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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA
Avviatori elettronici. Il principio di funzionamento dell'avviatore elettronico sul chip UBA2000T. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori per lampade fluorescenti Consideriamo più in dettaglio uno starter elettronico implementato su un chip specializzato di PHILIPS - UBA2000T. L'UBA2000T è un circuito integrato utilizzato negli avviatori elettronici per lampade fluorescenti progettato per sostituire gli avviatori bimetallici convenzionali. Il microcircuito controlla il preriscaldamento degli elettrodi della lampada e la sua accensione. Il tempo di riscaldamento della lampada è rigorosamente definito utilizzando un divisore di frequenza di alimentazione. Quando una lampada si guasta, il circuito si spegne automaticamente dopo sette tentativi di accensione falliti, evitando così il surriscaldamento del ballast. In caso di interruzioni della tensione di alimentazione, il circuito si ripristina automaticamente allo stato originale e garantisce la riaccensione della lampada. Il chip UBA2000T fornisce la sequenza di azioni necessarie per accendere una lampada fluorescente. I modi per accendere il microcircuito nel circuito di alimentazione della lampada sono mostrati in fig. 3.4, e lo schema a blocchi funzionale dell'UBA2000T è riportato in fig. 3.5. La tensione di rete viene rettificata e divisa dai resistori esterni R1 e R2 al livello richiesto. All'accensione, il condensatore tampone C1 viene caricato attraverso un partitore resistivo e un interruttore interno S1; la tensione attraverso il condensatore viene utilizzata per alimentare il chip. Finché la tensione ai capi del condensatore del buffer Vcc non supererà il livello di trigger Vcc (гst), vengono inizializzati i circuiti interni del microcircuito. Quando la tensione di alimentazione Vcc raggiunge la soglia di trigger Vcc (gst), e il valore di picco di VlN diventa maggiore di FIGN (ovvero, la tensione di rete è vicina al suo valore di picco), l'interruttore di alimentazione esterno si apre. Di conseguenza, la corrente di riscaldamento degli elettrodi della lampada inizia a fluire attraverso gli elettrodi della lampada, l'interruttore di alimentazione e il sensore di corrente integrato. Durante l'intero periodo di tempo, mentre l'interruttore di alimentazione esterno è chiuso, il microcircuito è alimentato dal condensatore tampone C1. Tipica forma d'onda di tensione al pin 6 (Vcc) è mostrato in Fig. 3.6.
Durante il periodo di riscaldamento degli elettrodi della lampada il condensatore si sta scaricando. La tensione dal resistore di rilevamento della corrente viene inviata a un comparatore la cui uscita viene utilizzata come segnale di clock per un contatore interno. Questo contatore determina il tempo di riscaldamento degli elettrodi della lampada, pari a 1,52 s ad una frequenza di alimentazione di 50 Hz. Grazie all'utilizzo di un contatore, il tempo di riscaldamento viene mantenuto in modo molto preciso, poiché dipende solo dalla frequenza della rete di alimentazione. Dopo aver preriscaldato gli elettrodi della lampada l'interruttore di alimentazione esterno si apre nel momento in cui la tensione attraverso il resistore di misurazione della corrente corrisponde alla corrente che scorre di almeno 285 mA. In seguito all'interruzione della corrente in un circuito contenente un carico induttivo, viene generato un impulso ad alta tensione che accende la lampada fluorescente. Dopo aver acceso con successo la lampada la tensione su di esso diventa molto inferiore a quella di rete. Di conseguenza, la tensione di alimentazione del microcircuito non supera il livello di soglia necessario per il suo funzionamento. Sulla fig. 3.6 mostra l'andamento della tensione di alimentazione del microcircuito quando la lampada viene accesa dopo il secondo tentativo. Durante il riscaldamento degli elettrodi della lampada il microcircuito è alimentato dall'energia immagazzinata nel condensatore buffer e la tensione di alimentazione diminuisce gradualmente. Se dopo aver applicato un impulso ad alta tensione lampada non si è accesa, quindi l'interruttore di alimentazione esterno rimane chiuso e la tensione sul condensatore buffer sale nuovamente al di sopra del livello iniziale. L'interruttore di alimentazione esterno si richiude e inizia il successivo ciclo di riscaldamento e accensione della lampada. In tutti i successivi tentativi di accensione, ad eccezione del primo, il tempo di riscaldamento si riduce a 0,64 s, poiché gli elettrodi della lampada non si sono ancora raffreddati dopo precedenti tentativi di accensione falliti. Un contatore interno limita a 7 il numero di tentativi di accensione falliti. Questo impedisce alla lampada di lampeggiare a fine vita. Il chip UBA2000T contiene circuiti di protezione della corrente incorporati. Quando la corrente attraverso la resistenza del sensore supera la soglia di protezione (IPROT), l'interruttore di alimentazione è chiuso e il microcircuito entra in modalità di riposo. La disinserzione e riattivazione della tensione di alimentazione ripristina i circuiti di protezione. Il diagramma di stato del microcircuito durante l'accensione della lampada è mostrato in fig. 3.7.
Alimentazione. Quando la tensione di alimentazione viene applicata al microcircuito, la capacità del buffer viene caricata e la sorgente di corrente interna può funzionare. La tensione di alimentazione interna del microcircuito è stabilizzata e non dipende dalla tensione sul condensatore tampone. Il diodo zener integrato limita la tensione al pin 6 (Vcc) a livello Vcc (sl). Comparatori di tensione. I comparatori monitorano la tensione sul condensatore buffer e consentono il funzionamento dei circuiti interni del microcircuito quando la tensione di alimentazione raggiunge il livello iniziale - Vcc (sl). Ci vuole un certo periodo di tempo t per caricare inizialmente il condensatoreini (Vedi Figura 3.6). Questa volta dipende dal valore del condensatore C1, dal consumo di corrente del microcircuito e dalla resistenza del divisore esterno all'ingresso Vin (R1IIR2). Dopo la carica del condensatore C1 ea condizione che la tensione di rete sia prossima al suo valore massimo, viene generato un impulso di corrente che apre l'interruttore di alimentazione esterno. Se la tensione di alimentazione scende a un livello che indica l'assenza di tensione di rete, i circuiti interni del microcircuito vengono ripristinati e diventa pronto per il riscaldamento e l'accensione della lampada quando la tensione di rete viene riaccesa. grilletto. Lo stato del trigger interno riflette lo stato dell'interruttore di alimentazione esterno. Il processo di impostazione del trigger è determinato dallo stato dei comparatori di tensione, dal contatore del numero di accensioni e dalla modalità di riposo del microcircuito. Il ripristino del trigger è controllato dal timer, dal sensore di corrente e dai circuiti di protezione della corrente. sensore di corrente. Il sensore di corrente controlla il momento in cui l'interruttore di alimentazione viene spento e genera impulsi di clock per controllare i contatori interni del microcircuito (Fig. 3.8).
Per un corretto funzionamento, la corrente di riscaldamento degli elettrodi della lampada deve rientrare nell'intervallo consentito di IPR. A causa di una certa isteresi, i singoli picchi della corrente di riscaldamento dell'elettrodo non influiscono sullo stato del contatore. Inoltre, i circuiti del sensore di corrente eseguono un ulteriore filtraggio a bassa frequenza del segnale, che elimina l'influenza di brevi impulsi di corrente sul tempo di riscaldamento degli elettrodi della lampada. Sensore anteriore. Il sensore frontale assicura la chiusura dell'interruttore di alimentazione esterno sul fronte di discesa della corrente di riscaldamento raddrizzata. contatore. Quando al contatore viene applicato un segnale di clock con una frequenza di rete raddoppiata, il contatore imposta la durata del primo riscaldamento degli elettrodi della lampada e, se necessario, la durata dei successivi sei riscaldamenti. Circuito di controllo del tempo di riscaldamento. A seconda dello stato del contatore del numero di corse, un grande (tPRF = 1,25 s) o piccolo (tPRN = 0,64 s) tempo di riscaldamento. Esegui il contatore. Il numero di avvii viene conteggiato da un contatore separato. Dopo sette tentativi di avvio falliti, il microcircuito viene trasferito in uno stato di riposo. A riposo, la corrente assorbita aumenta, in modo che il condensatore buffer si scarichi rapidamente quando l'avviatore viene scollegato dalla fonte di alimentazione. Ciò fornisce un ripristino automatico dell'avviatore durante la sostituzione a caldo di una lampadina difettosa. Circuiti di protezione corrente. Se la corrente attraverso la resistenza di misura supera il valore di soglia IPROT, il tasto di alimentazione esterno si chiude. Durante i primi periodi dello stato aperto del tasto di accensione (tempo di blocco tD) è vietato il funzionamento dei circuiti di protezione della corrente. Per questo motivo, i processi transitori all'apertura della chiave non portano al funzionamento dei circuiti di protezione corrente. Se la corrente supera il valore di soglia, l'interruttore di alimentazione viene spento e il microcircuito viene trasferito allo stato di riposo, impedendo la successiva apertura della chiave. Il microcircuito può essere portato fuori da questo stato solo disattivando la tensione di alimentazione. buffer di uscita. Il buffer di uscita è progettato per controllare un tiristore esterno con una bassa corrente di ingresso o un potente transistor ad effetto di campo. Nel processo di accensione del microcircuito, la sua uscita viene mantenuta a un livello basso, il che impedisce l'apertura dell'interruttore di alimentazione. Interruttore di alimentazione su tiristore. Come già accennato, UBA2000T può funzionare insieme a un tiristore ad alta tensione TN22 (Fig. 3.9). È un tiristore single-ended di alta qualità prodotto con tecnologia planare di diffusione pnpn ad alta tensione. Il produttore è STMicroelectronics (st.com). Il tiristore è prodotto in custodie di plastica IPAK (TO-251), DPAK (TO-252) ed è destinato all'uso in dispositivi di avviamento elettronici per lampade fluorescenti. Le principali caratteristiche tecniche del tiristore TN22:
Valori massimi di parametri e modalità TN22:
Un tipico esempio di utilizzo di un microcircuito in combinazione con un tiristore con una piccola corrente di ingresso (tipo TN22) utilizzato come interruttore di alimentazione esterno è mostrato in fig. 3.4, un. In questo caso, il partitore di tensione di ingresso resistivo non è collegato a un filo comune, ma all'elettrodo di controllo dell'interruttore esterno. Poiché la tensione sull'elettrodo di controllo della chiave è piccola, ciò non comporta un cambiamento evidente nel fattore di divisione. Amplificatore buffer di uscita genera un impulso di corrente necessario per aprire la chiave esterna TH1. Questo impulso di corrente è sincronizzato con la tensione al pin 4 (VIN). L'interruttore di alimentazione si apre quando la tensione VIN raggiunge il livello VIGN. In questo caso, la corrente attraverso il divisore R1 e R2 è parte integrante della corrente necessaria per aprire la chiave. Se necessario, l'impulso di corrente viene ripetuto ogni mezzo ciclo della tensione di rete. Quando è necessario chiudere la chiave esterna, il buffer di output è in grado di fornire il grande flusso di corrente necessario per chiudere la chiave in modo affidabile. A volte è necessario limitare la corrente pulsata che scorre quando si apre la chiave a causa della scarica del condensatore di soppressione del rumore C2. Per fare ciò, un resistore R3 può essere collegato in serie al condensatore. Tasto di accensione su un transistor ad effetto di campo. Uno schema tipico per l'utilizzo del chip UBA2000T in combinazione con un interruttore a transistor ad effetto di campo di potenza è mostrato in fig. 3.4, b. In questo caso, il partitore resistivo è collegato al filo comune. Il buffer di uscita del microcircuito funziona in modo simile al caso precedente. L'impulso di corrente in uscita carica il gate del transistor ad effetto di campo. Di conseguenza, il transistor si apre. Per mantenere il transistor in uno stato conduttivo, viene utilizzato un resistore ad alta resistenza, collegato tra il gate del transistor e il condensatore tampone C1. La necessità di questo resistore è dovuta al fatto che la corrente di uscita è pulsata, non continua. Dovrebbe essere notatoche l'uso di un resistore porta ad un aumento della corrente di scarica della capacità tampone C1. Il diodo zener interno limita la tensione all'uscita del microcircuito e, di conseguenza, al gate del transistor ad effetto di campo, a un livello di circa 6,8 V. Entrambe le applicazioni richiedono l'utilizzo di un interruttore di alimentazione con tensione di breakdown V(BR)AC o V(BR)DSsuperamento della tensione di accensione della lampada fluorescente. In tavola. 3.1 sono dati valori limite dei parametri del chip UBA2000T. Tabella 3.1. Valori limite dei parametri del chip UBA2000T
Note al tavolo. 1. L'uscita è collegata a un diodo zener interno con una tensione di rottura di circa 6,8 V. 2. L'uscita è collegata a un diodo zener interno con una tensione di rottura di 130-230 V. La corrente attraverso l'uscita deve essere limitata a 10 mA. 3. Valore dell'impulso con una durata dell'impulso di 2 ms. Autore: Koryakin-Chernyak S.L.
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