Balasto Electronico

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INDICE GENERAL 1. INTRODUCCIÓN 2. ESQUEMA ELECTRICO 3. CIRCUITO IMPRESO 4. LISTA DE COMPONENTES Y COSTOS 5. CALCULO DE LOS VALORES DE L y C 6. RESPUESTA EN FRECUENCIA DEL CIRCUITO TANQUE 7. MICROCONTROLADOR Y SOFTWARE ASOCIADO 7.1. CARACTERÍSTICAS DEL MICRO 7.2. DIAGRAMA DE FLUJO 7.3. PROGRAMA 8. INSTRUMENTOS UTILIZADOS 9. MEDICIONES 9.1. TENSIÓN DE SALIDA 9.2. Ids 9.3. TENSIÓN SOBRE EL TUBO 9.4. CORRIENTE SOBRE EL TUBO 9.5. Vds y Ids 9.6. Vgs 9.7. Vgs(ON) 9.8. Ig 9.9. TIEMPO MUERTO ENTRE PULSOS 9.10. CORRIENTE ENTREGADA POR LA FUENTE 9.11. TIEMPOS DE CONMUTACIÓN . 10. CARACTERÍSTICAS ELECTRICAS DEL MOSFET 11. COMO FUNCIONA EL BALASTO 12. TIPOLOGIA SEMIPUENTE 13. DRIVER 2110 14. PROBLEMAS DURANTE LAS MEDICIONES. 1

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INDICE GENERAL

1. INTRODUCCIÓN 2. ESQUEMA ELECTRICO 3. CIRCUITO IMPRESO 4. LISTA DE COMPONENTES Y COSTOS 5. CALCULO DE LOS VALORES DE L y C 6. RESPUESTA EN FRECUENCIA DEL CIRCUITO TANQUE 7. MICROCONTROLADOR Y SOFTWARE ASOCIADO

7.1. CARACTERÍSTICAS DEL MICRO 7.2. DIAGRAMA DE FLUJO 7.3. PROGRAMA

8. INSTRUMENTOS UTILIZADOS 9. MEDICIONES

9.1. TENSIÓN DE SALIDA 9.2. Ids 9.3. TENSIÓN SOBRE EL TUBO 9.4. CORRIENTE SOBRE EL TUBO 9.5. Vds y Ids 9.6. Vgs 9.7. Vgs(ON) 9.8. Ig 9.9. TIEMPO MUERTO ENTRE PULSOS 9.10. CORRIENTE ENTREGADA POR LA FUENTE 9.11. TIEMPOS DE CONMUTACIÓN .

10. CARACTERÍSTICAS ELECTRICAS DEL MOSFET 11. COMO FUNCIONA EL BALASTO 12. TIPOLOGIA SEMIPUENTE 13. DRIVER 2110 14. PROBLEMAS DURANTE LAS MEDICIONES.

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INFORME SOBRE EL BALASTO ELECTRÓNICO

1-Introducción: Se pretende construir un circuito capaz de sustituir a los típicos balastos inductivos para tubos fluorescentes alimentados con tensiones de 220v ef y de relativa baja potencia. Este tipo de circuitos presenta la ventaja de su reducido tamaño en comparación con los balastos inductivos que son elementos costosos y de gran peso, además de presentar un tiempo de encendido mucho menor, también presentan un mayor factor de potencia de alrededor de 0,95 sin necesidad de agregar ningún capacitor, posibilidad de utilizarlos con diferentes frecuencias de la tensión de alimentación, 50 60 hz. , ya que de todas formas el circuito la rectifica y filtra, hasta incluso es posible alimentarlos con tensión continua como por ejemplo en una luz de emergencia, también seria factible utilizarlo como dimmer, pudiendo regular la intensidad luminosa, esto no se hará en este circuito pero es una posible aplicación. Uno de los problemas que presenta es su costo mayor con respecto a los balastos clásicos, y se debe tener especial cuidado en la instalación.

2-Esquema del circuito utilizado

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3-circuito impreso

4-Lista de componentes utilizados

Producto Precio unitario Precio x100 IRF740 USS 1,150 USS 0,805 IR2110 USS 3,750 USS 2,625 MC908QT1ACPE USS 1,750 USS 1,225 CAP, POLIESTER 6.8n x 630v USS 0,150 USS 0,105 CAP. POLIESTER 68n x 400v USS 0,130 USS 0,091 CAP. ELECTROL. 47u x 400v USS 1,350 USS 0,945 CAP. ELECTROL. 1u x 50v USS 0,017 USS 0,012 puente rectificador kbu6m USS 0,700 USS 0,490 diodo pf107 USS 0,025 USS 0,018 diodo 1n4007 USS 0,017 USS 0,012 lm7805 USS 0,280 USS 0,196

lm7815 USS 0,350 USS 0,245

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5-Calculo de los valores de L y C Se utilizo una frecuencia de trabajo de 43Khz en trabajo permanente, y una frecuencia máxima para el precalentamiento de 90 Khz, partiendo de un inductor de 1,2 mHy se obtuvo el valor del capacitor asociado en serie para obtener la frecuencia de resonancia necesaria, que se opto por una frecuencia cercana a los 55 Khz. La frecuencia de resonancia de una circuito L-C serie que es la aproximación que se hizo del circuito de salida, suponiendo que el tubo durante el calentamiento posee una resistencia muy elevada, quedando un circuito serie.

( )0 220

1 1 1 6,972 *55 *1, 2

C nLLC Khz mHy

ωω π

= ⇒ = = = F

se adopto un capacitor de 6,8 Nf Dichas frecuencias se generan a partir de un microcontrolador partiendo de la frecuencia de 90 Khz y posteriormente se comienza a reducir la frecuencia a razón de 5 Khz. en aproximadamente 2 seg. Para los valores de los capacitores C2 Y C3 se adoptan valores 10 veces mayores, es decir 68nF, para que no intervengan en la resonancia del circuito de carga. 6-Respuesta en frecuencia del circuito tanque

Siendo la transferencia del circuito tanque:

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( )0

2

1( )1

jwi

VG jw LV LC jR

ω ω= =

− +

su frecuencia de resonancia y su Q responden a las siguientes expresiones

0

01

RQL

LC

ω

ω

=

=

Graficando dicha transferencia con los valores calculados del circuito tanque, teniendo en cuenta que la resistencia de carga esta representada por el tubo fluorescente, teniendo este un comportamiento diferente al de una resistencia fija como la que se utilizo para la simulación, el tubo presenta una resistencia prácticamente infinita durante el calentamiento y pasa a tener una baja resistencia luego de la ignición.

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7-Software para la generación del barrido en frecuencia 7-1caracteristicas del micro utilizado El microcontrolador utilizado en un MC908QY1ACP en formato DIP8 de la firma Freescale. Dicho microcontrolador posee: - 1.5Kbytes de memoria flash. - 128 bytes de memoria RAM - CPU HC08 - Oscilador interno seleccionable ( 1MHz, 2MHz, 3.2MHz) - Inhibidor de baja tensión (LVI) - 1 timer de 16bit con 2 canales seleccionable ( Input capture, output compare, PWM) - 5 entradas/salidas y 1 entrada 7-2 diagrama de flujo inicializa registros y puertos inicializa timer en 2 segundos

Genera frecuencia de 90 KHz durante 2 segundos (de calentamiento)

inicializa timer en 0.2 segundos

Genera frecuencia de 80 KHz durante 0.2 segundos (comienza etapa de ignición)

inicializa timer en 0.2 segundos

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Genera frecuencia de 70 KHz durante 0.2 segundos (de ignición )

inicializa timer en 0.2 segundos

Genera frecuencia de 60 KHz durante 0.2 segundos (de ignición )

inicializa timer en 0.2 segundos

Genera frecuencia de 50 KHz durante 0.2 segundos (de ignición )

Genera frecuencia de 43KHz

( etapa funcionamiento normal)

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7-3programa utilizado #include <hidef.h> /* for EnableInterrupts macro */ #include "derivative.h" /* include peripheral declarations */ #define SD PTA_PTA0 #define LIN PTA_PTA1 #define HIN PTA_PTA3 /*-------------------------------------------------------------------*/ void timer_2seg(void){ TSC = 0x30; TMOD = 0xF424; TSC = 0x06; // prescaler 64 } /*-------------------------------------------------------------------*/ void ini_portA(void){ PTA = 0; // todas las salidas en bajo DDRA = 0x0B; // HIN,LIN,SD como salidas PTAPUE = 0x0B; // HIN,LIN,SD pull up habilitado } /*-------------------------------------------------------------------*/ void main(void) { CONFIG2 = 0; CONFIG1 = 0x31; // lvi y cop deshabilitado OSCSC = 0xE2; // Fbus = Fxtal/4 = 5Mhz ,Fint=2Mhz while(OSCSC_ECGST==0); ini_portA(); SD = 1; HIN = 0; LIN = 0; HIN = 1; SD = 0; timer_2seg(); HOT: // genera frecuencia de 90Khz if(TSC_TOF == 1) goto IGN_1; asm nop; // delay HIN=0; LIN=1; asm nop;asm nop;asm nop; // delay LIN=0; HIN = 1; goto HOT; IGN_1: TSC = 0x30; // activa timer TMOD = 0x3D09; // activa flag a los 200mseg TSC = 0x06; // prescaler 64 IGN_80khz: // genera frecuencia de 80Khz if(TSC_TOF == 1) goto IGN_2;

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asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop; HIN=0; LIN=1; asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop; asm nop;asm nop LIN=0; HIN = 1; goto IGN_80khz; IGN_2: TSC = 0x30; // activa timer TMOD = 0x3D09; // activa flag a los 200mseg TSC = 0x06; // prescaler 64 IGN_70khz: // genera frecuencia de 70Khz if(TSC_TOF == 1) goto IGN_3; asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop; HIN=0; LIN=1; asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop; LIN=0; HIN = 1; goto IGN_70khz; IGN_3: TSC = 0x30; // activa timer TMOD = 0x3D09; // activa flag a los 200mseg TSC = 0x06; // prescaler 64 IGN_60khz: // genera frecuencia de 60Khz if(TSC_TOF == 1) goto IGN_4; asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop; HIN=0; LIN=1; asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop; LIN=0; HIN = 1; goto IGN_60khz; IGN_4: TSC = 0x30; // activa timer

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TMOD = 0x3D09; // activa flag a los 200mseg TSC = 0x06; // prescaler 64 IGN_50khz: // genera frecuencia de 50Khz if(TSC_TOF == 1) goto NORMAL1; asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop; HIN=0; LIN=1; asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop; LIN=0; HIN = 1; goto IGN_50khz; NORMAL1: HIN = 1; LIN = 0; NORMAL: // genera frecuencia de 43Khz asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; HIN=0; LIN=1; asm nop;asm nop;asm nop; // delay asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop; asm nop;asm nop;asm nop;

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asm nop;asm nop;asm nop; LIN=0; HIN = 1; goto NORMAL; } /*-------------------------------------------------------------------*/

8-Instrumentos utilizados en las mediciones

Los instrumentos utilizados para realizar las mediciones correspondientes para este informe son los siguientes: - Variak. - Fuente regulable. (Digital) marca LG - Tester. (Digital) - Osciloscopio. (Analógico)Goldstar - Osciloscopio (digital)Agilent A continuación se observan las fotos de los instrumentos nombrados:

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En las siguientes imágenes se observa el circuito diseñado del balasto ya terminado, o sea armado y montado con todos sus componentes, y dando prueba que tal circuito funciona se ha tomado una foto del tubo encendido por tal balasto.

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9-MEDICIONES

9-1 – FORMA DE ONDA DE LA TENSIÓN DE SALIDA DEL SEMIPUENTE.

MEDICIÓN NUMERO 1. Puntos de medición. Punto 1 y masa 1. Punta. x 10 Escala en X. 10 MicroSeg / Div Escala en Y. 5 V / Div. Frecuencia. 50 Khz. Tensión pico a pico. 150 V Tensión de alimentación. 110 V

CIRCUITO DE MEDICION

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9-2- Ids PARA Q1. (Parte baja).

MEDICIÓN NUMERO 2.

Puntos de medición. Punto 2 y masa 1. Punta. x 1 Escala en X. 5 MicroSeg / Div Escala en Y. 500 mV / Div. Frecuencia. 50 KHz Resistencia. 1 Ohm Tensión pico a pico. 38 mV Corriente Ids pico

CIRCUITO DE MEDICION

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MIRANDO UN SOLO CICLO DE ESTA SEÑAL Según la topología semipuente que estamos utilizando puede verse que corresponde con la teoría vista, ya que durante el periodo 1 el que conduce es el diodo D1 y durante el periodo 2 el que conduce dicha corriente es Q1, cabe destacar que lo que se pretende medir es la corriente Ids del transistor, pero debido a que este tiene integrado el diodo D1 no podemos medirla en forma aislada, por eso es que aparecen las zonas con corriente negativa, es decir la zona 1 en el grafico.

9-3- TENSIÓN SOBRE LA CARGA, O SEA LA TENSIÓN SOBRE C6.

MEDICIÓN NUMERO 3. Puntos de medición. Puntos 4 y 5 Punta. x 10 Escala en X. 5 MicroSeg / Div Escala en Y. 5 V / Div. Frecuencia. 50 KHz Tensión pico a pico. 175 V Tensión de alimentación. 110 V

1 2 3

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CIRCUITO DE MEDICION

9-4- CORRIENTE SOBRE LA CARGA, O SEA SOBRE R= 0,1 Ω.

MEDICIÓN NUMERO 4. Puntos de medición. Puntos 1 y 3. Punta. x 1 Escala en X. 5 MicroSeg / Div Escala en Y. 5 mV / Div. Frecuencia. 50 KHz Resistencia. 0,1 Ohm Tensión pico a pico. 50 mV Tensión de alimentación. 110 V

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CIRCUITO DE MEDICION

9-5- Vds Y LA Ids DE Q2, CON DIODO Y RESISTENCIA DE 0,1 Ω.

MEDICIÓN NUMERO 5.

Puntos de medición. Vds Q2 y Ids Q2 Punta. x 10 Escala en X. (CH1 y CH2). 5 MicroSeg / Div Escala en Y. CH1 500mV / Div. CH2 5 v /Div. Tensión pico a pico. Frecuencia. 50 KHz Resistencia. 0.1hm Tensión de alimentación. 110 V

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CIRCUITO DE MEDICION

9-6 – Vgs EN Q2.

MEDICIÓN NUMERO 6. Puntos de medición. Masa y Gate de Q2. Punta. x 10 Escala en X. 10 MicroSeg / Div Escala en Y. 0,5 V / Div. Frecuencia. 50 KHz Tensión pico a pico. 15v Tensión de alimentación. 110 V

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9-7-Tensión de gate (vgs de Q2)

9-8– Ig EN Q2.

MEDICIÓN NUMERO 8. Puntos de medición. R= 100 Ohm y Gate de Q1 Punta. x 10 Escala en X. 5 MicroSeg / Div Escala en Y. 50 mV / Div. Frecuencia. 50 KHz Tensión pico a pico. Tensión de alimentación. 110 V

En el grafico del osciloscopio se observa la Vgs del transistor Q4 donde aproximadamente en 10 volts se puede ver una pequeña meseta en las señal dando cuenta de la tensión Vgs(on).

El pico positivo de la señal se debe a la carga del capacitor cgs del mosfet , se puede apreciar que el pulso tiene un ancho mayor que el pico negativo, esto se debe a que el negativo es provocado por la descarga de dicho capacitor que se hace a través del diodo colocado en el gate, esta descarga es mucho mas rápida que la carga, por eso se puede puede ver esa diferencia en los anchos de cada pulso.

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CIRCUITO DE MEDICION

9-9 – MEDICIÓN DE TIEMPO MUERTO ENTRE PULSOS

El tiempo muerto entre pulsos es necesario debido a que si se conmutan los transistores en el mismo instante se provoca por un lapso de tiempo un cortocircuito a la fuente de alimentación, ya que ambos están en serie vistos desde la fuente, para evitar esto se deja un tiempo muerto, entre la desconexión de q1 y la conexión de q2, este tiempo fue calculado en aproximadamente 800 us, y en la medición con el oscilospio digital se puede ver que el valor es justamente ese.

MEDICIÓN NUMERO 9. Puntos de medición. Entre las dos vgs Punta. x 10 Escala en X. 500nSeg / Div

Escala en Y. CH1=2 V / Div.

CH2=200Mv/div Frecuencia. 50 KHz Tiempo muerto 800ns Tensión de alimentación. 110 V

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CIRCUITO DE MEDICION 9-10 – CORRIENTE ENTREGADA POR EL PUENTE SOBRE R= 0,1 Ω.

MEDICIÓN NUMERO 10. Puntos de medición. R= 0,1 Ohm en serie con fuente

Punta. x 10 Escala en X. 5 MicroSeg / Div

CH1=2 V / Div CH2=200Mv/div.- Escala en Y.

Frecuencia. 50 KHz Tensión pico a pico. 50mV Tensión de alimentación. 110 V

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9-11-TIEMPOS DE CONMUTACIÓN

En la medición sobre el encendido de uno de los transistores se observo un tiempo de conmutación de aproximadamente 100 ns con una resistencia de gate de 100 ohms La curva verde representa la vds y la amarilla la Ids. Para las mediciones solo sé tubo en cuenta hasta el comienzo de la zona donde la corriente presenta un comportamiento oscilatorio, suponiendo que es ahí donde esta toma su valor máximo

Durante el apagado con la misma

resistencia en el gate se obtuvo un tiempo de apagado e aproximadamente 17 ns. Al modificar la resistencia Rg se pudo observar que los tiempos de encendido del transistor se prolongaban, llegando a tener con una resistencia de 1k un tiempo de encendido de aproximadamente 900 ns, esto provoco un calentamiento excesivo de los transistores, debido a que al aumentar en tiempo de conmutación también lo hace la potencia disipada por el transistor en esos instantes, se opto por una resistencia máxima de 100 ohms

CIRCUITO DE MEDICION

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10-Características eléctricas del transistor Mosfet Los transistores MOSFET(metal oxido semiconductor), es un dispositivo similar al BJT, en el hecho que se compone básicamente de 3 capas de semiconductor N y P pero con ciertas modificaciones con lo cual se obtiene un dispositivo con características muy distintas. Al igual que en un BJT también se obtienen dos tipos de dispositivos, de canal N y de canal P ,en este tipo de transistores los terminales se denominan S(source),D=(drain)Y G(gate),el gate hace las veces de la base en un transistor bipolar solo que no existe conexión eléctrica entre la compuerta y el material P . esta esta aislada por una capa de oxido aislante. Básicamente un MOSFET es el resultado de combinar la estructura de un transistor BJT con la operación de un condensador, dicho condensador se ubica entre la compuerta Gy la parte de la fuente que esta en contacto con el material P o N. El MOSFET funciona solo si se cumple que existe un voltaje positivo entre Compuerta y Fuente, y un voltaje positivo entre drenador y fuente. Con un voltaje de compuerta se crea un canal artificial que une a la fuente con el drenaje, el ancho del canal será mayor mientras mayor sea el voltaje de compuerta, y por ende mayor será la corriente entre fuente y drenador. Parámetros del transistor Mosfet: -Máxima corriente de drenador (IDMAX):Se encuentran valores desde 0.1 A a 200 A . -Máximo voltaje drenaje fuente(VDSMAX): Este valor es muy importante cuando el MOSFET trabaja como interruptor. -Voltaje de umbral(VT): Este es el valor de tension minima necesaria entre Vgs para que el transistor conduzca. -Resistencia de encendido(rd_on): Representa la resistencia que presenta el canal artificial cuando el MOSFET esta conduciendo, Su valor varia entre 5 miliohm a 10 ohm. -Máxima potencia de disipación(PD): En general depende del tipo de empaque utilizado, su valoer sé encuantra entre 0.1w y 150w.Debido a la baja resistencia de encendido los MOSFET disipan menos potencia que los BJT. Ventajas de los MOSFET -Mayor velocidad de conmutación -Menor perdida de potencia por calentamiento -Facilidad para controlar el circuito de salida(control por voltaje) -Menor tamaño de encapsulado para similares características de otros dispositivos. Características de entrada

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CARACTERISTICA DE SALIDA

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CARACTERISTICAS DE CONMUTACION VDS VGG VGS(ON

IDS VGS(TH) Twon VDS(ON)

Td(0n) tf Potencias en un MOSFET

2

* * *2

* * *2

* *

swonwon

swoffsoff

cond DSON

VDD ID t fP

VDD ID t fP

P ID R δ

=

=

=

con los valores obtenidos en la medición y los datos del fabricante podemos calcular estas potencias

2

311*400 *100 *43 2672

311*400 *75 *43 2002

400 *0,55 *0,5 44

won

woff

cond

mA nS KHzP m

mA nS KHzP m

P mA mW

= =

= =

= Ω =

W

W

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En el IRF740 los valores característicos son los siguientes: Potencia disipada(Pd)=125 w Vgs=20v Rds=0.55 ohm Vgs(th)=2-4v Td(on)=14ns Tr=27ns Td(off)=50ns Tf=24ns 11-Como funciona el balasto El circuito del balasto funciona sobre la base de un semipuente que genera una onda cuadrada de 311v pico a pico, esto alimenta un circuito resonante formado por un inductor y un capacitor en serie y el tubo como carga en paralelo al capacitor, por las propiedades de resonancia en un circuito serie la tensión en el capacitor aumenta al llegar al valor de la frecuencia de resonancia del circuito, esto es aprovechado en esta aplicación. El circuito para por tres etapas durante el encendido del tubo, la primera consiste en el precalentamiento del filamento, esto lo hacemos a una frecuencia cercana a los 90 Khz. durante aproximadamente un segundo.luego la frecuencia comienza a disminuir alcanzando la frecuencia de resonancia del circuito tanque que se calculo en aproximadamente 55khz. al llegar a ese punto la tensión en los extremos del capacitor, que son los mismos que los del tubo. , hace que se produzca la ignición del gas en su interior encendiéndolo, después de esto la frecuencia sigue bajando hasta los 43khz que será la frecuencia normal de trabajo, se utilizo esta frecuencia en particular para que no interfiera con sistemas de comunicación infrarrojos y su tercer armónico se encuentre por debajo de los 150 Khz. 12-Topología semipuente El circuito de potencia utilizado en el proyecto es el de un semipuente como el de la figura con transistores MOS del tipo IRF740 , en el circuito siguiente se utilizaron transistores bipolares y diodos colocados entre colector y emisor por simplicidad para la explicación, pero los Mosfet tienen estos diodos integrados dentro de la mismo encapsulado, siendo la explicación teórica la misma en ambos casos. También se utilizo en el esquema una carga inductiva solo por simplicidad en la explicación.

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La carga se alimenta desde el punto medio de los transistores y el otro extremo se toma del punto medio de un divisor capacitivo formado por C2 y C3 en el esquema del balasto, esto permite obtener una señal alterna cuadrada en su salida con Vd/2 como valor pico. Los transistores están controlados por un driver del tipo IR2110 que es quien genera a partir de señales lógicas provenientes de un microcontrolador los 15 v necesarios de Vgs para pasar de corte a conducción los transistores. Mas adelante se explicara en detalle el funcionamiento del driver. Los transistores son puestos en conducción en forma alternada, es decir, cuando uno esta habilitado para conducir el otro esta cortado, dejando un tiempo muerto entre pulsos para evitar provocarle un cortocircuito a la fuente de alimentación. Podemos ahora con estos datos construir el diagrama de actividades de los semiconductores y obtener la forma de onda de tensión y corriente de salida. Durante el sector 1 del grafico el que conduce es Q1 alimentado de la carga del capacitor C2, luego debido a la carga inductiva que no permite que la corriente presente cambios bruscos en su valor ni cambios de sentido de circulación, esta obligara a la corriente a seguir en las mismas condiciones que venia circulando, por consiguiente al cortarse el transistor Q1, no queda otra alternativa mas que siga circulando a través del diodo D2 ya que el transistor Q2 aunque esta polarizado en conducción, este no puede conducir debido a que su colector es mas negativo que la base por la presencia de energía almacenada en el inductor, esto se puede ver en el sector 2 del grafico, en el sector 3 como la inductancia ya elimino toda su energía almacenada a partir del cruce por cero de la corriente, el transistor Q2 ya esta en condiciones de conducir y lo hace alimentado por el capacitor C2, vemos que ahora la corriente cambio de sentido cargando a la inductancia con una polaridad inversa a la que tenia en los casos anteriores, esta se cargara hasta que el transistor Q2 deje de conducir, pero nuevamente debido a la presencia de un inductor esta corriente debe seguir circulando en el mismo sentido, y aunque el transistor Q1 tiene su base polarizada no lo hace por lo antes expuesto, es el diodo D1 quien lo hace descargando la inductancia a través del capacitor C1, y el ciclo comienza de nuevo, todo esto lo podemos ver en el siguiente grafico.

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formas de onda de tensión y corriente sobre la carga

Vo Io V/2 -V/2

1 2 43 El voltaje de salida en el caso del circuito del balasto depende de la carga conectada en paralelo con el capacitor, por ejemplo si no se conecta el tubo el voltaje sobre el capacitor puede ser muy alto ya que lo que lo limita justamente es el valor de resistencia en paralelo. La corriente de salida del semipuente depende fundamentalmente del valor del inductor, por consiguiente en caso de cortocircuito el inductor limitara el valor de la misma. En el caso que se rompa el tubo incluyendo los filamentos, debido a la disposición circuital de estos, quedara solo el inductor conectado al circuito, quedando el capacitor desconectado por completo del resto, sin ningún perjuicio para el semipuente. 13-DRIVER IR2110 Debido a que el transistor Q1 tiene s emisor conectado a un punto donde la tensión no es fija, en nuestro caso oscilara entre 0 y 311v no se pude tomar como referencia para la tensión vgs, por tal motivo se utiliza una configuración llamada bootstraping para el transistor de la parte alta del semipuente. El bootstraping esta formado por el siguiente circuito:

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El circuito funciona de la siguiente forma, durante el nivel lógico 0 de la señal de entrada esta activo el transistor Q4 y cortado el transistor Q1 por lo tanto el punto flotante esta conectado a tierra esto hace que el diodo D1 este polarizado en directa cargando al capacitor C1 con la tensión +V que será de 15v a su ves si el transistor Q1 estaba en conducción en el instantes antes su base se descargara a través del transistor Q4 hacia tierra. Mientras que durante el encendido al recibir un nivel positivo de la señal de entrada se polariza el transistor Q3 y se corta el Q4 al estar el transistor Q1 en conducción la tensión en el punto flotante será de +vcc esto corta al diodo D1 poniéndolo en inversa pero como el capacitor C1 esta cargado con los 15v de la +v es este quien polariza la base de Q1 para mantenerlo en conducción. El driver IR2110 utiliza este método para polarizar el transistor de la parte alta, mientras que tiene un driver simple para la parte baja, ya que este no presenta el inconveniente del punto flotante, este dispositivo es de uso general, no posee un oscilador interno como tienen otros dispositivos de la misma familia como es el IR2153 o similares, por lo tanto los pulsos de control hay que generarlos en forma externa. Este dispositivo también cuenta con una entrada llamada SD que se utiliza para poner las dos salidas en cero, se utiliza para inhibir el dispositivo, por ejemplo durante el encendido inicial para evitar disparos erróneos o para inhibido durante algún periodo de tiempo si así lo requiere la aplicación.

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Page 30: Balasto Electronico

14-Problemas encontrados durante las mediciones EL primer problema presentado fue durante las mediciones con el osciloscopio, no sé tubo en cuenta que este tenia puesta a tierra conectada a las masas de las puntas, de esta forma se produjo un cortocircuito entre el positivo de la fuente de 311 v y los cocodrilos de las puntas de medición que estaban puestos a tierra, no habiendo ninguna aislacion galvanica entre ambos circuitos se produjo una corriente de cortocircuito a través del circuito a medir, destruyendo varios componentes incluidas pistas del circuito impreso. Otro problema que surgió fue que al incluir una resistencia para la medición de la corriente Ids del transistor de la parte baja del puente, no se presto atención donde estaba tomado el negativo del circuito de excitación del IR2110, quedando esta resistencia en serie con el circuito de gate del transistor, al circular la corriente Ids por esta provoco una caída de tensión que sé sumado a los 15 v entregados por el 2110, la resistencia era de un valor excesivo (10 ohms)provocando una caída de alrededor de 4 v, esto provoco que el gate del transistor estuviera sometido a una tensión cercana a los 20, que es su máxima Vgs, esto provoco que se quemara ese transistor en principio, luego el 2110 y posteriormente el resto de los componentes de la placa. Esto se soluciono cambiando el punto de donde se tomaba el negativo del driver y además se disminuyo los valores de las resistencias de medición de corriente a 1 ohm.

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