La utilización de transistores de efecto de campo de potencia facilita el diseño de inversores para lámparas fluorescentes. El circuito presentado tiene excelente rendimiento incluso usando un transformador común, y es ideal para un sistema de iluminación de emergencia para el hogar o pequeños establecimientos. También recomendamos su uso en campamentos y barcos.
Un buen diseño de inversor incluye un transformador especial con núcleo de ferrita y transistores de conmutación de alta potencia. Esto garantiza un buen rendimiento con mayor potencia de salida.
Algunos proyectos más sofisticados, como los que se destinan a la alimentación de aparatos electrónicos y domésticos, operan con señales senoidales y tienen regulación tanto de frecuencia y de tensión.
Nuestro proyecto, a pesar de usar transformador común, emplea transistores de efecto de campo (FET) de potencia y es indicado para lámparas fluorescentes u otras aplicaciones donde la carga admite un buen rango de tensiones de operación y frecuencias.
El circuito tiene buen rendimiento, con una potencia de salida que, dependiendo del transformador, puede superar los 20 W, lo que, con lámparas fluorescentes, representa un excelente nivel de iluminación.
Características:
Tensión de alimentación: 12 V
Corriente: 400 mA a 3 A (depende del transformador) j
Frecuencia de funcionamiento: 100 Hz a 1 kHz (ajustable)
Tensión de salida: 100 V a 500 V (según el transformador)
Para generar la señal de control de los transistores de potencia tenemos una puerta NAND del 4093 conectada como oscilador de baja frecuencia. La frecuencia de este oscilador se ajusta en P1 y depende en su rango de C1.
Este capacitor podrá ser cambiado en el rango de 47 nF a 220 nF, según sea necesario.
La señal cuadrada obtenida en la salida de CI-1b va a dos etapas separadas elaboradas alrededor de las tres puertas restantes del 4093B.
La primera es un circuito no inversor, obtenido con la conexión en serie de dos variadores en tomo de las puertas CI-c, y CI-1d, para obtener en el pasador 10 del integrado una señal con la misma fase del oscilador.
La segunda es un circuito inversor, formado por una única puerta, en el caso Cl-1d.
Obtenemos en su salida (pino 11) un signo en oposición de fase, en relación al del oscilador.
Las dos señales excita entonces, vía comporta, dos transistores de efecto de campo de contrafase.
Los drenajes de los transistores tienen como carga el devanado de baja tensión del transformador.
Como la resistencia entre drenaje y fuente (Rds) de los FET de potencia saturados es extremadamente baja, tenemos un excelente rendimiento en la conmutación de estos componentes, lo que proporciona una elevada corriente en el devanado de baja tensión del transformador.
Como la señal aplicada es rectangular, o bien cerca de eso, considerando la velocidad de conmutación de los transistores tenemos la inducción de una alta tensión del enrollamiento primario del transformador, que fácilmente puede superar los valores indicados para la alimentación de corriente alterna.
Así será normal obtener de 400 V a 600 V en el devanado de 220 V de un transformador común usado en este proyecto.
Como la tensión no es senoidal y tiene picos elevados, no indicamos este proyecto para la alimentación de cualquier aparato electrónico.
Se indica sólo para cargas de tipo fluorescente.
En la figura 1 tenemos el diagrama completo del aparato, que debe ser alimentado por batería.
En la figura 2 tenemos la disposición de los componentes en una placa de circuito impreso.
Los transistores de potencia deben tener radiadores de calor. Podemos utilizar cualquier FET de potencia con tensión drenaje-fuente (Vds) de al menos 200 V y corriente máxima continua de al menos 6 A en esta aplicación.
El transformador es común, con primario de 110/220 V, o solamente 220 V, y secundario de 12 + 12 V y corriente entre 500 mA y 2 A. Los transformadores mayores también resultará en una mayor potencia de salida.
Como tenemos en la salida tensiones elevadas, el cable para la lámpara fluorescente puede ser fino, pero debe estar bien aislado para evitar el peligro de choques.
El cable de 12 V debe ser grueso, ya que tenemos una corriente alta circulando por este sector. El único ajuste del circuito se realizará en un trimpot común P1.
Para probar el inversor se debe conectar una lámpara fluorescente como carga.
Incluso una lámpara ya debilitada por el uso puede ser usada en este circuito, pues la elevada tensión del transformador no tendrá dificultades en ionizarla.
Accionando el circuito, ajuste P1 para obtener la frecuencia que dé el mejor rendimiento.
Comprobado el funcionamiento es sólo instalar el circuito de manera deseada.
Semiconductores:
Cl-1 - 40938 y circuito integrado CMOS
Q1, Q2 -, IRF640 o equivalente - FET de potencia
Resistores (1/8 W, 5%):
R, - 10 k ohms
R2. R3 - 1 K ohms
R4, R5 - 1 M ohms
P1 - trimpot de 100 k ohms
Capacitores:
C1 - 47 nF - cerámico o poliéster
C2 - 1 000 uF - electrolítico de 16 V
Varios:
T1. - Transformador con primario de 220 v o 110 V y secundario de 12 + 12
V de 500 mA a 2 A
Placa de circuito impreso, radiadores de calor para los transistores, caja para montaje, fusible de 5 A, sockets para el circuito integrado, lámpara fluorescente de 15 W a 60 W, hilos, soldadura, etc.