ЭПРА с питанием от низковольтных источников

В ряде случаев (при отдыхе на природе или отключении электроэнергии дома) возникает необходимость запитать ЛЛ от автономных низковольтных источников тока, например, от автомобильного аккумулятора.
Рассмотрим несколько конструкций, которые помогут решить нам эту проблему.
По схемотехническому исполнению электронные балласты, работающие от автономных низковольтных источников, разделяют на двухтактные и однотактные. И те, и другие могут быть реализованы как на специализированных микросхемах, так и на дискретных элементах.
Описываемое ниже устройство предназначено для питания люминесцентных ламп при освещении гаража, садового домика или других небольших помещений. Оно выполнено на доступных элементах и без труда может быть повторено радиолюбителями средней квалификации. К достоинствам устройства, в частности, относится его способность работать при пониженном до 5 В напряжении питания.
Данный электронный балласт рассчитан на питание люминесцентных ламп ЛБУ 30 мощностью 30 Вт и имеет следующие технические характеристики:
• номинальное напряжение питания 13,2 В;
• номинальный входной ток 2,6 А;
• частота преобразования .: 20...25 кГц;
• КПД устройства 85%.
Преобразователь выполнен на базе повышающего инвертора напряжения, нагруженного на последовательный колебательный контур, образованный катушкой индуктивности L1 и конденсатором С1, параллельно которому включена люминесцентная лампа EL1. Инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторной батареи 13,2 В в переменное в виде импульсов прямоугольной формы амплитудой 150 В, поступающее на последовательный колебательный контур LI, C1. Резонансная частота контура равна частоте питающего напряжения, а ток, протекающий через нагрузку, подключенную к конденсатору контура, не зависит от ее сопротивления. При этом в момент подачи питающего напряжения сопротивление лампы EL1 велико, к конденсатору С1 приложено высокое напряжение, а через катушку индуктивности L1 протекает ток, превышающий номинальное значение. Этот ток течет и через нити накала EL1, разогревая их, что обеспечивает надежное включение лампы. При загорании лампы ее сопротивление падает и шунтирует конденсатор С1. В результате напряжение на нем снижается до значения, поддерживающего горение лампы, а ток через катушку индуктивности L1 уменьшается до номинальной величины.
Колебательный контур образован элементами L2, С7. Инвертор выполнен по схеме двухтактного автогенератора с положительной обратной связью по току (ПОСТ) на элементах Т1, Т2, LI, VT1, VT2, VD1— VD6, С2—С5, Rl—R4. Такое построение инвертора позволяет миними¬зировать энергию, затрачиваемую на управление ключевыми транзисторами VT1, VT2, и снизить влияние напряжения источника питания на стабильность работы преобразователя. В этом случае легко обеспечиваются и оптимальные частоты преобразования. Кроме указанных выше элементов, преобразователь содержит плавкий предохранитель FU1, конденсатор С1, защищающий источник питания от импульсных токов, и цепочку С6, R5, подавляющую высокочастотные колебания напряжения на обмотках трансформатора Т2.
Работает преобразователь следующим образом. В момент подачи питающего напряжения транзисторы VT1, VT2 закрыты, и напряжение на их коллекторах равно напряжению питания. Через резисторы Rl, R2 протекает ток, заряжающий конденсаторы С2, СЗ в направлении, противоположном их полярности, указанной на схеме. Через некоторое время напряжение на базе одного из транзисторов (например, VT1) достигнет порога его открывания, и через коллекторную цепь потечет ток, который пройдет также через источник питания, обмотку I трансформатора Т2 и обмотку III трансформатора Т1. В результате появится ток и в обмотке II трансформатора Т1, который, в свою очередь, потечет через конденсатор С2 и переход «база-эмиттер» транзистора VT1. При этом VT1 входит в режим насыщения, а конденсатор С2 перезаряжается в соответствии с указанной на схеме полярностью. Его перезарядка ограничивается диодом VD1. Таким образом происходит запуск преобразователя. Транзистор VT1 будет находиться в состоянии насыщения до тех пор, пока не прекратится базовый ток, что может произойти в результате снижения тока через первичную обмотку трансформатора Т2 или при коротком замыкании обмоток трансформатора Т1.
Запускается преобразователь на резонансной частоте контура L2C7, и транзисторы VT1, VT2 будут переключаться в момент перехода через нуль тока дросселя L2. После зажигания лампы EL1 и шунтирования ею конденсатора С7 передача энергии дросселя L2 лампе и конденсатору С7 затягивается, и частота преобразования снижается. Ее стабилизация при этом происходит на уровне, определяемом временем перемагничивания дросселя L1, который, насыщаясь, замыкает накоротко обмотку трансформатора Т1, что приводит к закрыванию одного транзистора и открыванию другого. Частота настрейки колебательного контура выбрана равной 46 кГц, а рабочая частота преобразователя — 20...25 кГц. При таком отношении частот обеспечивается максимальная эффективность работы. Цепочки С4, VD5, R3 и С5, VD6, R4 служат для снижения амплитуды коммутационного импульса на коллекторах транзисторов VT1, VT2 при их закрывании.
Максимальные значения параметров и режимов:
• напряжение питания Vcc 12 В;
• входное напряжение высокого уровня K1N (H)
по входам IN, FV, FC Vcc + 0,5 В;
• входное напряжение низкого уровня Vm (L)
по входам IN, FV, FC -0,5 В;
• максимальный выходной ток /оит 250 мА;
• рассеиваемая мощность PD 750 мВт;
• максимальная емкость нагрузки С^ 1000 пФ.
Электрические характеристики:
• напряжение питания Vcc 3.. .9 В;
• входное напряжение высокого уровня FIN (H)
по входам IN, FV, FC, не менее '. 0,7-Fcc;
• входное напряжение низкого уровня Vm (L)
по входам IN, FV, FC, не более 0,2-Fcc;
• средний выходной ток для каждого выхода /OUT (av) 1^0 мА;
• частота задающего генератора /т, не более 5 МГц;
• входной ток высокого уровня /IN (H) по входам
IN, FV, FC, не более 1 мкА;
• входной ток низкого уровня 7IN (L) по входам
IN, FV, FC, не более 1 мкА;
• ток потребления при/т = 0, не более 10 мкА.

Предыдущая статья     Архив статей     Следующая статья