Driver Elektronik untuk Lampu Fluorescent: Bagaimana Konversi DC-ke-AC dilakukan?


17

Hampir semua ballast elektronik (agak tidak akurat namanya) untuk lampu fluorescent memiliki voltase DC dan harus mengubahnya menjadi AC untuk mengoperasikan lampu.

Pasokan DC dapat berasal dari sumber listrik AC yang diperbaiki (seperti terlihat pada lampu fluorescent standar ringkas) atau dari bus atau baterai bertegangan rendah (seperti yang terlihat pada lampu interior kendaraan berkemah, lampu latar layar laptop atau lampu darurat).

Bagaimana sirkuit dibangun yang mencapai konversi DC-to-AC?

Jawaban:


7

Buku, Praktis Eco-Listrik Home Power Electronics yang diterbitkan oleh Elektor memiliki bab tentang inverter CFL dengan beberapa diagram rangkaian inverter rekayasa balik dan penjelasan teknik tentang cara kerjanya. Lihat Praktisnya Daya Listrik Rumahan yang Ramah Lingkungan yang diterbitkan oleh Elektor.

Tabung neon memiliki model sirkuit yang berbeda ketika menyala dan gelap dan mereka sesuai dengan dua mode resonansi yang berbeda yang inverter harus mengakomodasi dalam desain. Setelah merobek beberapa CFL, saya menemukan desainnya terstandarisasi sebagaimana diberikan dalam jawaban sebelumnya untuk penerangan bertenaga baterai, dan sebagai jembatan setengah (didahului oleh pengganda tegangan) untuk CFL yang dioperasikan oleh saluran.

Semua inverter ini resonan dan ketika bola lampu tidak menyala, tergantung pada kapasitansi untuk mengatur frekuensi resonansi. Setelah menyala, lampu ini memiliki nilai rendah resistensi dan kapasitor secara seri dengan bohlam menentukan frekuensi seri resonansi.


16

Sebagian besar sirkuit yang digunakan adalah konverter resonan (alias konverter Royer; lihat Bright, Pittman dan Royer, "Transistor Sebagai Sakelar On-Off di Sirkuit Inti Jenuh," Manufaktur Listrik, Desember 1954.). Arus pulsa melalui transformator diumpankan kembali ke koneksi basis penggerak transistor melalui belitan tambahan pada transformator yang sama.

Jawaban untuk pertanyaan ini tentang transformator khusus yang digunakan dalam konverter resonan ini menyediakan banyak tautan ke sumber yang baik untuk dibaca lebih lanjut. Lampu neon kompak (CFL) menggunakan jenis yang sangat sederhana namun elegan sirkuit ini, di mana karakteristik kejenuhan inti menentukan output daya untuk lampu, sementara sebagian besar sirkuit LCD backlight monitor komputer atau laptop menggunakan sirkuit ini dengan cara elektronik pra-regulasi, seperti yang dirancang oleh Jim Williams (1948-2011) dan didokumentasikan sebagai paten AS No. 5.408.162 dan 6.127.785 dan aplikasi Teknologi Linear mencatat AN49 , AN55 dan AN65 . Konsep ini dikembangkan lebih lanjut menjadi menggunakan transformator piezoelektrik, lih. AN81 .

Ada juga rangkaian yang menggunakan osilator yang beroperasi pada frekuensi tetap dan transformator untuk meningkatkan tegangan sesuai kebutuhan lampu. Seringkali, 555 (IC timer) sedang digunakan sebagai osilator frekuensi rendah dasar, menyediakan kereta pulsa untuk transistor yang beralih primer dari transformator, memberikan Anda output AC dari yang sekunder. Contoh sirkuit semacam ini disukai di sini .

Catatan: Saya telah meminjam informasi ini dari Madmanguruman ini jawaban untuk pertanyaan perbaikan sekarang tertutup , bukan karena saya ingin mencuri ketenarannya / reputasi, tapi karena saya percaya informasi yang berharga dan harus dipertahankan dalam pertanyaan non-tertutup.

Selain itu, ada sirkuit yang berada di antara konsep osilator resonansi dan frekuensi tetap. Dengan melihat papan lampu darurat yang tersedia secara komersial, ... Gambar papan lampu darurat

... Saya mencoba mengekstrak skema ini. Harap dicatat itu tidak lengkap dan hanya mencakup komponen antara osilator IC (timer 555) dan transformator: Diekstraksi skema inverter untuk lampu neon

Tahap output akan terlihat lebih sederhana jika sepasang transistor komplementer akan digunakan (npn dan pnp), atau jika satu tegangan penggerak persegi panjang akan menuju ke satu transistor daya npn dan, dibalikkan dengan transistor kecil lain, ke transistor daya npn kedua, tetapi tampaknya para perancang memutuskan untuk tetap menggunakan satu jenis transistor saja atau tidak menggunakan transistor pembalik fase tambahan - dengan biaya menggunakan gulungan tambahan pada transformator. Inilah yang dilakukan sirkuit:

Output kolektor terbuka IC menggerakkan transistor Q6 melalui resistor 2k4. Saya berasumsi bahwa tegangan pada kolektor Q6 dirancang cukup persegi, yaitu transisi dari tinggi ke rendah dan kembali ke tinggi tidak boleh lambat. Sementara transistor di dalam IC masih mati, Q6 mati karena basisnya ditarik tinggi. Setelah transistor di IC menyala, Q6 menyala juga dan mengumpan arus basis ke Q8. Ini menyebabkan dua hal terjadi: Arus mengalir melalui belitan pertama transformator (S1 menjadi rendah sehubungan dengan F1), dan Q7 disimpan dalam keadaan tidak aktif karena sama seperti S1 lebih rendah dari F1, S3 lebih rendah dari F3. Oleh karena itu, pada saat yang sama basis Q8 menjadi tinggi, basis Q7 menjadi rendah.

Jika, setelah semua ini, output IC menjadi tinggi lagi, Q6 mati, dan arus kolektor melalui Q8 akan mati juga. Energi yang tersimpan dalam transformator ingin pergi ke suatu tempat, dan ini akan menyebabkan semua gulungan (!) Membalik polaritasnya: S1 mulai tinggi berkaitan dengan F1, S3 juga akan mulai tinggi berkaitan dengan F3, Q7 menyala karena dasar didorong tinggi oleh S3-F3, F2 akan menyelam di bawah S2, dan tentu saja, belitan keluaran (S4-F4) juga akan membalikkan tegangannya, sehingga menciptakan keluaran AC untuk lampu.

Keadaan ini tampaknya ditahan oleh energi yang tersimpan dalam transformator dan pada induktor di atas dan kapasitor di bawah gulungan primer.

Dari sana, proses dimulai lagi begitu saja ketika IC pengatur memulai siklus berikutnya dari sinyal keluaran AC; tampaknya frekuensi pada keluaran IC harus dirancang agar sesuai dengan apa yang dilakukan oleh transformator dan komponen di sekitarnya.

Sepertinya sirkuit yang beroperasi di suatu tempat di antara modus murni puls-lebar-driven, di mana timer IC akan menjadi satu-satunya bagian yang mengatakan ketika transistor daya P7 dan P8 yang on atau off, dan mode murni resonan, di mana transformator dan kapasitor di sekitarnya memiliki wewenang untuk menggerakkan Q7 dan Q8, karena dengan begitu, kita akan membutuhkan lilitan lain yang menggerakkan basis Q8. Pemahaman saya adalah bahwa 555 memulai setiap siklus dan komponen resonansi (L, C, transformator) menentukan kapan siklus berhenti jika IC tidak lebih cepat pula. Menggunakan LT Spice, saya menemukan bahwa rangkaian ini mungkin bekerja pada frekuensi mungkin 500 Hz ... 3 kHz.

Catatan: Walaupun aneh dalam arti situs Q&A tradisional, SE mendorong untuk membuat dan menjawab pertanyaan Anda sendiri demi mendapatkan informasi yang berguna di situs, dalam arti wiki.


Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.