Рассказ Лии Гераскиной В стране

Моему коллеге по работе подарили старую настольную лампу которую он решил пристроить в гараже. Но как вы все знаете условия в гараже всегда оставляют желать лучшего как температурные, так и электрические и он обратился ко мне с просьбой посмотреть что можно было бы сделать с лампой для ее стабильной работы. По его словам она хотела включалась, хотела нет, хотела мигала при каждом броске напряжения в сети. Тут же мне под руку подвернулась моя старая лампа такой же точно конструкции и с такими же точно болезнями, но только черного цвета. Процесс становился веселее — как говорится двух зайцев. Вскрытие показало что внутри из электроники был только дроссель. И каково же было мое удивление когда зная что светильники рассчитаны на одинаковые лампы — номиналы дросселей отличались почти на 30%. В одном светильнике 2.5Гн, во втором 3.2Гн. Очередной камень в пользу китайской электронной промышленности. Долго я не сомневался — выбор сразу пал на балласты на базе микросхемы IR2520D от IRF. Тем более что этот вопрос я изучил вдоль и поперек еще полтора года назад когда решал несколько более сложный вопрос — проектирование балласта для светильника на базе ламп T8 4x18W. Но это тема отдельной статьи, может быть позже и напишу.

Немного о микросхеме. IR2520D — это контроллер полумостовой схемы на полевых транзисторах с защитой по току, регулируемым временем предварительного прогрева нитей лампы. Работает все примерно так: при старте конденсаторы С2, С3 заряжаются через высокоомный резистор R1 и полумост запускается с частотой примерно 90кгц которая начинает падать вниз. В точке резонанса которая задается номиналом конденсатора C9, дросселя L2 и характеристиками лампы происходит поджиг лампы. Эта точка находится примерно в районе частоты 40-50кгц. Далее частота снижается до рабочей 30кгц и продолжается нормальная работа балласта — здесь уже конденсатор С9 не участвует а номинал дросселя задает необходимое напряжение на лампе. Суть подогрева нитей накала заключается в том, что дроссель 4,5mH «сопротивляется» переменному току в 90 кгц существенно больше больше, чем току в 30кгц в конце процесса запуска, а потому ток через нити нарастает плавно. Скорость изменения частоты (sweep), а по сути время разогрева нитей задается номиналом конденсатора С7. Рабочую (нижнюю) частоту задает резистор R4. Токовая защита организована весьма оригинально. В качестве токового датчика используется сопротивление канала нижнего по схеме транзистора. Этот момент стоит учитывать при выборе транзисторов при проектировании балласта. Т.е. более мощным транзистором для маломощной лампы можно и навредить в случае возникновения форс-мажора. И соответственно наоборот — мощная нагрузка и казалось бы «вытягивающий» и по току и по температуре транзистор может валить схему в защиту из-за большого сопротивления канала. Вот в основном и все о принципе работы. За прочими подробностями — в документацию на микросхему.

Подытожу. Что мы имеем в плюсах:
1. Толерантная работа с лампой — подогрев и все такое. Есть надежда что срок работы лампы будет приближен к максимальному, чего о китайском дросселе не скажешь.
2. Частота преобразования 30 кгц очень комфортна для глаз. А здоровье — это не пустой звук.
3. Если верить заявлениям производителя  — светоотдача увеличивается на 20% а энергопотребление на столько же уменьшается. Уж не знаю насчет второго, а светит лампа с таким балластом точно лучше (из личного опыта).
4. Зажигается такой балласт практически мгновенно и стабильно работает как при заниженном так и при завышенном напряжении.
5. Сложность схемотехники сравнима с балластом на 2-х транзисторах, а значит доступна для повторения и начинающему радиолюбителю.
Из минусов:
1. Необходимость самостоятельной намотки дросселя. Не знаю кого как — меня это никогда не останавливало.
2. Не самый дешевый вариант, но на здоровье экономить — сами понимаете.

Теперь пожалуй от теории перейдем к практике. Для серии микросхем работы с лампами IRF свободно распространяет у себя на сайте программу Ballast Designer. И у того, кто скачает и попробует в ней что-то посчитать сразу ко мне возникнут вопросы. Да, я не зря не поленился и нарисовал схему с нуля, а не скопировал скриншот из программы как это попадается в большинстве конструкций с использованием IR2520. Именно ради освещения этих подводных камней и несказанного «прямо» в документации и писалась эта статья. Итак по-порядку.
1. Резистор R1. BDA по умолчанию считает его 1.5м для напряжения питания 220в. Но у иностранцев ведь как — 220в +-10% и 195в это уже форс-мажор при котором пора прекращать работать. С номиналом 1м все устойчиво запускается и работает вплоть до 160-170в.
2. Конденсаторы С2, С3. Их не просто так два. В документации предлагается ставить один керамический на 1мкф. Не знаю у кого как — у меня стабильно заработало только при 2.2мкф керамике. В более поздних версиях балластов я стал добавлять еще 1мкф пленочный. Этот момент отображается на стабильности запуска и помехозащищенности устройства.
3. Самое главное. Стабилитрон VD3. По документации 15-вольтовый стабилитрон живет внутри микросхемы. Его в оригинальной схеме снаружи нет вообще.  А напрасно. Я долго ломал себе голову почему у меня раз в месяц вылетает микросхема в одном из 30-ти светильников на работе. После установки этого стабилитрона во все я за год не поменял НИ ОДНОЙ IR2520.
4. К C7 особых требований нет, а вот C4 обязательно должен быть пленочный. С4 участвует в открытии верхнего полевика и потому «неправильный» конденсатор может привести к неполному открытию транзистора со всеми вытекающими.
5. С5 мог бы быть и пленочный, но тут меня задавила жаба. Здесь токи небольшие, а потому можно поставить и керамику. Дабы скомпенсировать уплывание емкости при температуре — оригинальное значения в 680 pf я увеличил до 1000 pf.
6. С8 — пленочный, причем рассчитанный на большие токи. Если у вас есть два таких конденсатора — имеет смысл выбрать больший по габаритам — не прогадаете.
7. С9 — ТОЛЬКО ПЛЕНКА. Минимум 1600в. Очень критичный для работы балласта конденсатор.
8. Транзисторы. IRF720, IRF730, IRF740. Очень хорошие результаты я получил от STP11NK40Z. Субъективно понравились даже больше чем IRF740. Нормально работают без дополнительного охлаждения где-то до 20-25W. Дальше уже лучше ставить на радиаторы.
9. Дроссель. Вот тут совсем все неоднозначно. Я для себя решил так — номинал дросселя считаем в Ballast Designer а вот его намоточные данные лучше в какой-нибудь другой программе. Потому как все мои попытки намотать то, что насчитала родная программа ни к чему хорошему так и не привели.
Вот пожалуй и все подводные камни. Данные рекомендации в принципе справедливы для любой схемы на IR2520. При изменении лампы как правило меняются только номиналы дросселя и тип транзисторов. Все остальное в большинстве случае можно оставить без изменений.

В моем конкретном случае лампа оказалась такая:

На фото китайская лампа из моего светильника без имени и фамилии. Мой товарищ купил под этот проект фирменный Philips PL-S 11W. В Ballast Designer эта лампа называется TC-EL. В общем называйте как хотите но сути дела это не меняет. Перед использованием с данной схемой лампу придется доработать. Если вы внимательно читали начало статьи, то должны были обратить внимание на фразу «внутри светильника только дроссель». Правильно, стартер живет внутри самой лампы. Аккуратно разбираем лампу:

Внутри мы видим более характерные для лампы дневного света четыре проводника, к двум из которых припаян стартер (неонка). Его то мы и аккуратно удалим а на его место поставим тот самый С9. На схеме всю эту конструкцию не зря отдельно обозначил серым цветом и отметил что она имеет ДВА вывода.

Далее все это аккуратно собираем назад и получаем лампу пригодную для нашей конструкции. Теперь можно приступить к монтированию самого балласта. Я подразумеваю что вы уже провели подготовительную часть работы и изъяли дроссель из нижней части светильника и соединили провод питания так, что в верхнюю часть приходит 220в напрямую из розетки:

По высоте конструкция балласта не превышает 18мм, потому проблем с размещением не возникло. Габаритно плата размещается в нижней крышке верхней части светильника:

И как вы видите по краям высоких деталей нет — это особенности конструкции самого светильника. Подключение предельно простое — два провода на лампу, два на питание, в разрыве питания — выключатель:

Закручиваем, ставим лампу, проверяем. Готово! От «фирменного» китайского не отличишь — разве что легче стал на вес дросселя. Так бы и запустил в них тем дросселем, так они ж еще хуже — автомобиль из него сделают. Предприниматели…

Кстати о дросселе. Дроссель L2 для данной конструкции имеет номинал 4.5mH. Я мотал 190 витков на феррите марки N87 (можно CF138, CF139, P3, P4) типоразмера EFD25 (можно EE25) проводом 0.18мм (можно 0.15…0.35). Воздушный зазор составил 0.74mm (кусочек медного провода 0.37mm между половинками).

Вот пожалуй и все. Такая вот «конструкция выходного дня».

Файлы:
Схема в SPlan 7
Печатная плата в Spint Layout 5

По документации 15-вольтовый стабилитрон живет внутри микросхемы.

Источник: http://radio.aliot.com.ua/?p=636

ВЕРНУТЬСЯ
Комментариев: 4 Просмотров: 6947
Заметила в ногах как будто в венках..что-то вроде мимолетных тиков

Моему коллеге по работе подарили старую настольную лампу которую он решил пристроить в гараже. Но как вы все знаете условия в гараже всегда оставляют желать лучшего как температурные.