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 decât al becurilor conventionale cu filament.
Becurile de joasa tensiune cu halogeni utilizeaza în general tensiunile de 6, 12 sau 24V, la puteri de 50, 75, 100 si 250W, fiind în 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 în comutatie, astfel de surse dedicate fiind deja larg raspândite sub denumirea populara de ’’transformator electronic’’, oferind certe avantaje in raport cu solutia clasica, în 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 în 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 în general tensiunile de 6, 12 sau 24V, la puteri de 50, 75, 100 si 250W, fiind în 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 în comutatie, astfel de surse dedicate fiind deja larg raspândite sub denumirea populara de ’’transformator electronic’’, oferind certe avantaje in raport cu solutia clasica, în 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 în 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 lucrând în mod
autooscilant, doua tranzistoare bipolare fiind comandate în antifaza de la circuitul
de iesire.
În 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, generându-se astfel o tensiune semisinusoidala la dublul frecventei retelei. Diacul intra în 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.
În nota de aplicatie specificata se mentioneaza posibilitatea dezvoltarii unui circuit de reglaj a luminozitatii actionând asupra acestei constante de timp. Practic însa, se constatata ca în general acest circuit simplu nu prea permite un reglaj al luminozitatii corect si convenabil, încercarile de a umbla la aceasta constanta de timp ducând la înrautatirea factorului de putere.
În 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, generându-se astfel o tensiune semisinusoidala la dublul frecventei retelei. Diacul intra în 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.
În nota de aplicatie specificata se mentioneaza posibilitatea dezvoltarii unui circuit de reglaj a luminozitatii actionând asupra acestei constante de timp. Practic însa, se constatata ca în general acest circuit simplu nu prea permite un reglaj al luminozitatii corect si convenabil, încercarile de a umbla la aceasta constanta de timp ducând la înrautatirea factorului de putere.
Revenind, odata ciclul initiat, dioda D mentine pe C1 o tensiune putin mai mica decât pragul de
conductie a diacului, astfel ca tranzistorul poate fi blocat.
Frecventa de oscilatie depinde în 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 în transformatorul de reactie creste pâna la saturarea miezului, punct în care actiunea reactiei asupra tranzistorului activ se anuleaza si, odata parcurs timpul de stocare, acesta se blocheaza. În aceasta aplicatie, frecventa de oscilatie poate fi circa 35kHz, în 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 când tranzistoarele sunt blocate. De altfel montajele practice utilizeaza deseori diode integrate în aceeasi capsula, antiparalel pe tranzistoare.
Frecventa de oscilatie depinde în 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 în transformatorul de reactie creste pâna la saturarea miezului, punct în care actiunea reactiei asupra tranzistorului activ se anuleaza si, odata parcurs timpul de stocare, acesta se blocheaza. În aceasta aplicatie, frecventa de oscilatie poate fi circa 35kHz, în 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 când tranzistoarele sunt blocate. De altfel montajele practice utilizeaza deseori diode integrate în aceeasi capsula, antiparalel pe tranzistoare.
Fig. 2 prezinta, putin simplificat, acelasi circuit, completat cu circuite de protectie la
scurtcircuitarea sarcinii. Un scurtcircuit în bec provoaca un curent excesiv prin tranzistoare,
care se supraîncalzesc si eventual se distrug, dar în acest caz, supracurentul provoaca cresterea
tensiunii pe Re având ca efect deschiderea tranzistorului TRs, împiedicând diacul sa intre în
conductie pe durata fiecarui ciclu. Rs si Cs realizeaza o întârziere la deschiderea tranzistorului,
evitând actiunea protectiei în faza de aprindere a lampii (când filamentul e rece,
are o rezistenta foarte mica, provocând o crestere considerabila, dar scurta a curentului
prin tranzistoarele de putere, la deschiderea acestora. Rezistenta creste la încalzirea
filamentului, curentul prin tranzistoare scade la valoarea normala). Dioda Ds previne
suntarea filtrului de catre valoarea mica a rezistorului Re.
Dupa un timp scurt (câteva cicluri de functionare), condensatorul Cs se va descarca, fiind astfel incapabil sa tina tranzistorul TRs deschis, astfel ca circuitulse va restarta. În conditii de defect, daca exista, protectia va reporni dupa un timp scurt. Astfel circuitul limiteaza energia disipata de tranzistoare.
Dupa un timp scurt (câteva cicluri de functionare), condensatorul Cs se va descarca, fiind astfel incapabil sa tina tranzistorul TRs deschis, astfel ca circuitulse va restarta. În 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 în conditii de defect pâna la reactionarea protectiei la scurtcircuit,
cu alte cuvinte, trebuie utilizate dispozitive cu RBSOA corespunzatoare.
De altfel se fabrica tranzistoare bipolare special dedicate acestei aplicatii, având caracteristici
specifice (capabilitate la înalta tensiune, viteza de comutare ridicata, arie de operare în
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 într-o maniera similara depanarii SMPS de uz
general, acordând o atentie deosebita selectarii unor componente înlocuitoare corespunzatoare
din punct de vedere al caracteristicilor electrice, respectarii distantelor de izolatie
corespunzatoare conform cu standardele specifice, curatarea temeinica a PCB în zonele
carbonizate, cu înlaturarea 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 decât sarcina nominala, urmând ca în 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, cuplând 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 decât sarcina nominala, urmând ca în 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, cuplând 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 în diferite puncte ale montajului în conditii totale de siguranta,
atât pentru operatori cât si pentru aparatura de laborator utilizata (osciloscop,
multimetru).
