Электронные балласты для люминисцентных ламп от фирмы Philips

Для Philips Semiconductors (PHs) разработка компонентов электронных балластов является одним из приоритетных направлений деятельности. По утверждению аналитиков PHs к 2005 г. общий объем продаж этой продукции может достигнуть 400 млн. евро в год.

Микросхемы электронных балластов PHs разрабатывает и производит практически для всех типов ламп [1]:

• UBA2021, UBA2014 — для люминесцентных ламп серий TL, TLD, TLD HF, CFL;
• UBA2024 — для компактных люминесцентных ламп CFL — Compact Fluorescent Lamp;
• UBA2070 — для ламп с холодным катодом (Cold Cathode Fluorescent Lamp) для подсветки LCD мониторов;
• UBA2030, UBA2032 — для новейших ксеноновых ламп (HID — High Intensity Discharge) для автомобильной техники;
• UBA2000 — для электронных стартеров типа S2-E (18…22 Вт) и S10-E (30…65 Вт).

Драйверы разрабатываются с учетом особенностей эксплуатации в различных регионах (по частоте и напряжению) и удовлетворяют самым строгим требованиям по электромагнитной совместимости и показателям энергосбережения.

Последние разработки Philips в данной области позволяют создавать малогабаритные устройства, требующие минимального числа внешних компонентов и имеющие полный набор защитных и сервисных функций.

Рассмотрим электронный балласт, реализованный на микросхеме UBA2021.

Принципиальная схема ЭПРА для люминесцентной лампы мощностью 58 Вт изображена на рис. 1.

Рис. 1

«Сердцем» ЭПРА является микросхема UBA2021. Эта специализированная ИМС предназначена для управления как обычными, так и компактными люминесцентными лампами. В состав UBA2021 входит высоковольтный драйвер с цепями запуска, генератор и таймер, обеспечивающие управление на стадиях пуска, подогрева, зажигания и горения лампы, а также защиту от емкостного режима. ИМС выдерживает напряжения UFS до 570 В и кратковременные всплески напряжений (t<0,5 с) до 630 В. Микросхема имеет внутренний стабилизатор напряжения, что устраняет необходимость установки внешнего стабилитрона.

Структурная схема UBA2021 показана на рис. 2.

ЭПРА работоспособен в диапазоне напряжений сети 185…265 В при частоте 50…60 Гц. Автоматическое управление поддерживает мощность горения лампы в пределах 47,6…50,3 Вт при изменении напряжения сети в пределах 200…260 В. UBA2021 управляет работой мощных полевых МОП-транзисторов PHX3N50E, являющихся ключами полумостового инвертора, который питается от сети с номинальным напряжением 230 В и частотой 50…60 Гц. При этом микросхема UBA2021обеспечивает необходимый сдвиг уровней питания полевых транзисторов и осуществляет защиту от емкостного режима работы.

Полумостовой инвертор относится к группе высокочастотных резонансных преобразователей напряжения, которые удобны для управления газоразрядными лампами. Использован принцип переключения двух мощных МОП-транзисторов при нулевом напряжении, что позволяет уменьшить потери на их переключение и обеспечивает высокий КПД балласта.

После подачи сетевого напряжения люминесцентная лампа сначала подогревается. Это называется мягким пуском и обеспечивает надежную и долговечную работу лампы. Ток подогрева регулируется микросхемой UBA2021. Этот ток, проходящий через нити накала лампы, разогревает электроды лампы до температуры, обеспечивающей достаточную эмиссию электронов. Достаточный подогрев позволяет уменьшить напряжение зажигания, что снижает ударные электрические нагрузки на элементы. Автоматическое управление в значительной степени стабилизирует излучаемый лампой световой поток в широком диапазоне изменения напряжения сети.

После включения выпрямленное напряжение сети поступает на конденсатор С4 через резистор R1 (рис. 1), ограничивающий бросок тока. Конденсатор сглаживает пульсации напряжения с удвоенной частотой сети. Полученное напряжение UHV (310 В) постоянного тока является питающим для полумостового инвертора, в состав силовых компонентов которого входят транзисторы VT1, VT2, катушка L1, конденсаторы С5, С6, С7 и лампа EL1.