Свежие обсуждения
Электроника в быту

про лампы дневного света

1 12 416

По поводу замены транзисторов на полевики.
Вынужден подправить то, что вчера сказал.

Я уже давно отказался от соблазна просто поставить полевики, так как получается только хуже. Требуется более серьёзная переделка.

Цепочка из диода и последовательного с ним резистора, вообще, не влияет при переходе на полевик. Управление только посредством конденсатора.
Разделительный трансформатор имеет довольно большую индуктивность, а схема управления слаботочная. Входное сопротивление полевика высокое и емкостное. В результате, на затворе не просто импульсы ШИМ, а ТАКОЕ... сплошной колебательный процесс. Установка демпфирующих цепочек или, просто, низкоомных шунтирующих резисторов только слегка уменьшает все паразитные колебания и только делает импульсы слегка похожими на прямоугольные.
Ну, и высокое внутреннее сопротивление схемы управления...

В результате, полевики в таких условиях долго не живут. Эффект Миллера палит их моментально.

 

Curious, к блоку питания с КПД 90%, в нагрузку всегда даётся ГЗМ - губозакаточная машина...

Согласно спецификации, КПД компового блока должен быть не менее 72%. В принципе, любой производитель это сможет обеспечить, если на элементной базе не экономит по чёрному или не готовит блоки для отправки контрабандой...
Есть, конечно, блоки с КПД 80%, но это уже фирмА, которая стоит денег.

КПД инверторов зависит от нагрузки. И так же как и в трансформаторах, при снижении мощности нагрузки КПД падает.
По этому, комповые блоки питания оптимизируются на мощность ~150Вт. Вряд ли, потери хоть как то регламентируются на мощностях единицы или десятки ватт. Расчёт на то, что ШИМ при этом сильно уменьшит длительность импульсов, по этому, потерь почти нет.
Оборвав обратную связь по стабилизации выходных напряжений блока, Вы заставили ШИМ выдать максимальную длительность импульсов, по этому сразу "вылазят" все факторы, снижающие КПД.

Попробуйте включить блок вообще без нагрузки, но с максимальной длительностью импульсов ШИМ. Скорее всего, транзисторы так же, будут греться...

По паспорту на транзисторы, напряжение насыщения у них 0,8В при токе 4А. Так что, вряд ли на них будет падать 5В, думаю, не более 1,5В...
Если у Вас трансформатор с выпрямителями отключен, и нагреваются только ключевые транзисторы, то, скорее всего, из-за нарушения какого то режима. Я уже высказывал предположения...

Ещё можете посмотреть, стоят ли параллельно транзисторам (коллектор-эммитер) возвратные диоды? В самих транзисторах их, вроде бы, нет. При работе на индуктивную нагрузку они должны быть. Их отсутствие, так же, может быть дополнительной причиной лишнего нагрева.

 

Curious: Если считать с другой стороны, 1 ампер через транзистор инвертора, 5 вольт в насыщенном состоянии, два транзистора, то те же 10 ватт.
Где ж Вы такие х... транзисторы нашли. Как заметил DWD у них по пасторту 0,8В на 4А, а реально около 0,5В на этом токе.

 

DWD: С одной стороны, логика подсказывает, что должно быть наоборот. С другой, приведенные цифры говорят, что это измерялось (если цифры не взяты с потолка...
Именно оттуда Естественно проводились измерения, правда не совсем по требованиям МЭКа, но все же. Время вкюченного состояния = времени паузы = 12 сек (без учета подогрева 1,5 сек.) Ток подогрева (средний) 530 мА (rms), напряжение в подогреве 360-380 В(peak) (светильники 2х36 с последовательным питанием ламп). В СВЕТИЛЬНИКЕ 2 ЭПРА на драйвере, в СВЕТИЛЬНИКЕ 1 - на автогенераторе. Первым "отлетал" самый "горячий" катод (т.е.ближайший к дросселю) в СВЕТИЛЬНИКЕ 1. Если интересно могу привести некоторые схемы.

 

Crazyd, конечно, приведите схемы, если есть.

 

DWD: ...по способу прогрева катодов перед поджигом.
Предлагаю ставить... обычный терморезистор, сопротивление которого с прогревом не увеличивается, а уменьшается.
И ставить его последовательно с резонансным конденсатором.

Прошёл месяц, полёт нормальный... три раза сами знаете что, и куда...

Только есть тонкость. Так как инверторы в энергосберегалках с обратной связью по току, то если при включении сопротивление терморезистора окажется большим, то инвертор не запустится... лампа не включается. Одну из ламп, переделанных таким способом, я поставил у родственников в "предбаннике" частного дома. На улице похолодало и лампа перестала включаться. Я её забрал, что бы посмотреть что сломалось, включаю на работе - горит...

Проверил ЛАТР-ом, оказалось, что при напряжении менее 170В она вообще не хочет запускаться. Свой запас терморезисторов я исчерпал, по этому, пришлось поставить параллельно термистору обычный резистор так, что бы общее сопротивление было достаточным для обеспечения запуска инвертора. Я привязался к напряжению 130В.

То есть, стоял терморезистор ММТ-4 на 1кОм. Пока было тепло он показывал сопротивление 600-700 Ом, а когда похолодало, сопротивление увеличилось и, похоже, стало больше даже, чем 1кОм.
Параллельно ему поставил обычный резистор на 1кОм, и лампу поставил на то же место...

На этих выходных был, работает.

В общем, получается, что сопротивление термистора нужно брать не более 500-700Ом... Правда, посмотрим, когда морозы начнутся...

Теоретически же, получается не плохо. В базе данных, упоминавшейся уже, проги BDA указываются токи прогрева и горения для разных ламп. Получается, что ток прогрева значительно больше, примерно, 500мА, а ток горения на уровне 300мА. Это средние значения выборки из некоторого количества ЛДС, приведенных в базе.
То есть, сразу при включении, через спирали течёт ток 500мА, а когда лампа загорится, то ток течёт уже через лампу и его величина 300мА.

С терморезистором, величиной 500Ом, ток прогрева, просто, не может быть больше 150В/500Ом=300мА. Реально, он явно меньше, так как инвертор запускается при более низком напряжении питания, и я не учитывал сопротивления спиралей, дросселя и т.д.

С прогревом терморезистора, его сопротивление уменьшается, а спиралей, наоборот, увеличивается. Ток прогрева спиралей хотя и растёт, но не так быстро. Ну, и когда сопротивление терморезистора уменьшится так, что перестанет вносить в контур большие потери, напряжение на лампе увеличится так, что она зажигается, после чего ток прогрева, естественно, пропадает.

Так вот, по сравнению с обычным способом прогрева (позистором или без прогрева), в которых ток спиралей резко увеличивается до 1-2А, и падает с прогревом до требуемого, в схеме с терморезистором, ток увеличивается плавно от, примерно, 170мА до нужного значения.

Думаю, это должно хорошо отразиться на долговечности спиралей.

Так как терморезисторы разные, то отличаются и времена разогрева - от 1 до 5 секунд.

Остаётся вопрос - почему это не применяют при промышленном производстве. Лампы со специализированными микросхемами, в которых реализован, практически, такой же алгоритм, я не считаю, это другой уровень. Но по сравнению со схемами с позистором, схема с термистором лучше. Имеются в виду дешёвые лампы с транзисторным инвертором. Не ужели, термистор дороже позистора?..

Остаётся только два варианта:
1. Схема с терморезистором последовательно резонансному конденсатору чем-то опасна (чем именно, я не вижу).
2. Схема с терморезистором слишком хороша и удлиняет срок службы лампы, по сравнению с позистором или, вообще, без него, что для производителя явно не выгодно...

Кто, что думает?..

 

DWD, а можно увидеть эпюры напряжений при Вашем варианте пуска лампы (с терморезистором с отрицательным ТКС)?
Действительно ли напряжение на лампе не успевает подняться до напряжения холодного разряда раньше чем прогреется терморезистор и ток подогрева спиралей возрастёт? Складывается впечатление что всё будет происходить по такому сценарию, т.е. рост напряжения; пробой; тлеющий разряд; подогрев спиралей до рабочей температуры.

 

Нет, с осциллограммами напряжёнка... Осциллограф у меня не цифровой, и цифровой мыльницы нет.

iLnur: Действительно ли напряжение на лампе не успевает подняться до напряжения холодного разряда раньше чем прогреется терморезистор и ток подогрева спиралей возрастёт?

Да. И это хорошо видно.
Собственно, это можно "проследить" и аналитически.
Пока терморезистор не прогреется, его сопротивление относительно велико и, будучи включенным последовательно с резонансным контуром, уменьшает его добротность так, что напряжение на конденсаторе не может увеличиться за счёт резонанса.

Простой расчёт. Возьмём самый "тяжёлый" и не выгодный для меня (как доказывающего) случай - инвертор уже работает при полном напряжении питания а контур, образованный дросселем и конденсатором, имеют резонансную частоту, равную частоте инвертора, лампа не горит.
Получается последовательный резонанс в цепи, состоящей из дросселя, конденсатора и активного сопротивления. Сопротивление холодного терморезистора примем 500Ом, как наиболее универсальное. Так как не все инверторы в разных лампах запускаются при сопротивлении более 700Ом.

Так как контур в резонансе, то его комплексное сопротивление равно только активному сопротивлению всех его составляющих - обмотка дросселя, спирали катодов лампы, терморезистор. Примем, что дроссель и спирали имеют нулевое сопротивление.
В результате, комплексное сопротивление контура будет равно только сопротивлению терморезистора - 500Ом.
Инвертор выдаёт импульсы амплитудой 220*1,41/2=155В.
Значит, ток в контуре будет 155/500=0,31А.
Напряжение на конденсаторе (соответственно, и на лампе) можно вычислить, умножив ток на ёмкостное сопротивление конденсатора.
Конденсатор возьмём 3300пФ, как самый маленький из обычно устанавливаемых - 4700, 6800, 10000пФ.
Частоту примем 50кГц, хотя обычно, она ниже. То есть, расчёт ведём для условия получения максимального напряжения на холодной лампе.
Конденсатор ёмкостью 3300пФ на частоте 50кГц имеет сопротивление 1/(2*3,14*50Е3*3300Е-12*)=965Ом.
В результате, напряжение на нём будет 965Ом*0,31А=299В.

Угадайте с трёх раз, сможет ли загореться холодная ЛДС при амплитуде напряжения на её выводах 300В?..
Если бы да, то для запуска ламп стартеры не нужны были бы совсем - включаешь ЛДС в розетку через дроссель для ограничения тока и она сразу же загорается...

Вот и получается, что при таком сопротивлении терморезистора, напряжение на холодной лампе явно не достаточно для её зажигания сразу же после включения. Реально же, напряжение на лампе начинает расти от величины, при котором запустился инвертор. То есть, спирали начинают прогреваться ещё за долго до появления напряжения пробоя даже прогретой лампы.

Самый "труднозапускаемый" инвертор я встречал (пока) только в лампах от BRILUX - от 90-100В сетевого напряжения. Обычно же, инверторы запускаются уже при напряжении питания не менее 20-30В. Это значит, что амплитуда напряжения на холодной лампе будет не достаточна для поджига даже для хорошего резонансного контура с высокой добротностью.
Дополнительно, нужно учесть, что сопротивление в цепи контура будет выше, как за счёт дополнительных активных сопротивлений (дролссель, спирали), так и за счёт реактивности дросселя, так как, обычно, резонансная частота контура оказывается меньше частоты инвертора.

В общем, напряжение на лампе есть, но на не горит. Идём дальше.
Ток, появившийся в контуре, протекает и через спирали лампы и нагревает их...
С этого момента идёт соревнование кто быстрее - либо сопротивление терморезистора уменьшится от нагрева, либо сопротивление спиралей увеличится и скомпенсирует падение сопротивления терморезистора.
Если термистор нагреется быстрее, то напряжение на лампе начнёт расти. Если же спирали будут греться быстрее, то напряжение на лампе будет, наоборот, падать. Ведь, если спирали имеют холодное сопротивление, например, 7Ом (лампа 25Вт), то горячее - наверно, больше раз в 10, то есть - 2*7*10=140Ом.
Если термистор и спирали будут греться так, что их сопротивления будут компенисоровать друг друга, оставляя общее значение сопротивления прежним, то напряжение на лампе, некоторое время, будет стоять на месте, а спирали то,.. продолжают греться...
В общем, такого тонкого анализа я уже не проводил и скорости не замерял.

Термистор, с прогревом, уменьшает своё сопротивление до единиц или десятков Ом. Сопротивление лампы, с прогревом, достигает какой то максимальной величины и останавливается.
В этом случае, есть все условия для горения лампы, и от обычных, они отличаются тем, что последовательно с конденсатором остаётся некоторое омическое сопротивление, слабо влияющее на работу. По крайней мере, при установке обычного сопротивления на несколько десятков Ом последовательно с конденсатором, лампа зажигается и горит, практически, так же, как и без него, только чуточку слабее. Но это заметно, как я уже говорил, только при замыкании-размыкании этого резистора отвёрткой при горящей лампе.

Вот и вся теория...
Пробовал делать так. Ставлю вместо термистора обычное сопротивление на 500Ом и включаю лампу. Она не зажигается, но спирали горят. Причём, спирали раскаляются медленно.
Теперь, второй крайний случай. Уменьшаем сопротивление до нескольких десятков Ом и снова включаем лампу. Она зажигается сразу, а прогрева спиралей не видно. В принципе, это случай, обычно реализуемый в таких лампочках.
При замене обычного резистора на терморезистор, эти стадии происходят автоматически. При включении лампа не горит, так как сопротивление велико, но спирали греются. Сопротивление уменьшается, но не быстро, так как падающее сопротивление термистора компенсируется увеличивающимся сопротивлением прогреваемых спиралей. Напряжениевсё ещё мало, но спирали продолжают греться и их накал уже виден. Наконец, наступет момент, когда сопротивление термистора упало до десятков Ом и на условия зажигания и горения уже не влияет. Спирали продолжают греться, добротность контура растёт с уменьшением сопротивления термистора, и напряжение, достигнув напряжения пробоя, заставляет лампу загореться.

Если сопротивление термистора выбрать максимально возможным, лишь бы инвертор запустился, то все процессы зажигания лампы хорошо видны и я их уже описывал.
Включение - ничего не происходит - плавно раскаляются спирали - в трубке появляется свечение в области спиралей - свечение быстро распространяется на всю лампу - лампа горит. Этот процесс зависит от сопротивления термистора, его инерционности, мощности лампы и от напряжения запуска инвертора, и не превышает 5 секунд в моих случаях. В среднем - 3 секунды. Если взять сопротивление термистора поменьше, то время прогрева уменьшается. Но, даже, при 1 секунде можно успеть заметить нагрев спиралей.
Если сопротивление термистора слишком большое, то инвертор, просто, не запускается. Лампа не зажигается совсем.
Так что, вроде бы всё работает нормально... А дальше - время покажет...

Пока же, я заинтересован в том, что бы кто то нашёл ошибку в рассуждениях. Так как уже хочу закупить партию термисторов и начать ставить их в уже работающие лампочки...
Если же способ опасен для лампочки или чем либо чреват, то... сами понимаете...

 

Из того, что я прочитал, виден главный недостаток схемы с терморезистором. А именно сильная зависимость работы устройства от внешней температуры. Позисторы работают практически как реле -- рост сопротивления связан с фазовым переходом и поэтому очень крутой. Поэтому от внешней температуры они зависят мало. А сопротивление терморезистора будет зависеть от температуры в нагретом состоянии, соответственно и от внешней температуры.

 

Ясь: ...виден главный недостаток схемы с терморезистором. А именно сильная зависимость работы устройства от внешней температуры.

Так, она и с позистором есть. Разница только в том, что разброс сопротивления холодного позистора и его зависимость от температуры слабо влияют на результат, так как в любом случае не разрешает появление на лампе высокого напряжения сразу же после включения. Терморезистор же, приходится выбирать таким, что бы его сопротивление в холодном состоянии (в том числе, зависящее и от температуры воздуха) позволило запуститься инвертору.
Но тут, можно сказать, повезло, так как при сопротивлении термистора, гарантированно разрешающего запуск инвертора, время от включения до зажигания слишком велико (в моём случае - 5 сек.), по этому, выбрав оптимальное время, не превышающее 2-3 секунд, термистор можно не подбирать, а ставить выбранный тип уже с учётом его допуска и изменения температуры среды.

Зависимость от температуры окружающей среды у термистора высокая, пока его сопротивление зависит только от этой температуры. При разогреве термистора протекающим через него током, эта зависимость уменьшается. В этом случае, зависимость термистора и позистора почти одинакова - слабая.
И недостатки, в этом случае, у обоих элементов одинаковые - при работе сильно греются.

На счёт "релейности" работы позистора. У термистора, естественно, такого порога нет, но это потому, что принципы работы у этих приборов противоположные.
Да, у позистора больше кратность сопротивлений в разогретом и холодном состоянии, чем у термистора, но это необходимо в случае работы по принципу, именно, позистора.
У термистора на 500Ом в холодном состоянии, при нагреве протекающим током, сопротивление падает до 30Ом. Получается кратность 500/30=17 раза. И этой кратности, практически более чем достаточно, что бы не мешать работе лампы. В случае с позистором, при его холодном сопротивлении 300Ом, и такой же кратности 17, получим сопротивление в прогретом состоянии 300*17=5100Ом. При сопротивлении работающей лампы 300-900Ом этого, конечно, мало. Слишком большая мощность будет рассеиваться на позисторе. К тому же, когда лампа загорится, напряжение на позисторе уменьшится, он будет остывать, значит, малая кратность, тем более, не подходит.
По этому и делают кратность изменения сопротивления для позистора на уровне тысяч.
В то время как для термистора уже достаточно пару десятков.

Есть ещё одно отличие позистора от термистора - ТКС. У позистора он порядка 15% на градус, а у термистора 2,5-8% на градус. Но, опять же, для позистора бОльший ТКС, просто, необходим для получения максимально возможного сопротивления при номинальном напряжении на лампе.
Для термистора, хватает и меньшего.

Дополнительно, нужно учесть точки включения позистора и термистора. После зажигания лампы, позистор остаётся включенным параллельно ей и шунтирует её.
Термистор, включенный последовательно с конденсатором, после зажигания лампы, наоборот, шунтируется сам, а не шунтирует лампу, так как после запуска основная работа идёт через дроссель и лампу. Через конденсатор ток протекает потому, что он включен параллельно лампе, и если сопротивление термистора начнёт увеличиваться, то это только будет уменьшать, и так малую, нагруженную добротность контура. На лампе это, практически, не скажется, так как зажённая, она может работать вообще без конденсатора.

Получается, что те отличия, которые есть между позистором и термисторм, компенсируются разными способами включения их в схему. Недостатки, практически одинаковые в обоих вариантах, а преимущества есть только у схемы с термистором - плавный и постоянный (до зажигания) прогрев спиралей постепенно увеличивающимся током и бОльшая доступность (меньшая стоимость).
Вообще то, термистор сложнее впаивать - в разрыв конденсатора. В то время как для позистора - достаточно подпаять параллельно конденсатору...