Источник: International Rectifier. Application Note AN-1056.
|
Эти инструкции по применению предназначены для использования в качестве средства разработки, позволяющего ускорить вывод вашей продукции на рынок.
Принципиальная схема
Описание работы схемы
В основе устройства гибридная микросхема электронного балласта IR53H420, в корпусе которой размещена микросхема драйвера балласта IR2153 и два включенных полумостом HEXFET габарита 2 с допустимым напряжением сток-исток 500 В. Входное переменное напряжение 120 В подается между выводами AC1-N, выпрямляется и удваивается, чтобы обеспечить напряжение на шине питания около 300 В. При входном напряжении 220 В переменного тока (которое следует подавать между выводами AC1-AC2), напряжение выпрямляется, но не удваивается. Таким образом, на шине питания схемы всегда получается приблизительно 300 В. Сопротивление пускового резистора R2 подобрано так, чтобы он обеспечивал достаточный ток для запуска генератора в микросхеме IR53H420, но недостаточный для включения внутреннего стабилитрона IR53H420. При таких условиях, рассеиваемая на резисторе R2 мощность достаточно мала, что позволяет использовать резистор мощностью ¼ Вт. Схема подкачки заряда, состоящая из конденсатора C10 и диодов D5 и D6, используется таким образом, что при начале генерации IR53H420, схема заряжает конденсатор, увеличивая напряжение на выводе Vcc, позволяя включиться внутреннему стабилитрону. Если лампу отключить от схемы, разорвется цепь, через которую заряжается конденсатор C10. Вследствие этого, напряжение на выводе Vcc микросхемы IR53H420 начнет падать. Когда напряжение на Vcc опустится ниже отрицательного порога детектора напряжения, генерация прекратится. С этого момента напряжение вновь начнет расти, и после того, как оно достигнет верхнего порога, генератор микросхемы опять заработает. Если лампа не подключена к схеме, путь для тока, заряжающего схему подкачки заряда, оказывается разорванным, и напряжение на Vcc опять падает ниже отрицательного порога. Такой процесс будет продолжаться бесконечно, до тех пор, пока не будет выключено питание, или подключена лампа. Если подключить к схеме лампу, она засветится.
Для увеличения срока службы и обеспечения мягкого запуска лампы, катоды должны предварительно нагреваться до такой температуры, чтобы их сопротивление в три-четыре раза превысило сопротивление в холодном состоянии. Процедура предварительного подогрева происходит в три этапа, для каждого из которых устанавливается своя частота генерации. Начинается генерация на частоте, намного превышающей резонансную частоту контура, образованного индуктивностью L1 и конденсатором C9. Это гарантирует, что начальное напряжение на лампе будет ниже напряжения поджига. На втором этапе частота понижается, что позволяет обеспечить ток через катоды, достаточный для того, чтобы нагреть их за время предварительного разогрева, но, в то же время, сохранить напряжение на лампе ниже уровня поджига. На третьем этапе устанавливается рабочая частота генератора. Теперь напряжение на лампе превышает напряжение поджига, а резонансная частота схемы смещается ниже, и ток через лампу ограничивается дросселем L1. Переключения частоты происходят за счет коммутации в определенное время различных конденсаторов с помощью двух MOSFET Q1 и Q2. Частота на этапе предварительного разогрева определяется формулой:
Время предварительного разогрева задается постоянной времени RC-цепочки, образованной резистором R3 и конденсатором C3, а также напряжением на стабилитроне D1. Когда напряжение на C3 достигает величины, равной сумме напряжения стабилитрона D1 и порога включения транзистора Q1, конденсатор C6 закорачивается, и частота понижается до рабочего значения. Установившаяся частота определяется формулой:
Представленные а Перечне компонентов номиналы подобраны для управления CFL мощностью 13 Вт, с холодным сопротивлением нитей (катодов) 4 Ом. Если используется лампа с иным сопротивлением нитей, номиналы элементов узла предварительного нагрева должны быть пересчитаны. Схема электронного балласта работоспособна в диапазоне температур от 25 °C до 105 °C. При этом ее характеристики изменяются незначительно, или не изменяются вовсе.
Перечень компонентов схемы
|
Позиция |
Описание |
Кол-во |
Обозначение |
Изготовитель |
|
U1 |
Микросхема |
1 |
IR53H420 |
IR |
|
Q1, Q2 |
MOSFET |
2 |
IRLML2402 |
IR |
|
BR1 |
Мостовой выпрямитель |
1 |
DF10S |
IR |
|
C1, C2 |
Конденсатор 10 мкФ / 250 В |
2 |
ECE-A2EU100W |
PANASONIC |
|
C3 |
Конденсатор 1 мкФ / 50 В |
1 |
ECE-A50Z1 |
PANASONIC |
|
C4 |
Конденсатор 2.2 мкФ / 50 В |
1 |
ECE-A50Z2R2 |
PANASONIC |
|
C5 |
Чип конденсатор 1206 1000 пФ |
1 |
ECU-U1H102KBM |
PANASONIC |
|
C6 |
Чип конденсатор 1206 3300 пФ |
1 |
ECU-U1H332KBM |
PANASONIC |
|
C7 |
Чип конденсатор 1206 0.1 мкФ / 50 В |
1 |
ECU-V1H104KBW |
PANASONIC |
|
C8, C10 |
Чип конденсатор 1812 470 пФ / 1 кВ |
1 |
102S43N471KV4E |
JOHANSON DIELECTRIC |
|
C9 |
Конденсатор 0.01 мкФ / 630 В |
1 |
MKP10 |
WIMA |
|
R1 |
Резистор 1 Ом, ½ Вт |
1 |
1.0H-ND |
YAGEO |
|
R2 |
Резистор 240 кОм, ¼ Вт |
1 |
240KQBK-ND |
YAGEO |
|
R3, R4 |
Чип резистор 1206 1 МОм,1/8 Вт |
1 |
ERJ-8GEY105 |
PANASONIC |
|
R5 |
Чип резистор 1206 2.2 МОм,1/8 Вт |
1 |
ERJ-8GEY225 |
PANASONIC |
|
R6 |
Чип резистор 1206 20 кОм,1/8 Вт |
1 |
ERJ-8GEYJ203 |
PANASONIC |
|
D1 |
Чип стабилитрон 7.5 В в корпусе SOD123 |
1 |
BZT52-C7V5DICT-ND |
DIODES INC |
|
D2 |
Чип стабилитрон 3.9 В в корпусе SOD123 |
1 |
BZT52-C3V9DICT-ND |
DIODES INC |
|
D3 |
Быстровосстанавливающийся диод, 400 В |
1 |
10BF40 |
IR |
|
D4, D5, D6 |
Чип диод в корпусе DL35 |
1 |
1N4148 |
DIODES INC |
|
L1* |
Индуктивность 2.5 мГн |
1 |
9677142009 |
FAIR-RITE |
 |
 |
|
Рисунок 1. Напряжение на катоде (Старт - Предварительный разогрев - Работа). |
Рисунок 2. Ток катода (Старт - Предварительный разогрев - Работа). |
 |
 |
|
Рисунок 3. Напряжение на лампе (Старт - Предварительный разогрев - Работа). |
Рисунок 4. Ток через лампу (Старт - Предварительный разогрев - Работа). |
 |
|
Рисунок 5. Напряжение Vout при отсутствии лампы (прерывистый режим). |
От редакции
Встречающиеся в документе многочисленные ссылки на элементы внутренней структуры микросхемы IR53H420 побудили нас дополнить оригинальный материал парой схем. Надеемся, они помогут вам разобраться, какой внутренний стабилитрон, детектор напряжения и пр. упоминаются в тексте.
Кликните для увеличения
Внутренняя структура микросхемы IR2153
Внутренняя структура гибридной микросхемы IR53H420
Надписи на рисунках
| Надпись | Перевод |
|
UV DETECT |
Детектор напряжения |
| LOGIC | Логическая схема |
| DEAD TIME | Мертвое время |
| PULSE GEN | Генератор импульсов |
| HV LEVEL SHIFT | Высоковольтный узел сдвига уровня |
| PULSE FILTER | Фильтр импульсов |
| DELAY | Схема задержки |
| Fast recovery diode D1 is incorporeated in IR53HDXXX only |
Быстровосстанавливающийся диод D1 присутствует только в микросхемах IR53HDXXX |
