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Come realizzare un semplice ma efficiente alimentatore elettronico per lampade fluorescenti, con il quale è possibile regolare la luminosità delle lampade stesse da un minimo del 10% ad un massimo del 100% della loro potenza nominale.
E’ adattabile a tutte le potenze di lampade.
N.B.: Quello pubblicato è lo schema elettrico, come risulta dai calcoli teorici.
Tutti voi probabilmente siete a conoscenza del fatto che esistono in commercio degli alimentatori elettronici per lampade fluorescenti, che garantiscono alcuni vantaggi rispetto alle soluzioni tradizionali (reattore + starter):
Dimensioni inferiori (meno di un pacchetto di sigarette)
Consumo ridotto: un alimentatore elettronico può arrivare a consumare il 40% in meno di un alimentatore tradizionale
Riscaldamento ridotto: infatti, una lampada fluorescente lavora a circa 100-110 V; alimentandola a 220V (di rete) con un reattore tradizionale la tensione viene abbassata (220V – 100V = 110V) dal reattore stesso, che dissipa però una potenza in calore pari circa alla potenza della lampada. Ciò significa che per una lampada da 30W un insieme reattore + starter + lampada consuma circa 60W.
Vita delle lampade allungata fino, in alcuni casi, a 20.000 ore, grazie al modo di funzionamento ad alta frequenza e a controllo di corrente
Totale assenza di sfarfallio
Inoltre, non tutti sanno che con certe particolari soluzioni è possibile regolare la luminosità delle lampade fluorescenti.
Il problema più grande a tutt’oggi presente è l’eccessivo prezzo di tali alimentatori elettronici.
Per tale motivo ho pensato di realizzare un progetto di tale alimentatore personale.
Ecco gli schemi e le modalità di funzionamento.
Schema alimentazione da rete
Per il funzionamento dell’alimentatore abbiamo bisogno di 2 alimentazioni, una a 310Vcc ed una a 15Vcc.
Partendo dalla tensione di rete a 220V si ottiene una tensione continua a circa 310V tramite il ponte D1.
I componenti C1, D2, D3, R1, D45, C2 realizzano uno stadio per il controllo passivo del fattore di potenza.
Tramite il trasformatore TRASF1 e seguenti componenti otteniamo una tensione stabilizzata a 15V.
Il circuito può essere utilizzato per dare tensione a più di un ballast elettronico (direi max. 5); la mia idea è di utilizzare questo circuito per alimentare 4 ballast per altrettante lampade.
Elenco componenti:
R1 = 22 Ohm 1W
C1, C2 = 100 microFarad 250V
C3 = 100 microFarad 25V
C4 = 100 nanoFarad poliestere
C5 = 10 microFarad 25V
IC1 = 7815 (stabilizzatore di tensione fisso)
D1 = Ponte a diodi 400V 5A
D2, D3, D4 = Diodi 4N4007
D5 = Ponte a diodi 50V 1A
TRASF1 = Trasformatore 220V / 15V 5W
Schema ballast elettronico
Ed ecco lo schema dell’alimentatore elettronico per lampade fluorescenti:
Elenco componenti
IC1 = Integrato IR21531D della International rectifier
IC2 = Integrato LM358N
Q1 = Q2 = Mosfet canale N international rectifier IRFBC40 (600V, 6A)
Q3 = Mosfet canale N international rectifier IRFD113 (60V, 0,8A)
R1 = 20K 1/4 W
R2 = 30K 1/4 W
R3 = 100K 1/4 W
R4 = 2K7 1/4 W
R5 = 15K 1/4 W
R6 = 1K potenziometro lineare
R7 = 100 Ohm
R8 = 120K 1/4 W
R9 = 10K 1/4 W
C1 = 1 nanoFarad poliestere
C2 = 0,1 microFarad 400V poliestere
C3 = 0,1 microFarad 400V poliestere
C4 = 0,01 microFarad 630V poliestere
C5 = 0,033 microFarad poliestere
C6 = 1 microFarad 25V elettrolitico
D1 = D2 = 1N4148
L1 = Induttanza su nucleo toroidale 1 milliHenry 1A
T1 = Trasformatore 22:1:1 come da spiegazioni sotto
Il trasformatore T1 è realizzato avvolgendo 22 spire su un toroide del diametro di 20 mm; questo è l’avvolgimento collegato a D1.
I due avvolgimenti collegati invece ai catodi della lampada sono realizzati avvolgendo solo 1 spira dicavo isolato sul toroide (attenzione alle polarità!).
Funzionamento
L’integrato IC1 è un driver pilota per Mosfet, con un oscillatore integrato molto simile al famoso NE555.
La frequenza di oscillazione è data dal valore di R1 e C1.
Con i valori dati la frequenza minima è di circa 35 Khz.
IC1 pilota direttamente i due mosfet Q1 e Q2, riportando così un’onda quadra su C3.
C3 e L1 formano un circuito LC che quindi fa in modo di riportare sulla lampada una tensione sinusoidale di ampiezza variabile a seconda della frequenza di oscillazione dei mosfet.
In altre parole, aumentando la frequenza di oscillazione la tensione ai capi della lampada diminuisce gradualmente.
Alla frequenza base siamo vicini al punto di risonanza del circuito L/C, quindi la tensione ai capi della lampada sarà massima.
Il trasformatore T1 rivela la corrente che circola nella lampada, che viene poi raddrizzata dal diodo D1 e stabilizzata da C5 e R4.
la tensione così ottenuta viene portata sul piedino 3 di IC2/A e confrontata con un valore di riferimento sul piedino 2 di IC2/A; la tensione in uscita dall’operazionale varia di conseguenza, e viene riportata al capo negativo di C1.
Variando la tensione sul negativo di C1 si varia la frequenza di oscillazione dell’integrato IC1; più è alta la tensione, più è alta la frequenza.
Con i valori riportati, la massima frequenza è di circa 60 Khz.
I due avvolgimenti primari di T1, collegati in controfase, servono ad annullare la lettura della corrente di riscaldamento dei catodi, che scorre attraverso C4. In questo modo sul secondario di T1 si legge solo la corrente che circola nella lampada.
Vediamo il funzionamento dall’inizio:
All’accensione il mosfet Q3 non conduce finchè la tensione sul gate non raggiunge i 3-4 Volt, quindi la tensione di alimentazione a 15V passa attraverso R2, D2 e mi carica il condensatore C5 a circa 1,2 Volt.
In queste condizioni la tensione sul piedino 3 è in ogni caso più alta di quella sul piedino 2, quindi l’uscita di IC2/A è al massimo valore positivo (+15V).
Tale tensione viene riportata su C1, e quindi l’oscillatore di IC1 oscilla alla massima frequenza (60 khz).
A tale frequenza la tensione sulla lampada è ridotta, quindi non sufficiente ad innescarla; quindi la corrente si richiude attraverso C4 e i due catodi, posti in serie ad esso.
I due catodi vengono così riscaldati fino alla temperatura ideale.
Quando il mosfet commuta la tensione dopo R2 scende a zero, quindi anche quella su C5; infatti, la corrente della lampada è ancora a zero, non essendo stata ancora innescata.
A questo punto la tensione in uscita da IC2/A scende a zero, e la frequenza di oscillazione si IC1 quindi scende.
Arrivati vicini alla frequenza minima la tensione sulla lampada sarà talmente alta (grazie al fattore Q del circuito L/C comosto da L3 e C1) da far innescare la lampada.
La corrente che fluisce nella lampada (che, presentando un’impedenza pari a circa 300 Ohm quando accesa, rende praticamente pari a zero quella passante per C4) viene rilevata da T1 e riportata su IC2/A.
Quando il valore di tensione su IC2/A piedino 3 raggiunge o supera il valore di quella sul piedino 2, l’uscita di IC2/A cambia e scende, facendo aumentare la frequenza di oscillazione.
Aumentando la frequenza di oscillazione la corrente della lampada diminuisce.
Concludendo, T1 insieme a IC2 e ai componenti correlati formano un circuito di controllo feedback della corrente della lampada, il cui valore può essere impostato variando il valore di tensione su IC2/A piedino 2, tramite R6.
R5, R6 e R7 possono essere eliminati e sostituiti da un circuito che presenti una tensione variabile (rampa in salita o discesa) per la realizzazione di accensioni o spegnimenti morbidi
N.B.: Il progetto, è presentato così senza nessun supporto o responsabilità da parte dell’autore.
Chi lo realizza lo fa a proprio rischio e pericolo!!!!
N.N.B.: tutto il circuito è collegato alla rete 220V: attenzione alle folgorazioni!!!!
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