Регулируемый полумост для дуговых ламп

[hex74]

Доброго всем времени суток. Вот задался таким вопросом: собрать полумостовой инвертор для работы с дуговыми лампами ДНаТ, ДРТ, ДРЛ. Возникает вопрос по регулировке мощности. Выходную частоту использовать порядка 100...200 Гц (чтобы ДНаТ не разорвало). Зная напряжение и ток каждой лампы, выставлять переменным резистором. То есть, собрать универсальное устройство с ручной регулировкой параметров. Поджиг использовать последовательный (с получением высокого проблем нет). Имеется куча TL494 и одна IR2153. Не хочется прибегать к использованию громоздских дросселей и самодельных трансформаторов, а также городить схему из 15 микросхем (видел как-то схему балласта для 70-ваттной МГЛ) Вопрос: как и на чем реализовать регулировку напряжения / тока? На каком принципе это все построить? И какие есть тонкие нюансы работы дуговых ламп?

[Lex 90]

А какова максимальная выходная мощность устройства Такое устройство лучше делать в 2 ступени первая DC-DC конвертер с мягкой характеристикой выдающий на холостом ходу оклоло 400В постоянки. Затем мостовой инвертер, делающий из постоянки меандр которым и питается лампа. В качастве мостового инвертора подойдет полный мост на 2 IR2153. В качестве DC-DC конвертера в твоём случае удобен обратноходовый преобразователь, однако на мощности выше 250-300Вт появятся некоторые проблемы. Можно сделать DC-DC преобразователь на TL 494, за основу использовать схему компьютерного БП, но её наверняка придется серьёзно умощнить. Можно, и даже предпочтительней будет сделать схему DC-DC полумоста на каком нибудь токовом ШИМе типа UC3846. Можно так же сделать косой полумост на UC3844-3845 или чём то подобным.

И какие есть тонкие нюансы работы дуговых ламп?

Есть и немало, основные из них: Дуговые лампы неудовлетворенные желудочно, и готовы сожрать все, что им дадут, поэтому их категорически нельзя питать от источника напряжения. Для их питания требуется источник тока или предпочтительнее источник мощности. У дуговых ламп о которых ты говориш есть одно свойство, что и делает создание питальника для них несколько затруднительным: Сразу после зажигания напряжение на лампе низкое в порядка 10-40В, и ток в 3-5 раз больше рабочего. Помере прогрева напряжение на лампе постепенно поднимается до рабочего(80-150В) а ток падает до величины рабочего. Для надёжного зажигания ламп напряжение холостого хода ИП должно быть около 400В выше лучше. + Высоковольтный импульс минимум в несколько кВ для пробоя дугового промежутка лампы. То есть источник питания должен обеспечить напряжение на выходе до 400В и ток равный 3..5Iраб. лампы.

Вопрос: как и на чем реализовать регулировку напряжения / тока? На каком принципе это все построить?

Реализовать впринципе можно на любом DC-DC конвертере, с регулируемой вых. мощностью и способном обеспечить вышеописные выходные параметры, плюс мостовой инвертор.
напряжение регулировать не нужно нужно установить его на холостом ходу около 400В, регулировать либо ток либо мощность.

[hex74]

Спасибо большое за ответы. Есть мысль на TL494 + 2 x IR2153. Если я буду регулировать DTC на TL494 от 0 до 3.3V, то будет меняться мощность, я правильно мыслю? И нужны ли будут драйвера? Мощность думаю не более 300 Вт.
Вопрос не совсем по теме: Как влияет PFC на долговечность работы лампы? Где-то читал, что влияет . Но вот если подумать: имеется источник постоянки. К нему по мостовой схеме подключено 4 ключа, 2 из которых открываются попеременно с 2 другими при частоте в 100 Гц... Откуда могут быть сдвиги напряжения и тока? По-моему, плюс для энергетиков и не более.

[Lex 90]

Если я буду регулировать DTC на TL494 от 0 до 3.3V, то будет меняться мощность, я правильно мыслю? И нужны ли будут драйвера? Мощность думаю не более 300 Вт.

В твоем случае при регулировке DT будет меняться выходное напряжение, ток при этом будет ограничен только активными сопротивлениями элементов. Этот вариант тебе не подойдёт, тебе либо в схеме на TL494 придётся вводить ОС по току, и регулировать силу тока. Соответственно рулить мощностью путем регулирования тока. При 300ваттах можно попробовать сделать обратноход на двухтактном токовом ШИМ контролере(UC3846) в каждое плечо свой обратноходовый дроссель, получится как бы 2 спаралеленых обратнохода по 150Вт каждый работающие синхронно. Обратноход как нельзя лучше преспособлен для регулирования выходной мощности.

Вопрос не совсем по теме: Как влияет PFC на долговечность работы лампы? Где-то читал, что влияет . Но вот если подумать: имеется источник постоянки. К нему по мостовой схеме подключено 4 ключа, 2 из которых открываются попеременно с 2 другими при частоте в 100 Гц... Откуда могут быть сдвиги напряжения и тока? По-моему, плюс для энергетиков и не более.

PFC никак не влияет на долговечность лампы. PFC ставится в сетевых выпрямителях обычно в ИИП большой мощности. Дело в том что простой диодный мост с конденсатором фильтром на выходе отбирает ток от источника переменного напряжения не в течении целого периода, а только в те моменты, когда модуль напряжения сети больше напряжения на конденсаторе, т.е. на макушке синусоиды. И чем ближе напряжение на конденсаторе фильтра к амплитудному напряжению сети, тем короче момент отжирания тока и тем больше амплитуда импульса тока(т.к. энергию отданную конденсаторм в нагрузку за время периода нужно компенсировать за короткое время длительности импульса тока.) Ток такой формы имеет отношение достаточно большое отношение эффективного напряжения к средневыпрямленному.
И получается кажущаяся потребляемая мощность пропорциональна эффективному значению тока, а реально потребляемая примерно пропорционаяна средневыпрямленному. Из за этого возникает не единичный КМ. PFC обеспечивают более близкую к синусоиде форму потребляемого выпрямителем тока. PFC бывают активные и пассивные, пассивный представляет собой дроссель включенный перед конденсатором фильтра последовательно с нагрузкой. Активный PFC представляет собой step-up преобразователь, и позволяет получить почти синусоидальный потребляемый ток, и PF 0,98-0,99.

[hex74]

Понятно. За неимением UC3846, попробую ввести в TL494 регулировку по току. Почитаю appnotes, потом схему положу, если что-нибудь получится.

[hex74]

Искал в интернете - нашел только, что в TL494 регулировка по току отсутствует, поэтому все-таки на UC3846 . Вот что у меня получилось: один преобразователь, пока без всего.

Будет ли работать? И правильно ли включен усилитель ошибки по напряжению?

[Lex 90]

hex74

Вывод SD если не используется по назначению посадить на корпус. Выходы UC3846 слишком слабые и не потянут затворы фетов, нужно применить доплонительный драйвер, например IR4427. Цепочку ООС усилителя ошибки следует включить между выводами COMP и EA- а не между COMP и землёй. Регулировка напряжения работать не будет, в зависимости от положения движка(Рег. U) преобразователь либо будет молчать либо выдавать максимальное напряжение. Что бы регулировка работала нужно завести обратную связь с выхода. Но исчо раз повторюсь регулировка напряжения тебе не нужна, для газоразрядной лампы напряжение выличина вторичная. Если нужно, то можно сделать ограничение напряжения, чтоб не превышало определённого значения. Одного трансформатора от AT/ATX маловато будет, нужно хотябы 2 трансформатора, первички соединить параллельно, вторички последовательно.

И самое главное не вижу дросселя во вторичной цепи после выпрямителя до конденсатора он очень важен без него ничего рабаботать нормально не будет, а все про него забывают.

[hex74]

Спасибо за советы. Просто впервой с такой микросхемой сталкиваюсь. Цепь ООС заводим с COMP на EA-. А вот дальше непонятно. Резистор Рег. Uвых отрываем от Vref и садим на отдельную обмотку трансформатора с диодом и конденсатором (чтобы там порядка вольт 3-х было. Заодно и развязка от вторичной цепи.). Но вот вопрос: нормально ли будет сажать 2 первичные обмотки параллельно? Абсолютно одинаковых трансформаторов не бывает. И все-таки, регулировка напряжения важна. ДРШ, ДКсШ горят при среднем напряжении в 20 вольт, ДРТ, ДРЛ, ДНаТ - в среднем около 90.

В итоге конструкция вместе с поджигом получается на 5 микросхемах и 6 мощных полевиках... Многовато для балласта без автоматики. Вариантов попроще не существует? Если нет, придется добивать эту схему.

[Lex 90]

А вот дальше непонятно. Резистор Рег. Uвых отрываем от Vref и садим на отдельную обмотку трансформатора с диодом и конденсатором (чтобы там порядка вольт 3-х было. Заодно и развязка от вторичной цепи.). Но вот вопрос: нормально ли будет сажать 2 первичные обмотки параллельно?

Регулировка напряжения не нужна, нужно будет выставить ток, а напряжение на лампе установится само, сколько лампа захочет. Ограничение напряжения проще всего сделать на стабилитроне на требуемое напряжение включенного последовательно со светодиодом оптопары, и вся эта цепочка к выходу преобразователя. фототранзистор оптопары включается между Vref и EA+, EA+ подтягивается резистором к земле. Два трансформатора надо подобрать наиболее одинаковые, совсем одинаковые не нужно, сделать это можно, если не нравится идея с двумя трансформаторами, то рассчитай и намотай свой вольтампер так на 500. И про дроссель во вторичной цепи не забудь.

В итоге конструкция вместе с поджигом получается на 5 микросхемах и 6 мощных полевиках... Многовато для балласта без автоматики. Вариантов попроще не существует? Если нет, придется добивать эту схему.

Врианты попроще существуют, питание от 220В плюс набор больших железных дросселей самый простой. Мощность регулировать переключая дросселя пакетниками.

[hex74]

Врианты попроще существуют, питание от 220В плюс набор больших железных дросселей самый простой. Мощность регулировать переключая дросселя пакетниками.

Неееее, не нужно мне такое счастье На работе есть ПРА для ДРШ-230. Здоровый железный ящик, в нем дроссель, зазор дросселя ручкой регулируется. Еще куча трансформаторов таких же по размеру и амперметр. Вся конструкция весит килограмм 45, не меньше . Попробую схему переработать. Дроссель в цепь где кондеры - поставлю.

[Borodach]

Большой дроссель можно собрать из нескольких маленьких... .

[hex74]

НЧ дроссель - это как-то несолидно. Уж лучше нихромовую проволку.

Вот исправленный вариант схемы:

[Lex 90]

hex74

Вот исправленный вариант схемы:

1. Куда дел резистор между в 10к между Vref и EA-.
2. Между драйвером и затворами поставь резисторы на 4,7Ом.
3. Между истоками фетов и средней точкой трансформатора, надо поставить плёночных фильтрокапов, или хотябы электролит побольше и желательно с низким ESR, а лучше и то и другое.

[hex74]

1. Куда дел резистор между в 10к между Vref и EA-.

3. Между истоками фетов и средней точкой трансформатора, надо поставить плёночных фильтрокапов, или хотябы электролит побольше и желательно с низким ESR, а лучше и то и другое.

Резисторы - дорисую. А для чего конденсаторы между истоками и средней точкой? И все ли нормально по номиналам обвязки?

[Lex 90]

hex74

А для чего конденсаторы между истоками и средней точкой?

Фильтры, они замыкают через себя переменную составляющую тока, чтоб она не лезла в питание, и частично устраняют влияние паразитных индуктивности и сопротивления проводов подводящих питание, а так же снижают сопротивление источника питания схемы по переменному току.

И все ли нормально по номиналам обвязки?

Да вроде бы нормально, если не считать, что цепь регулировки напряжения немного стремная.

[hex74]

Все учел и поправил. Нарисовал мостовой инвертор на 2-х IR2153. Все схемы положу позже. Есть еще вопрос: как реализовать поджиг порядка 15 кВ (само устройство - однотактный обратноход на 555) так, чтобы не вышибло мост из полевиков и микросхемы. Лампы без поджигающего электрода.

[Lex 90]

Я реализовал поджиг для своего девайса по схеме во вложении. трансформатор намотан на сердечнике от ТДКСа первичка 2 витка вторичка 80+80вит. (для 30кВ) защиту моста можно реализовать поставив НЧ LC фильтр между поджигалкой и мостом. Можно обойтись и C фильтром, но тогда я бы добавил ещё двуханодный сапресор на напряжение чуть более, чем напряжение ХХ. на выходе моста.

Поджигалка ХиД.GIF

Поджиг.

(8.06 КБ) 933 скачивания

(само устройство - однотактный обратноход на 555)

А схему можно глянуть.

[hex74]

Вот выкладываю две схемы:


Мостовой инвертор 100 Гц:




И однотактный преобразователь:



Для получения высокого использовал ТВС, а этот трансформатор придется делать самому.
Кстати, я хотел реализовать поджиг без динисторов, с кнопки, которая бы запускала генератор при нажатии.

[Lex 90]

В мостовом инверторе незапитаны верхние драйвера ключей не запитаны, между первым и восьмым выводами IRок должен стоять ультрафаст диодик на Uобр>силового питания моста. Для 100Гц конденсаторы питания верхнего драйвера стоит увеличить с 330n хотябы до 1-2мкФ и более. У нижней IRки перепутаны выходы HO подключен на затвор нижнего ключа, LO на затвор верхнего.

Обратноход я так подозреваю будет применяться, для получения ВН для работы поджигалки.
В схеме обратнохода я невижу выпрямительного диода, и конденсатора по выходу. И непонятно назначение инвертирующего каскада на биполярном транзисторе.

Для получения высокого использовал ТВС, а этот трансформатор придется делать самому.

Напряжение высокое ты получиш, а как ты его подаш в цепь лампы? Если решиш делать парралельный поджиг то тебе придётся самому делать дроссель-фильтр с изоляцией на эти 15кВ так что самодельного моточного изделия не избежать.

Кстати, я хотел реализовать поджиг без динисторов, с кнопки, которая бы запускала генератор при нажатии.

Так что тебе мешает.

[hex74]

Схему С IR поправлю обязательно. Ultrafast диод на 100 Гц предположительно не нужен, можно обойтись обычным. И если микросхемы IR2153 с буквой D, то диод не нужен вобще. Отсалось разобраться с поджигом.
Инвертирующий каскад в обратноходе нужен, чтобы получить малый коэфф. заполнения. Сама 555 при стандартной схеме включения выдает коэфф. приблизительно от 50 до 99% (не менее 50%), что очень много для нескольких витков первичной обмотки трансформатора. После инвертирующего каскада на затворе полевого транзистора получаем DC от примерно 50 до 1%.
А поджиг - последовательный думал делать. Ваша схема поджигалки, я так понял, работает от переменки?
И какова в ней функция L1?

Кстати, если зажечь лапму тлеющим разрядом, он перейдет в дуговой? Если приложить к электродам относительно небольшое напряжение (порядка 600..800 вольт) частотой повыше, примерно в 100 кГц, в ней возникает тлеющий разряд. Проверено на ДРТ, ДРШ, ксеноновую не проверял, но думаю, тоже загорится. 100 кГц отделить от 100 Гц уже намного легче - LC фильтр не такой громоздский будет, да и напряжение не такое большое надо. Высокочастотный поджиг будет легче приделать к устройству. Вопрос в том, будет ли работать?