Driving incandescent lamps
Daca becul este comandat printr-un dispozitiv electronic, in absenta unui mijloc de protectie, socul de curent poate duce la distrugerea driverului, sau, in multe cazuri cand acesta supravietuieste, pot fi afectate conexiunile interne ale filamentului.
Alegerea unui dispozitiv (sau a mai multora paralel) dimensionat la curentul de varf fortat de filamentul rece al becului, nu este cea mai buna alegere, costul aplicatiei devenind de multe ori prohibitiv. Este mai rationala adoptarea unei solutii de limitare a curentului, activa pe durata necesara filamentului sa ajunga la o valoare a rezistentei care sa aduca curentul la valori rezonabile.
Dispozitivul cu schema de mai jos realizeaza cuplarea si decuplarea "soft" a sarcinii comutate. Astfel, pentru valorile din schema, la o sarcina de 200W procesul de cuplare dureaza circa 100 milisecunde, iar cel de decuplare circa 500 milisecunde.
La inchiderea contactelor intrerupatorului K1, in procesul de incarcare a condensatorului C1 prin rezistenta R1, tranzistorul Q1 se deschide treptat si curentul de colector creste lent pana la valoarea determinata de raportul valorilor rezistentelor R1 si R2.
Corespunzator, creste lent si curentul de sarcina. La decuplare, condensatorul se descarca pe rezistenta R2 si jonctiunea baza-emitor a tranzistorului. Curentul de sarcina scade lent la zero. Caderea de tensiune pe acest dispozitiv este relativ mica, ea e determinata de suma caderilor de tensiune pe doua diode inseriate polarizate direct si tensiunea colector-emitor a tranzistorului, a carei valoarere aproximativa este:
UCE[V]=0.7+R1*Is/h21E
unde Is este curentul de sarcina iar h21E este factorul de amplificare in curent a tranzistorului (beta).
In functie de curentul de sarcina si factorul de amplificare in curent, trebuie facuta o alegere optima pentru rezistenta R1, astfel incat, la caderea de tensiune rezultata pe tranzistorul deschis, puterea disipata de acesta sa nu depaseasca nivelul admis.
In acelasi numar se poate vedea o solutie care in plus asigura protectie la suprasarcina si scurtcircuit.
Schema este aceasta:
La depasirea marimii stabilite a curentului, caderea de tensiune pe rezistorul R5 deschide tranzistorul Q2 si circuitul lui de colector blocheaza tranzistorul Q1. Curentul la care actioneaza protectia poate fi determinat din relatia:
Imax=0.7/R5
Trebuie avut in vedere ca puterea disipata de tranzistorul Q1 in cazul unui scurtcircuit creste esential, de aceea sunt necesare solutii suplimentare de schema care sa evite iesirea accidentala din functiune.
O schema simpla cu tranzistor bipolar montat pe diagonala unei punti redresoare, bazata pe circuitul descris anterior (cel preluat din Funfamateur), este prezentata in continuare:
Intrerupatorul a fost mutat pe partea de curent alternativ, in seie cu sarcina, dispozitivul de protectie prezentandu-se in final ca un dipol.
Pentru puteri sub 100W, tranzistorul Q1, de tip KT848A nu are nevoie de radiator. Puterea maxima a becurilor comandate de montaj este 300W, si in acest caz tranzistorul trebuie montat pe un mic radiator.
Versiunea s-a publicat in revista ruseasca "Radio", in nr.12 din 1990. Autorul, V.Bannikov (Moscova) si-a montat dispozitivul executat in aceasta varianta in lustra, mentionand ca timp de cativa ani nu a inlocuit nici unul din becuri, protectia fiind deci eficienta la valorile duratelor de actionare specificate in schema (100 milisecunde durata intarzierii la cuplare).
Elementul cheie este tranzistorul KT848A, conceput pentru a echipa aprinderile electronice ale automobilelor. Este un tranzistor Darlington, cum se poate vedea din schema sa interna:
| Denumire | Tip (structura) | UCB0 [V] | UCE0 [V] | Ic [mA] | Pmax [W] | h21E minim | Icb0 max [uA] | fT minim [MHz] | UCEsat [V] |
| KT848A | n-p-n | 400 | 400 | 15000 | 35 | 20 | 3000 | 3 | <1.5 |
La fel ca in schema cu tranzistor bipolar, tranzistorul, de data asta mosfet, e conectat pe diagonala de curent continuu nefiltrat a puntii redresoare, deci lucreaza cu impulsuri sinusoidale.
In primul moment, tranzistorul este blocat, pe el se aplica intreaga tensiune, becul este stins. Condensatorul C1 incepe sa se incarce prin rezistorul R1. Cand tensiunea pe acesta atinge
o valoare de 3.5-4V tranzistorul incepe sa se deschida lent, curentul creste iar teniunea pe drena se micsoreaza. Lampa incepe sa se aprinda lin, din momentul inchiderii
contactelor lui K1 pana cand tensiunea pe condensator atinge valoarea mentionata.
Rezistorul R2 serveste la descarcarea condensatorului C1, dupa decuplarea lampii.
La terminarea incarcarii condensatorului tensiunea pe drena este de circa 4-4.5V iar restul din tensunea retelei
va cadea pe lampa. In acest caz, pe tranzistor se va disipa o putere proportionala cu curentul folosit de catre lampa utilizata. De aceea in cazul unui curent mai mare de 0.5A (puterea lampii
de minim 100W) tranzistorul se va monta pe radiator.
Pentru o reducere semnificativa a puterii disipate pe tranzistor, se va adopta schema urmatoare:
O simulare in Multisim 11 a functionarii schemei, facuta de catre un utilizator al site-ului (Costy Fera), este prezentata aici:
Simulare.O schema asemanatoare in ce priveste utilizarea mosfetului, dar pentru alimentarea in curent continuu a becurilor cu halogeni de 6V sau 12V, la puteri sub 50W, este ilustrata mai jos:
In solutia prezentata mai jos, aplicabila pentru un tandem de doua becuri identice, in momentul aprinderii acestea sunt inseriate, fiecaruia revenindu-i jumatate din tensiunea de alimentare. In plus, o dioda inseriata taie una din semialternante. Daca nu se monteaza, se vor uni in schema conexiunile corespunzatoare bornelor acesteia. Dupa preincalzire, timerul comuta conexiunea de la serie la paralel, pentru functionarea in regim permanent. Elementul de executie este un releu electromagnetic, ale carui contacte sunt dimensionate in raport cu puterea becurilor.
