді як більшість ланцюгів підсвічування РК комп'ютерних моніторів або ноутбуків використовують цю схему засобами електронних попередня регламентація, розроблена Джимом Вільямсом (1948–2011) та задокументована як патенти США №5408,162 та 6,127,785 та додатки до лінійних технологій AN49 , AN55 та AN65 . Ця концепція була надалі розроблена з використанням п'єзоелектричних трансформаторів, пор. AN81 .

Існують також схеми, що використовують генератор, що працює на фіксованій частоті, і трансформатор для посилення напруги відповідно до вимог лампи. Часто 555 (таймер ІС) використовується як рудиментарний низькочастотний осцилятор, що забезпечує імпульсний похід до транзисторів, які перемикають первинний трансформатор, даючи вам вихід змінного струму з його вторинного. Приклад подібної схеми тут сподобався .

Примітка. Цю інформацію я запозичив з відповіді Мадмангурумана на закрите питання ремонту не тому, що я хочу викрасти його славу / репутацію, а тому, що я вважаю, що інформація є цінною і повинна зберігатися в закритому питанні.

Крім того, існують схеми, що знаходяться між резонансними та фіксованими частотними генераторами. Дивлячись на дошку наявної у продажу аварійної лампи, ... Зображення дошки аварійної лампи

... Я спробував витягти цю схему. Зверніть увагу, вона не є повною і охоплює лише компоненти між генератором IC (555 таймер) та трансформатором: Витягнута схема інвертора для люмінесцентної лампи

Вихідна стадія виглядала б простішою, якби використовувались би взаємодоповнюючу транзисторну пару (npn і pnp) або якщо одна прямокутна напруга приводу переходила б на один транзистор потужності npn і, перевернута іншим малим транзистором, на другий транзистор потужності npn, але Схоже, дизайнери вирішили дотримуватися лише одного типу транзистора або не використовувати додатковий фазоперетворювальний транзистор - ціною використання додаткової обмотки на трансформаторі. Ось що робить схема:

Відкритий колектор IC відкритий транзистор Q6 через резистор 2k4. Я припускаю, що напруга в колекторі Q6 розрахована на досить прямокутну форму, тобто переходи від високої до низької та назад до високої не повинні бути повільними. Поки транзистор всередині ІС все ще вимкнений, Q6 вимкнено, оскільки його база підтягнута високо. Як тільки транзистор в ІК включається, Q6 також включається і подає базовий струм у Q8. Це спричиняє дві речі: Струм протікає через 1-ю обмотку трансформатора (S1 стає низьким відносно F1), а Q7 утримується у вимкненому стані, оскільки так само, як S1 нижче F1, S3 нижче F3. Тому, у той час, коли база Q8 зростає, база Q7 знижується.

Якщо після всього цього, вихід ІС знову підвищиться, Q6 вимкнеться, і струм колектора через Q8 теж відключиться. Однак енергія, що зберігається в трансформаторі, хоче кудись поїхати, і це призведе до того, що всі (!) Обмотки повернуть свою полярність: S1 починається з високої по відношенню до F1, S3 також почне високий щодо F3, Q7 включається, оскільки його База приводиться в рух високо S3-F3, F2 зануриться нижче S2, і, звичайно, вихідна обмотка (S4-F4) також поверне свою напругу, тим самим створивши вихід лампи змінного струму.

Цей стан, здається, утримується енергією, що зберігається в трансформаторі та в індукторі вище, і конденсаторами під первинними обмотками.

Звідти процес починається заново як одиниці, коли таймер ІС ініціює наступний цикл вихідного сигналу змінного струму; виявляється, що частота на виході ІС повинна бути розроблена так, щоб відповідати тому, що призначений для роботи трансформатора та компонентів навколо нього.

Схоже, схема працює десь між режимом з чистою імпульсною шириною, де інтегральний таймер буде єдиною частиною, яка говорить про те, коли силові транзистори Q7 і Q8 вмикаються або вимикаються, і суто резонансний режим, де Трансформатор і конденсатори навколо нього мають повноваження керувати Q7 і Q8, тому що тоді нам знадобиться ще одна обмотка, що веде базу Q8. Я розумію, що 555 ініціює кожен цикл, і резонансні компоненти (L, C, трансформатор) визначають, коли цикл припиняється, якщо ІС все одно не швидше. Використовуючи LT Spice, я виявив, що ця схема може працювати на частоті, можливо, 500 Гц ... 3 кГц.

Примітка. Хоча дивно в сенсі традиційних сайтів з питань питань та відповідей , SE рекомендує створювати та відповідати на власні запитання заради отримання корисної інформації на сайті в сенсі вікі.


Принаймні одне з посилань порушено, cds.linear.com/docs/en/application-note/an65f.pdf
Пітер Мортенсен
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.