Capacitores seriais no reator eletrônico de uma lâmpada fluorescente


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Recentemente, consertei um reator eletrônico quebrado de uma lâmpada fluorescente linear de 30W. Agora parece que está funcionando como esperado, mas tive que fazer algumas alterações e gostaria de perguntar se você vê algum problema oculto no qual possa entrar devido a essas alterações.

Aqui está o diagrama. Não é exatamente o meu diagrama, mas muito semelhante e espero que seja totalmente utilizável aqui:reator eletrônico

No lado esquerdo, você pode ver a fonte de alimentação (230VAC, transformador 1: 1, retificador de diodo). Veja esses dois capacitores eletrolíticos (vermelhos) em série. Eu suponho que eles sejam carregados apenas para 162 volts (o Vpeak é 325V, então cada tampa recebe apenas 162 V). As tampas originais eram classificadas como 15uF 250V e eu precisava substituir uma delas. Como não consegui obter o mesmo por um bom preço, substituí apenas um deles por 22 uF 250V. Então agora eu tenho um antigo 15uF e um novo 22uF. (Não consigo colocar dois 22uF, porque eles são muito grandes. Um velho 15uF pequeno e um novo 22uF maior podem caber lá.) Minha pergunta é simples: O que eu causei com isso? Haverá problemas?

Essas tampas são cercadas por muitos diodos. Espero que normalmente os potenciais ao redor e entre esses limites sejam -162V, 0V, + 162V. Quando substituí um deles por outro, provavelmente mudei o potencial central do zero ideal. Isso importa aqui? (Os capacitores nunca são 100% ideais, por isso espero que o potencial zero ideal não seja necessário aqui.) Receio não entender como esse retificador estranho realmente funciona. De acordo com o diagrama, parece-me que agora um dos transistores trabalha com a tensão mais alta e o outro com a tensão um pouco mais baixa. Ou eu estou errado? Talvez esses dois capacitores sejam descarregados em paralelo graças a esses diodos, não importando se são absolutamente iguais ou não. (O pico de pico nos dois transistores é 325V, mas quando a tensão da rede diminui, os transistores são alimentados por capacitores, e cada um desses capacitores provavelmente possui uma voltagem de carregamento diferente. Isso é muito complicado para mim ...)

Observe que a razão pela qual existem dois capacitores estranhos em vez de um de 400V é provavelmente apenas o espaço. Duas tampas menores de 250V podem caber em espaço restrito, uma grande tampa de 400V não caberia lá. Aqui está a foto real: reator eletrônico - foto real

Minha segunda pergunta: eu também tive que fazer mais uma alteração: os resistores 0R5 nos emissores de cada transistor agora são 0R56. Receio não entender o que causei com isso, se é uma mudança perigosa ou não. (Mais uma vez, não consegui obter os mesmos resistores que os originais.)

O fato é que o lastro parece funcionar perfeitamente agora e o tubo brilha muito bem. :-)

Epílogo: Eu ainda espero que, graças a esses diodos, as duas tampas eletrolíticas sejam sempre descarregadas juntas em paralelo , portanto, na verdade, não importa se elas são do mesmo tipo ou não.


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As pessoas deveriam votar para anular a resposta de @Al Kepp - é quase brilhante de alguém que está enfrentando esse circuito do zero. Ele analisou e descreveu corretamente o funcionamento de um clássico "Valley Fill Cicruit" em sua lâmpada fluorescente. Vou abordar isso com mais detalhes em uma resposta, mas a resposta dele é excelente. O VFC atua como um corretor passivo de fator de potência, espalhando o pico de carga do capacitor por uma parte muito maior do ciclo da rede elétrica e também fornece uma saída CC mais consistente do que a obtida facilmente com uma ponte e um capacitor retos.
Russell McMahon

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Essencialmente, um circuito de preenchimento de vale carrega dois (ou mais) capacitores em série em torno do pico do pico de forma de onda de Vin e depois os descarrega paralelamente quando Vin cai - para que a carga veja ~ + Vin / 2 e ainda contribua para Vout quando o Vload normalmente seria >> Vin. Um conceito brilhante e a análise de Al são bons, exceto por um pequeno ponto sobre o carregamento em série de limites desiguais.
Russell McMahon

Respostas:


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Eu devo ter perdido isso quando foi perguntado em janeiro.
Essa é uma pergunta bem descrita e a resposta de Al para parte de sua própria pergunta foi muito boa. Ele o excluiu posteriormente, mas espero que seja eliminado em breve.

Vou abordar as questões centrais primeiro e depois voltar e falar sobre alguns aspectos inteligentes do circuito.

P: Então agora eu tenho um antigo 15uF e um novo 22uF [em série]. ... Haverá problemas?

A: Provavelmente não.
Quando você carrega dois capacitores em série, de modo que a mesma corrente flua através dos dois capacitores, como acontece aqui, o capacitor maior experimentará um aumento de tensão menor. Isso será muito aproximadamente na proporção inversa à sua capacitância. Os dois capacitores estão próximos no valor nominal (15/22 = ~ 0,7) Os valores do capacitor eletrolítico podem variar mais amplamente que isso (depende da especificação). O capacitor antigo provavelmente perdeu alguma capacitância com a idade. Portanto, o pequeno mais velho provavelmente terá uma voltagem mais alta para iniciar quando o carregamento terminar. Isso compensará o ponto médio da tensão do capacitor.

No entanto, como você observou corretamente na sua resposta excluída (cancele a exclusão), quando os capacitores descarregarem, eles serão eletricamente paralelos por trás dos diodos, para que o capacitor de tensão um pouco mais alto comece a descarregar primeiro e quando a tensão de saída descer para a tensão do limite de voltagem mais baixa, o segundo limite "se unirá" perfeitamente. Isso terá algum efeito nas correntes de ondulação do capacitor e a voltagem mais alta PODE estressar mais o limite antigo, mas no geral deve funcionar OK. Indiscutivelmente, um novo limite que não é o mesmo que o antigo deve ter uma capacitância um pouco MAIS BAIXA, para que exija mais estresse. MAS deve estar OK.

Esta é a imagem de Al do processo de descarga. O capacitor que estiver na tensão mais alta será descarregado primeiro.

insira a descrição da imagem aqui


P: Essas tampas são cercadas por muitos diodos. Espero que normalmente os potenciais ao redor e entre esses limites sejam -162V, 0V, + 162V. Quando substituí um deles por outro, provavelmente mudei o potencial central do zero ideal. Isso importa aqui?

A: Como acima. Este é o coração do circuito Valley Fill. Os limites são cobrados sobre o Vinpeak / 2. Tudo deve estar bem o suficiente.


P: Observe que a razão pela qual existem dois capacitores estranhos em vez de um de 400V é provavelmente apenas o espaço.

A: Não. Como acima. isso fornece correção passiva do fator de potência, espalhando substancialmente o período de condução dos diodos de entrada. Ele também fornece Vsupply no meio pico de Vin durante o período do vale.


P: Os resistores 0R5 nos emissores de cada transistor agora são 0R56. Eu não entendo ... se é uma mudança perigosa ou não.

A: Tudo bem. Os resistores emissores são resistores com sensor de corrente que fornecem acionamento de tensão através do diodo D1 D2 para acionar o SCR1, que finaliza o meio ciclo de comutação de corrente via D3. Eu precisaria gastar mais tempo neste circuito para obter todas as nuances e tenho certeza de que não está 100% correto, mas dá uma boa idéia do que acontece. Aumentar os resistores de 5R para 5R6 aumenta a tensão através deles por um fator de 5,6 / 5 ~ = 12%, de modo que eles farão com que o circuito seja desligado em correntes muito mais baixas, causando um brilho muito mais baixo. É muito improvável que você veja a diferença visualmente.

insira a descrição da imagem aqui


Circuito de preenchimento do vale:

Um circuito de preenchimento do vale é uma peça de magia negra brilhante desde o início dos tempos que permite surpreendentemente boa correção do fator de potência em uma carga resistiva - que um inversor de alta frequência e brilho constante tende a fornecer.

Em vez de continuar cantando louvores - aqui estão algumas referências a versões básicas e mais inteligentes, além de algumas discussões. Vale a pena se familiarizar se você não os conhece.

IR (entre líderes de mercado) AN1074 - Novo circuito de preenchimento de vale - Um novo circuito para preenchimento passivo de reator eletrônico de baixo custo com circuitos de controle adicionais para baixa distorção harmônica total e baixo fator de crista - magia passiva refinada.

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Um circuito muito inteligente que parece oferecer ganhos substanciais em relação aos circuitos tradicionais. Forma de corrente passiva aprimorada de preenchimento de vale - 1997

  • O modelador de corrente de preenchimento vale original permite a condução da corrente de entrada de 30 ° a 150 ° e, em seguida, de 210 ° a 330 °. Devido às descontinuidades de 0 ° a 30 ° e de 150 ° a 210 °, uma quantidade substancial de harmônicos foi introduzida na forma de onda da corrente de entrada. Este artigo apresenta uma versão aprimorada do circuito de preenchimento do vale que estende o ângulo de condução para perto de 360 ​​°, diminuindo harmônicos indesejados e melhorando a forma de onda da corrente da linha de energia. As melhorias são feitas com componentes passivos. As simulações do SPICE comparam o circuito original com diferentes versões aprimoradas do circuito. Um fator de potência de 98% é possível com este novo circuito.

Discussão útil do EDAboard

Resumo do IEEE - de interesse] O circuito com a técnica de troca de vale

E, novamente, circuito de correção de fator de alta potência usando bombeamento de vale para reatores eletrônicos de baixo custo

Relacionado


Mais discussão sobre o circuito de preenchimento do vale: electronics.stackexchange.com/questions/53305/…
davidcary

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Nenhuma resposta até agora, então vou colocar meus pensamentos aqui ...

Pergunta 2 (resistores): Eu recebi uma dica de um homem fora deste fórum de que eles são apenas para proteger os transistores e que a alteração de 10% em seus valores não deve ser um problema.

Pergunta 1 (limites seriais): isso é mais complicado.

Vamos marcar os diodos D1-D4 e as tampas C1-C4. (A entrada CA está à esquerda, verde + - 0 são três pólos de saída.)

insira a descrição da imagem aqui

Agora, quando a tensão CA é superior à tensão das tampas, o carregamento ocorre. Veja a imagem seguinte:

insira a descrição da imagem aqui

D1 e D2 agora estão desconectados e a corrente flui através de C1-D3-D4-C2 e carrega as tampas. Dois eletrólitos nunca são perfeitamente iguais, então um deles fica totalmente carregado mais cedo. Mas acho que os diodos D3-D4, juntamente com as tampas C3 e C4, garantem que o potencial central esteja sempre no meio, para que C1 e C2 nunca sejam recarregados para mais de 160 volts. Se C2 for menor e parar de carregar mais cedo, C1 tenta cobrar mais, mas seu potencial de pólo negativo não pode ir abaixo do potencial entre C3-C4. O mesmo se aplica a C2; portanto, C1 e C2 terminam o carregamento com a mesma voltagem, embora suas capacidades não sejam as mesmas.

Quando a tensão CA atinge valores mais baixos, o circuito da lâmpada é alimentado pelas tampas. Veja a imagem seguinte: insira a descrição da imagem aqui

D3 + D4 agora estão desconectados devido à polaridade invertida e C1 + C2 são descarregados em paralelo. Se C2 for menor e descarregado mais cedo, ele será protegido por D2 contra inversão de polaridade. (O mesmo se aplica a C1 e D1.) O polo central ainda mantém seu potencial central (zero volt) graças a C3 e C4.

Resumo: Na verdade, eu não sou especialista em circuitos CA e em diodos capacitores complicados. Mas espero que esse circuito específico se comporte corretamente, mesmo que as capacidades de C1 e C2 não sejam as mesmas. (Desde que não estejam sob tensão etc.) Acredito que, graças aos diodos D1-D4 e aos capacitores C3 e C4, o polo central esteja sempre no meio (zero volts). (Provavelmente há alguma ondulação indesejada devido à recarga rápida de C3 e C4 e à transferência de energia para C1 e C2 quando o circuito tenta estabilizar a tensão do pólo central no ponto médio perfeito ao carregar C1 e C2.)

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