CC BY
74130 силовая электроника www.finestreet.ru
MOSFET-транзисторы
фирмы STMicroelectronics для электронных балластов
Александр ШЕЛОХНЕВ
alexander.shelohnev@dectel.ru
Трубчатые люминесцентные лампы нашли массовое применение в промышленных, общественных и коммерческих зданиях (для внутреннего освещения). Благодаря повышенной энергоэффективности и способности создавать рассеянный свет, они идеально подходят для освещения больших открытых помещений. Однако качество освещения и продолжительность срока службы лампы зависят от устройства, обеспечивающего ее зажигание и поддержание рабочего режима. Обыкновенно электропитание люминесцентных ламп производится током сетевой частоты 50 Гц от электромагнитных пускорегулирующих аппаратов (ПРА), в которых высокое напряжение для зажигания получают от реактора после размыкания биметаллического ключа, обеспечивающего протекание через себя тока накала электродов при замкнутом состоянии контактов.
Традиционная схема подсоединения лампы (дроссель + стартер) неудобна тем, что включение и горение ламп во многом зависят от колебаний напряжения сети и окружающей температуры. По мере старения ламп влияние этих факторов усиливается: лампы перестают включаться или начинают мигать. Хорошо знакомая картина! В результате необходимы дополнительные затраты на обслуживание световых приборов.
Устранить эти недостатки и получить дополнительные возможности энергосбережения позволяют электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА), второе название которых — электронные балласты.
Электронные балласты имеют некоторые преимущества перед классическими электромагнитными, обеспечивая:
• значительное (в 3-4 раза) уменьшение эксплуатационных расходов;
высокое качество потребляемой электроэнергии — близкий к единице коэффициент мощности благодаря потреблению синусоидального тока с нулевым фазовым сдвигом;
подавление радиопомех, возникающих при зажигании и работе лампы, и гарантию электромагнитной совместимости; быстрое, без мерцаний и шума, зажигание ламп;
увеличенный срок службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска; стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напряжения; стабильный во времени световой поток без стробоскопических эффектов; увеличенный максимальный световой поток лампы при сохранении энергопотребления, равного потреблению с электромагнитными балластами.
При разработке электронных балластов перед разработчиками обычно встает проблема выбора недорогих и надежных элементов. В связи с тенденциями миниатюризации электронного оборудования и снижения потребляемой мощности особую актуальность приобретает вопрос повышения КПД устройства.
Следуя запросам ведущих производителей электронного оборудования, STM постоянно расширяет номенклатуру MOSFET-транзисторов, модернизирует технологические процессы производства, тем самым улучшая их параметры. STMicroelectronics предлагает два различных семейства высоковольтных транзисторов серий SuperMESH и MDmesh.
Серия SuperMESH
Серия создана для построения недорогих и эффективных преобразователей. В ней для
Рис. 1. Сравнение транзисторов STP9NK50Z и ^840, работающих в каскаде коррекции мощности
а) Процесс выключения транзистора ^840. Входное напряжение 186 В. Корректор коэффициента мощности
б) Процесс выключения транзистора STP9NK50Z. Входное напряжение 186 В. Корректор коэффициента мощности
Таблица 1. Транзисторы SuperMESH, рекомендуемые для Lighting-приложений
Тип иси, B* ^И.отк» Ом Корпус Применение
STx7NK30Z 300 0,9 T0-220, T0-220FP CFL
STx7NK40Z/FP 400 1 T0-220/T0-220FP, DPAK CFL, HF Ballast
STx1NC45 450 4,5 T0-92, IPAK CFL
STS1DNC45 450 4,5 S0-8 CFL
STx4NK50Z 500 2,7 T0-220/FP, DPAK/IPAK CFL
STx5NK50Z 500 1,5 T0-220/FP, DPAK/IPAK CFL, HF Ballast
STx9NK50Z 500 0,72 T0-220/FP, DPAK/IPAK CFL, HF Ballast
STx3NK60Z 600 3,6 T0-220/FP, DPAK/IPAK CFL, HF Ballast
STx1HNK60R 6 о о 8,5 T0-92, S0-8 CFL
* — значения гарантируются при 25 °С.
Рис. 2. Сравнение транзисторов ЗТР5МК501 и ^830, работающих в выходном каскаде
а) Процесс выключения транзистора ^830. Входное напряжение 220 В. Выходной каскад
б) Процесс выключения транзистора ЗТР5МК501. Входное напряжение 220 В. Выходной каскад
Таблица 2. Транзисторы MDmesh, рекомендуемые для Lighting-приложений
Тип иси, B* R СИ.ош Ом* Корпус Применение
STx20NM50 500 0,25 T0-220/FP, D2PAK, I2PAK HID, Street lights
STx12NM50 500 0,35 T0-220/FP, D2PAK, I2PAK HID, Street lights, HF Ballast PFC
STx8NM50 500 0,8 T0-220/FP, DPAK, IPAK HF Ballast PFC
STx11NM60 600 0,45 T0-220/FP, D2PAK, I2PAK HF Ballast PFC, HID
STx9NM60 600 0,6 T0-220/FP, DPAK, IPAK HF Ballast PFC, HID
* — значения гарантируются при +25 °C.
силовая электроника 1131
каждого приложения можно подобрать транзистор с оптимальными характеристиками. Это позволит создать недорогой надежный балласт.
Семейство транзисторов обладает следующими отличительными особенностями:
• более низкое, чем в предыдущих поколениях, сопротивление открытого канала №си отк), как следствие — низкое тепловыделение, что позволяет экономить площадь радиатора;
• малое пороговое напряжение (^ЗИпор) 1,5-2 В, позволяющее создавать схемы с низким напряжением питания;
• встроенный защитный стабилитрон между затвором и стоком, повышающий устойчивость силового каскада к помехам и перегрузкам;
• превосходная переходная характеристика СУ/Л.
Семейство 8ирегМЕ8Н включает в себя три ряда, различающихся максимальным напряжением сток/исток (^си), 450, 550 и 650 В. Замыкает этот ряд комплементарная пара транзисторов 8Т8ШЫС45, выпускающаяся в корпусе 80-8, которая создана специально для балластов малой мощности.
Высокие параметры семейства позволяют добиться более качественной работы схемы, чем на элементах фирм-конкурентов.
Серия МйтезИ
Если вы занимаетесь разработкой малогабаритных высокотехнологичных устройств и конечная цена прибора отходит на второй план, советуем обратить внимание на транзисторы серии МЭше8Ь.
Транзисторы серии МЭше8Ь отличаются от 8ирегМЕ8Н:
• рекордно низким сопротивлением открытого канала (Лси отк) и, как следствие, минимальным тепловыделением;
• в них снижены величина заряда затвора и, соответственно, потери на переключение;
Рис. 3. Пример схемного решения электронного балласта
132 силовая электроника
• в них снижено тепловое сопротивление «кристалл-корпус»
• улучшена устойчивость к пробоям при большой величине ОУ/&. МЭшезЬ-транзисторы рекомендуется ставить в каскады коррекции мощности, где необходимо получить малые нелинейные искажения. Также эти транзисторы прекрасно работают в мостовых схемах благодаря наличию встроенного быстрого диода.
Схемотехника
И в заключение приведем пример схемы с использованием одного из вышеупомянутых элементов (рис. 3). ■
Литература
1. Журнал Express № 69. STM, 2003.
2. http://www.st.com/stonline/prodpres/discrete/ powmosft/fredmesh.htm
3. http://www.st.com/stonline/prodpres/discrete/ powmosft/smesh.htm
4. http://www.st.com/stonline/prodpres/discrete/ powmosft/powmosft.htm
5. http://www.st.com/stonline/products/literature/ an/37G6.pdf
6. http://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catPro-ductDetailFrame&productID=IRF73G
7. http://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catPro-ductDetailFrame&productID=IRF83G
