Depanarea SMPS pentru lampi cu halogeni
SMPS for halogen lamps
SMPS for halogen lamps
Lampile cu halogeni sunt utilizate masiv pentru iluminatul spatilor de locuit,
oferind o lumina calda comparativ cu cea generata de tuburile fluorescente, dar si un
randament mai bun dec�t al becurilor conventionale cu filament.
Becurile de joasa tensiune cu halogeni utilizeaza �n general tensiunile de 6, 12 sau 24V, la puteri de 50, 75, 100 si 250W, fiind �n mod obisnuit alimentate de la reteaua de 230V prin intermediul unor transformatoare, de preferinta toroidale.
O solutie mai moderna si mai eleganta o constituie utilizarea unor surse �n comutatie, astfel de surse dedicate fiind deja larg rasp�ndite sub denumirea populara de ��transformator electronic��, oferind certe avantaje in raport cu solutia clasica, �n special reducerea considerabila a greutatii, eliminarea zgomotului de retea, posibilitatea includerii protectiei la scurtcircuitarea filamentului, posibilitatea adaugarii reglajului de luminozitate, etc.
Figurile 1 si 2 contin schemele tipice, varianta de baza, respectiv cea cu protectie la scurtcircuit, asa cum sunt prezentate �n Nota de aplicatie AN528/0999 de la ST Microelectronics, http://www.st.com, (autori P.Fichera & R.Scollo), schemele fiind simplificate pentru ilustrarea principiului de functionare.
Becurile de joasa tensiune cu halogeni utilizeaza �n general tensiunile de 6, 12 sau 24V, la puteri de 50, 75, 100 si 250W, fiind �n mod obisnuit alimentate de la reteaua de 230V prin intermediul unor transformatoare, de preferinta toroidale.
O solutie mai moderna si mai eleganta o constituie utilizarea unor surse �n comutatie, astfel de surse dedicate fiind deja larg rasp�ndite sub denumirea populara de ��transformator electronic��, oferind certe avantaje in raport cu solutia clasica, �n special reducerea considerabila a greutatii, eliminarea zgomotului de retea, posibilitatea includerii protectiei la scurtcircuitarea filamentului, posibilitatea adaugarii reglajului de luminozitate, etc.
Figurile 1 si 2 contin schemele tipice, varianta de baza, respectiv cea cu protectie la scurtcircuit, asa cum sunt prezentate �n Nota de aplicatie AN528/0999 de la ST Microelectronics, http://www.st.com, (autori P.Fichera & R.Scollo), schemele fiind simplificate pentru ilustrarea principiului de functionare.
Observam ca topologia circuitului este semipuntea clasica, circuitul de comanda
nefiind ca de obicei un integrat, ci o versiune foarte economica lucr�nd �n mod
autooscilant, doua tranzistoare bipolare fiind comandate �n antifaza de la circuitul
de iesire.
�n fig.1, Q1, Q2, C2 si C3 compun topologia de semipunte, circuitul genereaza reactia pozitiva prin plasarea infasurarii transformatorului driver T1 in serie cu iesirea puntii. Pentru a avea un factor de putere ridicat, partea de forta a circuitului este alimentata cu tensiune redresata dar nefiltrata, astfel ca tensiunea de alimentare se aplica unei punti redresoare, gener�ndu-se astfel o tensiune semisinusoidala la dublul frecventei retelei. Diacul intra �n conductie pe durata fiecarui ciclu, initiind oscilatia. Deschiderea diacului se poate varia prin modificarea constantei de timp a circuitului RC format de componentele R si C1.
�n nota de aplicatie specificata se mentioneaza posibilitatea dezvoltarii unui circuit de reglaj a luminozitatii action�nd asupra acestei constante de timp. Practic �nsa, se constatata ca �n general acest circuit simplu nu prea permite un reglaj al luminozitatii corect si convenabil, �ncercarile de a umbla la aceasta constanta de timp duc�nd la �nrautatirea factorului de putere.
�n fig.1, Q1, Q2, C2 si C3 compun topologia de semipunte, circuitul genereaza reactia pozitiva prin plasarea infasurarii transformatorului driver T1 in serie cu iesirea puntii. Pentru a avea un factor de putere ridicat, partea de forta a circuitului este alimentata cu tensiune redresata dar nefiltrata, astfel ca tensiunea de alimentare se aplica unei punti redresoare, gener�ndu-se astfel o tensiune semisinusoidala la dublul frecventei retelei. Diacul intra �n conductie pe durata fiecarui ciclu, initiind oscilatia. Deschiderea diacului se poate varia prin modificarea constantei de timp a circuitului RC format de componentele R si C1.
�n nota de aplicatie specificata se mentioneaza posibilitatea dezvoltarii unui circuit de reglaj a luminozitatii action�nd asupra acestei constante de timp. Practic �nsa, se constatata ca �n general acest circuit simplu nu prea permite un reglaj al luminozitatii corect si convenabil, �ncercarile de a umbla la aceasta constanta de timp duc�nd la �nrautatirea factorului de putere.
Revenind, odata ciclul initiat, dioda D mentine pe C1 o tensiune putin mai mica dec�t pragul de
conductie a diacului, astfel ca tranzistorul poate fi blocat.
Frecventa de oscilatie depinde �n principal de marimea si densitatea maxima de flux din miezul utilizat la transformatorul de reactie precum si de timpul de stocare a tranzistoarelor. Dupa initierea ciclului, curentul �n transformatorul de reactie creste p�na la saturarea miezului, punct �n care actiunea reactiei asupra tranzistorului activ se anuleaza si, odata parcurs timpul de stocare, acesta se blocheaza. �n aceasta aplicatie, frecventa de oscilatie poate fi circa 35kHz, �n general de circa zece ori frecventa de oscilatie naturala a circuitului.
Dependenta de timpul de stocare poate fi micsorata de retelele RC din bazele tranzistoarelor, care maresc rata de evacuare a sarcinilor din baze, la blocare. Retelele au si un rol de decuplare a bazelor la oscilatiile cauzate de transformator, la blocare, prevenind declansarile false ale dispozitivelor.
Diodele antiparalel permit curgerea curentilor c�nd tranzistoarele sunt blocate. De altfel montajele practice utilizeaza deseori diode integrate �n aceeasi capsula, antiparalel pe tranzistoare.
Frecventa de oscilatie depinde �n principal de marimea si densitatea maxima de flux din miezul utilizat la transformatorul de reactie precum si de timpul de stocare a tranzistoarelor. Dupa initierea ciclului, curentul �n transformatorul de reactie creste p�na la saturarea miezului, punct �n care actiunea reactiei asupra tranzistorului activ se anuleaza si, odata parcurs timpul de stocare, acesta se blocheaza. �n aceasta aplicatie, frecventa de oscilatie poate fi circa 35kHz, �n general de circa zece ori frecventa de oscilatie naturala a circuitului.
Dependenta de timpul de stocare poate fi micsorata de retelele RC din bazele tranzistoarelor, care maresc rata de evacuare a sarcinilor din baze, la blocare. Retelele au si un rol de decuplare a bazelor la oscilatiile cauzate de transformator, la blocare, prevenind declansarile false ale dispozitivelor.
Diodele antiparalel permit curgerea curentilor c�nd tranzistoarele sunt blocate. De altfel montajele practice utilizeaza deseori diode integrate �n aceeasi capsula, antiparalel pe tranzistoare.
Fig. 2 prezinta, putin simplificat, acelasi circuit, completat cu circuite de protectie la
scurtcircuitarea sarcinii. Un scurtcircuit �n bec provoaca un curent excesiv prin tranzistoare,
care se supra�ncalzesc si eventual se distrug, dar �n acest caz, supracurentul provoaca cresterea
tensiunii pe Re av�nd ca efect deschiderea tranzistorului TRs, �mpiedic�nd diacul sa intre �n
conductie pe durata fiecarui ciclu. Rs si Cs realizeaza o �nt�rziere la deschiderea tranzistorului,
evit�nd actiunea protectiei �n faza de aprindere a lampii (c�nd filamentul e rece,
are o rezistenta foarte mica, provoc�nd o crestere considerabila, dar scurta a curentului
prin tranzistoarele de putere, la deschiderea acestora. Rezistenta creste la �ncalzirea
filamentului, curentul prin tranzistoare scade la valoarea normala). Dioda Ds previne
suntarea filtrului de catre valoarea mica a rezistorului Re.
Dupa un timp scurt (c�teva cicluri de functionare), condensatorul Cs se va descarca, fiind astfel incapabil sa tina tranzistorul TRs deschis, astfel ca circuitulse va restarta. �n conditii de defect, daca exista, protectia va reporni dupa un timp scurt. Astfel circuitul limiteaza energia disipata de tranzistoare.
Dupa un timp scurt (c�teva cicluri de functionare), condensatorul Cs se va descarca, fiind astfel incapabil sa tina tranzistorul TRs deschis, astfel ca circuitulse va restarta. �n conditii de defect, daca exista, protectia va reporni dupa un timp scurt. Astfel circuitul limiteaza energia disipata de tranzistoare.
Trebuie remarcate conditiile dure de functionare ale tranzistoarelor care trebuie sa fie suficient
de robuste pentru a rezista �n conditii de defect p�na la reactionarea protectiei la scurtcircuit,
cu alte cuvinte, trebuie utilizate dispozitive cu RBSOA corespunzatoare.
De altfel se fabrica tranzistoare bipolare special dedicate acestei aplicatii, av�nd caracteristici
specifice (capabilitate la �nalta tensiune, viteza de comutare ridicata, arie de operare �n
siguranta foarte larga, diode antiparalel colector-emitor integrate).
Releveul unui transformator electronic de 100W, fabricatie China:
1. PCB:
1. PCB:
2. Schema electrica:
Releveul unui transformator electronic de 110W, fabricatie CE:
1. PCB:
1. PCB:
2. Schema electrica:
Forme de unda vizualizate cu osciloscop E0102, dupa depanare:
Depanarea unor astfel de montaje se abordeaza �ntr-o maniera similara depanarii SMPS de uz
general, acord�nd o atentie deosebita selectarii unor componente �nlocuitoare corespunzatoare
din punct de vedere al caracteristicilor electrice, respectarii distantelor de izolatie
corespunzatoare conform cu standardele specifice, curatarea temeinica a PCB �n zonele
carbonizate, cu �nlaturarea oricaror posibilitati de conturnari ulterioare, protectia cu
lacuri electroizolante corespunzatoare si asigurarea unei protectii climatice eficiente.
Pe durata depanarii, montajul va fi alimentat obligatoriu prin transformator de separare 1:1, corelat ca putere cu sarcina pe care se fac testele, sarcina care, din motive economice poate fi mai mica dec�t sarcina nominala, urm�nd ca �n final, dupa ce ne-am convins ca o avarie cu manifestare violenta nu mai e posibila, sa alimentam dispozitivul direct din retea, fara separare galvanica, cupl�nd la iesire sarcina nominala, moment din care nu se vor mai face masuratori si nu se vor mai atinge partile aflate sub tensiunea retelei.
Pe durata depanarii, montajul va fi alimentat obligatoriu prin transformator de separare 1:1, corelat ca putere cu sarcina pe care se fac testele, sarcina care, din motive economice poate fi mai mica dec�t sarcina nominala, urm�nd ca �n final, dupa ce ne-am convins ca o avarie cu manifestare violenta nu mai e posibila, sa alimentam dispozitivul direct din retea, fara separare galvanica, cupl�nd la iesire sarcina nominala, moment din care nu se vor mai face masuratori si nu se vor mai atinge partile aflate sub tensiunea retelei.
Alimentarea prin transformator care asigura
separarea galvanica de protectie, permite efectuarea masuratorilor si vizualizarea
formelor de unda �n diferite puncte ale montajului �n conditii totale de siguranta,
at�t pentru operatori c�t si pentru aparatura de laborator utilizata (osciloscop,
multimetru).
