02.04.21

[Домашняя]

Устройство предназначено для комплектации автомобильных плафонов освещения с компактными люминесцентными лампами КЛУ9ГГБЦ производства ОАО «Лисма-ВНИИИС», г. Саранск, устанавливаемых внутри салона автомобиля с номинальным напряжением бортовой сети 12 В. Устройство обеспечивает предварительный разогрев катодов лампы в течение 0,7. .1,5 с после подачи напряжения питания, зажигание лампы и стабилизацию режима работы. Если лампа не зажглась, или погасла вследствие неисправности в цепи лампы, устройство переключается в режим блокировки: лампа обесточивается, потребляемый ток от источника питания не превышает 0,05 А. Устройство обеспечивает зажигание и горение люминесцентной лампы при напряжении питания от 8 до 16 В и температуре окружающей среды от -45 до +65 °С. Оно переключается в режим блокировки при возникновении в процессе эксплуатации следующих аварийных режимов работы: удаление лампы при поданном напряжении, обрыв катода, дезактивация катода. При работе в комплекте с открытой лампой освещенность на расстоянии 0,5 м от светового центра лампы в направлении нормали к плоскости расположения трубок лампы составляет не менее 200 лк при номинальном напряжении питания. Отношение максимального значения освещенности к минимальному при изменении напряжения питания от 10 до 15 В— не более 1,2. Мягкий режим зажигания лампы обеспечивает сохранение светотехнических характеристик после наработки 20 тысяч циклов «включено/выключено». Мощность, потребляемая устройством от бортовой сета, не превышает 12 Вт. Принципиальная схема пускорегулирующего устройства с подключенной люминесцентной лампой изображена на рис. 1.

Задающим генератором, управляющим силовым ключом VT4, является интегратор, включающий транзистор VT1, интегрирующую цепочку R11— R13C7, источник опорного напряжения Uоп, на диодах VD5, VD6, источник напряжения смещения Uсм на резисторе R14 и датчик тока на резисторах R17—R20. При подаче напряжения питания Un открывается транзистор VT5 и происходит подогрев катодов лампы однополярными импульсами (рис. 2, а).

Время предварительного подогрева задается цепочкой R4C8. После срабатывания триггера Шмитта DD1.4 и закрывания транзистора VT5 напряжение на стоке VT4 будет ограничиваться встроенным защитным стабилитроном на уровне -120 В, при этом на вторичной обмотке трансформатора Т1 индуцируется высоковольтный импульс 600 В (рис 2, б). При пробое газоразрядного промежутка между катодами лампы возникает электрический разряд, после чего люминесцентная лампа становится подобной омическому сопротивлению Rнагр, величина которого остается практически постоянной в течение всего периода колебаний. Если лампа не зажглась, высоковольтные импульсы со стока транзистора VT4 через конденсатор С6 поступают на делитель напряжения R6R7 и через диод VD4 заряжают конденсатор С5. Через время порядка 0,1 с переключается триггер Шмитта DD1.2, ток через диод VD5 прекращается, транзисторы VT1 и VT4 последовательно закрываются, пускорегулирующее устройство переходит в режим блокировки, и потребляемый от источника питания ток ограничивается на уровне единиц миллиампер. Возобновить работу устройства можно после отключения его от источника питания на несколько секунд для разрядки конденсатора С5. В режиме горения лампы пускорегулирующее устройство работает следующим образом. В течение первого полупериода напряжение на выходе триггера DD1.3 высокое и транзистор VT4 включен. Через первичную обмотку трансформатора Т1, транзистор VT4 и измерительные резисторы R17—R20 протекает ток I, равный сумме индуктивного тока первичной обмотки и тока, трансформируемого во вторичную обмотку (рис. 3, а), при этом напряжение на выходе интегратора U„ возрастает (рис. 3, б).

В конце первого полупериода Uи достигает порога переключения триггера DD1.3, транзистор VT4 закрывается, и ток I прекращается. Во втором полупериоде накопленная в трансформаторе Т1 энергия индуцирует ток в лампе обратного направления. Средняя величина тока первичной обмотки трансформатора, а следовательно и мощность Рn выделяемая на люминесцентной лампе, определяется значением опорного напряжения Uоп- регулируемого путем подключения подборочного резистора R12 к точке А для увеличения Рп, к точке Б — для ее уменьшения. Резистор R2 обеспечивает линейную зависимость напряжения смещения Uп на резисторе R14 от величины напряжения питания Un, что позволяет стабилизировать потребляемую мощность Рпот. Параметры устройства рассчитаны таким образом, что потребляемая мощность Рпотр достигает номинального значения  при Uном =  12 В.  В табл.  1

представлены результаты измерения электрических и светотехнических параметров при работе пускорегулирующего устройства с различными образцами ламп КЛУ9/ТБЦ. Оптимальный коэффициент трансформации Т1, выполненного на феррите Б18 М1500МН3: Ктр = N2/N1 = Uнагр/Uном, где Uнагр = 60 В. Благодаря достаточно большой индуктивности первичной об­мотки трансформатора L1 120 мкГн длительности первого и второго полупериодов тока лампы практически равны, а его форма близка к прямоугольной знакопеременной с одинаковыми амплитудами в обоих полупериодах. При отклонении напряжения питания Uп от Uном длительности полупериодов тока лампы, а также амплитуды полупериодов начнут различаться. Например, при уменьшении напряжения питания снижается ток на грузки в течение первого полупериода, одновременно увеличивается его длительность и накапливаемая в индуктивности энергия, что приводит к увеличению тока лампы во втором полупериоде и уменьшению его длительности. В результате средняя за период потребляемая мощность Рпотр сохраняется, а частота колебаний изменяется незначительно. На рис 4, а и б показаны осциллограммы тока лампы при напряжении питания 10 и 15 В соответственно.

Частота работы пускорегулирующего устройства путем подбора конденсатора С7 устанавливается - 70 кГц, что позволяет уложиться в требования по электромагнитной совместимости, предъявляемые к компонентам системы электрооборудования автомобиля. Резистор R10 подает на вход интегратора дополнительный переменный ток с целью увеличения частоты переключения в режиме поджига лампы. Управляющая часть устройства питается от стабилизатора напряжения, выполненного на элементах R1, VD1, С2. Элементы С1, L1, СЗ, L2, С4 образуют высокочастотный фильтр, препятствующий просачиванию помех от устройства в цепь питания. Диод VD2 служит для защиты от переполюсовки. Предохранитель FU1 необходим для обесточивания устройства в случае его выхода из строя и исключения возможности возгорания.

Схемотехника №3 2003г стр. 6