Схема батарейного питания для УФ лампы Опции

[Alexashka]

Доброго здравия всем!
Нужно сделать источник питания для вот такой УФ лампочки.
Штатно лампочка запитывается от сети 220В просто через емкость 4,7мк, т.е стабильным синусным током примерно 300мА. На самой лампочке при этом падает около 12В. Нужно сделать питание от литиевого аккумулятора 3,7В.

Проблема в том что запитывать постоянным напряжением нельзя, даже с ограничением тока, - в какойто момент разряд из тлеющего переходит в дуговой с перегоранием накальной нити. Т.е нужен именно источник переменного тока 300мА, частота я думаю не критично, пусть будет даже сотня кГц.

Попробовал собрать повышающий преобразователь на ферритовом кольце, в качестве драйвера используя драйвер затвора MIC4422 (из того что есть под рукой) подавая с него напряжение на первичку через конденсатор 10мк. Получается ерунда, драйвер не тянет трансформатор, при токе драйвера всего 0,5А он уже сильно греется, а выходное напряжение у него превращается в скошенные импульсы. Да, изначально идея была получить на вторичке трансформатора вольт 25-30 и последовательно с лампой включить дроссель чтобы стабилизировать ток через лампу, но пока что не могу получить даже 12 В.

Попробую сделать полумост на комплиментарной МОП паре, чтобы нормально раскачать трансформатор, но может кто подскажет другой путь? Какой-нибудь готовый модуль бы

[Plain]

Такое реализуется каскадным преобразователем, как в ЖК-мониторах с люминесцентной подсветкой — там был источник тока на понижающем контроллере, питающий пуш-пул.

Здесь понижать 3 В некуда, поэтому нужна повышающая схема с непрерывным токовым выходом — инвертирующий преобразователь Cuk, который можно сделать на подходящем повышающем контроллере, желательно синхронизируемом снаружи, например, LM3488.

К выходу этой схемы, т.е. ко второму дросселю, обычно подключается второй нерегулируемый каскад на трансформаторе, но здесь можно упростить, подключив синхронный с первым каскадом мост, в диагональ которого поставить непосредственно данную лампу.

[wim]

другой путь?

Пуш-пулл, питаемый током (current fed) - пульсации тока в цепи аккумулятора будут треугольной формы и меньшей амплитуды, что для аккумулятора более полезно.
Кстати, аккумулятор надо бы тоже проверить - способен ли он отдавать большой импульсный ток.

[Alexashka]

Здесь понижать 3 В некуда, поэтому нужна повышающая схема с непрерывным токовым выходом...

Т.е 2 конвертора с ограничением тока? К сожалению в топологиях плохо разбираюсь, SEPIC можно использовать? Есть такой. Кстати а если лампу подключить прямо параллельно 2 индуктивности?

[Herz]

Проблема в том что запитывать постоянным напряжением нельзя, даже с ограничением тока, - в какойто момент разряд из тлеющего переходит в дуговой с перегоранием накальной нити. Т.е нужен именно источник переменного тока 300мА, частота я думаю не критично, пусть будет даже сотня кГц.

Лампочка же, похоже, просто накальная, откуда там разряд? Хотя внутри какая-то пластинка... Биметалл? Вот здесь упоминают какой-то self-ballast...
Заказал себе, любопытно стало.

Т.е 2 конвертора с ограничением тока? К сожалению в топологиях плохо разбираюсь, SEPIC можно использовать? Есть такой. Кстати а если лампу подключить прямо параллельно 2 индуктивности?

Если не SEPIC, то не пойму, откуда там второй дроссель. А SEPIC вроде ни к чему, нужен просто повышающий. Я делал на UC3871, посмотрите даташит.
Присоединяюсь к совету wim, дроссель на первичной стороне, потом пуш-пулл.

[Alexashka]

Пуш-пулл, питаемый током (current fed)

Придумал другой вариант.
Повышаем до 16В (для надежного зажигания лампы нужно 14В), от этого напряжения питаем мостовой драйвер, в нагрузке моста - последовательно лампа, дроссель и конденсатор. Дроссель ограничивает ток как в старых ПРА, конденсатор -на всякий случай для гальван-развязки. Что скажете про такой вариант?

Лампочка же, похоже, просто накальная, откуда там разряд? Хотя внутри какая-то пластинка... Биметалл? Вот здесь упоминают какой-то self-ballast...

Балласт это и есть конденсатор Лампа накальная, да, после прогрева спиралей напряжение на лампе возрастает до 14В и возникает тлеющий разряд (да да разряд при 14В!) при этом напряжение проседает до 12В (поскольку мы ток стабилизируем). Для чего пластинка -не знаю, она контактирует со спиралью посередине, ощущение что она чемто покрыта, может для улучшения электронной эмиссии и снижения пробивного напряжения газа?

Присоединяюсь к совету wim, дроссель на первичной стороне, потом пуш-пулл.

А можете ткнуть носом в схему?

[Herz]

Придумал другой вариант.
Повышаем до 16В (для надежного зажигания лампы нужно 14В), от этого напряжения питаем мостовой драйвер, в нагрузке моста - последовательно лампа, дроссель и конденсатор. Дроссель ограничивает ток как в старых ПРА, конденсатор -на всякий случай для гальван-развязки. Что скажете про такой вариант?

Нет, скрипач конденсатор не нужен, если только не хотите резонансный сделать. Какая гальваноразвязка, зачем?

А можете ткнуть носом в схему?

Так вот же...

[wim]

Что скажете про такой вариант?

Так моделировать надо.
А пуш-пулл, питаемый током, например, вот:

Прикрепленные файлы

 DESIGN_PROCEDURE_OF_A_PUSH_PULL_CURRENT_FED_DC_DC_.pdf ( 279.76 килобайт ) Кол-во скачиваний: 65

 

[Plain]

Т.е 2 конвертора с ограничением тока?

В моём сообщении ни намёка на такой абсурд. Может если из него пару случайных слов, на бегу, со смартфона — тогда да.

[Alexashka]

В моём сообщении ни намёка на такой абсурд. Может если из него пару случайных слов, на бегу, со смартфона — тогда да.

Так моделировать надо.
А пуш-пулл, питаемый током, например, вот:

Спасибо, почитаю на досуге.

[Alexashka]

Я делал на UC3871, посмотрите даташит.
Присоединяюсь к совету wim, дроссель на первичной стороне, потом пуш-пулл.

Посмотрел даташит и почитал про current-fed push pull. Можете объяснить почему при увеличении К заполнения входной ток снижается, разве не наоборот должно быть?
И правильно ли я понимаю, что при снижении сопротивления нагрузки средний ток через дроссель будет нарастать, таким образом выход такого преобразователя ближе к источнику напряжения, а не тока? По сути дроссель только сглаживает скачки тока в нагрузке, но не спасет лампу от перегорания если разряд перейдет в дуговой. В UC3871 я так понимаю для этого есть контроль тока в лампе, поэтому простой пуш-пул тут не годится.


Обратил внимание на R5, R8 - зачем они? По идее они должны мешать резонансу во вторичной цепи. И еще лампа нарисована с двумя выводами без накала - это которая с конденсатором внутри?

[mantech]

Балласт это и есть конденсатор Лампа накальная, да, после прогрева спиралей напряжение на лампе возрастает до 14В и возникает тлеющий разряд (да да разряд при 14В!) при этом напряжение проседает до 12В (поскольку мы ток стабилизируем). Для чего пластинка -не знаю, она контактирует со спиралью посередине, ощущение что она чемто покрыта, может для улучшения электронной эмиссии и снижения пробивного напряжения газа?

Какая накальная лампа может дать УФ излучение?? Это может дать только разряд в парах ртути, а накал нужел для подогрева электродов, как в люминесцентных лампах, только тут нет люминофора, поэтому и нужно переменное напряжение. Причем т.к. токорегулирующим элементом работает конденсатор, то все это актуально для 50Гц, если частоту увеличить, емкость нужно уменьшать.

Как вариант - инвертор на 3В->36В, 20КГц, потом послед кондер, скажем, на 0.22 мкФ, и на лампочку.

И еще лампа нарисована с двумя выводами без накала - это которая с конденсатором внутри?

Это скорей неонка какая-то... Хотя больше подходит на CCFL в подсветках дисплеев.

Сообщение отредактировал mantech - Jan 16 2018, 08:46

[Alexashka]

Какая накальная лампа может дать УФ излучение?? Это может дать только разряд в парах ртути, а накал нужел для подогрева электродов..

Не знаю как оно называется, но там и накал и разряд происходит. Если померить сопротивление лампочки омметром, то оно составляет всего 20 Ом. Более того вчера пока игрался с лампой наблюдал такой эффект если в уже светящейся лампе плавно снижать напряжение, то накал нитей полностью гаснет при этом свечение остается.

Как вариант - инвертор на 3В->36В, 20КГц, потом послед кондер, скажем, на 0.22 мкФ, и на лампочку.

вариант, но громоздко


Времени всё нет, хочу попробовать собрать драйвер на 2х транзисторах. В принципе вчерась игрался с переменным током и ничего не перегорело как я ни старался Поэтому решил что можно обойтись и без стабильного тока.

[mantech]

Не знаю как оно называется, но там и накал и разряд происходит. Если померить сопротивление лампочки омметром, то оно составляет всего 20 Ом. Более того вчера пока игрался с лампой наблюдал такой эффект если в уже светящейся лампе плавно снижать напряжение, то накал нитей полностью гаснет при этом свечение остается.

вариант, но громоздко


Времени всё нет, хочу попробовать собрать драйвер на 2х транзисторах. В принципе вчерась игрался с переменным током и ничего не перегорело как я ни старался Поэтому решил что можно обойтись и без стабильного тока.

Скорее всего там при нагревании спирали, она размыкает контакт и ток идет через пары ртути, как остывает снова подключается спираль, иначе нужно было б высокое напряжение, чтоб начать разряд в холодном виде.

Для таких ламп все-таки лучше ток постабильнее, иначе ресурс упадет или мощность излучения.

Сообщение отредактировал mantech - Jan 16 2018, 14:09

[muravei]

ничего не перегорело как я ни старался

А перегорит , и не страшно.
Сделаете ВЧ-генератор и будете светить в его поле.

[варп]

Мне кажется, вот в эту сторону нужно двигаться....


https://www.google.kz/search?q=питание+люми...bih=898#imgrc=_

[Alexashka]

Мне кажется, вот в эту сторону нужно двигаться....


https://www.google.kz/search?q=питание+люми...bih=898#imgrc=_

Ну тогда скорее так:



Наконец-то нашел нормальный отечественный феррит для трансформатора и о чудо! Всё получилось
Видео
Схема преобразовател (может кому пригодится) такая:

Транзисторы IRF640N, емкость 0,22мк 250В, на выходе лампа последовательно с индуктивностью 330 мкГн. Верхняя индуктивность 64 мкГн (что под рукой было), трансформатор на кольце Н3000НМ... да, R3,R4 - не нужны.

[Herz]

Посмотрел даташит и почитал про current-fed push pull. Можете объяснить почему при увеличении К заполнения входной ток снижается, разве не наоборот должно быть?

Я не очень понимаю, о чём Вы.

И правильно ли я понимаю, что при снижении сопротивления нагрузки средний ток через дроссель будет нарастать, таким образом выход такого преобразователя ближе к источнику напряжения, а не тока? По сути дроссель только сглаживает скачки тока в нагрузке, но не спасет лампу от перегорания если разряд перейдет в дуговой. В UC3871 я так понимаю для этого есть контроль тока в лампе, поэтому простой пуш-пул тут не годится.

Тут дело в том, что на типичной схеме включения не current-fed, а простой step-down для регулирования напряжения питания второго каскада - пуш-пулла. Конденсатора С5 не должно быть
для токового режима.

Обратил внимание на R5, R8 - зачем они? По идее они должны мешать резонансу во вторичной цепи. И еще лампа нарисована с двумя выводами без накала - это которая с конденсатором внутри?

Это цепь ОС, для регулировки выходного напряжения. Резонанс там не обязателен. Лампа - CCFL, подсветка дисплея, как в даташите сказано. Но контроллер годится и для current-fed push pull. Да и вообще, схема может быть гораздо проще, например с автогенератором - Ройером в качестве пуш-пулла.
Я эту микросхему привёл в качестве примера, когда-то делал на ней подсветку EL-дисплея, там требовалось 400Гц. Так у меня первый каскад модулировал с этой частотой напряжение пуш-пулла, работающего на высокой частоте. Где-то даже макетка валяется...

[варп]

Солидарен... Вот такие преобразователи реально используются в сканерах... Размеры - с половину спичечного коробка, R= 1,3 Ком, Со= 56 nF. Первичное питание -12 Вольт.

[Herz]

Наконец-то нашел нормальный отечественный феррит для трансформатора и о чудо! Всё получилось

Ну, какое тут чудо? Ловкость рук...

Транзисторы IRF640N, емкость 0,22мк 250В, на выходе лампа последовательно с индуктивностью 330 мкГн. Верхняя индуктивность 64 мкГн (что под рукой было), трансформатор на кольце Н3000НМ... да, R3,R4 - не нужны.

Что-то громоздко у Вас. Для таких-то токов. И КПД наверняка маловат. Ведь такой огромный трансформатор насыщается.
А зачем Вы решили две индуктивности ставить? И резисторы пусть лучше останутся.

[Alexashka]

Я не очень понимаю, о чём Вы.

Я про вот эту статью. Там формула (21) для тока первички смутила - с увеличением коэф.заполнения (D) ток первички падает, потом дошло - это же ток rms, который определяется средним током через баластную индуктивность, а он уже в свою очередь определяется через мощностью нагрузки, так что всё ОК.

Что-то громоздко у Вас. Для таких-то токов. И КПД наверняка маловат. Ведь такой огромный трансформатор насыщается.
А зачем Вы решили две индуктивности ставить? И резисторы пусть лучше останутся.

Трансформатор у меня на кольце 20мм, огромный -это дроссель на входе, его конечно буду менять когда найду на чем намотать и чем.
Про индуктивности: первая не работает балластом для лампы, в том смысле что она обеспечивает непрерывный ток в первичке, но не стабилизирует ток в лампе. Для последнего нужна или индуктивность или емкость в цепи самой лампы. Напряжение во вторичной цепи около 20-25В, т.е в 2 раза больше чем нужно для разогрева спирали, поэтому балласт обязателен.

КПД нормальный, из всех компонентов греется только индуктивность последовательно с лампой, всё остальное холодное.

Меня другое смущает, схема ведь резонансная значит на стоках должны быть половинки синуса, а у меня там просто затухающее колебание, отчего же тогда происходит переключение плеч?

[wim]

Я про вот эту статью. Там формула (21) для тока первички смутила - с увеличением коэф.заполнения (D) ток первички падает

Статью индУсы писАли - у них "D" это относительная длительность паузы.

[Herz]

Вы можете пересчитать индуктивность из вторички в первичку и тогда она станет выполнять ту же роль. Снизив, предварительно коэффициент трансформации до нужного.
Впрочем, я не уверен, что это работает для насыщающегося трансформатора пуш-пулла, но должно.
Резонансной эта схема станет при соответствующей частоте переключения. А сейчас это - банальный автогенератор с насыщающимся трансформатором. И что-то похожее на половинки синуса у Вас таки видно.

[Alexashka]

Статью индУсы писАли - у них "D" это относительная длительность паузы.

Вон оно как
И ведь еще что интересно у них оказывается...транзисторы в этой топологии работают с перекрытием...в пуш-пуле, Карл!

И что-то похожее на половинки синуса у Вас таки видно.

Ага, но похоже Вы правы - всё равно переключение определяется моментом насыщения сердечника. Потому как выше определнной емкости конденсатора частота генерации уже не снижается.

[Herz]

Вон оно как
И ведь еще что интересно у них оказывается...транзисторы в этой топологии работают с перекрытием...в пуш-пуле, Карл!

Это особенность именно токового пуш-пулла, которая по первой действительно удивляет.
Кстати, в качестве частотозадающего можно взять насыщающийся дроссель - колечко миллиметров пять в диаметре. Тогда трансформатор сможет работать без захода в насыщение и потери снизятся. Оно у Вас не греется потому, что токи низкие. Но для батарейного питания - расточительство. И транзисторы можно взять менее "тяжёлые", сборку в soic-8, например.

Да, и Вы там поосторожнее с глазами! УФ вообще, а такой длины волны - совсем не игрушка.

[Alexashka]

Поменял самодельные дроссели на нормальные заводские, теперь генерация суперстабильная и на выходе вижу практически неискаженный синус. Пожалуй так и оставлю, всем спасибо

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

А можно поинтересоваться, для чего Вам эта штука? Фонарик проще на УФ-светодиоде сделать. А иначе батарейное питание вроде ни к чему.

[Alexashka]

А можно поинтересоваться, для чего Вам эта штука? Фонарик проще на УФ-светодиоде сделать.

Нужен источник достаточно коротковолнового УФ. Светодиоды-то есть, но обычно на 400нм, более редкие 380 и 360 тоже есть и достаточно мощные, а вот на более короткие волны диоды пока слабоваты, видимо не осилили еще. Или я нешел...
Лампа дает 254нм, Вы можете такие диоды подсказать?

Вообще (у нас) никто не верил, что такие лампы могут работать от батарейки, поэтому пришлось доказывать обратное...А так Вы правы, питать от сети гораздо проще. Кстати из них делают сушилки для обуви, но стоят через чур дорого. Если сделать самоделку, то цена на порядок ниже (нужно то всего 2 лампы и 2 конденсатора). Но нужно какойто защитный корпус, как думаете если из пластика напечатать не развалится от УФ? (С прорезями для выхода УФ ессно)

[варп]

Alexashka, Вас уже предупреждали... , и я присоединюсь - Вы недооцениваете опасность этих ламп ... Несколько лет назад УФ лампы диапазона С были запрещены в свободной продаже...
Вы если будете не аккуратны, либо без глаз останетесь, либо ещё чего похуже... За несколько минут ожёг можно получить до волдырей...
А если дома дети - вообще - мрак... Оно Вам надо?

[Alexashka]

Не так страшен черт как его малюют. Да знаю я про глаза (кстати в очках, стекла с покрытием от УФ), а в получить немного загара тоже не повредит
Не знаю насчет запрета, но в поликлиниках до сих пор стоят и работают аппараты КУФО, типа ОУФК у которого диапазон излучения 205-315 нм и попадает в область UVC.

[vladec]

а в получить немного загара тоже не повредит

Загар много лучше получать от длинноволнового УФ, а от такого легче получить меланому, для и озон для легких, говорят не хорошо

[wim]

Загар много лучше получать от длинноволнового УФ, а от такого легче получить меланому, для и озон для легких, говорят не хорошо

В косметическом приборе "Фотон" длина волны 230 - 290 нм. ОРВИ убивает за минуту.

[Alexashka]

Загар много лучше получать от длинноволнового УФ, а от такого легче получить меланому, для и озон для легких, говорят не хорошо

Вы не правильно поняли, цели загорать у менять с этим прибором не стояло Изначально это задумывалось для научных изысканий.
А как сушка для обуви используется повсеместно
Хотя согласен дышать регулярно озоном, наверно, не стоит.

[Herz]

Нужен источник достаточно коротковолнового УФ. Светодиоды-то есть, но обычно на 400нм, более редкие 380 и 360 тоже есть и достаточно мощные, а вот на более короткие волны диоды пока слабоваты, видимо не осилили еще. Или я нешел...
Лампа дает 254нм, Вы можете такие диоды подсказать?

Есть, но дорого. Я спрашивал о назначении, если не секрет.

[vladec]

В косметическом приборе "Фотон" длина волны 230 - 290 нм. ОРВИ убивает за минуту.

Если Вы о старом Советском МЭЛЗовском Фотоне, то даже в то время, более лояльное к УФ, они смогли засертифицировать прибор только у косметологов, медики, как я слышал, им отказали

[Alexashka]

Herz лампа нужна для засветки люминофоров, более подробно сказать не могу, извиняйте

[wim]

Если Вы о старом Советском МЭЛЗовском Фотоне, то даже в то время, более лояльное к УФ, они смогли засертифицировать прибор только у косметологов, медики, как я слышал, им отказали

В СССР для ТНП (не экспортных) не было никакой сертификации, была госприемка. И, если прибор разрешили продавать, значит гигиенические испытания он прошел по полной программе.
А в современной России за деньги можно сертифицировать все, что угодно - очки с "квантовыми диодами", например, почти от всех болезней лечат.