Аттенюатор тока в энергосберегающих лампах

Схема аттенюатора тока для энергосберегающих лампах, выполнена на транзисторах. Конечно, любое радиоэлектронное устройство легче ремонтировать, если имеется его схема и описание работы.

А с этим сейчас проблемы, поскольку схемы к большинству покупных изделий не прилагаются. Так, в продаже имеется множество типов энергосберегающих ламп, изготавливаемых в разныхстранах.

Функциональная схема

Они содержат электронную “начинку”, которая, если разобраться, имеет общую основу, состоящую из последовательного колебательного контура и двух ключей, управляемых генератором, собранным на этих же ключах.

Фактически, это - “Аттенюатор тока Солонина" (официальное название изобретения), содержащий два ключа 1 и 2, выходную и общую шины (рис.1).

В него введены импульсный генератор 3 и последовательный колебательный LC-контур. Для избавления генератора от активных элементов введены две обмотки (обмотка II и обмотка III), выполненные на катушке индуктивности последовательного колебательного контура.

Нагрузкой устройства может быть не только светоизлучающий элемент, но и другое исполнительное устройство, потребляющее электроэнергию, например, бестрансформаторный сварочный аппарат “ВДУЧ-16”.

Аттенюатор тока Солонина

Рис. 1. Аттенюатор тока Солонина.

Аттенюатор (т.е. ослабитель) тока - это ненагреваемое балластное сопротивление, необходимое для работы люминесцентной лампы или светодиода. Схема обеспечивает передачу энергии порциями с одной шины питания на другую через нагрузку и колебательный контур.

Ключи 1 и 2 под управлением импульсного генератора 3 открываются поочередно, когда ток через них не проходит. При открывании первого ключа энергия поступает в колебательный контур, а при открывании второго - снимается с него. Реактивные элементы колебательного контура L и С не нагреваются.

Они держат ток через ключи во время переходных процессов практически на нулевом уровне. Так что даже когда ключи имеют промежуточное состояние (между закрытым и открытым), энергия в виде тепла в них не рассеивается.

Активные элементы блоку 3 не нужны, так как ими являются сами ключи аттенюатора благодаря вторичным обмоткам II и III, выполненным на индуктивности L колебательного контура.

На функциональной схеме выходная шина никуда не подключена, поскольку энергию можно снимать с любой точки. Автогенерация двух последовательно включенных в аттенюатор транзисторов возникает за счет пассивных элементов [3].

В результате, получилась функциональная схема, показанная на рис.2. Подача входного напряжения вызывает появление напряжения на выходе генерирующего делителя R1-R2 (блок 3 на рис.1).

Функциональная схема

Рис. 2. Функциональная схема.

Это напряжение прикладывается к колебательному LC-контуру. В обмотке II наводится импульс ЭДС. Мощности этого импульса достаточно для введения транзистора VТ1 в насыщение (в начальный момент времени ток через транзистор VТ1 не проходит). По мере увеличения тока через VТ1 требуется больший базовый ток для удержания его в полностью открытом состоянии.

Выходной мощности делителя R1-R2 для этого уже недостаточно. Однако увеличение тока через индуктивность L контура вызывает увеличение тока индукции в обмотке II, который поступает в базу VТ1.

Он является необходимым дополнением для удержания первого ключа в открытом состоянии при любом токе, проходящем через VТ1.

Таким образом, первый полупериод колебательного процесса тока в LC-контуре проходит от начала и до конца при полностью открытом транзисторе VТ1. Второй ключ VТ2 в течение этого полупериода полностью закрыт.

После заряда конденсатора С, когда в нем сосредоточится вся энергия колебательного контура, ток через транзистор VТ1 прекращается, и он закрывается. В начальный момент второго полупериода колебательного процесса в LC-контуре, когда транзисторы еще закрыты, ток с контура проходит через второе плечо R2 генерирующего делителя.

Аналогичным образом открывается и затем удерживается в полностью открытом состоянии транзистор VТ2. После разряда конденсатора С ток через VТ2 прекращается, и он закрывается.

В результате, ток через транзисторы проходит только тогда, когда они полностью открыты и имеют минимальное сопротивление коллектор-эмиттер, поэтому энергия в виде тепла на них практически не рассеивается. Этот ток задается пропускной способностью колебательного контура.

Принципиальная схема

Все дополнительные элементы практических схем электронных балластов (рис.З, 4) по сравнению с рис.1 предназначены для уменьшения глубины насыщения транзисторов. Тогда уменьшается рассеяние энергии в виде тепла (меньше базовый ток и сопротивление коллектор-эмиттер, каждый транзистор быстрее закрывается и успевает закрыться прежде, чем откроется другой транзистор).

Схема электронного балласта для лампы (вариант 1)

Рис. 3. Схема электронного балласта для лампы (вариант 1).

Схема электронного балласта для лампы (вариант 2)

Рис. 4. Схема электронного балласта для лампы (вариант 2).

Второе сопротивление генерирующего делителя организовано “внутри” транзистора VТ2 путем его начального приоткрывания. В схеме на рис. 3 это осуществлено с помощью резистора R3, отделенного по постоянному току от общего провода конденсатором С2. Диод VD5 перезаряжает С2.

Первое сопротивление генерирующего делителя показано на схемах подключенным параллельно первому транзистору (R7 на рис.З, R6 на рис.4).

С помощью конденсатора С3 (С2 на рис.4), включенного параллельно первому транзистору, происходит “разгон" каждого полупериода колебательного процесса в контуре при закрытых транзисторах, чтобы быстрее ввести транзисторы в насыщение. Начальный ток в каждом полупериоде проходит через этот конденсатор, перезаряжая его. Без этого конденсатора схемы работают при тех же витках вторичных обмоток, но увеличивается разогрев второго транзистора.

В схеме на рис.4 в начальном разгоне участвуют и диоды VD5, VD6, защищающие транзисторы от обратных напряжений. Такие напряжения создаются в колебательном контуре в результате резонансной раскачки и ограничиваются цепочками VD7-VD8, VD10-VD11-RK1. В начале каждого полупериода (при закрытых транзисторах) ток проходит через индуктивность контура Т1 и диод VD5 или VD6.

Базовые резисторы R2, R4 ослабляют входные токи транзисторов, а следовательно, и глубину их насыщения. При малых сопротивлениях этих резисторов и малом количестве витков вторичных обмоток разброс параметров транзисторов может привести к тому, что некоторые транзисторы (при серийном производстве устройств) не войдут в насыщение.

Поэтому дополнительно устанавливаются эмиттерные резисторы R3 и R5. Цепочка R7-C3-VD9-VS1 задерживает открывание транзистора VT2 до гарантированного закрывания VT1. Второе сопротивление генерирующего делителя “появляется”, когда зарядится конденсатор СЗ. Тогда приоткрывается транзистор VT2, создавая второе плечо генерирующего делителя.

В схеме конденсатором контура является С4, параллельно которому включена нагрузка - люминесцентная лампа EL1. Конденсаторы С5 и С6 устраняют постоянный ток через колебательный контур. Их включение уменьшает помехи, излучаемые в сеть.

Этой же цели служат и элементы L1, С1 и R1. Таким образом, перечисленные добавки всего лишь компенсируют недостатки конкретных используемых транзисторов.

В. Солонин, г.Конотоп, Украина. РМ-07-12.

Литература:

  1. Солонин В. Ю. Аттенюатор тока В.Ю. Солонина. - АС СССР №957183, G05F 1/08. Открытия, изобретения, №33, 1982.
  2. Солонин В.Ю. Аттенюатор тока. - АС СССР №1078413, G05F 1/08. Открытия, изобретения, №9, 1984.
  3. В.Солонин. Аттенюатор тока - стабилизатор напряжения. - Радиолюбитель, 1997, №11, С.26.
  4. В.Солонин. Преобразователь напряжения. - Радиомир, 2011, №4, С. 13.
1 432 Освещение
люминесцентная лампа аттенюатор электрический ток ток
Написать комментарий:

cashback