基于IR2153芯片的简单电子镇流器。方案、说明

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电子镇流器。基于IR2153芯片的简单电子镇流器。无线电电子电气工程百科全书

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考虑一个基于 IR2153 (IR2151) 微电路的简单电子镇流器电路，如图 3.14 所示。 XNUMX。 IR2153主要参数 如下：

VB端相对公共线的最大电压为600V；
电源电压（V_cc) - 15 伏；
消耗电流（我_cc） - 5毫安；
最大控制电流 I_o -+100 毫安/-210 毫安；
开启时间（吨_运) - 80 纳秒;
关断时间（吨_折扣) - 40 纳秒;
切换暂停（延迟）-1,2 µs。

米。 3.14。 IC IR2153的结构图（点击放大）

基于IR2153制作的电子镇流器原理图如图3.15所示。 XNUMX。

IR2153 是一款带有内部振荡器的高功率绝缘栅场效应晶体管 (MOSFET) 驱动器。它是555系列定时器中使用的发生器的精确复制品，国内的类似物是KR1006VI1。通过淬火电阻器 R1 从直流母线直接运行。

内部电压调节防止过压 V_cc 大于 15,6 V。当电压 V_cc 低于 9 V。

DA1 有两个控制输出:

降低 5 以控制 VT2；
用于控制VT7的上1个输出“浮动”，因为用于控制场效应晶体管VT1的脉冲整形器由浮动电源供电，该电源由元件VD2、C7)形成。

米。 3.15。基于IR2153的电子镇流器原理图（点击放大）

管理电源键时 (VT1、VT2)，IR2151芯片提供1,2μs的开关延迟，以防止晶体管VT1和VT2同时打开且电流流过它们时，立即禁用两个晶体管。

该镇流器设计用于通过 40 V 36 Hz 交流网络为一到两个功率为 0,43 (220) W（灯电流 - 50 A）的灯供电。当使用两个40W灯时，需要添加虚线标记的元件（EL2、L3、C11、RK3）。需要注意的是，为了稳定工作，并联支路中的元件值必须相等（L3，C11→L2，C10），并且提供给灯的电线长度必须相同。

评议会。当对两个灯使用一个驱动器时，最好使用电极的频率加热（不带电阻器）。下面将讨论这种方法（在描述IR53HD420芯片上的电子镇流器时）。

当使用不同功率（18-30 W）的灯时，L2 1,8-1,5 mH的值应分别改变；当使用功率为 60-80 W 的灯时 - L2 × 1-0,85 mH，且 R2 - 来自条件 F_г ~F_б （计算这些频率的公式如下）。

电源电压 220 V 提供给 网络过滤器 （EMC 滤波器）由元件 C1、L1、C2、C3 组成。之所以需要使用它，是因为关键转换器是电磁射频干扰源，网络线路像天线一样辐射到周围空间。

目前的俄罗斯和外国标准规定了这些设备产生的无线电干扰水平。通过两段LC滤波器和整个结构的筛选获得了良好的效果。

在电源滤波器的输入端，包含一个用于防止电源过压和脉冲噪声的传统单元，包括压敏电阻 RU1 和保险丝 FU1。具有负温度系数（NTC）的热敏电阻RK1限制电子镇流器接入网络时逆变器输入端电容滤波器C4充电引起的输入电流浪涌。

此外，电源电压由二极管电桥VD1整流并由电容器C4平滑。 R1C5 链为 DAI - IR2153 芯片供电。微电路内部振荡器 FT 的频率由元件 R2 = 15 kOhm 设置； C6≥1 nF 根据公式

镇流器电路F6的谐振频率由元件L2=1,24mH设定；根据公式 C10 = 10 nF

为了保证良好的谐振，需要满足以下条件：内部发生器的频率应约等于镇流器电路的谐振频率，即Fg～Fb。

在我们的例子中，这条规则得到了满足。元素 VD2、C7 形式 浮动（自举）电源 脉冲整形器控制场效应晶体管.VT1。元件R5、C9 - 阻尼电路（缓冲器），其防止微电路的输出级突然崩溃（CMOS驱动器结构中的寄生晶闸管的操作）。 R3、R4 - 限制栅极电阻，限制感应电流并保护微电路的输出级免遭崩溃。不建议（在较大限度内）增加这些电阻器的电阻，因为这可能导致功率晶体管自发打开。

结构和细节。市电滤波电感L1用两芯网线绕在K32x20x6 M2000NM铁氧体环上，直至完全填满窗口。可以更换电视、录像机、计算机的 PFP 电源的扼流圈。

专用爱普科斯 (EPCOS) 滤波器 B8414-D-B30 可提供良好的噪声抑制效果； B8410-B-A14。

电子镇流器L2的电感采用M2000NM铁氧体制成的W形磁芯。磁芯尺寸 Ш5х5，间隙 8 = 0,4 mm。在我们的例子中，间隙的大小是磁路的两半接触表面之间的垫圈的厚度。可以用带间隙的Sh6x6替换磁路 δ = 0,5 毫米； Ш7х7 有间隙 δ = 0,8 米。

做一个间隙 需要在磁路两半的配合面之间放置适当厚度的非磁性材料（非箔玻璃纤维或 getinax）垫片，并用环氧树脂胶固定。

电感器的电感值（匝数恒定）取决于非磁隙的值。随着间隙的减小，电感增大，随着间隙的增大，电感减小。不建议减小间隙，因为这会导致磁芯饱和。

当磁芯饱和时，其相对磁导率急剧下降，从而导致电感成比例下降。电感的减小导致通过电感器的电流加速增加并导致其发热。通过 LL 的电流也会增加，这对其使用寿命产生负面影响。通过电感器的快速增加的电流还会导致功率开关VT1、VT2的冲击电流过载、开关的欧姆损耗增加、开关过热和过早失效。

绕组 L2 - 143 圈直径为 2 毫米的 PEV-0,25 线。夹层绝缘 - 漆布。绕线 - 转转。 W型铁芯主要尺寸软磁铁氧体（根据 GOST 18614-79）的 c（由两个相同的 W 形磁芯组成）在表中给出。 3.2.

表 3.2。 W型铁芯主要尺寸

IR2153 芯片上的简单电子镇流器

晶体管 VT1、VT2 - IRF720，大功率绝缘栅场效应晶体管。 MOSFET是金属氧化物半导体场效应晶体管；国产的MOSFET是金属-氧化物-半导体结构的场效应晶体管。

考虑它们的参数：

直流漏极电流（我_D) - 3,3 安;
浪涌电流消耗（我_DM)-13 一个;
最大漏源电压（V_DS) - 400 伏；
最大功耗（P_D) - 50 瓦；
工作温度范围 (Tj) - 从 -55 至 +150 °С；
开路电阻 -1,8 欧姆；
总栅极电荷（Q_G) - 20 nC;
输入电容（C_{国际空间站}) - 410 pF。

选择和更换晶体管时 （表3.3中的比较）对于电子镇流器 应该记住如今生产场效应晶体管的公司数量相当大（IR、STMicro、Toshiba、Fairchild、Infineon 等）。晶体管的范围不断扩大，出现了具有改进特性的更先进的晶体管。需要特别注意的参数：

直流漏极 (ID)；
最大漏源电压 (VDS)；
开路电阻，RDS(on)；
总栅极电荷（QG）；
CISS 输入电容。

可能的 电子镇流器的替换晶体管：IRF730、IRF820、IRFBC30A（国际整流器）； STP4NC50、STP4NB50、STP6NC50、STP6NB50（意法半导体）；英飞凌 (infineon.com) 系列 LightMos、CoolMOS、SPD03N60C3、ILD03E60、STP03NK60Z 场效应晶体管； PHILIPS的PHX3N50E等

晶体管安装在小板散热器上。驱动器输出5、7、门电路R3、R4中的电阻器以及场效应晶体管的栅极之间的导体长度必须最小。

表 3.3。部分电子镇流器用晶体管参数对照表

IR2153 芯片上的简单电子镇流器

IR2153 芯片上的简单电子镇流器
米。 3.16。铁芯的主要尺寸（见表 3.2）

二极管电桥VD1——进口RS207；允许正向电流2A；反向电压1000V。可用四个具有适当参数的二极管代替。

二极管VD2级超快（superfast）——反向电压至少400V；允许的直流电流 - 1 A；反向恢复时间 - 35 ns。适合 11DF4、BYV26B/C/D、HER156、HER157、HER105-HER108、HER205-HER208、SF18、SF28、SF106-SF109、BYT1-600。该二极管应尽可能靠近芯片。

芯片DAI - IR2153，可与IR2152、IR2151、IR2153D、IR21531、IR2154、IR2155、L6569、MC2151、MPIC2151互换。使用 IR2153D 时，不需要 VD2 二极管，因为它安装在微电路内部。

电阻器 R1-R5 - OMLT 或 MLT。

1 V 电容器 C3-C73 - K17-630； C4——电解（进口），额定电压至少为350V； C5——25V电解； C6——50V陶瓷； C7 - 陶瓷或 K73-17，电压至少为 60 V； C8、C9 - K73-17（400 V）； SU - 聚丙烯 K78-2 适用于 1600 6。

压敏电阻RU1来自EPCOS-S14K275、S20K275，替换为TVR(FNR)14431、TVR(FNR)20431或国产CH2-1a-430V。

具有负温度系数（NTC - 负温度系数）的热敏电阻（热敏电阻）RK1 - SCK 105（10 Ohm，5 A）或 EPCOS - B57234-S10-M、B57364-S100-M。

热敏电阻可用功率为 4,7-3 瓦的 5 欧姆线绕电阻器代替。

RK2 热敏电阻是具有正温度系数的 PTC 热敏电阻（正温度系数）。 IR2153 的开发人员建议使用 Vishay Cera-Mite 的后置器 - 307C1260。他的 主要参数:

+25 °С - 850 Ohm 时的标称电阻；
灯点亮时施加到正压器的瞬时（最大允许）均方根电压 - 520 V；
正常灯工作期间施加到正压器的恒定（最大允许）均方根电压，-175 V；
最大允许开关电流（将正压器转换为高阻状态）-190 mA；
positor 的直径为 7 毫米。

RK2 正压器的可能替代品是 EPCOS 脉冲正压器（开关周期数为 50000-100000）：B59339-A1801-P20、B59339-A1501-P20、B59320-J120-A20、B59339-A1321-P20。

具有足以容纳八个电子镇流器的必要参数的正压器可以由 ZUSCT 电视消磁系统中广泛使用的 ST15-2-220 热敏电阻制成。拆开塑料外壳后，取出两块“平板电脑”。使用金刚石锉刀，在每个锉刀上切出两个交叉的凹口，如图 3.17 所示。 XNUMX，沿切口将其分成四块。

评议会。将引线焊接到以这种方式制造的正极器的金属化表面上是非常困难的。因此，如图所示。 3.18，在印刷电路板（位置3）上开一个矩形孔，并将“片剂”碎片（位置1）夹在焊接到印刷导体的弹性触点（位置2）之间。通过选择片段的大小，您可以实现所需的灯预热持续时间。

IR2153 芯片上的简单电子镇流器
米。 3.17。带凹槽的“平板电脑”定位器

IR2153 芯片上的简单电子镇流器
米。 3.18。在板上安装自制的 positor

评议会。如果日光灯要用于不频繁开关模式，则可以排除该海报。

调整。元件C6、L2、SU的参数的扩展可能需要驱动器频率的调整。通过选择频率设置电阻R2153，最容易实现IR2微电路的主振荡器频率与L10C2电路的谐振频率的相等。为此，可以方便地临时用一对串联电阻器代替：恒定电阻器 (10-12 kOhm) 和微调电阻器 (10-15 kOhm)。正确设置的标准是灯的可靠启动（点火）和稳定燃烧。

镇流器组装在由箔玻璃纤维制成的印刷电路板上，并放置在铝屏蔽外壳中。印刷电路板和元件的布置如图3.19所示。 XNUMX。

IR2153 芯片上的简单电子镇流器
米。 3.19。印刷电路板和元件布局

作者：Koryakin-Chernyak S.L.

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