Describimos en este artículo un circuito que puede elevar la tensión continua de una batería de 6 V o 12 V de modo que se pueda encender una lámpara fluorescente con buen rendimiento. El circuito es ideal para sistemas de iluminación de emergencia, camping y en vehículos, como señalización o iluminación.
Los inversores de buen rendimiento son circuitos de gran utilidad en diversas aplicaciones. Los tipos que tienen como carga lámparas fluorescentes son simples porque las lámparas pueden operar con una banda muy amplia de tensiones y de frecuencias, lo que no ocurre con dispositivos más críticos, que requieren pasos adicionales de regulación y estabilización de tensión.
El circuito que presentamos tiene excelentes características para la aplicación indicada y, dependiendo del transformador, tensiones suficientemente elevadas para ionizar incluso lámparas ya debilitadas.
El consumo dependerá de la carga y de la corriente, estando típicamente entre 500 mA y 2 A.
El aparato tiene además un ajuste de frecuencia que permite el mejor rendimiento de acuerdo con el transformador usado.
Características:
Tensión de entrada: 6 a 12 V
Corriente de funcionamiento: 500 mA a 2A
Potencia de las lámparas: 4 a 40 W
Frecuencia de funcionamiento: 50 a 500 Hz (tip.)
COMO FUNCIONA
En la figura 1 tenemos el diagrama completo del inversor.
Una de las cuatro puertas NAND disparadoras de un circuito integrado 4093B está conectada como oscilador, cuya frecuencia depende de C1 y puede ser ajustada en P1.
Este oscilador genera una señal rectangular con 50% de ciclo activo, el cual es dividido para aplicación en otras dos puertas del mismo circuito y que funcionan como inversores.
La primera puerta invierte la señal y ya lo aplica a una etapa de potencia que se basa en un transistor Darlington del tipo TIP 122 o equivalente.
La segunda puerta invierte la señal y lo aplica en la cuarta puerta del mismo integrado (CI 1d), donde se realiza la aplicación al segundo transistor de potencia TIP122. De esta forma, los transistores reciben señales desfasadas en 180 °, como sugiere la figura 2.
En el caso de la lámpara fluorescente, la lámpara fluorescente se encuentra en la parte inferior de la pantalla.
Como los pulsos son aproximadamente rectangulares en este punto del circuito, habiendo una deformación por la inductancia del y devanado, la respuesta del bobinado secundario no es una siniestra pura, sino una forma de onda con picos que pueden alcanzar valores mucho más altos que los 220 V indicados por el transformador.
Así, en un transformador con primario de 220 V utilizado para esta aplicación no será difícil que las muñecas lleguen a 500 V de amplitud, lo que garantiza la salida de la lámpara fluorescente, incluso las debilitadas, sin la necesidad de starter.
El ajuste de frecuencia del oscilador permite encontrar el punto de mayor rendimiento para el transformador y así obtener el mayor brillo para la lámpara, conforme la tensión de entrada.
MONTAJE
La disposición de los componentes en una pequeña placa de circuito impreso se muestra en la figura 3.
El circuito integrado debe montarse en un socket DIL de 14 pines, y los transistores deben tener radiadores de calor, según el diseño sugerido en la placa o de otro tipo, conforme disponibilidad del ensamblador.
El capacitor C1 puede tener valores entre 470 uF y 1 000 uF con tensiones de trabajo de 12 V o más, según la tensión utilizada en la alimentación.
El transformador no es crítico, pudiendo ser usado uno que tenga 220 V de tensión de primario, o aún 110/220 V con la toma de la 110 V mantenida apagada, y secundaria de 9 + 9 V a 12 + 12 V con corriente a desde 1 A.
A Para la lámpara fluorescente, cualquier tipo, de 4 a 40 W puede ser usado, recordando sólo que con los tipos más grandes no tendremos la potencia máxima de luz.
Todo el conjunto, excepto la lámpara fluorescente, cabe en una caja de plástico o metal de pequeñas dimensiones.
Para conexión a la lámpara se puede utilizar un cable común, paralelo o trenzado, de hasta 10 rn de longitud. Este cable debe estar bien aislado y sin puntos visibles de conexión.
Para la conexión a la batería utilice cable grueso, observando la polaridad a través de diferentes colores.
PRUEBA Y USO
Conecte el circuito a una batería o fuente de 6 a 12 V, según la aplicación. En la salida, conecte una lámpara fluorescente de acuerdo con la aplicación deseada.
Ajuste P1 para obtener el mejor rendimiento del circuito. Si no consigue un buen brillo, cambie C1 por otro en el rango de 47 nF a 220 nF e intente nuevo ajuste.
Si no lo consigue, el problema puede estar en el transformador, que debe ser cambiado.
Si se utiliza una lámpara muy vieja y débil puede haber dificultad con su ionización.
Comprobado el funcionamiento es sólo hacer su instalación definitiva.
Semiconductores:
CI1 - 40938 - circuito integrado CMOS
Q1, Q2 - TIP122 o equivalente (8 A, 100 V - Darlington) - transistores de potencia
Resistores (1/8 W, 5%):
R1, R2, R3 - 10 K ohms
P1 - 47 k ohms - trimpot
Capacitores:
C1 - 100 nF - poliéster o cerámico
C2 - 1 000 pF - electrolítico de 16 V
Varios:
F1 - Fusible de 3 A
T1 - Transformador con primario de 110/220 V y secundario de 12 + 12 V x 1 A - ver texto
X1 - Lámpara fluorescente de 4 a 40 W
Placa de circuito impreso, caja para montaje, soporte del fusible, cables de la conexión a batería a lámpara hilos, soldadura, etc.