1. Універсальний електронний баласт газорозрядних ламп високої інтенсивності Принцип роботи газорозрядних...
2. режим підпалу
3. Режим нормальної роботи
4. Контролер мостового перетворювача
5. Контролер понижуючого перетворювача
6. Контроль постійної потужності лампи
7. Обмеження струму лампи
8. Демонстраційна плата IRPLHID2 для електронного баласту IRS2573D
9. висновок
10. Про компанію Int. Rectifier
11. Універсальний електронний баласт газорозрядних ламп високої інтенсивності
12. Режим блокування при зниженому напрузі живлення
13. режим підпалу
14. Режим нормальної роботи
15. Контролер мостового перетворювача
16. Контролер понижуючого перетворювача
17. Контроль постійної потужності лампи
18. Обмеження струму лампи
19. Демонстраційна плата IRPLHID2 для електронного баласту IRS2573D
20. висновок
21. Про компанію Int. Rectifier
22. Універсальний електронний баласт газорозрядних ламп високої інтенсивності
23. Режим блокування при зниженому напрузі живлення
24. режим підпалу
25. Режим нормальної роботи
26. Контролер мостового перетворювача
27. Контролер понижуючого перетворювача
28. Контроль постійної потужності лампи
29. Обмеження струму лампи
30. Демонстраційна плата IRPLHID2 для електронного баласту IRS2573D
31. висновок
32. Про компанію Int. Rectifier

Універсальний електронний баласт газорозрядних ламп високої інтенсивності

Принцип роботи газорозрядних ламп високої інтенсивності (HID) заснований на утворенні електричної дуги між вольфрамовими електродами, поміщеними в скляну колбу. Колба заповнена газом з малим вмістом ртуті або іншого металу, в залежності від типу лампи. Газ забезпечує початкову освіту електричної дуги, яка в свою чергу розігріває і випаровує метал, утворюючи плазму. Плазма різко збільшує інтенсивність світлового випромінювання дуги і знижує потужність, споживану лампою. У порівнянні з люмінесцентними лампами і лампами розжарювання, HID-лампи мають велику ефективність світлового випромінювання на 1 Вт споживаної потужності. Залежно від хімічного складу речовини, що заповнює колбу, HID-лампи діляться на наступні основні типи:

• Ртутні лампи (Mercury Vapor Lamps);
• Металогалоїдні лампи (Metal Halide Lamps);
• Натрієві лампи (Sodium Vapor Lamps);
• Ксенонові лампи (Xenon Arc Lamps).

HID-лампи мають унікальні електричні характеристики і вимагають спеціального методу управління. Зазвичай для підпалу газорозрядної лампи використовується напруга близько 3 ... 4 кВ, також лампа вимагає обмеження струму під час підігріву і постійного контролю потужності під час роботи. Це важливо для забезпечення повторення колірного випромінювання і яскравості однакових ламп. В якості керуючого напруги лампи високої інтенсивності слід використовувати змінну напругу, що виключає міграцію іонів ртуті. Також лампи повинні працювати на низькій частоті, зазвичай менше 200 Гц, що виключає акустичний резонанс, який може пошкодити або зруйнувати колбу. Всім перерахованим вимогам відповідає нова мікросхема IRS2573D, представлена компанією International Rectifier.

IRS2573D є мікросхемою електронного баласту з напругою зсуву драйверів до 600 В, розроблену спеціально для управління всіма типами газорозрядних ламп високої інтенсивності. Мікросхема має великий набір корисних функцій з можливістю регулювання. Вона включає в себе контролер понижуючого перетворювача, контролер мостового перетворювача, схему управління підпал лампи і шість драйверів силових транзисторів. Внутрішня схема забезпечує контроль роботи лампи в режимах підпалу, розігріву, нормальної роботи і відмови, а також має перемножувач, службовець для точного вимірювання та контролю потужності лампи. Крім цього IRS2573D забезпечує комплексне виявлення відмов і діагностику розімкнутої ланцюга, короткого замикання, збоїв при запалюванні і нагріванні, а також умов закінчення терміну служби лампи. Блок-схема внутрішньої будови мікросхеми представлена ​​на рис. 1.

Мал. 1. Функціональна блок-схема IRS2573D

Розглянемо більш докладно основні режими роботи і функціонал основних блоків мікросхеми.

Режим блокування при зниженому
напрузі живлення

Коли напруга живлення IRS2573D ще не досягло або падає нижче мінімального рівня включення, мікросхема входить в режим блокування при зниженій напрузі живлення (UVLO). В цьому режимі вимкнені понижуючий і бруківці перетворювачі, зупинені таймер підпалу і тактовий генератор, скинуті всі лічильники. У режимі UVLO внутрішня схема забезпечує мінімальний струм споживання мікросхеми рівний 150 мкА і гарантує повну працездатність IRS2573D перед включенням драйверів понижуючого і мостового перетворювачів. Як тільки напруга живлення досягає мінімального рівня включення 10,5 В (при цьому напруга на виводі 16 (VSENSE) вище заданого порогу на виведення 19 (OV), і напруга на виводі 15 (RST) вище 1,5 В) мікросхема включається, запускається тактовий генератор, і драйвер мостового перетворювача починає видавати сигнали на висновки 22, 24, 25, 27 (HO2, LO2, LO1, HO1).

режим підпалу

При першому включенні мікросхеми, якщо не спрацьовує умова блокування при зниженій напрузі живлення (UVLO), IRS2573D запускає режим підпалу (Ignition Mode), при цьому включається таймер підпалу. Частота таймера підпалу задається величиною зовнішнього конденсатора, підключеного до висновку 13 (TIGN). Цей конденсатор лінійно заряджається / розряджається вихідним струмом виведення TIGN в фіксованому вікні від 2 до 4 В (рис. 2).

Мал. 2. Тимчасова діаграма таймера підпалу IRS2573D

Частота перезарядження конденсатора тактирует таймер підпалу (типове значення 660 мс), який далі використовується для управління драйвером підпалу. Типове час включеного / вимкненого стану драйвера становить 21/64 секунд, відповідно. Логічна «1» на виході драйвера (висновок IGN) включає MOSFET-транзистор, який, в свою чергу, запускає зовнішню ланцюг запалювання. Ланцюг підпалу буде постійно намагатися запалити лампу протягом 787 секунд. Якщо по закінченні цього часу лампа не загоряється, IRS2573D переходить в режим помилки (Fault Mode). Якщо лампа успішно запалилася, напруга на виводі 16 (VSENSE) падає нижче порогового значення (VOV (2/5) = 1 В) внаслідок низького опору лампи у включеному стані, і таймер підпалу вимикається.

Режим нормальної роботи

Під час режиму нормальної роботи (General Mode) IRS2573D відстежує різні зміни навантаження:

• Холостий хід;
• Коротке замикання;
• Робота на постійній потужності;
• Критичне зниження / підвищення напруги на лампі.

Мікросхема реагує на різні помилки шляхом включення / вимикання понижуючого перетворювача, зміною тривалості включеного стану керуючого транзистора понижуючого перетворювача або, враховуючи частоту появи різних помилок, повним виключенням мікросхеми. IRS2573D визначає поточний режим роботи, порівнюючи напруги на висновках VSENSE і ISENSE з заданими порогами на висновках OV і OC.

Контролер мостового перетворювача

IRS2573D має повноцінний драйвер верхнього і нижнього плеча для управління мостовим перетворювачем, який, в свою чергу, забезпечує харчування HID-лампи змінною напругою прямокутної форми. Максимально допустима напруга зсуву драйвера верхнього плеча становить 600 В.

Повний міст починає працювати на заданій частоті відразу ж після виходу з режиму блокування (UVLO) і включення мікросхеми. Повний міст зазвичай працює на зниженій частоті (до 200 Гц), щоб уникнути пошкодження лампи від акустичного резонансу. Частота генератора задається зовнішнім конденсатором, підключеним до висновку 12 (CT). Коли напруга на конденсаторі досягає порогового значення 4 В, виходи драйвера (LO1, HO1, LO2, HO2) перемикаються на протилежні значення. «Мертве час» між перемиканнями транзисторів - фіксоване і дорівнює 1 мкс. Щоб виключити вплив імпульсу запалювання лампи на середні точки моста (VS1 і VS2) протягом «мертвого часу», внутрішня логіка подає «0» на висновок IGN, вимикаючи зовнішній транзистор підпалу. Повний міст припиняє роботу тільки в разі, якщо мікросхема знаходиться в режимі помилки або режимі UVLO.

Контролер понижуючого перетворювача

Контролер понижуючого перетворювача може працювати в режимі безперервного або переривчастого струму дроселя залежно від часу вимкненого стану керуючого транзистора або від величини протікає через нього пікового струму.

Під час нормальної роботи лампи перетворювач працює в режимі переривчастого струму. Керуючий транзистор включається кожен раз, коли струм дроселя досягає нуля. Час проводить стану транзистора задається рівнем напруги на виводі 10 мікросхеми (PCOMP), а тривалість вимкненого стану залежить від часу, необхідного, щоб струм дроселя досяг нуля, про що свідчить спадаючий фронт сигналу на виводі 7 (ZX). При цьому форма струму, що протікає через дросель, має вигляд трикутника з піковим значенням, що залежать від величини індуктивності і часу включеного стану.

Під час розігріву лампи або короткого замикання перетворювач працює в режимі безперервного струму дроселя. В цьому режимі струм дроселя має постійну складову з пульсаціями, обмеженими зверху - заданим максимально допустимим значенням струму, а знизу - максимальним часом вимкненого стану. На відміну від режиму переривчастого струму, режим безперервного струму дозволяє пропускати через дросель більше середнє значення струму, не викликаючи його насичення.

Контроль постійної потужності лампи

Після підпалу лампи в режимі нормальної роботи IRS2573D підтримує потужність лампи на постійному рівні. Для реалізації цієї функції напруги з висновків VSENSE і ISENSE (відповідних напрузі на лампі і току через неї) подаються на вбудований перемножувач напружень. Отримане на виході напруга (пропорційне потужності) порівнюється з опорною напругою і при необхідності регулюється за допомогою зміни тривалості проводить стану транзистора понижуючого перетворювача. Таким чином здійснюється стабілізація потужності лампи.

Обмеження струму лампи

У режимі розігріву лампи напруга на ній може бути дуже малим (близько 20 В) і схема контролю потужності буде намагатися збільшити струм лампи до декількох ампер, щоб забезпечити умова постійної потужності. Таким чином, значення струму лампи може перевищити максимально допустиме значення, заявлене виробником для конкретного типу HID-лампи. Для запобігання такій ситуації в IRS2573D була додатково додана ланцюг обмеження струму лампи заданим значенням.

Демонстраційна плата IRPLHID2
для електронного баласту IRS2573D

IRPLHID2 є закінченим рішення для баласту HID-лампи потужністю до 70 Вт. Плата включає в себе ЕМІ фільтр, активний ККП, понижуючий перетворювач і схему електронного баласту на основі IRS2573D (рис. 3).

Рис.3. Функціональна блок-схема демонстраційної плати IRPLHID2

Пристрій наочно демонструє техніку трасування друкованої плати з використанням IRS2573D і дозволяє в короткі терміни освоїти застосування мікросхеми. Основні особливості пристрою:

• Вхідна змінна напруга 185 ... 265В;
• Високий коефіцієнт потужності 0,98 при ~ 220В;
• Контрольований підпал лампи;
• Знижена робоча частота 149Гц;
• Контроль напруги і струму лампи;
• Захист від холостого ходу;
• Захист від короткого замикання і перегріву лампи;
• Контроль терміну служби лампи.

висновок

Раніше, вирішуючи завдання в галузі управління газорозрядними лампами високої ефективності, розробникам доводилося використовувати як мінімум дві мікросхеми для роздільного управління знижувальним перетворювачем і мостовим перетворювачем, при цьому неможливо було контролювати всі режими роботи лампи і відстежувати збої під час її експлуатації. Новий електронний баласт IRS2573D від компанії International Rectifier поєднав в собі всі необхідні пристрої, необхідні для управління HID-лампами. До складу мікросхеми входять контролер понижуючого перетворювача, контролер мостового перетворювача, пристрій забезпечує режим підпалу лампи, її роботу на постійній потужності, відстежує критичні режими: холостого ходу, короткого замикання, перегріву і виходу лампи з ладу. Таким чином, із застосуванням електронного баласту IRS2573D в кілька разів спрощується процес розробки пристрою для управління будь-якими типами HID-ламп.

Всі матеріали взяті з сайту виробника http://www.irf.com/ .

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка - e-mail: [email protected]

Про компанію Int. Rectifier

У 2015 році компанія Infineon придбала компанію International Rectifier, тим самим значно посиливши свої лідируючі позиції в області силової електроніки. ...Читати далі

Універсальний електронний баласт газорозрядних ламп високої інтенсивності

Принцип роботи газорозрядних ламп високої інтенсивності (HID) заснований на утворенні електричної дуги між вольфрамовими електродами, поміщеними в скляну колбу. Колба заповнена газом з малим вмістом ртуті або іншого металу, в залежності від типу лампи. Газ забезпечує початкову освіту електричної дуги, яка в свою чергу розігріває і випаровує метал, утворюючи плазму. Плазма різко збільшує інтенсивність світлового випромінювання дуги і знижує потужність, споживану лампою. У порівнянні з люмінесцентними лампами і лампами розжарювання, HID-лампи мають велику ефективність світлового випромінювання на 1 Вт споживаної потужності. Залежно від хімічного складу речовини, що заповнює колбу, HID-лампи діляться на наступні основні типи:

• Ртутні лампи (Mercury Vapor Lamps);
• Металогалоїдні лампи (Metal Halide Lamps);
• Натрієві лампи (Sodium Vapor Lamps);
• Ксенонові лампи (Xenon Arc Lamps).

HID-лампи мають унікальні електричні характеристики і вимагають спеціального методу управління. Зазвичай для підпалу газорозрядної лампи використовується напруга близько 3 ... 4 кВ, також лампа вимагає обмеження струму під час підігріву і постійного контролю потужності під час роботи. Це важливо для забезпечення повторення колірного випромінювання і яскравості однакових ламп. В якості керуючого напруги лампи високої інтенсивності слід використовувати змінну напругу, що виключає міграцію іонів ртуті. Також лампи повинні працювати на низькій частоті, зазвичай менше 200 Гц, що виключає акустичний резонанс, який може пошкодити або зруйнувати колбу. Всім перерахованим вимогам відповідає нова мікросхема IRS2573D, представлена компанією International Rectifier.

IRS2573D є мікросхемою електронного баласту з напругою зсуву драйверів до 600 В, розроблену спеціально для управління всіма типами газорозрядних ламп високої інтенсивності. Мікросхема має великий набір корисних функцій з можливістю регулювання. Вона включає в себе контролер понижуючого перетворювача, контролер мостового перетворювача, схему управління підпал лампи і шість драйверів силових транзисторів. Внутрішня схема забезпечує контроль роботи лампи в режимах підпалу, розігріву, нормальної роботи і відмови, а також має перемножувач, службовець для точного вимірювання та контролю потужності лампи. Крім цього IRS2573D забезпечує комплексне виявлення відмов і діагностику розімкнутої ланцюга, короткого замикання, збоїв при запалюванні і нагріванні, а також умов закінчення терміну служби лампи. Блок-схема внутрішньої будови мікросхеми представлена ​​на рис. 1.

Рис. 1. Функціональна блок-схема IRS2573D

Розглянемо більш докладно основні режими роботи і функціонал основних блоків мікросхеми.

Режим блокування при зниженому
напрузі живлення

Коли напруга живлення IRS2573D ще не досягло або падає нижче мінімального рівня включення, мікросхема входить в режим блокування при зниженій напрузі живлення (UVLO). В цьому режимі вимкнені понижуючий і бруківці перетворювачі, зупинені таймер підпалу і тактовий генератор, скинуті всі лічильники. У режимі UVLO внутрішня схема забезпечує мінімальний струм споживання мікросхеми рівний 150 мкА і гарантує повну працездатність IRS2573D перед включенням драйверів понижуючого і мостового перетворювачів. Як тільки напруга живлення досягає мінімального рівня включення 10,5 В (при цьому напруга на виводі 16 (VSENSE) вище заданого порогу на виведення 19 (OV), і напруга на виводі 15 (RST) вище 1,5 В) мікросхема включається, запускається тактовий генератор, і драйвер мостового перетворювача починає видавати сигнали на висновки 22, 24, 25, 27 (HO2, LO2, LO1, HO1).

режим підпалу

При першому включенні мікросхеми, якщо не спрацьовує умова блокування при зниженій напрузі живлення (UVLO), IRS2573D запускає режим підпалу (Ignition Mode), при цьому включається таймер підпалу. Частота таймера підпалу задається величиною зовнішнього конденсатора, підключеного до висновку 13 (TIGN). Цей конденсатор лінійно заряджається / розряджається вихідним струмом виведення TIGN в фіксованому вікні від 2 до 4 В (рис. 2).

Рис. 2. Тимчасова діаграма таймера підпалу IRS2573D

Частота перезарядження конденсатора тактирует таймер підпалу (типове значення 660 мс), який далі використовується для управління драйвером підпалу. Типове час включеного / вимкненого стану драйвера становить 21/64 секунд, відповідно. Логічна «1» на виході драйвера (висновок IGN) включає MOSFET-транзистор, який, в свою чергу, запускає зовнішню ланцюг запалювання. Ланцюг підпалу буде постійно намагатися запалити лампу протягом 787 секунд. Якщо по закінченні цього часу лампа не загоряється, IRS2573D переходить в режим помилки (Fault Mode). Якщо лампа успішно запалилася, напруга на виводі 16 (VSENSE) падає нижче порогового значення (VOV (2/5) = 1 В) внаслідок низького опору лампи у включеному стані, і таймер підпалу вимикається.

Режим нормальної роботи

Під час режиму нормальної роботи (General Mode) IRS2573D відстежує різні зміни навантаження:

• Холостий хід;
• Коротке замикання;
• Робота на постійній потужності;
• Критичне зниження / підвищення напруги на лампі.

Мікросхема реагує на різні помилки шляхом включення / вимикання понижуючого перетворювача, зміною тривалості включеного стану керуючого транзистора понижуючого перетворювача або, враховуючи частоту появи різних помилок, повним виключенням мікросхеми. IRS2573D визначає поточний режим роботи, порівнюючи напруги на висновках VSENSE і ISENSE з заданими порогами на висновках OV і OC.

Контролер мостового перетворювача

IRS2573D має повноцінний драйвер верхнього і нижнього плеча для управління мостовим перетворювачем, який, в свою чергу, забезпечує харчування HID-лампи змінною напругою прямокутної форми. Максимально допустима напруга зсуву драйвера верхнього плеча становить 600 В.

Повний міст починає працювати на заданій частоті відразу ж після виходу з режиму блокування (UVLO) і включення мікросхеми. Повний міст зазвичай працює на зниженій частоті (до 200 Гц), щоб уникнути пошкодження лампи від акустичного резонансу. Частота генератора задається зовнішнім конденсатором, підключеним до висновку 12 (CT). Коли напруга на конденсаторі досягає порогового значення 4 В, виходи драйвера (LO1, HO1, LO2, HO2) перемикаються на протилежні значення. «Мертве час» між перемиканнями транзисторів - фіксоване і дорівнює 1 мкс. Щоб виключити вплив імпульсу запалювання лампи на середні точки моста (VS1 і VS2) протягом «мертвого часу», внутрішня логіка подає «0» на висновок IGN, вимикаючи зовнішній транзистор підпалу. Повний міст припиняє роботу тільки в разі, якщо мікросхема знаходиться в режимі помилки або режимі UVLO.

Контролер понижуючого перетворювача

Контролер понижуючого перетворювача може працювати в режимі безперервного або переривчастого струму дроселя залежно від часу вимкненого стану керуючого транзистора або від величини протікає через нього пікового струму.

Під час нормальної роботи лампи перетворювач працює в режимі переривчастого струму. Керуючий транзистор включається кожен раз, коли струм дроселя досягає нуля. Час проводить стану транзистора задається рівнем напруги на виводі 10 мікросхеми (PCOMP), а тривалість вимкненого стану залежить від часу, необхідного, щоб струм дроселя досяг нуля, про що свідчить спадаючий фронт сигналу на виводі 7 (ZX). При цьому форма струму, що протікає через дросель, має вигляд трикутника з піковим значенням, що залежать від величини індуктивності і часу включеного стану.

Під час розігріву лампи або короткого замикання перетворювач працює в режимі безперервного струму дроселя. В цьому режимі струм дроселя має постійну складову з пульсаціями, обмеженими зверху - заданим максимально допустимим значенням струму, а знизу - максимальним часом вимкненого стану. На відміну від режиму переривчастого струму, режим безперервного струму дозволяє пропускати через дросель більше середнє значення струму, не викликаючи його насичення.

Контроль постійної потужності лампи

Після підпалу лампи в режимі нормальної роботи IRS2573D підтримує потужність лампи на постійному рівні. Для реалізації цієї функції напруги з висновків VSENSE і ISENSE (відповідних напрузі на лампі і току через неї) подаються на вбудований перемножувач напружень. Отримане на виході напруга (пропорційне потужності) порівнюється з опорною напругою і при необхідності регулюється за допомогою зміни тривалості проводить стану транзистора понижуючого перетворювача. Таким чином здійснюється стабілізація потужності лампи.

Обмеження струму лампи

У режимі розігріву лампи напруга на ній може бути дуже малим (близько 20 В) і схема контролю потужності буде намагатися збільшити струм лампи до декількох ампер, щоб забезпечити умова постійної потужності. Таким чином, значення струму лампи може перевищити максимально допустиме значення, заявлене виробником для конкретного типу HID-лампи. Для запобігання такій ситуації в IRS2573D була додатково додана ланцюг обмеження струму лампи заданим значенням.

Демонстраційна плата IRPLHID2
для електронного баласту IRS2573D

IRPLHID2 є закінченим рішення для баласту HID-лампи потужністю до 70 Вт. Плата включає в себе ЕМІ фільтр, активний ККП, понижуючий перетворювач і схему електронного баласту на основі IRS2573D (рис. 3).

Рис.3. Функціональна блок-схема демонстраційної плати IRPLHID2

Пристрій наочно демонструє техніку трасування друкованої плати з використанням IRS2573D і дозволяє в короткі терміни освоїти застосування мікросхеми. Основні особливості пристрою:

• Вхідна змінна напруга 185 ... 265В;
• Високий коефіцієнт потужності 0,98 при ~ 220В;
• Контрольований підпал лампи;
• Знижена робоча частота 149Гц;
• Контроль напруги і струму лампи;
• Захист від холостого ходу;
• Захист від короткого замикання і перегріву лампи;
• Контроль терміну служби лампи.

висновок

Раніше, вирішуючи завдання в галузі управління газорозрядними лампами високої ефективності, розробникам доводилося використовувати як мінімум дві мікросхеми для роздільного управління знижувальним перетворювачем і мостовим перетворювачем, при цьому неможливо було контролювати всі режими роботи лампи і відстежувати збої під час її експлуатації. Новий електронний баласт IRS2573D від компанії International Rectifier поєднав в собі всі необхідні пристрої, необхідні для управління HID-лампами. До складу мікросхеми входять контролер понижуючого перетворювача, контролер мостового перетворювача, пристрій забезпечує режим підпалу лампи, її роботу на постійній потужності, відстежує критичні режими: холостого ходу, короткого замикання, перегріву і виходу лампи з ладу. Таким чином, із застосуванням електронного баласту IRS2573D в кілька разів спрощується процес розробки пристрою для управління будь-якими типами HID-ламп.

Всі матеріали взяті з сайту виробника http://www.irf.com/ .

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка - e-mail: [email protected]

Про компанію Int. Rectifier

У 2015 році компанія Infineon придбала компанію International Rectifier, тим самим значно посиливши свої лідируючі позиції в області силової електроніки. ...Читати далі

Універсальний електронний баласт газорозрядних ламп високої інтенсивності

Принцип роботи газорозрядних ламп високої інтенсивності (HID) заснований на утворенні електричної дуги між вольфрамовими електродами, поміщеними в скляну колбу. Колба заповнена газом з малим вмістом ртуті або іншого металу, в залежності від типу лампи. Газ забезпечує початкову освіту електричної дуги, яка в свою чергу розігріває і випаровує метал, утворюючи плазму. Плазма різко збільшує інтенсивність світлового випромінювання дуги і знижує потужність, споживану лампою. У порівнянні з люмінесцентними лампами і лампами розжарювання, HID-лампи мають велику ефективність світлового випромінювання на 1 Вт споживаної потужності. Залежно від хімічного складу речовини, що заповнює колбу, HID-лампи діляться на наступні основні типи:

• Ртутні лампи (Mercury Vapor Lamps);
• Металогалоїдні лампи (Metal Halide Lamps);
• Натрієві лампи (Sodium Vapor Lamps);
• Ксенонові лампи (Xenon Arc Lamps).

HID-лампи мають унікальні електричні характеристики і вимагають спеціального методу управління. Зазвичай для підпалу газорозрядної лампи використовується напруга близько 3 ... 4 кВ, також лампа вимагає обмеження струму під час підігріву і постійного контролю потужності під час роботи. Це важливо для забезпечення повторення колірного випромінювання і яскравості однакових ламп. В якості керуючого напруги лампи високої інтенсивності слід використовувати змінну напругу, що виключає міграцію іонів ртуті. Також лампи повинні працювати на низькій частоті, зазвичай менше 200 Гц, що виключає акустичний резонанс, який може пошкодити або зруйнувати колбу. Всім перерахованим вимогам відповідає нова мікросхема IRS2573D, представлена компанією International Rectifier.

IRS2573D є мікросхемою електронного баласту з напругою зсуву драйверів до 600 В, розроблену спеціально для управління всіма типами газорозрядних ламп високої інтенсивності. Мікросхема має великий набір корисних функцій з можливістю регулювання. Вона включає в себе контролер понижуючого перетворювача, контролер мостового перетворювача, схему управління підпал лампи і шість драйверів силових транзисторів. Внутрішня схема забезпечує контроль роботи лампи в режимах підпалу, розігріву, нормальної роботи і відмови, а також має перемножувач, службовець для точного вимірювання та контролю потужності лампи. Крім цього IRS2573D забезпечує комплексне виявлення відмов і діагностику розімкнутої ланцюга, короткого замикання, збоїв при запалюванні і нагріванні, а також умов закінчення терміну служби лампи. Блок-схема внутрішньої будови мікросхеми представлена ​​на рис. 1.

Рис. 1. Функціональна блок-схема IRS2573D

Розглянемо більш докладно основні режими роботи і функціонал основних блоків мікросхеми.

Режим блокування при зниженому
напрузі живлення

Коли напруга живлення IRS2573D ще не досягло або падає нижче мінімального рівня включення, мікросхема входить в режим блокування при зниженій напрузі живлення (UVLO). В цьому режимі вимкнені понижуючий і бруківці перетворювачі, зупинені таймер підпалу і тактовий генератор, скинуті всі лічильники. У режимі UVLO внутрішня схема забезпечує мінімальний струм споживання мікросхеми рівний 150 мкА і гарантує повну працездатність IRS2573D перед включенням драйверів понижуючого і мостового перетворювачів. Як тільки напруга живлення досягає мінімального рівня включення 10,5 В (при цьому напруга на виводі 16 (VSENSE) вище заданого порогу на виведення 19 (OV), і напруга на виводі 15 (RST) вище 1,5 В) мікросхема включається, запускається тактовий генератор, і драйвер мостового перетворювача починає видавати сигнали на висновки 22, 24, 25, 27 (HO2, LO2, LO1, HO1).

режим підпалу

При першому включенні мікросхеми, якщо не спрацьовує умова блокування при зниженій напрузі живлення (UVLO), IRS2573D запускає режим підпалу (Ignition Mode), при цьому включається таймер підпалу. Частота таймера підпалу задається величиною зовнішнього конденсатора, підключеного до висновку 13 (TIGN). Цей конденсатор лінійно заряджається / розряджається вихідним струмом виведення TIGN в фіксованому вікні від 2 до 4 В (рис. 2).

Рис. 2. Тимчасова діаграма таймера підпалу IRS2573D

Частота перезарядження конденсатора тактирует таймер підпалу (типове значення 660 мс), який далі використовується для управління драйвером підпалу. Типове час включеного / вимкненого стану драйвера становить 21/64 секунд, відповідно. Логічна «1» на виході драйвера (висновок IGN) включає MOSFET-транзистор, який, в свою чергу, запускає зовнішню ланцюг запалювання. Ланцюг підпалу буде постійно намагатися запалити лампу протягом 787 секунд. Якщо по закінченні цього часу лампа не загоряється, IRS2573D переходить в режим помилки (Fault Mode). Якщо лампа успішно запалилася, напруга на виводі 16 (VSENSE) падає нижче порогового значення (VOV (2/5) = 1 В) внаслідок низького опору лампи у включеному стані, і таймер підпалу вимикається.

Режим нормальної роботи

Під час режиму нормальної роботи (General Mode) IRS2573D відстежує різні зміни навантаження:

• Холостий хід;
• Коротке замикання;
• Робота на постійній потужності;
• Критичне зниження / підвищення напруги на лампі.

Мікросхема реагує на різні помилки шляхом включення / вимикання понижуючого перетворювача, зміною тривалості включеного стану керуючого транзистора понижуючого перетворювача або, враховуючи частоту появи різних помилок, повним виключенням мікросхеми. IRS2573D визначає поточний режим роботи, порівнюючи напруги на висновках VSENSE і ISENSE з заданими порогами на висновках OV і OC.

Контролер мостового перетворювача

IRS2573D має повноцінний драйвер верхнього і нижнього плеча для управління мостовим перетворювачем, який, в свою чергу, забезпечує харчування HID-лампи змінною напругою прямокутної форми. Максимально допустима напруга зсуву драйвера верхнього плеча становить 600 В.

Повний міст починає працювати на заданій частоті відразу ж після виходу з режиму блокування (UVLO) і включення мікросхеми. Повний міст зазвичай працює на зниженій частоті (до 200 Гц), щоб уникнути пошкодження лампи від акустичного резонансу. Частота генератора задається зовнішнім конденсатором, підключеним до висновку 12 (CT). Коли напруга на конденсаторі досягає порогового значення 4 В, виходи драйвера (LO1, HO1, LO2, HO2) перемикаються на протилежні значення. «Мертве час» між перемиканнями транзисторів - фіксоване і дорівнює 1 мкс. Щоб виключити вплив імпульсу запалювання лампи на середні точки моста (VS1 і VS2) протягом «мертвого часу», внутрішня логіка подає «0» на висновок IGN, вимикаючи зовнішній транзистор підпалу. Повний міст припиняє роботу тільки в разі, якщо мікросхема знаходиться в режимі помилки або режимі UVLO.

Контролер понижуючого перетворювача

Контролер понижуючого перетворювача може працювати в режимі безперервного або переривчастого струму дроселя залежно від часу вимкненого стану керуючого транзистора або від величини протікає через нього пікового струму.

Під час нормальної роботи лампи перетворювач працює в режимі переривчастого струму. Керуючий транзистор включається кожен раз, коли струм дроселя досягає нуля. Час проводить стану транзистора задається рівнем напруги на виводі 10 мікросхеми (PCOMP), а тривалість вимкненого стану залежить від часу, необхідного, щоб струм дроселя досяг нуля, про що свідчить спадаючий фронт сигналу на виводі 7 (ZX). При цьому форма струму, що протікає через дросель, має вигляд трикутника з піковим значенням, що залежать від величини індуктивності і часу включеного стану.

Під час розігріву лампи або короткого замикання перетворювач працює в режимі безперервного струму дроселя. В цьому режимі струм дроселя має постійну складову з пульсаціями, обмеженими зверху - заданим максимально допустимим значенням струму, а знизу - максимальним часом вимкненого стану. На відміну від режиму переривчастого струму, режим безперервного струму дозволяє пропускати через дросель більше середнє значення струму, не викликаючи його насичення.

Контроль постійної потужності лампи

Після підпалу лампи в режимі нормальної роботи IRS2573D підтримує потужність лампи на постійному рівні. Для реалізації цієї функції напруги з висновків VSENSE і ISENSE (відповідних напрузі на лампі і току через неї) подаються на вбудований перемножувач напружень. Отримане на виході напруга (пропорційне потужності) порівнюється з опорною напругою і при необхідності регулюється за допомогою зміни тривалості проводить стану транзистора понижуючого перетворювача. Таким чином здійснюється стабілізація потужності лампи.

Обмеження струму лампи

У режимі розігріву лампи напруга на ній може бути дуже малим (близько 20 В) і схема контролю потужності буде намагатися збільшити струм лампи до декількох ампер, щоб забезпечити умова постійної потужності. Таким чином, значення струму лампи може перевищити максимально допустиме значення, заявлене виробником для конкретного типу HID-лампи. Для запобігання такій ситуації в IRS2573D була додатково додана ланцюг обмеження струму лампи заданим значенням.

Демонстраційна плата IRPLHID2
для електронного баласту IRS2573D

IRPLHID2 є закінченим рішення для баласту HID-лампи потужністю до 70 Вт. Плата включає в себе ЕМІ фільтр, активний ККП, понижуючий перетворювач і схему електронного баласту на основі IRS2573D (рис. 3).

Рис.3. Функціональна блок-схема демонстраційної плати IRPLHID2

Пристрій наочно демонструє техніку трасування друкованої плати з використанням IRS2573D і дозволяє в короткі терміни освоїти застосування мікросхеми. Основні особливості пристрою:

• Вхідна змінна напруга 185 ... 265В;
• Високий коефіцієнт потужності 0,98 при ~ 220В;
• Контрольований підпал лампи;
• Знижена робоча частота 149Гц;
• Контроль напруги і струму лампи;
• Захист від холостого ходу;
• Захист від короткого замикання і перегріву лампи;
• Контроль терміну служби лампи.

висновок

Раніше, вирішуючи завдання в галузі управління газорозрядними лампами високої ефективності, розробникам доводилося використовувати як мінімум дві мікросхеми для роздільного управління знижувальним перетворювачем і мостовим перетворювачем, при цьому неможливо було контролювати всі режими роботи лампи і відстежувати збої під час її експлуатації. Новий електронний баласт IRS2573D від компанії International Rectifier поєднав в собі всі необхідні пристрої, необхідні для управління HID-лампами. До складу мікросхеми входять контролер понижуючого перетворювача, контролер мостового перетворювача, пристрій забезпечує режим підпалу лампи, її роботу на постійній потужності, відстежує критичні режими: холостого ходу, короткого замикання, перегріву і виходу лампи з ладу. Таким чином, із застосуванням електронного баласту IRS2573D в кілька разів спрощується процес розробки пристрою для управління будь-якими типами HID-ламп.

Всі матеріали взяті з сайту виробника http://www.irf.com/ .

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка - e-mail: [email protected]

Про компанію Int. Rectifier

У 2015 році компанія Infineon придбала компанію International Rectifier, тим самим значно посиливши свої лідируючі позиції в області силової електроніки. ...Читати далі