Электронные балласты
Электронные балласты последнее время прочно занимают своё место в системах уличного освещения, освещения зданий и транспорта. Связано это с целым рядом преимуществ, которые отсутствуют у электромагнитных балластов – отсутствие мерцания, более высокий КПД, больший срок службы лампы благодаря щадящему пусковому режиму. В этой статье будет рассказано про микросхему ICB1FL02G Infineon, которая позволяет на её основе реализовать эффективный и экономичный электронный пускорегулирующий аппарат, в дальнейшем ЭПРА.
Для маломощных ЭПРА форма потребляемого тока от сети и уровень гармонических составляющих регламентируется ГОСТом Р 51317. 3.2-99 (МЭК 61000-3-2-95) относящихся к классу C. Исходя из этих требований, при разработке ЭПРА разработчик решает, необходимо ли оснащать его корректором коэффициента мощности или нет. Также коэффициент мощности – cos φ и значение реактивной составляющей потребляемой мощности от сети регламентируется для предприятий.
На рис 1. представлена схема ЭПРА с корректором коэффициента мощности. Как правило, в таких устройствах используется контроллер корректора мощности (MC34063A ON Semiconduktor или TDA4863 Infineon) и контроллер двухтактного полумостового преобразователя.
Рис.1 Схема электронного пускорегулирующего аппарата с корректором коэффициента мощности.
Микросхема ICB1FL02G Infineon включает в себя контроллер коэффициента мощности и контроллер двухтактного полумостового преобразователя – рис.2. Такая интеграция позволяет уменьшить количество внешних компонентов, уменьшить размеры ЭПРА.
Рис.
2 Схема электронного пускорегулирующего аппарата на основе микросхемы ICB1FL02G Infineon.
Микросхема позволяет реализовать следующие функции:
- Мягкое включение и предразогрев лампы, что позволяет существенно увеличить срок службы лампы
- Коррекция коэффициента мощности, возможность работы в широком диапазоне питающих напряжений
- Защита от отсутствия лампы в цоколе
- Защита от ёмкостного режима (защита от не зажигания лампы)
- Перезапуск в случае не зажигания лампы
- Возможность работы с одной лампой, двумя и более
- Выходные ключи переключаются при нуле напряжения
Рассмотрим работу балласта. Начнём с корректора коэффициента мощности (ККМ) – Рис.3. ККМ работает в режиме прерывистых токов, что позволяет значительно снизить потери на обратном восстановлении диода. Вначале напряжение питания подаётся на вывод микросхемы VCC через цепь R1, R2, D9, этого хватает для первого старта для корректора мощности.
Рис.3 Управление корректором коэффициента мощности
На рис. 4 представлена схема управления полумостовым драйвером люминесцентной лампы. Спустя 97мс после запуска корректора мощности запускается полумостовой драйвер на фиксированной частоте 125кГц±10% (мягкий старт 10мс) и микросхема питается через ёмкость C6 и выпрямитель D7 и D8. Мониторинг наличия верхней по схеме нити лампы осуществляется через резисторы R15 – R19 (выводы микросхемы LVS1 и LVS2). Мониторинг нижней нити осуществляется через вывод RES (сигнал подаётся через емкостной делитель C8 и C9), этот вывод также позволяет отслеживать переключение транзисторов при 0 напряжения (ZVS), что позволяет минимизировать динамические потери.
После старта микросхема переходит в режим предразогрева лампы Рис.5 , в течение которого происходит прогрев нитей накала лампы, частота задаётся резистором R12, длительность предразогрева задаётся резистором R13. Затем частота плавно снижается, при достижении частоты равной (где Vbus – напряжение на выходе корректора мощности, Vign – напряжение пробоя лампы) происходит пробой лампы, после чего частота снижается до рабочей частоты, которая задаётся резистором R5.
В случае, если лампа по каким-то причинам не зажглась существует опасность возникновения «ёмкостного» режима, то есть когда суммарное реактивное сопротивление цепи L2, C10 стремится к 0 и ток в цепи стремиться к бесконечности. В таком режиме возможен выход из строя выходных транзисторов. В большинстве контроллеров защита от такого режима отсутствует.
В микросхеме ICB1FL02G защита реализована через вывод LSCS, ток протекающий через лампу отслеживается через резистор R14. Ограничение тока происходит при 0.8В, если напряжение превысит 1.6В происходит отключение и перезапуск.
Рис.4 Схема управления полумостовым драйвером электронного балласта
Рис.5 Режим старта и предразогрева лампы
Величина дросселя L2 определяется необходимым током через лампу, емкостью конденсатора С10, рабочей частотой в режиме горения. Величина емкости С10 определяется индуктивностью L2, величиной приводящего к зажиганию напряжения на лампе при заданном токе подогрева. Обычно величина ёмкости C10 варьируется в пределах 5.6 – 8.2нФ.
Расчет дросселя ККМ осуществляется по следующей формуле где Vinmax – максимальное входное напряжение сети, Vbus – напряжение питания на выходе ККМ, fmin – минимальная частота преобразования ККМ (обычно выбирается более 20кГц) , PoutPFC – мощность на выходе ККМ.
Максимальный ток на выходе балласта равен , исходя из этого рассчитывается резистор R14 для уровня 0.8В на выводе LSCS Следует отметить что аварийный ток, при котором произойдёт отключение равен — это необходимо учесть при выборе транзисторов по предельно допустимому току стока.
Частотозадающие и времязадающие резисторы рассчитываются по следующим формулам
Где frun – рабочая частота, fph – частота предразогрева лампы, Tph – время предразогрева
При проектировании электронного балласта есть возможность номинал выходного дросселя и номинал дросселя ККМ сделать одинаковым, что позволит унифицировать моточные изделия.
Существует множество контроллеров для электронных балластов, разных фирм производителей IRF (IRS2153, IR2520, IRS2166), Infineon ICB1FL02G, NXP – UBA2021, UBA2014 и многие другие, каждый имеет свой набор функций о них будет написано в последующих статьях.
На фото представлена фотография рабочего электронного балласта, сконструированного на базе микросхемы ICB1FL02G
Применение схем электронного балласта в резонансных источниках питания
PDF версия
Аналитика Статьи
В статье описана типовая схема электронного балласта, построенная по резонансной топологии. Рассмотрены особенности применения резонансной топологии в схемах источников питания. Описано типовое решение для резонансного источника питания с использованием стандартной микросхемы управления электронного балласта. Показаны экспериментальные результаты, полученные при измерении данной схемы резонансного источника питания. Статья представляет собой перевод [1].
Топология источника питания с резонансным режимом работы обеспечивает немало преимуществ по сравнению с топологией понижающего, повышающего и обратноходового преобразователей.
Для работы люминесцентной лампы требуется обеспечить предварительный нагрев нитей накала лампы с помощью пропускания тока определенной величины, высокое напряжение для поджига лампы и переменный ток высокой частоты во время свечения лампы. Схемы электронного балласта, используемые для управления люминесцентными лампами, содержат выходной резонансный контур с последовательно включенной индуктивностью L и параллельно включенными сопротивлением R и емкостью C, который возбуждается полумостовой схемой коммутации (см.
рис. 1). Данная резонансная топология обеспечивает требования по предварительному нагреву, зажиганию и горению лампы благодаря возможности регулировки рабочей частоты полумостовой схемы. Во время предварительного нагрева и поджига лампа не включена в схему, т.е. индуктивность L и конденсатор C включены последовательно, и схема имеет высокую добротность (см. рис. 2). Величина тока, протекающего по нитям накаливания во время режима предварительного нагрева, определяется рабочей частотой, которая обычно намного выше резонансной частоты контура.Рис. 1. Выходной каскад схемы электронного балласта |
Рис. 2. Логарифмические частотные характеристики режимов работы схемы, изображенной на рисунке 1 |
После режима предварительного нагрева частота падает до резонансной, и напряжение на лампе увеличивается. Когда напряжение на лампе достигает некоторого порогового значения, лампа зажигается, и в схему кроме индуктивности L и конденсатора C входит параллельно включенное сопротивление R.
Такая схема имеет низкую добротность из-за включения лампы в качестве нагрузки. Рабочая частота затем еще более уменьшается до величины, соответствующей номинальному значению тока лампы. В схему включен также дополнительный конденсатор CDC для блокировки постоянного тока, так что через лампу течет только переменный ток. Полумостовая схема работает в режиме включения при нулевом напряжении, что обеспечивает низкие потери на переключение и высокую эффективность (в лм/Вт). Для работы устройства требуется также дополнительная схема защиты на случай возникновения отказов и сбоев в цепи питания и в нагрузке, например, таких как падение напряжения в сети, невозможность поджига лампы, отсутствие лампы в контактах и оголенные нити накала.
Требования к источникам питания отличаются от требований, предъявляемых к люминесцентным лампам, однако и в источниках питания может с успехом применяться резонансная топология. В источнике питания выходное напряжение должно быть изолировано и стабилизировано на фиксированном уровне с заданной точностью при всех видах нагрузки.
Резонансная выходная схема, используемая в источниках питания, имеет топологию с последовательно включенными индуктивностями и конденсатором (L-L-C), которая также возбуждается обычной полумостовой схемой (см. рис. 3). Трансформатор имеет индуктивность утечки LS и индуктивность намагничивания LP, которые формируют две последовательные катушки индуктивности в цепи. Добротность схемы зависит от приведенной к цепи первичной обмотки величины параллельного сопротивления. Данная топология характеризуется более сложными резонансными кривыми (см. рис. 4), однако она также позволяет обеспечить все требования к нагрузке с помощью регулировки частоты. Сопротивление нагрузки может уменьшаться или увеличиваться, поэтому, чтобы поддерживать постоянный коэффициент усиления контура с целью стабилизации выходного напряжения на заданном уровне, рабочую частоту можно также увеличивать или уменьшать. Рабочая точка для каждой величины сопротивления нагрузки располагается на соответствующей нагрузочной кривой, так что все рабочие точки лежат на линии постоянного усиления.
Рис. 3. Схема выходного каскада источника питания |
Рис. 4. Логарифмические частотные характеристики режимов работы схемы, изображенной на рисунке 3 |
Источники питания не требуют предварительного нагрева или поджига, зато для них важен мягкий старт. Резонансная топология для источника питания отличается от резонансной топологии электронного балласта, но обе схемы возбуждаются полумостовой схемой и управляются частотой. Кроме того, источники питания требуют подобную схему защиты от понижения напряжения сети переменного тока, открытой нагрузки и короткого замыкания. Сравнение требований к схемам электронных балластов и источников питания приведено в таблице 1.
Таблица 1. Требования к схемам электронных балластов и источников питания
Параметр | Электронный балласт | Источник питания |
Топология резонансной схемы | Последовательно-параллельное включение R-C-L | Последовательное включение L-L-C |
Изоляция | Нет | Есть |
Ключевая схема | Полумостовая схема с переключением при нулевом напряжении | |
Управляющий параметр | Регулируемая частота | Регулируемая частота |
Мягкий старт | Есть | Есть |
Предварительный нагрев | Нет | |
Поджиг | ||
Требования к нагрузке | Постоянное значение AC-тока | Постоянное значение DC-напряжения |
Защита от открытой цепи/короткого замыкания | Есть | |
Защита от снижения напряжения в сети | ||
На рисунке 5 показана типовая схема электронного балласта с использованием микросхемы управления балластом IRS21571D.
Микросхема IRS21571D содержит все необходимые узлы для предварительного нагрева, поджига и свечения лампы. Архитектура генератора является весьма гибкой и допускает возможность программирования минимальной и максимальной частоты, времени перестройки частоты и времени задержки. Кроме того, в микросхему встроена защита от снижения напряжения сети и превышения допустимого значения тока, а также драйвер верхнего и нижнего плеча для управления 600-В MOSFET (MHS и MLS) без необходимости использования внешнего формирователя сигнала управления.
Рис. 5. Схема электронного балласта с использованием микросхемы управления IRS21571D |
Минимальная частота программируется через вывод 4 с помощью резистора RT и через вывод 6 с помощью конденсатора CT. Время задержки сигнала между выходами драйвера верхнего и нижнего плеча программируется на выводе 7 с помощью резистора RDT. Во время предварительного нагрева лампы конденсатор CPH на выводе 2 заряжается от внутреннего источника тока, а вывод 3 внутренне соединяется с выводом COM для того, чтобы подсоединить резистор RPH параллельно с резистором RT.
Это параллельное включение программирует рабочую частоту предварительного нагрева (см. рис. 2). Когда напряжение на выводе 2 достигает 4 В, режим предварительного нагрева завершается, и вывод 3 отсоединяется от COM. Напряжение на выводе 3 заряжает до уровня 2 В напряжение на выводе RT со скоростью, программируемой с помощью конденсатора CRAMP и резистора RPH. Эта скорость определяет время перестройки частоты от максимального до минимального значения, необходимого для поджига лампы. После поджига лампы минимальная частота задает необходимое значение переменного тока лампы. Вывод 1 используется для детектирования снижения напряжения сети и сброса, а вывод 8 программирует пороговое значение превышения тока, измеряемого на выводе 10, для защиты от подключения открытой нагрузки и короткого замыкания. Наконец, вывод 9 контролирует удаление лампы из контактов и автоматически осуществляет сброс балласта, когда лампа возвращается обратно.
Схема источника питания
На рисунке 6 показана схема резонансного источника питания, которая использует ту же микросхему для управления изолированного выходного каскада LLC-типа.
В данной конфигурации выходное напряжение через обратную связь попадает на схему генератора микросхемы IRS21571D через оптопару. Таким образом можно непосредственно управлять частотой для того, чтобы поддерживать постоянным выходное напряжение при изменении условий в нагрузке или сети.
Рис. 6. Схема источника питания с использованием микросхемы управления IRS21571D |
Схема генератора была слегка модернизирована по сравнению со схемой, используемой в электронном балласте. Выводы 3 и 4 не используются, а функция мягкого старта реализована с помощью вывода RT с использованием конденсатора CSS, резистора RSS и диода DSS. Резистор RT устанавливает минимальную частоту, а цепь обратной связи от оптопары OPTO1 при необходимости увеличивает или уменьшает частоту за счет вытекания тока от вывода RT через резистор RMAX. Опорная схема на диоде U1 используется для стабилизации 12-В выходного напряжения, а напряжение ошибки используется для увеличения или уменьшения тока светодиода оптопары.
Цепь компенсации (Cf, Rf) используется для обеспечения стабильности обратной связи при всех условиях в нагрузке и сети.
Экспериментальные результаты
Была собрана и протестирована при различных нагрузках и постоянном напряжении схема источника питания мощностью 300 Вт. Во время запуска функция мягкого старта обеспечивает линейное снижение частоты от максимального до рабочего значения примерно за 10 мс (см. рис. 7). Это позволяет уменьшить нежелательные воздействия переходного напряжения и тока на выходной каскад и обеспечивает постепенное снижение первичного тока и выходного напряжения до установившегося значения.
При работе на полную нагрузку в установившемся режиме полумостовая схема переключается с 50-% рабочим циклом и частотой, управляемой по обратной связи, поддерживая выходное напряжение на уровне 12 В (см. рис. 8). Первичный ток опережает напряжение полумоста, что означает, что схема работает в режиме индуктивного резонанса. Это позволяет полумосту осуществлять переключение при нулевом напряжении.
Рис. 7. Напряжение полумоста (зеленая линия, 100 В/деление), первичный ток (синяя линия, 2 A/деление) и выходное напряжение (коричневая линия, 2 В/деление) во время запуска при полной нагрузке (220 Вт) и постоянном напряжении 350 В. Временная шкала: 5 мс/деление | Рис. 8. Напряжение полумоста (зеленая линия, 100 В/деление), первичный ток (синяя линия, 1 A/деление) и выходное напряжение (коричневая линия, 2 В/деление) во время установившегося режима при полной нагрузке (220 Вт) и постоянном напряжении 350 В. Временная шкала: 5 мкс/деление |
Когда постоянное напряжение шины увеличивается с 350 до 420 В, обратная связь увеличивает рабочую частоту (см. рис. 9). Это вызывает уменьшение первичного тока, что обеспечивает стабилизацию выходного напряжения на уровне 12 В. В режиме без нагрузки обратная связь увеличивает рабочую частоту еще больше, что снижает первичный ток и поддерживает выходное напряжение в допустимых пределах (см.
рис. 10).
Рис. 9. Напряжение полумоста (зеленая линия, 100 В/деление), первичный ток (синяя линия, 1 A/деление) и выходное напряжение (коричневая линия, 2 В/деление) во время установившегося режима при полной нагрузке (220 Вт) и постоянном напряжении 420 В. Временная шкала: 5 мкс/деление | Рис. 10. Напряжение полумоста (зеленая линия, 100 В/деление), первичный ток (синяя линия, 1 A/деление) и выходное напряжение (коричневая линия, 2 В/деление) во время установившегося режима без нагрузки при постоянном напряжении 420 В. Временная шкала: 5 мкс/деление |
Общие свойства электронных балластов и источников питания позволяют использовать одинаковую микросхему управления для обоих приложений. На базе микросхемы IRS21571D можно построить простое и гибкое решение, которое обеспечивает управление затворами 600-В транзистора верхнего и нижнего плеча, защиту от всех видов отказов в линии и нагрузке, а также возможность использования генератора в различных конфигурациях в зависимости от метода управления.
Хотя резонансные топологии различаются, оба решения используют одинаковую полумостовую ключевую с управлением рабочей частотой. Самым важным является то, что в обоих решениях резонансная топология обеспечивает более высокую эффективность и плотность мощности.
Литература
1. Tom Ribarich. Electronic ballast circuits enhance resonant-mode power supplies//www.edn.com.
Электронный балласт
Люди выросли на видах и звуках флуоресцентных ламп, которые оживают после нескольких попыток. По мере того, как новая волна энергосберегающих приборов захватывала мир, технологии уменьшали толщину люминесцентных ламп, а также уменьшали количество попыток ламп светить максимально ярко. Сегодня во многих домах используются энергосберегающие компактные люминесцентные лампы и люминесцентные лампы, которые начинают светить в момент включения.
Рис. 1. Репрезентативное изображение лампы с электронным балластом
Это мгновенное производство света достигается за счет использования электронных балластов .
Электронный пускорегулирующий аппарат представляет собой устройство, регулирующее пусковое напряжение и рабочие токи осветительных приборов, построенное по принципу газового электрического разряда. Это относится к той части цепи, которая ограничивает протекание тока через осветительное устройство и может варьироваться от одного резистора до более крупного и сложного устройства. В некоторых флуоресцентных системах освещения, таких как диммеры, он также отвечает за контролируемый поток электрической энергии для нагрева электродов лампы.
Балласт Основы:
Для работы осветительного прибора на основе электрического газового разряда необходима ионизация газа в трубке. Это явление имеет место при относительно высокой разности потенциалов и/или температуре, чем при нормальных условиях эксплуатации лампы. После того, как дуга настроена, условия могут быть доведены до нормальных. Для этого обычно используются три типа методов: предварительный нагрев , мгновенный запуск и быстрый запуск 9.
0028 . При предварительном нагреве электроды лампы нагреваются до высокой температуры, прежде чем на них подается напряжение через стартер. Мгновенные пусковые балласты были разработаны для запуска ламп без задержки или мигания и использования начального высокого напряжения вместо повышенных температур. Балласты быстрого запуска обеспечивают компромисс между предварительным нагревом и мгновенным запуском и используют отдельный набор обмоток для первоначального нагрева электродов в течение меньшей продолжительности, а затем с использованием относительно более низкого напряжения для запуска лампы. Другой тип балластов с программируемым пуском представляет собой вариант быстрого пуска. Любой из этих пусковых принципов может быть использован в балластах. Первоначально, когда газ объединяется, он создает путь тока с высоким сопротивлением. Но после ионизации и зажигания дуги сопротивление падает до очень низкого значения, почти как короткое замыкание. Если весь этот ток пропустить через лампу, лампа либо перегорит, либо блок питания выйдет из строя.
Таким образом, балласт должен выполнять ограничение тока.
Типы балласта:
В основном существует три типа балласта : магнитный, электронный и гибридный. В магнитных и гибридных балластах в качестве основных компонентов используется медная катушка, намотанная на магнитный сердечник, в то время как в электронных балластах используется твердотельная электронная схема для обеспечения надлежащих рабочих электрических условий для подключенных ламп. Краткое сравнение приведено ниже:
Рис. 2: Таблица, представляющая различные типы электронных балластов
История
История электронных балластов:
Хотя концепция электронных балластов возникла в 1950-х годах в General Electric, именно Сэм Берман и Руди Вердербер из Berkeley Labs проложили путь к созданию первого коммерчески жизнеспособного электронного балласта. балласты. Программа электронного балласта, финансируемая Министерством энергетики США, началась в лаборатории Беркли в 1977 году, когда две небольшие фирмы Iota Engineering и Luminoptics (ныне Lumenergi) получили технологическую поддержку для разработки первых электронных балластов.
Вскоре к ним присоединились и другие компании, и сегодня насчитывается более 300 компаний, таких как Philips, производящих и продающих электронные балласты. Программы и стандарты скидок способствовали росту продаж электронных балластов. Некоторые из них — ENERGY STAR 9.0055 ® Программа Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, добровольные строительные нормы и правила IES 90.1-1999 и т. д.
Работа Работа электронных балластов: В примитивных электронных балластах использовался общий принцип выпрямления входной мощности и сглаживания формы сигнала путем пропускания его через простой фильтр, подобный электролитическому конденсатору. Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Улучшенные электронные балласты теперь обычно основаны на топологии SMPS, как показано на рисунке выше. Первым шагом является выпрямление входной мощности, а затем сигнал прерывается для увеличения частоты. Рис. 4. Рисунок, демонстрирующий пример конструкции схемы электронного балласта. Обоснование увеличения частоты в электронных балластах заключается в том, что эффективность лампы быстро увеличивается при изменении частоты от 1 кГц до 20 кГц, а затем постепенно увеличивается до 60 кГц. По мере увеличения рабочей частоты лампы количество тока, необходимого для получения того же количества света, уменьшается по сравнению с частотой сети, что увеличивает эффективность лампы. Увеличение эффективности с частотой можно изобразить следующим образом: Рис. 5: График, показывающий увеличение эффективности работы лампы время между последовательной ионизацией и деионизацией газа переменным током. Широтно-импульсная модуляция или любой другой метод прерывания используется для наложения входящего переменного напряжения на выпрямленный и отфильтрованный выходной сигнал. Это делает взаимосвязь пиков тока приблизительной синусоидой. Прерывание и/или широтно-импульсная модуляция также могут использоваться для диммирования ламп через такие сети, как DALI, DSI или даже простой сигнал управления яркостью 0–10 В постоянного тока. Для получения более подробной информации о работе электронного балласта см. статью Electronic Ballast Insight. Рабочие параметры: Рабочие характеристики электронных балластов измеряются по различным параметрам. Любое электронное устройство имеет предел своей линейности, и когда входной сигнал выходит за пределы диапазона, происходит искажение сигнала, приводящее к нелинейным и гармоническим искажениям. Когда форма сигнала отличается от нормальной синусоидальной, говорят, что имеет место гармоническое искажение, и его измеряют как полное гармоническое искажение. THD для электронных балластов представляет собой процент гармонического тока, добавляемого балластом к току системы распределения электроэнергии. Проблемы с электронными балластами: Переменный ток может генерировать пики тока вблизи максимумов напряжения, создавая высокие гармоники тока в случае электронных балластов. Это проблема не только для системы освещения, но и может вызвать дополнительные проблемы, такие как паразитные магнитные поля, коррозия труб, помехи для радио- и телевизионного оборудования и даже сбои в работе ИТ-оборудования. Высокое содержание гармоник также может вызвать перегрузку трансформаторов и нейтральных проводов в трехфазных системах. Более высокая частота мерцания может остаться незамеченной человеческим глазом, но может вызвать проблемы с инфракрасными пультами дистанционного управления, используемыми в домашних мультимедийных устройствах, таких как телевизоры. Преимущества: Но некоторые широко разрекламированные неисправности и недостатки ранних балластов не должны омрачать суждения покупателей. Технология прошла долгий путь от уровня отказов около 20-30% несколько лет назад до менее 1% в настоящее время. Рис. 6. График сравнения рабочих характеристик электронного и магнитного балластов Чтобы укрепить веру клиентов в электронные балласты, были введены стандарты обеспечения качества для электронных балластов. Сертифицированные производители балластов (CBM) тестируют электронные балласты для различных ламп, таких как T8, T12/ES, T12 Slimline, компактных люминесцентных ламп и т. д. Эти устройства не только более эффективны, но и намного тише и легче. Рис. 7. Статистическое представление роста продаж электронных балластов и сокращения продаж магнитных балластов электронные к 2010 году и, в конечном итоге, отказ от магнитных балластов. Рынок буквально взорвался, продажи увеличились в разы за несколько десятилетий. Там, где в середине 70-х они были практически неизвестны, электронные балласты заняли значительную долю рынка в различных странах, от более чем 80% в США до 30% в Европейском Союзе. Подано под: Статьи Электронные баллы являются градуальными. люминесцентные трубки. Они имеют более высокий КПД по сравнению с магнитными балластами и обеспечивают запуск лампы без мерцания. Кроме того, он не издает «гудящий» звук, который очень раздражает при работе с магнитным балластом. 1. Для обеспечения начального высокого напряжения, необходимого для ионизации газа, тем самым создавая дугу между двумя электродами. 2. Для ограничения тока через трубку после ее запуска. Если ток не контролируется, это может привести к скачку напряжения, что приведет к повреждению лампы. Другие функции включают зажигание, прогрев, регулировку постоянной мощности, коррекцию коэффициента мощности и защиту от всех состояний неисправности ламп и балластов. Рис. 1: Изображение , показывающее типичный электронный балласт Электронный балласт, как показано на изображении выше, использует полупроводниковые компоненты и работает на частоте 20–80 кГц, в отличие от магнитного балласта, который работает на частоте 50–60 Гц. При высокой частоте лампа требует меньше входной мощности, что повышает эффективность. Рис. 2: Печатная плата электронного балласта Печатная плата, содержащая все компоненты балласта, показана на изображении выше. Рис. 3: Электронные компоненты платы балласта В электронном балласте используются электронные компоненты, показанные на рисунке выше. В качестве компонентов используются диоды, конденсаторы, высокочастотные транзисторы, катушки индуктивности, трансформаторы и сопротивления. Рис. 4: Конденсаторы электронного балласта для печатной платы Когда источник питания входит в цепь балласта, он сначала проходит фильтрацию электромагнитных помех, чтобы блокировать шум, создаваемый балластом. Конденсаторы, показанные на изображении выше, используются для того же. Рис. 5: Изображение , показывающее расположение диодов в электронном балласте Четыре диода расположены в схеме, образуя двухполупериодный выпрямитель. Он преобразует сетевое напряжение переменного тока в двухполупериодное выпрямленное напряжение.
Этот тип балластов работает в диапазоне от 20 до 60 кГц. Другие балласты, такие как магнитные балласты, обычно работают на частоте сети, которая составляет около 50-60 Гц. Они страдают от таких проблем, как мерцание и жужжание, которое иногда мешает окружающей среде. Примерная схема электронного балласта для демонстрационной платы CFL показана ниже: 
Таким образом, плотность ионизации в лампе поддерживается практически постоянной вблизи оптимальных условий работы в течение всего периода переменного тока. Следовательно, он действует как омический резистор, который увеличивает коэффициент мощности. В то время как на низких частотах плотность ионизации больше колеблется около оптимального уровня, вызывая плохие средние условия разряда. Рабочие параметры
Наиболее важным является фактор балласта. Это отношение светоотдачи лампы, работающей от рассматриваемого балласта, к светоотдаче той же лампы, работающей от эталонного балласта. Это значение находится между 0,73 и 1,50 для электронных балластов. Значение такого широкого диапазона заключается в широком диапазоне уровней светоотдачи, которые могут быть получены с использованием одного балласта. Это находит большое применение в цепях затемнения. Однако обнаружено, что как слишком высокий, так и слишком низкий коэффициент балласта ухудшают срок службы лампы из-за уменьшения светового потока в результате соответственно высокого и низкого тока лампы. Когда необходимо сравнить электронные балласты одной модели и производителя, часто используется коэффициент эффективности балласта, который представляет собой отношение коэффициента балласта (выраженное в процентах) к мощности и дает относительное измерение эффективности системы всей лампы. балластная комбинация. Мерой эффективности работы балласта является параметр Power Factor (PF).
Коэффициент мощности — это мера эффективности, с которой электронный балласт преобразует напряжение питания и ток в полезную мощность, подаваемую на лампу, при идеальном значении, равном 1. Это, однако, не свидетельствует о способности балласта обеспечивать свет с низким коэффициентом мощности. для балластов потребуется примерно в два раза больше тока, чем для балластов с более высоким коэффициентом мощности, и, следовательно, они будут поддерживать меньшее количество ламп в цепи.
Большинство производителей стараются поддерживать THD ниже 20%, хотя стандарты ANSI допускают максимальное искажение до 32%. Электронные балласты позволяют легче поддерживать искажения на таких уровнях, что не так просто в случае магнитных или гибридных балластов. Проблемы с электронными балластами
Интеллектуальная документация и конструкция балластов позволяют уменьшить помехи и минимизировать их в диапазонах частот, которые используются в приложениях. Однако в частотном спектре есть некоторые неизведанные уголки, которые не используются ни в каких приложениях, и большинство помех от балластов в этой области, как правило, не документируются и ими пренебрегают, что дает более четкую картину на бумаге, чем она есть на самом деле. Электронные балласты не имеют цепей, способных выдерживать скачки напряжения и перегрузки. Мало того, электронные балласты имеют высокую начальную стоимость, которая может быть бельмом на глазу импульсивных клиентов, хотя они более чем компенсируют эту высокую стоимость в долгосрочной перспективе. Преимущества
Надежность балласта стареет, как вино, чем больше времени он проводит в эксплуатации, тем меньше шансов, что он выйдет из строя. Первые полгода — это как инкубационный период для электронного балласта, если он их переживет, продолжительность жизни увеличивается до 10-12 лет. Выходная мощность ламп снижается медленнее при использовании электронных балластов по сравнению с магнитными балластами. График производительности, сравнивающий электронный и магнитный балласт, показан ниже:
Электронные балласты имеют почти вдвое меньшие потери мощности по сравнению с магнитными или гибридными балластами. Кроме того, они могут легко работать с лампами, которые не могут работать напрямую от дросселя на линии из-за больших требований к напряжению лампы. В основном существует три способа повышения энергоэффективности систем лампа-балласт: уменьшить потери в балласте, работать на более высоких частотах и уменьшить потери на электродах лампы. Все эти три элемента одновременно включены в электронные балласты, что делает их более энергоэффективными.
Миллионы тратятся на исследования и разработки, и ожидается, что к 2015 году средняя доля рынка вырастет до 77%. Использование таких устройств не только влечет за собой экономию средств в долгосрочной перспективе, поскольку расчетная стоимость экономии на технологиях в течение всего срока службы составляет 18 400 миллионов долларов США, но и способствует защите окружающей среды. преимущества сокращения выбросов двуокиси углерода, двуокиси серы и двуокиси азота. Это означает не только лучшее настоящее, но и приятное будущее.
с меткой: балласт, электронный балласт, выпрямитель Insight — Как электронные балласт
Электронный балласт выполняет две основные функции:
Эта печатная плата заключена в прямоугольный пластиковый корпус. Компоненты электронного балласта
Выпрямитель и инвертор
