Elektronisk ballast: Funktionsprincip & kredsløbsdiagram

Hvad menes med elektronisk ballest?

En elektronisk ballest, også kendt som en elektrisk ballest, er en komponent i udstyr, der kontrollerer startspændingen og strømmene i belysningsinstallationerne.

Dette opnås ved hjælp af teknikken for elektrisk gasudløsning. For at starte gasudløsningsmetoden i fluorescentlamper konverterer en elektronisk ballest strømfrekvensen til en meget høj frekvens ved at administrere spændingen over pæreren og strømmen gennem lampen.

Blokdiagram af elektronisk ballest

Det grundlæggende blokdiagram for den elektroniske ballest vises nedenfor.

Blokdiagrammet for den elektroniske ballest har fem blokke, som vist på billedet ovenfor. Generelt følger alle elektroniske ballaster dette blokdiagram.

1). EMI-filter

Elektromagnetisk støjfilter er repræsenteret af blok 1. EMI-filtre består af induktorer og kondensatorer, der blokerer eller minimere elektromagnetisk støj.

2). Rektifier

Rektifiercirkuitet er repræsenteret af blok 2. Rektifiercirkuitet konverterer vekselstrøm til retlinjet strøm.

3). DC-filter

DC-filtercirkuitet er repræsenteret af blok 3. En kondensator er komponenten i DC-filtercirkuitet, der er ansvarlig for filtrering af den urene DC, der genereres af rektifiercirkuitet.

4). Inverter

Invertercirkuitet er repræsenteret af blok 4. DC konverteres til højfrekvent AC i denne blok, og en stigningstransformator øger effektniveauet.

5). Kontrolcirkuit

Kontrolcirkuitet, repræsenteret af blok 5, modtager feedback fra udgangen og regulerer rektifier-, filter- og invertercirkuitet. De fleste elektroniske ballaster mangler denne blok.

Kredsløbsdokumentation for elektronisk ballest

IRS2526DS "Mini8" Ballast Control IC er fokus for designet af et 26 W elektronisk ballestkredsløb, der ikke bruger PFC. Belysningen samt halvbroresonant udgangsstadiet er begge fuldt kontrolleret af kredsløbet. Frekvensen af 'HO' og 'LO' pins, som er udgange fra halvbroportdriveren, justeres af 'VCO' pin. Programmering af de ønskede VCO-spændingsniveauer kræver, at en resistor-spændingsdivider placeres ved 'VCO' pin. Frekvensen for den interne spændningskontrollerede oscillator fastsættes af værdierne for disse spændingsniveauer. Signal fra den interne oscillator sendes derefter ind i logikkredsløbet for høj- og lavsideportdriver. Dette gør det muligt at generere de nødvendige forvarmelses-, tændnings- og driftsfrekvenser for halvbroen & resonant udgangsstadiet. For at give en konstant lampetændningsspænding og identificere en lampes livsløbsslutfejl, anvendes en lampespændingsresistor-divider (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) & feedbackkredsløb (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-).

Arbejdsmåde for elektronisk ballest

Elektroniske ballaster har brug for strøm på 50 - 60 Hz. Den omdanner først vekselstrømsspændingen til retlinjet strømspænding. Derefter filtreres DC-spændingen ved hjælp af en kondensatoropstilling. Den filtrerede DC-spænding sendes nu ind i højfrekvensoscillationsstadiet, hvor oscillationen normalt er kvadratbølge, og frekvensområdet er 20 kHz til 80 kHz.

Som resultat heraf er frekvensen af udgangsstrømmen ekstremt høj. For at skabe en høj værdi gives en lille mængde induktans til at være koblet med en forhøjet ændring i strømmen ved høj frekvens.

For at starte gasudløsningsprocessen i fluorescentrørslamper er ofte mere end 400 V nødvendig. Når tændknappen slås til, når den initiale spændingsforsyning over pæreren 1000 V på grund af den høje værdi, og gasudløsning forekommer øjeblikkeligt.

Når udledningsprocessen begynder, reduceres spændingen over pæreren fra 230V til 125V, og den elektroniske ballest tillader en begrænset strøm at flyde gennem lyset.

Styringsenheden for den elektroniske ballest kontrollerer spændingen og strømmen. Når fluorescentlamper slås til, fungerer den elektroniske ballest som en dimmer, der begrænser strøm og spænding.

Ydelse af elektronisk ballest

Forskellige målinger bruges til at evaluere effektiviteten af elektroniske ballaster.

Ballestfaktoren er den vigtigste. Det er forholdet mellem lampens lysoutput, når den drevet af den undersøgte ballest, til lampens lysoutput, når den drevet af referencenballest.

For elektroniske ballaster rapporteres denne værdi at ligge mellem 0,73 og 1,50.

En enkelt ballest kan give et stort udvalg af lysoutputniveauer, hvilket er relevansen af så bredt et område.

Dette har mange anvendelser i dimmerkredsløb. Dog er det blevet vist, at både for høje og for lave ballestfaktorer reducerer lampens levetid på grund af lumennedbrydning, forårsaget af høj og lav lampestrøm, hhv.

Ballesteffektivitetsfaktor, som er forholdet mellem ballestfaktor (i %) til effekten, giver en relativ måling af systemeffektiviteten for hele lampen/ballest kombinationen, og anvendes ofte, når man sammenligner elektroniske ballaster fra samme model og producent.

Ballestdriftseffektivitet måles ved hjælp af effektfaktor (PF)-målet. Den elektroniske ballests evne til at konvertere forsyningsvoltage og -strøm til brugbar effekt og levere den til lyset, måles ved dens effektfaktor, hvor 1 er den optimale værdi. I modsætning hertil ville ballaster med lav effektfaktor have brug for næsten dobbelt så meget strøm som ballaster med højere effektfaktor, og dermed kunne understøtte færre lamper i et kredsløb. Dette angiver dog ikke ballestens evne til at levere lys.

Hvert elektrisk enhed har en grænse for, hvor lineær den kan være, og når inputsignalet overstiger denne grænse, bliver signalet forvrænget, hvilket resulterer i ikke-lineære og harmoniske forvrængninger. Harmoniske forvrængninger, som vurderes som total harmonisk forvrængning, siges at være opstået, når signalbølgeformen afviger fra den typiske sinusformede form.

Den harmoniske strøm, som elektroniske ballaster tilføjer til strømforsyningsystemet, udtrykt i procent, kaldes THD. Selvom ANSI-standarder tillader en maksimal forvrængning på op til 32%, bestræber de fleste producenter sig på at holde THD under 20%. Det er enklere at holde forvrængninger på disse niveauer ved hjælp af elektroniske ballaster, end det er med magnetiske eller hybridballaster.

Fordelene ved elektronisk ballest

• Ballestens pålidelighed falder med tiden; jo længere den er i brug, jo mindre sandsynligt er det, at den mislykkes. I forhold til magnetiske ballaster falder lysstyrken mere gradvist, når de anvendes med elektroniske ballaster.

• Disse enheder er ikke kun betydeligt lettere og mere effektive, men også meget stille.

• I forhold til magnetiske (eller) hybridballaster er strømtabene med elektroniske ballaster cirka halvt så store.

• Desuden, på grund af de høje behov for pærerspænding, kan de nemt køre lamper, som ikke kan drevet direkte af en choke på linjen.

• I lamp-ballestsystemer kan energieffektiviteten forbedres primært på tre måder: ved at reducere ballesttab, ved at operere på højere frekvenser, og ved at reducere lampens elektrodetab. Elektroniske ballaster er mere energieffektive, da de inkluderer alle tre af disse egenskaber på én gang.

Ulemper ved elektronisk ballest

• Elektroniske ballaster producerer stærke harmoniske strøm fra alternativspunkter omkring spændingsmaksima. Dette kan skabe vilde magnetiske felter, rørkorrosion, radio- og TV-støj, og IT-udstyrs fejl, ud over problemer i belysningsanlæg.

• Højt harmonisk indhold kan overbelaste trefase-transformatorer og neutrals ledninger. Menneskeøjet kan muligvis ikke opdage en højere flimmerfrekvens, men infrarød fjernstyring til hjemunderholdningsudstyr som TV'er.

• Intelligent ballest dokumentation og design reducerer støj i anvendelsesfrekvensområder.

• Der findes dog nogle ukendte vrøvl i frekvensspektrum, som ikke anvendes i nogen applikation, og de fleste ballestforstyrrelser i dette område ignoreres, hvilket skaber et renere billede på papir end dens sikkerhed.

• Elektroniske ballaster kan ikke håndtere strømspids og overbelastning.

• Elektroniske ballaster har også en høj initial kostpris, hvilket kan afskrække impulsive købere, men de koster mere end for det over tid.

Anvendelse af elektronisk ballest

1). Hold udgangseffekten konstant

Oprethold den konstante udgangseffekt af lyset. Teknikken med kvadratbølgestruddrift sikrer, at ingen akustiske resonansfænomener forekommer.

2) Abnorm beskyttelse