Форум РадиоКот

Привет всем порядочным котам!

Есть у меня желание собрать электронный баласт для ДРЛ. Набросал принципиальную схему и развёл плату. Но хочу услышать Ваши замечания и советы как по схеме, так и по разводке платы..

Мощность подключаемой лампы ДРЛ - 250 ватт. Напряжение на лампе в рабочем режиме - 130 вольт, пусковой ток - 4.5А, ток после прогрева лампы - 2.13А.

Схема содержит корректор фактора мощности на микросхеме MC33262, полевой ключ - SiHG20N50C или его аналог IRFP460 (20А 500в 0.27 Ом), на выходе которого стабилизированное напряжение питания +400в. Трансформатор - феррит EE42-20 с магнитной проницаемостью 2000.

Сам электронный баласт работает на частоте 50 кГц и управляется микросхемой IR2153, после неё стоит драйвер верхнего и нижнего ключа IR2101, сами полевые ключи - 10N60C (9.5А 600в 0.75 Ом).

Наконец, баластный дроссель, который ограничивает ток через лампу - бронированный магнитопровод Ч48 с магнитной проницаемостью 2000.

Есть вопросы по немагнитным зазорам в трансформаторе корректора фактора мощности и в дросселе лампы:

1) Схема корректора фактора мощности - полностью из даташита на микросхему MC33262, взял вариант схемы рассчитанной на нагрузку 400 вольт 1.15А. Но там зазор указан 0.18", что в переводе около 4.5мм. Найти сердечник с таким зазором оказалось не реально, нашёл с зазором 1.5мм. Правда, можно купить ещё такой же сердечник, чтобы вместе составило хотя бы 3мм. Если зазор меньше рассчётного, то индуктивность обмотки I выше, чем это грозит ?

2) Дроссель лампы тоже должен иметь немагнитный зазор. Но вообще найти чашеобразный магнитопровод диаметром 48мм оказалось крайне трудно, удалось раздобыть только без зазора. О том, чтобы найти такой же магнитопровод, но с зазором, речь вообще не идёт. Что можно сделать в данной ситуации ? Не плотно складывать обе чашки чтобы остался общий зазор по всей площади соприкосновения ? Но тогда наружу пойдёт нежелательное излучение.

Можно ли таким образом питать микросхемы DA2 и DA3 от обмотки II трансформатора Тр1 корректора фактора мощности ? Или лучше намотать отдельную обмотку III ?

Ну и наконец, главный вопрос, который меня волнует больше всего: С данной схемой и разводкой платы, не возникнет ли сквозной ток через выходные полевые ключи при включении холодной лампы ДРЛ-250, когда пусковой ток составит 4.5А ? Не хочется получить феерверк.

Для удобства рисунок дорожек платы с обратной стороны я выложил сюда без зеркального отражения.


Принципиальная схема: Расположение деталей на плате: Разводка платы:

Зачем прилепил 2101 ? 2153 мало того что справится сама, так еще и имеет более мощный выход для шатания мосфетов.

Добавлено after 2 minutes 21 second:
Питание 2153 тоже никуда не годится. 315-ый это вооще...
И что с розжигом лампы?

Т.е. 2153 может управлять верхним ключом ? Тогда 2101 уберу.

Питание для неё я решил брать со вторичной обмотки трансформатора корректора фактора мощности. Ориентировочно, там будет вольт 20-30, поэтому транзистора КТ315 будет хватать за глаза, чтобы стабилизировать питание 2153 на уровне 15 вольт. Долговременный ток потребления 2153 по даташиту 5 мА, абсолютный максимум 25 мА. Максимальный ток коллектора КТ315 - 100 мА, выделяемая на нём мощность будет около 75 мВатт.

Отсюда вопрос запуска уже не стоит - при включении сразу запускается корректор фактора мощности, вначале через резистор R4, а как только он запустился, питание идёт уже со вторичной обмотки Тр1. С этой же обмотки питание пойдёт и на 2153. Вопрос, можно ли так делать ? Или для питания 2153 нужно намотать отдельную обмотку на Тр1 ?

Что касается розжига лампы, то ДРЛ не нуждается в розжиге, а подключать ДНаТ я не планирую. Для розжига ДРЛ достаточно пропустить через неё пусковой ток в 4-4.5А с выхода балласта. В первые секунды напряжение на ДРЛ составляет всего-то вольт 20, благодаря индуктивному сопротивлению выходного дросселя и низкому сопротивлению холодной лампы, с её прогревом напряжение постепенно достигает рабочего значения в 130 вольт.

Northwood писал(а):Отсюда вопрос запуска уже не стоит - при включении сразу запускается корректор фактора мощности

Я про розжиг лампы говорил, так и думал что не понятно будет, поправился.

Northwood писал(а):Что касается розжига лампы, то ДРЛ не нуждается в розжиге

ну тогда нет вопросов

Northwood писал(а):Долговременный ток потребления 2153 по даташиту 5 мА, абсолютный максимум 25 мА.

А сами мосфеты кто питать будет? там в пике почти под ампер будет. У 2153 есть встроенный стабилитрон на 15,6в., тебе хватит одного резистора с диодом и конденсатором. 315-ый, R10 и стаб выкидывай, 4148 меняй на 4934, ставь последовательно с ним резистор, и после всего этого конденсатор не менее 100мкф. резистор нужно будет посчитать. На крайняк запитывай 2153 по даташиту от 400в.

От 400 вольт питать не хочу, т.к. 5 мА выльются в (400-15)*0.005 = 2 ватта в виде тепла на резисторе, это в лучшем случае. Как пусковая цепь в ИБП, было бы не плохо в виде кратковременного потребления.

Добавлено after 56 minutes 47 seconds:
Вот что вышло теперь:

Принципиальная схема: Расположение деталей на плате: Разводка платы:

А горелка на такой частоте у ДРЛ не прогорит? Где-то читал, что питать дуговые лампы высокой частотой нельзя - дуга меняет геометрические размеры и может коснуться колбы, а тогда никакое кварцевое стекло её не удержит... Именно по этой причине в автомобильных "ксенонках" драйвер на выходе формирует 50 - 60 герц меандр, для питания лампы...

не понимаю людей, теорию даже не посмотрят, а сразу берутся за проектирование ЭПРА для ламп ВД. Горелка ДРЛ достаточно сильно подвержена акустическому резонансу (АР). Слишком узкие окна стабильности при питании синусоидальным током высокой частоты (20-100 кГц), да и то лампах одинаковой мощности, но от разных производителей, они разные. Правильней сделать для начала вариант с звеном НЧ на выходе и частотой около 150 Гц. Эффективных способов борьбы с АР несколько, но на практике распространён именно предложенный.

LCC-контур необходимо рассчитать, а не от фонаря номиналы использовать. ДРЛ не нуждается в высоком напряжении поджига, т. к. есть вспомогательные электроды. Схемотехника в данной теме очень плохая.

Конденсатор параллельно лампе я поставил не для резонанса, а для сглаживания фронтов импульсов. При первом включении этот конденсатор я вообще припаивать не буду. Индуктивность дросселя я рассчитал из расчёта необходимого индуктивного сопротивления на частоте 50 кГц, чтобы при входном напряжении 400 вольт в рабочем режиме получить паспортный ток 2.13А и напряжение 130в. В конечном итоге точную индуктивность можно будет подогнать после запуска, контролируя напряжение на разогретой лампе вольтметром В3-57, который умеет измерять среднеквадратичное значение напряжения. Не уверен, что удастся корректно измерить ток через лампу, хотя для этого ввёл резистор R14 сопротивлением 0.1 Ом (изготовил из нихромовой проволоки с заданными сечением и длиной).

Что касается акустического резонанса, то читал что ему сильно подвержены лампы МГЛ, а ДРЛ в этом плане более спокойны. Но более конкретно по этой теме тяжело гуглится. в основном теоретические утверждения. А так, уже попадались схемы ЭПРА для ДРЛ и ДНаТ, но по схеме автогенератора, по отзывам тех кто их повторяли, проблемы в основном связаны с вылетами полевиков, у кого-то даже вёдрами.

Ну а пляшущую "хороводы" дугу конкретно в моей ДРЛ-250 я видел только при питании частотой 50 Гц через лампу накаливания на 100 ватт. Примерно пару лет назад я уже пробовал собирать эту схему, на этой же частоте 50 кГц, но без корректора фактора мощности, и с другим дросселем, с которым умышленно намотал больше витков чем надо, чтобы на лампу подать в 2 раза меньше мощность, никакого акустического резонанса я не наблюдал на всём протяжении цикла разогрев / дальнейшее горение, лампа горела стабильно. Подать полную мощность я не мог, т.к. на тот момент у меня не было броневого сердечника нужного размера, был только Ч34, который закипал через 10 минут после включения.

И смысл сей городушки?
Уменьшение габаритов токоограничительного дросселя?
Но отслеживание режимов запуска и горения полностью отсутствует...
Как и управление оными...

Дык есть стандартные схемы ПРА с балластными конденсаторами...
И обычные схемки вполне стабильно работают...
Ежли говорить об ВЧ ультрафиолете - так там обычный ВЧ генератор...
(свечение газовой начинки в ВЧ поле)...

В стандартных схемах с большим тяжёлым дросселем и конденсатором компенсирующим реактивную мощность, тоже не отслеживается режим запуска и горение, дроссель просто ограничивает ток. В этой схеме всё тоже самое, только на частоте 50 кГц.

Смысл в этой схеме не только в уменьшении веса за счёт дросселя, а и в стабилизации тока через лампу при изменении напряжения питающей сети, и лампа не будет гаснуть когда напряжение в сети падает ниже нормы. Зимой напряжение у нас проседало до 195 вольт. Ну и хочу получить максимальный КПД.

Northwood писал(а):Вот что вышло теперь:

Ну вот теперь другое дело, правда не совсем уверен в выборе номинала R6, 150 ом уж слишком, надо раз в 10 меньше. теперь с питанием 2153 вопрос решен.

А вот по поводу розжига, это я так обозвал разогрев и выход на режим, а не высоковольтный поджиг как у ксенона, коллеги со мной согласны. Надо как минимум контролировать ток, и если что принимать меры.

Northwood писал(а):Смысл в этой схеме не только в уменьшении веса за счёт дросселя, а и в стабилизации тока через лампу при изменении напряжения питающей сети

Ну стабилизации как таковой у тебя не будет, ты ничего для этого не сделал, в предыдущем абзаце сказано, а вот зависимость от напряжения в сети победишь, здесь нет вопросов.

АР в ДРЛ проявляется, т. к. они с длинной дугой и увидеть это можно по форме дуги и её изменению, не знаю как вы определяли стабильность работы. Просто ДРЛ может работать, но вот срок службы снизится. В ДРЛ окна стабильности немного шире, чем в ДНаТ, только вот как их ловить от лампы к лампе при разных производителях? Для собственной разработки может и сойти, без ответственности за срок службы ламп. Для контроля тока лучше намотайте изготовьте небольшой трансформатор тока.

Привет уважаемым котам!
Хочу поделиться личным опытом из далекого прошлого по данному вопросу и заодно спросить о своем, наболевшем. Дело было в 90-х годах прошлого века, в самый разгар ПК Спектрум, Синклер, телефонов - АОНов и им подобным устройствам... Применялись там микросхемы памяти с ультрафиолетовым стиранием. Программатор на работе у меня был, а стиралки не было. В то время в радиомагазинах ничего подобного найти было нереально, поэтому искать удачу поехал я в область на радиорынок, где мне и предложили сей бюджетный вариант в виде замысловатой рогатой стеклянной штуковины. На мой вопрос как мне ее запустить хитрый усатый дядька улыбнулся и сказал: купишь - скажу. Ну я и купил, ничего другого то нет, выбирать не с чего!... А весь "секрет" подключения оказался весьма прост! - через конденсатор и в розетку. Дядька по-честному предупредил, чтобы помимо ультрафиолета не получить другие шумо-световые эффекты конденсатор должен быть типа МБГО или МБГЧ, вольт на 400-600 и емкостью 2-4 мкф для 250 ваттной ДРЛ-ки. Хочу сразу сказать, что этот способ включения работает, но он еще сильнее сокращает срок службы, чем все остальные популярные способы бездроссельного запуска, описанные на просторах интернета и в этой теме. Уже через 10-15 включений колба заметно темнеет изнутри, начинают обгорать электроды, ну и в конце концов через какое то время электроды разрушаются полностью и она просто перестает запускаться. Тем не менее этого ресурса вполне хватало на полгода-год использования и при копеечной стоимости, простоте и малых габаритах схемы мудрить хитроумные, громоздкие системы запуска смысла не было. Так я их и использовал. Потом время микросхем с ультрафиолетовым стиранием прошло, полудохлую чудо-лампу за ненадобностью я выкинул и забыл про это дело лет на 15...
Но вот на днях у меня опять появилась потребность в мощном УФ облучателе для полимеризации лаков, клея и т.п. И тут я вспомнил из давно минувшего юношества этот бюджетный вариант, первый печальный опыт, закончившийся красными глазками и как я этим чудо устройством успешно стирал микросхемы памяти. Ну так этож то, что мне нужно! - обрадовался я. Сейчас я быстренько смастырю чудо-девайс и будет мне счастье! Но радость была не долгой и счастье не случилось. Началось всё с того, что на сегодняшний день найти ДРЛ не легче, чем в 90-е годы УФ стиралку для программатора. В общем потратил пол дня только на поиски, в конце концов таки нашел у энергетиков... Потом полчаса на изготовление конструкции и... Опять печалька! Ни лак, ни клей, пролежавши 15-20 минут под свежеизготовленным УФ светильником, не среагировал аж никак. Как были жидкими, так и остались.
Что не так? Не та длина волны что ли?? Подскажите кто знает, какие есть бюджетные варианты для моего случая, кто что использует для этих целей? Какая нужна длина волны для полимеризации лаков-красок?

В промышленном полимеризаторе компаундов стоит что-то вроде автомобильной ксенонки. Но видимо тут весь секрет в типе стела той лампы.

Попробовать можно лампы ДРТ-ххх для мед применения - теоретически это те-же потроха от старорежимных ДРЛ. Пускаются через те-же дросселя, но промежуток разрядны поболее - обычно есть поджигающий "пускач" в виде умножителя до 1 кВ где-то.

ДРЛ на ВЧ переменке работает и пускается много лучше ДНаТ Принцип запуска "резонансом" на конденсаторе - так что нужно 2 частоты - резонансная для поджига и рабочая

Wladimir_TS, спасибо за мысли! Попробовать конечно можно, но что то я сильно сомневаюсь, что найду эти ДРТ для мед применения. Городишко у нас мелкий, разнообразием предложений по диковинным железкам никогда не славился. Я то обычную ДРЛ-ку сегодня пол дня искал по всем магазинам, знакомым, гаражам и подвалам, даже ближайшие села обзвонил... Чисто случайно у энергетиков оказались еще не утилизированными, валялись в углу на складе. По городу их у нас уже не применяют, везде поменяли на диоды и натрий в основном, а эти просто не успели еще свезти куда положено. В натриевых вроде тоже УФ горелка стоит, можно было бы попробовать, но они у энергетиков по строгому учету, не дали. Покупать для пробы с неизвестным результатом думаю не стоит ни первое, ни второе, дорого... Наверное проще все таки будет добавить грошиков и купить уж что положено и испытано народом. А жаль, халява была так близко... Хотя...
P.S. Попробую поэкспериментировать еще с ДРЛ-кой. Тысячная LOCA через 30 минут все таки зажелировала вполне нормально, правда по времени при таких мощах это очень долго. Лампа светит будь здоров! Жареными микробами (озоном) воняет в соседней комнате с открытыми окнами. Это еще один минус. Толку мало, но излучение в ненужном диапазоне слишком жесткое, надо одевать ОЗК и сварочную маску..

Добавлено after 1 hour 3 minutes 7 seconds:
Вот что еще нашел... У ДРЛ-ки пики излучения приходятся на более длинноволновый диапазон (400-600 нм.) нежели у светодиодов.

Спойлер

в то время как большинство широко распространенных УФ светодиодов работают в диапазоне до 400 нм.
и широко распространенные лампы для маломощных, но вполне эффективных УФ сушилок тоже работают до 400 нм.
Похоже в этом и кроется причина малой эффективности ДРЛ-ки для подобных случаев... Она только самым краешком захватывает нужный диапазон.

ДРТ продаются в медтехнике или в больнице/поликлинике с заднего хода.

В натрии УФ поглощается стенками горелки прилично. Да и эксплуатация натриевой лампы без внешней колбы сокращает ресурс до минут.

Люменафор в ДРЛ разработан еще при дедушке Ленине (до ВМВ точно), а в современных светодиодах чуть позже (ПП кристалл белым светить не умеет)

[uquote="boroda06560",url="/forum/viewtopic.php?p=3583127#p3583127"]Привет уважаемым котам!
Опять печалька! Ни лак, ни клей, пролежавши 15-20 минут под свежеизготовленным УФ светильником, не среагировал аж никак. Как были жидкими, так и остались.
Что не так? Не та длина волны что ли?? Подскажите кто знает, какие есть бюджетные варианты для моего случая, кто что использует для этих целей? Какая нужна длина волны для полимеризации лаков-красок?[/uquote]


Надо беседовать с производителями. Есть клеи на 395 нм (это мощный УФ светодиод тянет) и на 254 нм. Там только ртуть. Я ДРШ-100 использовал от шлейфового осциллографа светолучевого с родным блоком. Когда стекло клеил таким клеем.

[uquote="boroda06560",url="/forum/viewtopic.php?p=3583127#p3583127"]Подскажите кто знает, какие есть бюджетные варианты для моего случая, кто что использует для этих целей[/uquote]
Не знаю, что у вас за состав, но зелёную маску для плат полимеризую обычной УФ "сберегайкой". Ей же светят и фоторезист. Судя по цвету спектра в салонах - там похожая тема