LB-20 灯用电子镇流器。方案、说明

电子灯镇流器LB-20。无线电电子电气工程百科全书

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白炽灯的主要缺点是效率低，因此电能消耗高。如果使用效率更高的荧光灯，则可以减少房间照明时的电能消耗。电子镇流器现在在国外被广泛使用，提供“平滑”、无脉动的光线。

电子镇流器在工业中的广泛引入此前曾因元件成本高、晶体管开关速度不够高以及生产成本昂贵而受到阻碍。国际整流器公司和其他类似公司推出新型经济型 IR2151 MOS 栅极驱动器后，所有这些缺点都得到了消除。这些驱动器是单片功率集成电路，能够驱动两个晶体管、MOSFET 或 IGBT 半桥转换器。它们可以在高达 600 V 的电源电压下工作，并具有清晰的输出脉冲形状，占空比为 0 至 99%。

IR 2151 驱动器的功能框图如图 1 所示。

（点击放大）

该驱动器包含一个基于运算放大器的输入部分，可以在自振荡器模式下工作。频率由连接到端子 Ct、Rt 的附加悬挂元件决定。

在零处暂停发生器会在前一个晶体管关闭后延迟 1 μs 打开输出晶体管。在上侧沟道中进行电流隔离，然后使用场效应晶体管通过功率放大器放大电压，并将HO输出的输出电压提供给功率晶体管的栅极。下臂由主振荡器通过零位暂停发生器和延迟装置进行操作。为了保证驱动器稳定工作，内部有一个稳压二极管，将电压限制在15V。

电子镇流器的方案如图2所示。

（点击放大）

转换器的频率由电路 R2C5 决定

fg = 1/(1,4R2C5) = 40 kHz。

驱动器通过电阻器 R1 供电，通过内部齐纳二极管稳定至 15 V，并通过电容器 C4 进行滤波。高侧栅极放大器使用充电“泵”电路供电，即通过电阻R3和二极管VD5。提供给荧光灯的来自电容器C7的转换器的输出电压具有矩形形状。灯串联谐振电路，灯电流流过灯丝，接通后灯丝发热，灯被点燃。电路C9、L2和C10、L3的谐振频率为40kHz。

为了降低电能消耗的峰值因数，整流器负载选择为感性负载（电感L1和电容C2、并联电容C3用于降低高频可变分量的幅值）。在这种情况下，不需要输入噪声滤波器，并确保与网络的“软”连接（波峰因数是消耗电流的幅度与相同电流的均方根值的比率））。

为了将晶体管的开关速度限制在40-50ns的水平，电阻器R4和R5的阻值为24欧姆，被包含在晶体管的栅极中。限制开关速度对于减少寄生电感和电路板电容的影响是必要的。将开关速度限制在这个水平可以实现可靠的操作设计。

在构建电路时，需要正确选择限流电阻R1的阻值；为此，应考虑流过它的所有电流： I0——IR2151微电路的静态电流； I2为VT2栅极导通所需的电流； Iв——定时电阻R2的电流； In - 为高侧放大器供电的充电“泵”的电流； Iс是微电路内部齐纳二极管的电流，用于稳定器的稳定工作。

IR2151芯片常温下的静态电流为1mA，温度升高10℃时静态电流下降100%。我们认为它等于 I0=1,1 mA。

导通栅极VT2所需的电流由公式I2=2Qgfpr确定，其中Qg是IRF730晶体管的栅极电荷（Qg=18nC）； fpr - 转换频率等于 40 kHz，即I2 = 1,4 毫安。定时电阻R2的电流Iв = 0,25 Ucc/R2 = 0,25 15/18•103 = 0,21 mA。充电“泵”电流有两个组成部分：1）当开关信号施加到晶体管VT1的栅极时，第一时刻电压较低，电流幅度约为10 mA，持续时间为200 ns； 2）当开关信号加到晶体管VT1的栅极时，第一时刻的电压保持约等于微电路上级输出放大器的电源电压，电流幅值约20mA，持续一段时间200 ns，则充电“泵”的电流

Iн=(10•10-3+20•10-3)200•10-9•40•103=0,24мА.

微电路内部齐纳二极管的电流范围为0,1至5mA。考虑到电源电压的变化，我们选择内部齐纳二极管电流Iс = 0,5 mA。

让我们确定流过电阻器 R1 的总电流，

IR1 = I0 + I2 + Iv + In + Ic = 1,1 + 1,4 + 0,21 + +0,24 + 0,5 = 3,45 mA

电阻R1

R1 \u190d (15 - 3,45) / 10 * 3-50 \uXNUMXd XNUMX kOhm。

我们选择标准值 47 kOhm。

从结构上看，电子镇流器由两块板制成。输入部分（电容器 C1、二极管 VD1...VD4、电感器 L1、电容器 C2）使用铰链安装。连接工业网络时，需要串联0,5A保险丝，其余电路位于印刷电路板上。其上元件的放置如图3所示。

灯具电子镇流器LB-20

整流二极管VD1...VD4可以使用平均正向电流大于0,2A、最大反向电压大于350V的任何低频二极管（例如D226、D237B、V、ZH、KD109V 、KD209A、KD209B或桥式整流器KTs405）。您可以使用 IR2151、IR2152、IR2153、IR2154 代替 IR2155 驱动器，而无需对电路进行任何更改。可以使用类似的IRF730、IRF720代替场效应晶体管IRF740。不需要晶体管散热器。

MLT-0,125型电路的所有电阻，电阻R1-MLT-1，R6为MLT-0,5。电感器L1可以使用类似的电感器，其电感量为1,3-2,0H，电流为0,20,25A；黑白管电视DR2,3-0,21的扼流圈也适合。电容器C8、C9、C10型号为K31U-3E-5，可以使用电容器型号KSO、K73-17。电容器C2 K50-7型； C5、C6——KM5； C1、C3、C7 型号 K73-17，适用于电压 400 V。

印刷电路板的设计使得电阻器R1和电容器C9、C10的值可以通过并联来选择。

电感器 L2 和 L3 缠绕在由 alsifer 品牌 VC-32R 制成的直径为 29 毫米的环上，每个环包含 320 匝直径为 2 毫米的 PEV-0,3 线。可使用间隙为7mm的铁氧体Sh7x2000μ0,5NM作为磁芯。无需对电路进行任何改动，即可使用目前广泛生产的20W灯来代替LB-18灯。还应注意的是，使用电子镇流器时，灯丝失效的灯会被点燃并烧毁（这种情况下，灯丝必须短路）。

沿 190 V 电路正常运行的镇流器应消耗 0,2 - 0,21 A 的电流（可以在结构的两块板之间进行测量）。

完成的照明器目前已经工作了 5 个月，提供的亮度高于 100 W 白炽灯，打开时没有电流浪涌，灯几乎立即点燃，尤其重要的是，工作时眼睛疲劳的情况大大减少与文学。

作者：D.P. 阿法纳西耶夫

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