Электронный пуск люминисцентных ламп от сети 220 в

Электронный пуск люминесцентных ламп (и УФ ламп) от сети 220 в
В статье рассказано о типовом использовании микросхем типа IR53H420, IR2151, IR2153 (более подробно информация о них имеется на сайте http://www.irf.com)
Очевидно, что за схемами электронного пуска ламп дневного света — будущее. Про это много уже везде написано -:). Однако, хоть и подавляющее число ЭПРА (электронно-пускорегулирующих аппаратов) делается в Китае, они все равно остаются достаточно дорогими. В общем, кто хочет попробовать сделать такую штуку самостоятельно — читайте эту статью. Стоит попробовать хотя бы для того, что в результате вы получите универсальную схему для пуска любы электролюминесцентных ламп, в т.ч. и УФ, которые используются в соляриях, банках, больницах и т.п. Особенно умение собирать ЭПРА под самые разные лампы может пригодится аквариумистам, т.к. «фирменные» устройства стоят ОЧЕНЬ дорого!!!
Основные идеи можно найти и в application note (an-995a) фирмы International Rectifier, но в ней колоссальное число ошибок… Видимо именно по этой причине ее убрали с официального сайта -:).
Первая схема — представлена на фотографии внизу.

DSCN0197sm

Как работает схема?
Все построено на микросхеме IR51H420 (лучше использовать IR53H420), в которой имеется задающий генератор и два мощных полевых транзистора. Сетевое напряжение сначала проходит через ВЧ фильтр на С1, Т1, С2. Далее через резистор R1 и выключатель SA1 (можно не устанавливать) поступает на вход диодного моста на VD1-VD4. С него на на конденсаторы С3, С4, сглаживающие пульсации.
Затем постоянное напряжение величиной около 300В, поступает на микросхему DA1, в которой (как уже упоминалось выше) имеется задающий генератор, частота которого задается элементами R3, C6, который питается от элементов параметрического стабилизатора частью которого являются R2, C5. Частота работы задающего генератора находится в районе 45 кГц. Формулу для расчета можно найти в datasheet на микросхему вот здесь.
Далее сигнал с задающего генератора поступают на формирователь, который поочередно открывает выходные транзисторы. При этом диод D1 и конденсатор С7 элементы питания буфера «верхнего» выходного транзистора. Выходное переменное напряжение в виде прямоугольны испульсов через блокировочный конденсатор С8 поступает на элементы резонансной части схемы, частью которой является люминесцентная лампы это: V1, С9, L1 и V2, C10, L2. Элементы L1, С9 и L2, С10 должны быть подобраны так, чтобы резонансная частота была их равной частоте задающего генератора микросхемы DA1 или была равной 3 гармоники.
Естественно описываемая схема не имеет функции прогрева нитей накала лампы…
Конструкция и детали.
Все собрано радиолюбительским способом на «печатной плате» вырезанной ножом для бумаги -:). Помехогасящий дроссель Т1 — от импульсного питания старого телевизора. Кто будет мотать сам — каркас любой (может быть и Ш-образный, и тор ферррит должен быть проницаемостью больше 600), обе обмотки мотать надо синфазно, витков сколько угодно, но желательно больше 20. Можно вообще обойтись без узла C1, C2, T1 -:). Но, тогда ваша лампа станет сильным источником радиопомех.
Конденсатор C9′ на напряжение не менее 1 кВ. Значение емкости С8 может быть в пределах 0.1 мкФ-1 мкФ, напряжение не менее 400В. С7 любого типа емкостью 0.1 мкФ на напряжение 50 В.
Дроссели L1,L2 (важнейшие элементы!!!) покупные. Они имеют индуктивность 3.2 мГн. (для ламп УФ ламп фирмы Philips TL4W/08).
К остальным конденстаторам и резисторам — особых требований нет. D1 желательно использовать диод Шотки. Самые важные детали в схеме это резонансные элементы лампы — это L1, С9 и L2,C10.
Налаживание.
Если схема собрана правильно и все элементы имеют указанные значение особого налаживания не требуется. Все работает сразу. Но, чтобы обезопасить себя от возможны проблем, необходимо первый раз включать сему последовательно с 40 Вт лампой на 220В. При этом обе УФ лампы нормально запустятся, и гасящая лампа будет гореть еле-еле. Если же в схеме какие-то ошибки, или неправильно подобраны элементы резонансной части эта лампа вспыхнет ярким светом (лампы УФ могут или не гореть или как-то непонятно мерцать).
Для экспрес-проверки системы можно использовать очень простой метод. При первом включении необходимо закоротить дроссели L1 и L2 (т.е. намеренно вывести системы из резонанса). При этом задающий генератор в микросхеме будет работать, выходные транзисторы будут формировать необходимый выходной сигнал, но нагрузка не будет резонансной, а следовательно ее можно рассматривать как простое сопротивление, не имеющее реактиыной составляющий. В этом случае вы увидете несильно разогретые нити УФ ламп с неярким орелом вокруг них и довольно сильно горящую лампу накаливания (на 40 Вт), которая включена последовательно с ЭПРА. Это признак нормально работающей системы (т.е. можно точно говорить о нормальной работе задающего генератора в микросхеме и выодных транзисторов). Далее дело остается только за подбором элементов резонансной части.
Если все настроено правильно, то микросхема DA1 не греется и никакого радиатора не требуется!!!
DSCN0196sm
Другая схема ЭПРА построена на микросхеме ir2151 (лучше использовать ir2153) и мощных выходны полевых транзисторах. Это сема позволяет (за счет использования отдельных транзситоров) увеличить мощность запускаемых ламп. Схема представлена ниже.
DSCN0247sm
Как работает схема?
Фактически описанная выше схема — полностью аналогична этому варианту. Как уже упомнилось, основное отличие в том, что в ней используются отдельные выходные транзисторы, типы которых можно подбирать под свои нужды.
Конструкция и детали.
Эскиз «печатной» платы и сама готовая «плата», которая изготавливается методом вырезания ножом для бумаги представлен ниже:
DSCN0248sm OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Рекомендации во выбору элементов те же, что и в схеме на микросхеме IR51H420. Стоит отметить только, что значения резисторов R3, R4 должны быть одинаковыми, но значения их сопротивления могут лежать в довольно большом диапазоне — 10-200 Ом. Транзисторы VT1, VT2 были использованы irf720, хотя можно использовать и другие IRF740, IRF840 и т.д. В китайских схемах запуска для ламп небольших мощностей (до 20 Вт) я видел даже биполярные 2n2222, MJE13003, MJE13005 и т.п. Но с ними экспериментов не проводилось — поэтому ничего сказать не могу. По-видимому, при установке биполярны транзситоров может потребоваться некоторое изменение параментров демпфирующей цепи R5, С6 и элементов R3, R4.
L1 и L2 наматываются на каркасах от дросселей ДРТ-1 или трансформаторов ТМС , ТМС-20. И много в блоках строчной разверток телевизоров серий 3УСЦТ-4УСЦТ (можно много найти на помойка г. Москвы -:) ). Как это ни странно, конструкция дросселя не очень критична, важно достичь необходимой индуктивности и то, чтобы феррит был проницаемостью в пределах 100-2000 (конечно, придется подбирать необходимое количество витков для каждой марки феррита). Для лампы Т8 на каркас от ДРТ-1 нужно намотать около 435 витков провода, толщиной около 0.2 мм. Если есть возможность — старайтесь мотать виток к витку, если нет то слоями по 100 витков с обязательной изоляцией 1-2 слоями скотча, изоленты или тонкой бумаги. Естественно это при условии использования С7 и С8 величиной 3300 пФ. Для ламп ЛБ-36 (это TL-D производства Philips) — нужно мотать около 320-350 витков, а емкости С7, С8 сделать в районе 4700 пФ — к сожалению точнее сказать не могу, т.к. окончательный вариант так и не был сделан.
Обращаю внимание и на то, что для мощных ламп (больше 20 Вт) значение блокировочного конденсатора C5 должно быть в районе 1 мкФ (больше можно, меньше — нежелательно).
Налаживание.
Эту схему можно использовать для ламп разных типов и мощностей. Первые попытки были с запуском малогабаритных ламп Т8. Естественно первый пуск с ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ включением последовательно 40 Вт лампы на 220 В (на фотографии внизу она отчетливо видна — справа).
В любом случае налаживание начинается с установки ОДНОЙ лампы — V1 или V2!
Если все нормально, то вы увидите то, что изображено на фотографии. Если нет, то возможны варианты… Если элементы не попадают в резонанс, то лампа может вспыхнуть и погаснуть — после чего сильно загорится балансная лампа, либо она сразу загорится сильно -:), либо лампы все-таки запустятся но будут как-то неприятно мерцать…
Самый худший вариант когда при включении лампы V1, V2 не горят вообще, а сильно загорается балансная лампа на 40 Вт… В этом случае следует поступить также как описано в описании схемы на IR51H420 (т.е. попробовать закоротить катушки L2, L2) и запустить схему. Если участок схемы DA1-VT1, VT2 работает — то увидите нормально горящие спирали ламп V1, V2 и ореолы вокруг них.
Если же лампа вспыхивает (пробивается) и гаснет — надо попробовать незначительно поменять емкости C7 и С8. Если не помогает — придется изменить индуктивности L1, L2.
Очень рекомендую (особенно тем, кто хочет быстро получить результат) использовать такой метод. Надо взять готовый дроссель (либо намотанный самостоятельно, либо взятый сразу из телевизора) и освободить от пластмассовых наплывов сердечник, так, чтобы его можно было свободно вдвигать и выдвигать из готовой катушки. Для этого рекомендую от готового дросселя ДРТ-1 отмотать витков 200-300 и удерживая пальцами сердечник включить схему. Затем медленно вдвигая или выдвигая найти положение, при котором лампа V1 или V2 уверенно загорается (возможно для этого потребуется несколько раз включать и выключать ЭПРА). Затем найти такое положение, при котором балансная лампа на 40 Вт светит тускло, а V1 или V2 наиболее ярко. Видимо здесь потребуется найти какой-то копромисс. -:). Затем сердечник надо закрепить в таком положении клеем или чем-либо еще (без такой закрепления сердечник уезжает вглубь катушки при включении ЭПРА -:) ) и либо «оставить так навсегда», либо измерив индуктивность получившегося дросселя подобрать нужное количество витков и намотать новый с полностью вдвинутым сердечником (кому как нравится).
Кстати, не стоит удивляться, что сердечник в резонансе немного будет звенеть (пальцами это четко чувствуется) — все так и должно быть! При этом КПД дросселя с выдвинутым сердечником будет ниже, чем того, в котором сердечник полностью вдвинут, а нужная индуктивность достигнута подбором витков… Тут тоже говорится, дело вкуса — кому как…
Описанная схема способна запускать 2 лампы по 40 Вт, при этом транзисторы VT1 и VT2 не греются (радиаторов тоже не требуется)!

Обращаю внимание на то, что обе лампы хоть и Т8, но они «немного разного типа» (одна белая — отечественная, другая розовая фирмы Philips). Для схем ЭПРА все-таки основополагающим является мощность лампы, а не ее тип… Но, при использовании ламп больших мощностей очень желательно, чтобы они были одинаковыми. На фотографии внизу, видно как выглядит работающая схема (а на заднем плане варианты дросселей, с которыми приводились эксперименты -:) )…

Стоит отметить еще и то, что при запуске мощных лампа, возможно, потребуется незначительно изменить значения элементов демпфирующей цепи R5, C6. При наличии осциллографа можно попробовать, глядя на изменения формы сигнала на выходе — это общая точка соединения VT1, VT2 и вывода 6 микросхемы DA1, попробовать изменить значение резистора R5 (естественно для этого его надо заменить на проволочный, хороший низкоомный, мощный резистор) — цель одна: добиться минимальных по амплитуде выбросов напряжения. Но, делать это стоит только в том случае, если у вас по непонятным причинам «все работает нормально, но греются транзисторы VT1, VT2″.
Описанная сема тоже не позволяет осуществить предварительный прогрев нитей запускаемых ламп. Если это нужно все-таки сделать (хотя в советское время про это никто не знал -:)) ), то для этого можно рекомендовать использовать микросхему ir21571. При это транзисторы и элементы резонансной части схем остаются без изменений и если была проведена настройка, по описанной методике, то по идее дополнительной настройки не потребуется .
А если кому интересно вот тут можно скачать книгу Ю. Н. Давиденко «Настольная книга домашнего электрика. Люминисцентные лампы.»по ЭПРА и всяким лампам -:) в формате DJVU.

январь-февраль, 2008 г
Чубаров И.Ю. (Krolik) (ivder99@bmstu.ru)

 

 

 

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>