Вопросы для самоконтроля

1. Определите зависимость действующего значения выходного напряжения от коэф­фициента заполнения при ШИМ входного напряжения регулятора, выполненного по схеме на рис. 13.4, а при активной нагрузке.

2. Какие функции выполняет в схеме на рис. 13.4, а ключ S2?

3. Начертите схему регулятора переменного тока с ШИМ, повышающего выходное напряжение.

4. Можно ли посредством схемы на рис. 13.4, а уменьшить коэффициент гармоник напряжения К_т1?

5. Какие функции в схеме на рис. 13.4, е выполняет входной реактор?

14. Новые методы управления люминесцентными лампами

Уже несколько десятков лет на работе и в быту людей сопровож­дают люминесцентные осветительные лампы. Преимущество их пе­ред классическими лампами накаливания очевидны — гораздо более высокий КПД, приближенный к естественному спектральный состав света и повышенный срок службы. Однако есть у этих ламп и свои не­достатки. Во-первых, для зажигания люминесцентных ламп требует­ся наличие дополнительных элементов — громоздкого дросселя и не­надежного стартера. Во-вторых, — мерцание с частотой питающей сети 50 Гц. В-третьих, арматура ламп требует тщательно продуманно­го способа крепления управляющих элементов (на мягком подвесе или с резиновыми амортизирующими прокладками), чтобы вибрация частотой 50 Гц не резонировала с корпусом и не раздражала окружаю­щих. В-четвертых, вышедший из строя стартер вызывает фальт-старт лампы (визуально — несколько вспышек перед стабильным зажига­нием). Фальт-старт резко снижает срок службы люминесцентной лампы. В-пятых, коэффициент мощности ламп дневного света очень низкий, а это значит, что лампы являются неудачной для электросети нагрузкой [11].

Перечисленные недостатки можно устранить с помощью элект­ронного балласта. Конечно, его стоимость, по сравнению с традици­онным, получается выше, но, учитывая, что срок службы усовершен­ствованного светильника продлевается в несколько раз, можно смело утвер­ждать, что фактически стоимость обоих видов балластов примерно одинакова. Общая структурная схема электронного балласта показана на рис. 14.1.

Отметим сразу, что корректор коэффициента мощности в боль­шинстве промышленных схем пока отсутствует, поскольку мощность люминесцентных ламп не превышает 100 Вт.

Рис. 14.1. Типовая схема электронного балласта

Однако коррекция дол­жна появляться при использовании одного электронного балласта, ра­ботающего на несколько (3-4) однотипных ламп. Иногда в промыш­ленных балластах может отсутствовать и индуктивно-емкостной помехоподавляющий фильтр. Вместо него обычно используется одиночный неполярный конденсатор небольшой емкости. Однако, поскольку требования по помехоподавлению все более ужесточают­ся, разработчикам в скором времени придется вводить в схемы балла­стов обязательные индуктивно-емкостные помехоподавляющие фильтры.

Рассмотрим простую схему электронного балласта, основанную на микросхеме 1К2151, приведенную на рис. 14.2.

Рис. 14.2. Принципиальная схема электронного балласта, выполненного на основе микросхемы 1К2151

Схема построена по полумостовому принципу. Данный балласт рассчитан на питание лампы мощностью 40 Вт от сети переменного тока 220 В 50 Гц. Напряжение сети выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и сглаживается конденсаторами полумоста С6 и С7. Внутренний гене­ратор представляет собой точную копию генератора, использующего­ся в таймере серии Т555 (отечественный аналог КР1006ВИ1). Частота внутреннего генератора задается элементами RЗ и С2 в соответствии с формулой:

U=1,4(R₃ +R_вн)С_2,

где R_вн = 75 Ом.

Для указанных в схеме номиналов частота резонанса около 40 кГц.

Цепочка R2-С1 питает микросхему, цепочка VD5-СЗ — бутстрепная.

Элементы R6-С5 — цепь снаббера, предотвращающего защелки­вание выходных каскадов микросхемы (выводы 5 и 7). Нам необходи­мо разобрать эффект защелкивания подробнее, чтобы обезопасить се­бя от неприятных ситуаций в схемах управляемых от драйверов.

При проектировании схем управления обычно считается, что вы­ходной каскад управляющих драйверов, представленный на рис. 14.2, состоит из двух комплементарных полевых транзисторов VТ1 и VТ2, который усиливает ток управления затвором и имеет очень низкое вы­ходное сопротивление. В документации на микросхемы управления всегда указывается максимальный ток, который может «выдать» на управляющий элект­род данный тип микросхемы. Если при выборе резистора микросхему использовать по току не более чем на 70—80 % от максимального зна­чения тока, то в большинстве случаев защелкивание исключается. Совсем недавно появилось второе поколение микросхем управле­ния электронными балластами, обладающее многими сервисными и защитными функциями. Микросхемы имеют бутстрепную цепь управления затвором верхнего ключевого транзистора, защиту от сквозных токов (защитная пауза 1,2 мкс), узлы стабилизации внут­реннего питания и защиту от пониженного напряжения сети. Кроме того, новое поколение микросхем 1К2157 и 1К2159 реализует: возможность установки времени прогрева накальных электродов; возможность установки скорости зажигания лампы за счет вве­дения плавающей задающей частоты; возможность установки задержки включения силовых ключей; дополнительную защиту от не зажигания лампы и включение за­щитного режима в момент ее отказа; защиту при перегорании накальных электродов и контроль на­личия вставленной лампы; защиту от падения сетевого напряжения; автоматический перезапуск при кратковременном пропадании сетевого напряжения;