Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2005 №8

MOSFET транзисторы фирмы STMicroelectronics для электронных балластов

Шелохнев Александр


Трубчатые люминесцентные лампы нашли массовое применение в промышленных, общественных и коммерческих зданиях (для внутреннего освещения). Благодаря повышенной энергоэффективности и способности создавать рассеянный свет, они идеально подходят для освещения больших открытых помещений. Однако качество освещения и продолжительность срока службы лампы зависят от устройства, обеспечивающего ее зажигание и поддержание рабочего режима. Обыкновенно электропитание люминесцентных ламп производится током сетевой частоты 50 Гц от электромагнитных пускорегулирующих аппаратов (ПРА), в которых высокое напряжение для зажигания получают от реактора после размыкания биметаллического ключа, обеспечивающего протекание через себя тока накала электродов при замкнутом состоянии контактов.

Традиционная схема подсоединения лампы (дроссель + стартер) неудобна тем, что включение и горение ламп во многом зависят от колебаний напряжения сети и окружающей температуры. По мере старения ламп влияние этих факторов усиливается: лампы перестают включаться или начинают мигать. Хорошо знакомая картина! В результате необходимы дополнительные затраты на обслуживание световых приборов.

Устранить эти недостатки и получить дополнительные возможности энергосбережения позволяют электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА), второе название которых — электронные балласты.

Электронные балласты имеют некоторые преимущества перед классическими электромагнитными, обеспечивая:

  • значительное (в 3–4 раза) уменьшение эксплуатационных расходов;
  • высокое качество потребляемой электроэнергии — близкий к единице коэффициент мощности благодаря потреблению синусоидального тока с нулевым фазовым сдвигом;
  • подавление радиопомех, возникающих при зажигании и работе лампы, и гарантию электромагнитной совместимости;
  • быстрое, без мерцаний ишума, зажигание ламп;
  • увеличенный срок службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска;
  • стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напряжения;
  • стабильный во времени световой поток без стробоскопических эффектов;
  • увеличенный максимальный световой поток лампы при сохранении энергопотребления, равного потреблению с электромагнитными балластами.

При разработке электронных балластов перед разработчиками обычно встает проблема выбора недорогих и надежных элементов. В связи с тенденциями миниатюризации электронного оборудования и снижения потребляемой мощности особую актуальность приобретает вопрос повышения КПД устройства.

Следуя запросам ведущих производителей электронного оборудования, STM постоянно расширяет номенклатуру MOSFET-транзисторов, модернизирует технологические процессы производства, тем самым улучшая их параметры. STMicroelectronics предлагает два различных семейства высоковольтных транзисторов серий SuperMESH и MDmesh.

Сравнение транзисторов STP9NK50Z и IRF840, работающих в каскаде коррекции мощности
Рис. 1. Сравнение транзисторов STP9NK50Z и IRF840, работающих в каскаде коррекции мощности
а) Процесс выключения транзистора IRF840. Входное напряжение 186 В. Корректор коэффициента мощности
б) Процесс выключения транзистора STP9NK50Z. Входное напряжение 186 В. Корректор коэффициента мощности
Сравнение транзисторов STP5NK50Z и IRF830, работающих в выходном каскаде
Рис. 2. Сравнение транзисторов STP5NK50Z и IRF830, работающих в выходном каскаде
а) Процесс выключения транзистора IRF830. Входное напряжение 220 В. Выходной каскад
б) Процесс выключения транзистора STP5NK50Z. Входное напряжение 220 В. Выходной каскад

Серия SuperMESH

Таблица 1. Транзисторы SuperMESH, рекомендуемые для Lighting-приложений
* — значения гарантируются при 25 °C.

Серия создана для построения недорогих и эффективных преобразователей. В ней для каждого приложения можно подобрать транзистор с оптимальными характеристиками. Это позволит создать недорогой надежный балласт.

Семейство транзисторов обладает следующими отличительными особенностями:

  • более низкое, чем в предыдущих поколениях, сопротивление открытого канала (RСИ.отк), как следствие — низкое тепловыделение, что позволяет экономить площадь радиатора;
  • малое пороговое напряжение (UЗИ.пор) 1,5–2 В, позволяющее создавать схемы с низким напряжением питания;
  • встроенный защитный стабилитрон между затвором и стоком, повышающий устойчивость силового каскада к помехам и перегрузкам;
  • превосходная переходная характеристика DV/dt.

Семейство SuperMESH включает в себя три ряда, различающихся максимальным напряжением сток/исток (UСИ), 450, 550 и 650 В. Замыкает этот ряд комплементарная пара транзисторов STS1DNC45, выпускающаяся в корпусе SO-8, которая создана специально для балластов малой мощности.

Высокие параметры семейства позволяют добиться более качественной работы схемы, чем на элементах фирм-конкурентов.

Серия MDmesh

Таблица 2. Транзисторы MDmesh, рекомендуемые для Lighting-приложений
* — значения гарантируются при +25 °C.

Если вы занимаетесь разработкой малогабаритных высокотехнологичных устройств и конечная цена прибора отходит на второй план, советуем обратить внимание на транзисторы серии MDmesh.

Транзисторы серии MDmesh отличаются от SuperMESH:

  • рекордно низким сопротивлением открытого канала (RСИ.отк) и, как следствие, минимальным тепловыделением;
  • в них снижены величина заряда затвора и, соответственно, потери на переключение;
  • в них снижено тепловое сопротивление «кристалл-корпус» Rth j–c;
  • улучшена устойчивость к пробоям при большой величине DV/dt.

MDmesh-транзисторы рекомендуется ставить в каскады коррекции мощности, где необходимо получить малые нелинейные искажения. Также эти транзисторы прекрасно работают в мостовых схемах благодаря наличию встроенного быстрого диода.

Схемотехника

И в заключение приведем пример схемы с использованием одного из вышеупомянутых элементов (рис. 3).

Пример схемного решения электронного балласта
Рис. 3. Пример схемного решения электронного балласта

Литература

  1. Журнал Express № 69. STM, 2003.
  2. http://www.st.com/stonline/prodpres/discrete/powmosft/fredmesh.htm
  3. http://www.st.com/stonline/prodpres/discrete/powmosft/smesh.htm
  4. http://www.st.com/stonline/prodpres/discrete/powmosft/powmosft.htm
  5. http://www.st.com/stonline/products/literature/an/3706.pdf
  6. http://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catProductDetailFrame & productID=IRF730
  7. http://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catProductDetailFrame & productID=IRF830

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке