Circuit de balast electronic de 40 de wați

Balastul electronic de 40 de wați propus este conceput pentru a ilumina orice tub fluorescent de 40 de wați, cu eficiență ridicată și luminozitate optimă.

Dispunerea PCB a balastului fluorescent electronic propus este, de asemenea, furnizată împreună cu detaliile despre bobina torroidului și bobina tamponului.

Introducere

Chiar și tehnologia LED promițătoare și cea mai discutată este, probabil, incapabilă să producă lumini egale cu cele moderne cu balasturi fluorescente electronice. Circuitul unei astfel de lămpi electronice cu tuburi este discutat aici, cu o eficiență mai bună decât luminile LED.

Cu doar un deceniu în urmă, balasturile electronice erau relativ noi și, din cauza eșecurilor frecvente și a costurilor ridicate, nu erau în general preferate de toată lumea. Dar, odată cu trecerea timpului, dispozitivul a trecut prin unele îmbunătățiri serioase, iar rezultatele au fost încurajatoare, deoarece au început să devină mai fiabile și de lungă durată. Balasturile electronice moderne sunt mai eficiente și rezistente la eșecuri.

Diferența dintre balastul electric și balastul electronic

Deci, care este avantajul exact al utilizării balastului electronic fluorescent comparativ cu balastul electric vechi? Pentru a înțelege corect diferențele, este important să știm cum funcționează balasturile electrice obișnuite.

Balastul electric nu este altceva decât un simplu inductor de tensiune de curent ridicat, realizat prin înfășurarea numărului de rotații ale firului de cupru peste miezul de fier laminat.

Practic, după cum știm cu toții, un tub fluorescent necesită o forță inițială mare de curent pentru a se aprinde și a face ca fluxul de electroni să se conecteze între filamentele sale de capăt. Odată ce această conducție este conectată, consumul de curent pentru a susține această conducție și iluminarea devine minimă. Balasturile electrice sunt utilizate doar pentru a „lovi” acest curent inițial și apoi pentru a controla alimentarea cu curent, oferind o impedanță crescută odată ce contactul este finalizat.

Utilizarea unui starter în balasturi electrice

Un demaror asigură faptul că „loviturile” inițiale sunt aplicate prin contacte intermitente, în timpul cărora energia stocată a bobinei de cupru este utilizată pentru a produce curenții mari necesari.

Starterul nu mai funcționează odată ce tubul se aprinde și acum, din moment ce balastul este direcționat prin tub, începe să primească un flux continuu de curent alternativ prin el și datorită atributelor sale naturale oferă impedanță ridicată, controlează curentul și ajută la menținerea unei străluciri optime.

Cu toate acestea, datorită variației tensiunilor și lipsei unui calcul ideal, balasturile electrice pot deveni destul de ineficiente, disipând și irosind multă energie prin căldură. Dacă măsurați efectiv, veți descoperi că un dispozitiv electric de sufocare de 40 de wați poate consuma până la 70 de wați de energie, aproape dublu față de cantitatea necesară. De asemenea, pâlpâirile inițiale implicate nu pot fi apreciate.

Balasturile electronice sunt mai eficiente

Balasturile electronice, pe de altă parte, sunt exact opuse în ceea ce privește eficiența. Cel pe care l-am construit a consumat doar 0,13 Amperi de curent @ 230 volți și a produs o intensitate a luminii care părea mult mai strălucitoare decât în ​​mod normal. Folosesc acest circuit din ultimii 3 ani fără probleme (deși a trebuit să înlocuiesc tubul o dată când s-a înnegrit la capete și a început să producă mai puțină lumină).

Citirea curentă în sine dovedește cât de eficient este circuitul, consumul de energie fiind de aproximativ 30 de wați și o lumină de ieșire echivalentă cu 50 de wați.

Cum funcționează circuitul de balast electronic

Principiul său de funcționare a balastului electronic fluorescent propus este destul de simplu. Semnalul de curent alternativ este mai întâi rectificat și filtrat utilizând o configurație de punte / condensator. Următorul cuprinde o etapă simplă a oscilatorului cuplat încrucișat cu doi tranzistori. DC-ul rectificat este aplicat acestei etape care începe imediat să oscileze la frecvența înaltă necesară. Oscilațiile sunt de obicei unde pătrate care sunt tamponate corespunzător printr-un inductor înainte de a fi utilizate în cele din urmă pentru a aprinde și a ilumina tubul conectat. Diagrama prezintă o versiune de 110 V care poate fi ușor modificată în modelul de 230 volți prin modificări simple.

Următoarele ilustrații explică în mod clar cum să construiți un circuit electronic de balast electronic fluorescent de 40 de wați acasă folosind piese obișnuite.

Structura componentelor PCB

AVERTISMENT: VĂ RUGĂM SĂ INCLUIȚI UN MOV ȘI UN TERMIST LA INTRAREA DE ALIMENTARE, ÎN ALTĂ MODALITATE CIRCUITUL VA DEVENE IMPREDICTAȚI ȘI POT FI EXPLOATAT ÎN ORICE MOMENT.

DE ASEMENEA, MONTAȚI TRANSISTORILOR PENTRU DISPĂRĂTOARE DE 4 * 1 INCH, PENTRU EFICIENȚĂ MAI BUNĂ ȘI VIAȚĂ MAI LUNGĂ.

Aspect PCB Track

Torroid Inductor

Inductor de sufocare

Lista de componente

• R1, R2, R5 = 330K MFR 1%
• R3, R4, R6, R7 = 47 Ohm, CFR 5%
• R8 = 2,2 ohmi, 2 wați
• C1, C2 = 0,0047 / 400V PPC pentru 220V, 0,047uF / 400V pentru intrare 110V AC
• C3, C4 = 0,033 / 400V PPC
• C5 = 4.7uF / 400V Electrolitic
• D1=Diac DB3
• D2 …… D7 = 1N4007
• D10, D13 = B159
• D8, D9, D11, D12 = 1N4148
• T1, T2 = 13005 Motorola
• Pentru T1 și T2 este necesar radiator.

Circuit electronic de balast pentru tuburi fluorescente duble de 40 de wați

Următorul concept de mai jos explică modul de construire a unui circuit de balast electronic simplu, dar extrem de fiabil, pentru conducerea sau acționarea a două tuburi fluorescente de 40 de wați, cu o corecție de putere activă.

Amabilitatea: https://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-995a.pdf

Principalele caracteristici electrice ale CI

CI-urile internaționale de control al redresorului sunt circuite integrate de putere monolitice adecvate pentru operarea MOSFET-urilor sau a lGBT-urilor din partea joasă și din partea superioară prin nivel logic, referite la cablurile de intrare la sol.

Acestea au funcționalitate de tensiune echilibrată de până la 600 VDC și, spre deosebire de transformatoarele obișnuite ale driverului, pot aduce forme de undă super-curate cu practic orice ciclu de funcționare de la 0 la 99%.

Secvența IR215X este de fapt un accesoriu disponibil recent pentru familia Control IC și, pe lângă caracteristicile menționate anterior, produsul folosește un capăt de vârf comparabil ca performanță cu IC-ul cu temporizator LM 555.

Aceste tipuri de cipuri de driver vă oferă dezvoltatorului cu capacități de oscilare auto-oscilatoare sau coordonate pur cu ajutorul componentelor alternative RT și CT Vezi figura de mai jos

Lista de componente

• Ct / Rt = la fel ca în diagramele date de mai jos
• diode inferioare = BA159
• Mosfete: conform recomandărilor din diagramele de mai jos
• C1 = 1uF / 400V PPC
• C2 = 0,01uF / 630V PPC
• L1 = Așa cum se recomandă în diagrama de mai jos, poate fi nevoie de o experimentare

De asemenea, au circuite încorporate, care oferă un timp mort de 1,2 microsecunde între ieșiri și comutarea componentelor laterale înalte și laterale joase pentru acționarea dispozitivelor de alimentare cu jumătate de punte.

Calculul frecvenței oscilatorului

Ori de câte ori este inclus în forma auto-oscilatorie, frecvența oscilației este calculată pur și simplu prin:

f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

Cele trei dispozitive auto-oscilante accesibile sunt IR2151, IR2152 și IR2155. IR2I55 pare să aibă tampoane de ieșire mai substanțiale care vor transforma o sarcină capacitivă de 1000 pF cu tr = 80 ns și tf = 40 ns.

Include pornirea minusculă a puterii și alimentarea RT de 150 ohmi. IR2151 posedă tr și tf de 100 ns și 50 ns și funcționează la fel ca IR2l55. IR2152 nu va fi distins de IR2151, deși cu schimbarea fazei de la Rt la Lo. IR2l5l și 2152 includ sursa Rt de 75 ohmi (ecuația l.)

Aceste tipuri de drivere de balast sunt de obicei destinate să fie furnizate cu tensiunea de intrare CA rectificată și, în consecință, acestea sunt destinate curentului de repaus minim și încă au un regulator de șunt încorporat de l5V pentru a se asigura că doar un rezistor de limitare funcționează extrem de bine prin DC tensiunea magistralei rectificată.

Configurarea rețelei Zero Crossing

Privind din nou la Figura 2, fiți conștienți de potențialul de sincronizare al șoferului. Ambele diode spate-în-spate în linie împreună cu circuitul lămpii sunt configurate eficient ca un detector de trecere zero pentru curentul lămpii. Înaintea lovirii lămpii, circuitul rezonant implică L, Cl și C2, toate într-un șir.

Cl este un condensator de blocare de curent continuu cu o reactanță redusă, pentru ca circuitul rezonant să fie cu succes L și C2. Tensiunea din jurul C2 este amplificată prin factorul Q al lui L și C2 la rezonanță și lovește lampa.

Cum se determină frecvența de rezonanță

De îndată ce lampa lovește, C, este scurtcircuitat în mod corespunzător de căderea potențialului lămpii, iar frecvența circuitului rezonant în acest moment este determinată de L și Cl.

Acest lucru duce la o schimbare a unei frecvențe rezonante mai mici în cursul operațiunilor standard, la fel ca înainte coordonate prin detectarea traversării zero a curentului de curent alternativ și profitarea tensiunii rezultate pentru a regla oscilatorul șoferului.

Împreună cu curentul de repaus al driverului, veți găsi câteva elemente suplimentare pe curentul de alimentare DC care sunt o funcționalitate a circuitului aplicației:

Evaluarea parametrilor de descărcare de curent și de încărcare

l) Curent ca urmare a încărcării capacității de intrare a FET-urilor de putere

2) curentul rezultat din încărcarea și descărcarea capacității de izolare a joncțiunii dispozitivelor driverului de poartă International Rectifier. Fiecare componentă a arcului curent este raportată și, din acest motiv, respectă regulile:

• Q = CV

În consecință, s-ar putea observa convenabil că, pentru a putea încărca și descărca capacitățile de intrare ale dispozitivului de putere, sarcina așteptată poate fi un produs al tensiunii de acționare a porții și a capacităților reale de intrare, precum și puterea de intrare recomandată va fi în mod specific proporțională cu produsul de încărcare și frecvență și tensiune la pătrat:

• Putere = QV ^ 2 x F / f

Asociațiile menționate mai sus propun factorii de mai jos atunci când realizează un circuit de balast real:

1) alegeți cea mai mică frecvență de lucru în funcție de dimensiunea inductorului în scădere

2) optați pentru cel mai compact volum de matriță pentru dispozitivele de alimentare de încredere cu deficite reduse de conducție (care minimizează specificațiile de încărcare)

3) Tensiunea magistralei DC este în mod normal selectată, cu toate acestea, dacă există o alternativă, utilizați tensiunea minimă.

NOTĂ: Încărcarea nu este pur și simplu o funcționalitate a ratei de comutare. Încărcarea transmisă este aceeași în ceea ce privește I0 ns sau timpii de tranziție de 10 microsecunde.

În acest moment vom lua în considerare câteva circuite de balast utile, care pot fi realizate folosind driverele auto-oscilante. Probabil cel mai apreciat corp de iluminat fluorescent poate fi așa-numitul tip „Double 40” care folosește adesea câteva lămpi tipice Tl2 sau TS într-un reflector comun.

O pereche de circuite de balast recomandate sunt prezentate în figurile următoare. Primul este circuitul factorului de putere minim, împreună cu celelalte funcționează cu o nouă setare a diodei / condensatorului pentru a realiza un factor de putere> 0,95. Circuitul cu factor de putere mai mic dovedit în figura 3 primește intrările de 115 VAC sau 230 VAC 50/60/400 Hz pentru a genera o magistrală DC moderată de 320 VDC.

Diagrama circuitului de balast Twin 40 Watt

Având în vedere că redresoarele de intrare se desfășoară aproape de vârfurile tensiunii de intrare AC, factorul de putere de intrare este în jur de 0,6 rămase cu o formă de undă de curent non-sinusoidal.

Un astfel de tip de redresor pur și simplu nu este recomandat pentru nimic, în afară de un circuit de evaluare sau o putere redusă fluorescentă compactă și, fără îndoială, ar putea deveni nedorite, deoarece curenții armonici din dispozitivele de alimentare cu energie sunt, de asemenea, diminuate de restricțiile privind calitatea energiei.

CI utilizează un rezistor de limitare numai pentru a funcționa

Observați că International Rectifier IR2151 Control IC funcționează direct de pe magistrala de curent continuu prin intermediul unui rezistor de limitare și pivote la aproape 45 kHz în conformitate cu relația dată:

• f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

Puterea pentru unitatea de porți a comutatorului lateral ridicat provine dintr-un condensator bootstrap de 0,1 pF și care este încărcat la aproximativ 14V, oricând V5 (conductorul 6) este tras în jos în conducta comutatorului de putere lateral inferior.

Dioda bootstrap l IDF4 previne tensiunea magistralei de curent continuu imediat ce se efectuează schimbarea laterală înaltă.

O diodă de recuperare rapidă (<100 ns) is necessary to be certain that the bootstrap capacitor will not be moderately discharged since the diode comes back and obstructs the high voltage bus.

Ieșirea de înaltă frecvență în jumătate de punte este de fapt o undă pătrată cu perioade de trecere extrem de rapide (în jur de 50 ns). Pentru a evita zgomotele extinse anormale prin fronturile de undă rapidă, este folosit un snubber de 0,5 W de 10 ohmi și 0,001 pF pentru a minimiza perioadele de comutare la doar aproximativ 0,5 ps.

Dispunând de o facilitate încorporată Dead Time

Observați că avem un timp mort încorporat de 1,2 ps în driverul IR2151 pentru a opri curenții de tragere în jumătatea podului. Lămpile fluorescente de 40 de wați sunt controlate în paralel, fiecare folosind propriul său circuit rezonant L-C. Aproximativ patru circuite de tuburi ar putea fi operate dintr-un singur set de două MOSFET-uri măsurate pentru a se potrivi cu nivelul de putere.

Evaluările reactanței pentru circuitul lămpii sunt alese din tabelele de reactanță L-C sau prin formula pentru rezonanța în serie:

• f = 1 / 2pi x rădăcină pătrată a LC

Q-ul circuitelor lămpii este destul de mic, pur și simplu din cauza avantajelor funcționării de la o rată fixă ​​de recurență care, de obicei, evident, poate diferi din cauza toleranțelor RT și CT.

Luminile fluorescente tind să nu aibă în general nevoie de tensiuni de lovire extrem de ridicate, de aceea este suficient un Q de 2 sau 3. Curbele „Q plate” provin adesea din inductori mai mari și din rapoarte mici ale condensatorilor în care:

Q = 2pi x fL / R, în care R este adesea mai mare deoarece sunt folosite mult mai multe ture.

Pornirea ușoară în timpul preîncălzirii filamentului tubului poate fi conținută ieftin prin utilizarea PTC. termistori în jurul fiecărei lămpi.

În acest mod, tensiunea de-a lungul lămpii crește constant pe măsură ce RTC. se încălzește automat până când în cele din urmă se atinge tensiunea de lovire împreună cu filamente fierbinți și lampa se aprinde.