ЭПРА на дискретных элементах для ламп T8

В статье предложен простой электронный пускорегулирующий аппарат для люминесцентных ламп T8, собранный на дискрет­ных элементах.

Люминесцентные лампы на протяже­нии многих десятилетий являются самым популярным источником света после ламп накаливания. Как известно, для их работы необходим пускорегули­рующий аппарат (ПРА) — устройство, обеспечивающее стабильный розжиг и поддерживающее необходимый рабо­чий ток в лампе. Электронным пускоре­гулирующим аппаратам (ЭПРА), или электронным балластам, посвящено множество книг и публикаций, например [1, 2]. Универсальный ЭПРА, опи­санный в [1], обеспечивает «тёплый» старт для ламп и очень низкий коэффи­циент пульсаций светового потока (около 1 %). Но подобные устройства довольно сложны для повторения в радиолюбительских условиях, требуют редких компонентов и «чувствительны» к трассировке печатной платы, особен­но к разводке общего провода. В пред­лагаемой статье рассмотрен более простой вариант электронного бал­ласта, собранный из распространён­ных радиодеталей. Схема ЭПРА приве­дена на рис. 1. Он рассчитан на рабо­ту с четырьмя лампами T8 мощностью 18 Вт либо с двумя лампами по 36 Вт (рис. 2).

Рис. 1

Рис. 2

Основные технические характеристики

• Напряжение питания, В ………… 155….240
• Максимальный потребляе­мый ток (4 лампы по 18 Вт), мА……… 330
• Коэффициент мощности (4 лампы по 18 Вт), не ме­нее…………. 0,96
• Коэффициент пульсаций светового потока, %, не более ……….. 18
• КПД, не менее…………… 0,9
• Частота преобразователя, кГц…………… 65

За основу взят полумостовой автоге­нератор «электронного трансформато­ра» для галогенных ламп, описанный в [3]. Отличия заключаются в выходном каскаде, в наличии пассивного коррек­тора мощности (в «электронном транс­форматоре» для галогенных ламп [3] он не нужен) и изменённой цепи запуска. В остальном принцип его работы анало­гичен.

Выходной каскад — это два последо­вательных LC-контура, включённых па­раллельно: Т2 (обмотка I), С11 и ТЗ (об­мотка I), С12. Каждый контур рассчитан на нагрузку 36 Вт, т. е. две лампы по 18 Вт либо одна лампа мощностью 36 Вт. Резонансная частота контуров — около 60 кГц.

Пассивный корректор мощности собран на диодах VD5—VD8 и конденса­торах С5, Сб. Он служит для корректи­ровки формы потребляемого устройст­вом тока. Это обеспечивает коэффици­ент потребляемой мощности близким к единице. При желании корректор мож­но исключить, но в этом случае коэффициент мощности не будет превышать 0,5…0,6.

Запуск автогенератора осуществ­ляется без «привычного» в подобных устройствах динистора. Это позволило упростить устройство и избежать глав­ного недостатка динисторного запуска, связанного, по мнению автора, с раз­бросом параметров самого динистора, который может приводить к нестабильному запуску авто­генератора при по­ниженном напря­жении сети. Запуск осуществляется подачей напряже­ния смещения «на­прямую» на базу транзистора VT2 через резисторы R3, R4, а также на колебательный контур, образован­ный элементами С9, L2, обмоткой II трансформатора Т1. Возникающие в нём колебания в сумме с приложенным напряжением смещения и приво­дят к открыванию транзистора VT2. Со­противление резисторов R3, R4 подо­брано так, что протекающий через них ток недостаточен для удержания в открытом состоянии VT2 в момент воз­никновения в обмотке II трансформато­ра Т1 напряжения обратной полярнос­ти, т. е. в момент, когда откроется тран­зистор VT1.

Изменение цепи запуска и увеличе­ние рабочей частоты преобразователя с 35 кГц (в «электронном трансформато­ре» для галогенных ламп) до 65 кГц поз­волило добиться устойчивого пуска балласта при понижении напряжения в сети до 145…155 В, а также несколько уменьшить габариты выходных транс­форматоров Т2 и Т3.

Рис. 3

Рис. 4

Балласт собран на печатной плате размерами 116×42 мм из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита. Чертёж проводников показан на рис. 3, расположение элементов — на рис. 4. Все элементы для поверхностного мон­тажа (VD1—VD4, R2—R5) расположены со стороны печатных проводников, вы­водные — на противоположной стороне платы. Конденсаторы С2—С4, С7, С10, С13 — любые плёночные, подходящих габаритов на номинальное напряжение не менее 400 В (постоянного тока — VDC), С11, С12 — на 1600 В (VDC), С1 — керамический на напряжение 1500 В (VDC), но лучше применить помехоподавляющий конденсатор Y-класса на номинальное напряжение не менее 275 В (переменного тока — VAC). Диоды FR107 (VD5—VD12) можно заменить любыми быстродействующими выпря­мительными с обратным напряжением не менее 600 В и прямым током не менее 300 мА. Трансформатор Т1 намо­тан на кольцевом магнитопроводе (маг­нитная проницаемость — 2300) с внешним диаметром 9, внутренним — 5 и высотой кольца — 3,5 мм. Обмотки I и II содержат по четыре витка, обмотка III имеет два витка одножильного провода диаметром 0,3 мм. Направление всех обмоток должно быть одинаковым. Об­мотки I и II должны иметь индуктивность 16 ±15 % мкГн, обмотка III — 4 мкГн. Вы­ходные трансформаторы Т2 и ТЗ намо­таны на магнитопроводах Е20/10/6 из материала N27 (Epcos) или аналогичных с немагнитным зазором около 1 мм. Пер­вичные обмотки содержат по 130 витков жгута из шести проводов диаметром 0,1…0,15 мм. При отсутствии шести­жильного жгута можно использовать одножильный провод диаметром 0,25… 0,35 мм, однако при этом нагрев транс­форматоров увеличится на 10…15°С. Вторичные обмотки имеют по 13 витков одножильного провода диаметром 0,3 мм. Индуктивность первичных обмо­ток должна быть 1±15 % мГн. Дроссели L1, L2 — стандартные, например ЕС24.

Рис. 5

Рис. 6

Фотографии печатной платы собран­ного устройства приведены на рис. 5, рис. 6. Фотографии работающего бал­ласта с лампами — на рис. 7 и рис. 8. Правильно собранное устройство начи­нает работать сразу и налаживания не требует.

Рис. 7

Рис. 8

ЛИТЕРАТУРА

1. Лазарев В. Универсальный ЭПРА с «тёплым” стартом для люминесцентных ламп Т8. — Радио, 2015, № 9, с. 31—35.
2. Давиденко Ю. Н. Настольная книга домашнего электрика: люминесцентные лам­пы. — СПб.: Наука и Техника, 2005.
3. Лазарев В. «Электронные трансфор­маторы» для галогенных ламп 12 В. — Радио, 2015, №8. с. 32-36.

Автор: В. ЛАЗАРЕВ, г. Вязьма Смоленской обл.
Источник: Радио №1, 2016