Самодельные ЭПРА

Под рассчетом я подразумевал размер сердечника дросселя и зазор в нем. А индуктивность подбираю экспериментально, потому что там очень много переменных и считать всё довольно долго и сложно. Что бы избавить себя от дополнительных хлопот, использую готовые сердечники (обычно это E25x13x7, для лампы на 80 Вт нужен ETD29) с максимальными зазорами (2 мм). Для ламп T5 HE может быть можно использовать феррит E20х10х6, но это я еще не проверял. А вообще, общий алгоритм рассчета компонентов примерно такой:

1. Задаем рабочую частоту в диапазоне 30-50 кГц (я обычно выбираю около 40 кГц);
2. Мотаем дроссель или соединяем несколько дросселей последовательно, что бы получить индуктивность 2,5-3 мГн. Подбираем резонансный конденсатор так, что бы резонансная частота была не очень далеко от рабочей частоты;
3. Включаем и проверяем потребляемую мощность. Если мощность слишком большая, значит, номинал дросселя маловат, нужно домотать. Если мощность маленькая, значит нужно уменьшить индуктивность, для этого отматываем витки. При изменении индуктивности дросселя важно помнить про резонансную частоту и при необходимости менять номинал резонансного конденсатора. Если в схеме есть APFC, то небольшого изменения мощности можно добиться за счет увеличения\уменьшения выходного напряжения APFC.
4. Когда потребляемая мощность будет близка к номинальной, для более точной подстройки можно изменить рабочую частоту в небольших пределах.

Важно помнить то, что при включении потребляемая мощность стабилизируется только через некоторое время. Потому, если при включении мощность получается около номинальной, то нужно выждать минут 10-15 для стабилизации.

Так же очень важно учитывать особенности применяемой микросхемы. Например, IR2520D и FAN7711 имеют адаптивную ZVS подстройку, что избавляет от сквозных токов. А вот у L6574 такой подстройки нет, при этом у нее довольно небольшое мертвое время. Для этого случая я экспериментально выяснил, что рабочая частота должна быть немного выше резонансной. Но это я еще более побробно исследую, когда буду делать балласт для лампы на 80 Вт.

Продолжая эксперименты.

Трэш-макет ЭПРА для лампы на 80 Вт:

Форма сигнала на средней точке полумоста:

Собрано это чудо на микросхеме L6574. Микросхема имеет фиксированное мертвое время, различные адаптивные ZVS подстройки отсутствуют. Подбором резонансного конденсатора (при заданной индуктивности резонанскного дросселя) можно добиться идеального ZVS режима, что и видно на картинке выше. Микросхема имеет два компаратора: один для выключения в аварийных режимах (задается внешними элементами), второй для перезапуска (в данном случае не используется). Так же микросхема имеет встроенный операционный усилитель, на котором можно сделать обратную связь и зафиксировать ток через лампу. Вообще, пока что, эта микросхема мне понравилась больше всех. Корпус имеет 16 ножек (против 8 у IR2520D и FAN7711), но тут и функционала побольше. Вообще, у меня еще в планах попробовать следующие микросхемы:

L6585DE - балласт + APFC + оконный компаратор для отлова выпрямительного эффекта (что важно для ламп в колбе T5);

ICB2FL03 - балласт + APFC + отлов выпрямительного эффекта и контроль максимального напряжения на лампе. Из недостатков: при использовании контроля EOL нельзя подключить две лампы параллельно.

Обе, представленные выше, микросхемы хороши тем, что к ним прилагаются хорошие мануалы, где описано, как и что считать.

И так, вот еще два, созданных мной ЭПРА:

1. ЭПРА для кольцевой лампы на 22 Вт. APFC на микросхеме L6562A, драйвер - FAN7711.

2. ЭПРА для лампы Т12 80 Вт. APFC на микросхеме L6562A, драйвер - L6574.

Dominique писал(а):

Всё хорошо, но зачем для кольцевой лампы такой форм-фактор? Было бы намного логичнее размещать ЭПРА внутри "бублика".

Внутри "бублика" находится линза. У этой лампы изначально был дросель в вилке, который потом заменили на неправильный ЭПРА, который закрепили на гибкой "ноге" лампы. Ну и что бы ничего особо не переделывать, я решил сделать ЭПРА, который можно впихнуть на его место. Ну и был корпус от перегоревшего ЭПРА, потому решил делать под него.

Делаю сейчас ЭПРА (с прогревом) для ламп T5 HO 49W. Прогрев не до белого каления, а вполне себе умеренный. Столкнулся с тем, что после пары десятков включений вокруг спиралей образуются темные кольца. Вопрос к знатокам: я что-то делаю не так или это нормально (из-за маленького расстояния между спиралью и колбой)?

Странно тогда, холодных зажиганий там точно нету. Вообще, как я заметил, поджиг происходит следующим образом. Сначала довольно ярко накаляются промежутки спирали между электродами и основными витками. Потом, видимо, вся спираль прогревается, накал промежутков уменьшается и накаляются сами витки спирали.

Как я понимаю, этот перекал связан с маленьким размером и низкой инерционностью спиралей у ламп Т5. У Т8, Т9 и Т12 такого эффекта нет, там все накаляется плавно, без выбросов. Еще я посмотрел, у фирменного ЭПРА от Осрам последовательно с накальными обмотками стоят небольшие дроссели. Завтра попробую поэкспериментировать.

Может ли перекал этих самых промежутков вызывать потемнение колбы?

Так, сегодня подключил лампу к ЭПРА от ОСРАМ, прогрев проходил следующим образом: медленно накаляются эти самые промежутки между электродами и витками, потом лампа зажигается. Тоесть, сами витки не накаляются так сильно, как промежутки. Отсюда я делаю вывод, что у меня прогрев был с явным перекалом, вероятно это и давало потемнения на колбе. Почему не накаляется вся спираль, мне не понятно. В любом случае, нужно уменьшить количество витков в накальных обмотках или уменьшить емкость конденсаторов, через которые этот прогрев осуществляется.

Про термисторы я думал, но под рукой их нет. Да и как-то в хороших фирменных ЭПРА я их не видел, видимо из соображений минимизации нагрева и потерь.

А еще я разобрался, для чего последовательно с накалом включают дроссели. Это тот самый cut-off, про который указывают на корпусе ЭПРА.

После очередной серии экспериментов пришел к следующим выводам:

1. Потемнение концов лампы было вызвано чрезмерным перегревом нитей. Немного уменьшил количество витков накальной обмотки и всё стало, как надо. Специально взял новую лампу, повключал ее пару десятков раз, на потемнения даже намеков нет.
2. Включение дополнительных дросселей последовательно с накалом дает следующие преимущества: во-первых, немного улучшается форма тока. Она становится более приближенной к синусу, без искажений. Во-вторых, в рабочем режиме напряжение на нитях получается меньше, чем при использовании только конденсаторов. Это, в свою очередь, хоть и немного, но повышает эффективность ЭПРА.

И так, очередная поделка. На этот раз ЭПРА для лампы 18\20 Вт на микросхеме L6574. Плата делалась под размер корпуса от очень китайского автогенераторного ЭПРА, потому место весьма ограничено. В связи с этим, отсутствует APFC. Однако, в схеме реализована обратная связь по току лампы, что позволяет свести пульсации светового потока к минимуму. Обратная связь так же стабилизирует световой поток при изменении сетевого напряжения в некоторых пределах.

Как и во всех моих схемах, тут реализован прогрев спиралей напряжением. По сравнению с прогревом током он имеет следующие преимущества:

• Более надежный и уверенный прогрев спиралей;
• Меньшие потери, которые обусловлены следующими пунктами:

1. Надежный прогрев заметно снижает напряжение пробоя лампы. Это, в свою очередь, заметно снижает максимальный ток поджига. При более низком токе поджига можно взять сердечник меньшего размера и с меньшим зазором. В результате можно уменьшить омическое сопротивление обмотки и потери в феррите;
2. Можно сделать стабильную отсечку накального напряжения, что позволяет снизить потери в спиралях в рабочем режиме.
3. Можно поднять резонансную частоту, тем самым уменьшив емкость резонансного конденсатора. Таким образом снижается емкостная составляющая тока через дроссель и транзисторы в рабочем режиме.

Lxndr79 писал(а):

Что значит прогрев напряжением и током? Имеется в виду контроль по U и I?

При прогреве током резонансный конденсатор включается последовательно с нитями накала. Получается такой путь для тока прогрева: средняя точка полумоста -> дроссель -> разделительный конденсатор -> первая спираль лампы -> резонансный конденсатор -> вторая спираль лампы -> земля. В этом случае, что бы обеспечить достаточный ток через спирали лампы, резонансный конденсатор должен иметь небольшое сопротивление. Для этого необходимо увеличить его емкость. И то, не для всех ламп удается обеспечить хороший прогрев в таком режиме.

При прогреве напряжением на дросселе мотаются две дополнительные обмотки, к которым подключают спирали лампы через LC фильтр, который обеспечивает маленькое сопротивление на частоте прогрева и заметно большее сопротивление на рабочей частоте. (Часто на схемах подключают только через конденсатор, но у фирменных балластов всегда LC стоит. Да и экспериментально я убедился, что LC дает лучший результат).

Вот схема прогрева напряжением:

Zabor писал(а):

Аккуратно сделано, приятно посмотреть!

Спасибо.