Balasto Electrónico: Principio de Funcionamiento y Diagrama del Circuito
¿Qué se entiende por balasto electrónico?
Un balasto electrónico, también conocido como balasto eléctrico, es un componente del equipo que controla el voltaje y las corrientes de arranque de los dispositivos de iluminación.
Esto se logra mediante la utilización de la técnica de descarga de gas eléctrica. Para iniciar el método de descarga de gas en lámparas fluorescentes, un balasto electrónico convierte la frecuencia de alimentación a una muy alta frecuencia al gestionar el voltaje a través de la bombilla y la corriente a través de la lámpara.
Diagrama de bloques del balasto electrónico
El diagrama de bloques básico del balasto electrónico se muestra a continuación.
El diagrama de bloques del balasto electrónico tiene cinco bloques, como se muestra en la imagen anterior. En general, todos los balastos electrónicos se adhieren a ese diagrama de bloques.
1). Filtro EMI
El filtro de interferencia electromagnética está representado por el Bloque 1. Los filtros EMI están hechos de inductores y capacitores que bloquean o minimizan la interferencia electromagnética.
2). Rectificador
El circuito rectificador está representado por el Bloque 2. El circuito rectificador convierte la corriente alterna en corriente directa.
3). Filtro DC
El circuito de filtro DC está representado por el Bloque 3. Un condensador es el componente del circuito de filtro DC que se encarga de filtrar la corriente directa impura generada por el circuito rectificador.
4). Inversor
El circuito inversor está representado por el Bloque 4. La corriente directa se convierte en corriente alterna de alta frecuencia en este bloque, y un transformador elevador aumenta el nivel de potencia.
5). Circuito de control
El circuito de control, representado por el Bloque 5, recibe retroalimentación desde la salida y regula los circuitos rectificador, filtro e inversor. La mayoría de los balastos electrónicos carecen de este bloque.
Diagrama de circuito del balasto electrónico
El IC de control de balasto IRS2526DS "Mini8" es el punto focal del diseño para un circuito de balasto electrónico de 26 W que no utiliza PFC. Tanto la luz como la etapa de salida resonante de puente medio están completamente controladas por el circuito. La frecuencia de los pines 'HO' y 'LO', que son salidas del controlador de puerta de puente medio, se ajusta mediante el pin 'VCO'. Programar los niveles de voltaje VCO requeridos requiere colocar un divisor de tensión resistivo en el pin 'VCO'. La frecuencia del oscilador controlado por voltaje interno se determina por los valores de estos niveles de voltaje. La señal del oscilador interno se envía a la lógica de los controladores de puerta de alta y baja tensión. Esto permite generar las frecuencias necesarias de precalentamiento, ignición y operación para la etapa de salida de puente medio y resonante. Con el fin de proporcionar un voltaje de ignición de lámpara constante e identificar una configuración de fallo de final de vida de la lámpara, se utiliza un divisor de resistencia de voltaje de lámpara (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) y un circuito de realimentación (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-).
Principio de funcionamiento del balasto electrónico
Los balastos electrónicos necesitan energía a 50 - 60 Hz. Inicialmente, transforma el voltaje de corriente alterna en voltaje de corriente directa. A continuación, el voltaje de corriente directa se filtra utilizando un arreglo de capacitores. El voltaje de corriente directa filtrado se envía ahora a la etapa de oscilación de alta frecuencia, donde la oscilación es normalmente onda cuadrada y el rango de frecuencia es de 20 kHz a 80 kHz.
Como resultado de esto, la frecuencia de la corriente de salida es extremadamente alta. Para crear un valor alto, se proporciona una pequeña cantidad de inductancia para acoplarse con una tasa de cambio elevada de la corriente a alta frecuencia.
A menudo se necesitan más de 400 V para iniciar el proceso de descarga de gas en las luces de tubo fluorescente. Cuando se enciende el interruptor, el suministro inicial de voltaje a través de la bombilla alcanza 1000 V debido al alto valor, y la descarga de gas ocurre instantáneamente.
Cuando comienza el proceso de descarga, el voltaje a través de la bombilla se reduce de 230V a 125V, y el balasto electrónico permite que fluya una corriente restringida a través de la luz.
La unidad de control del balasto electrónico controla el voltaje y la corriente. Cuando se encienden las luces fluorescentes, el balasto electrónico funciona como un atenuador, limitando la corriente y el voltaje.
Rendimiento del balasto electrónico
Se utilizan diferentes métricas para evaluar la eficacia de los balastos electrónicos.
El Factor de Balasto es el más importante. Es la relación entre la salida lumínica de la lámpara cuando es alimentada por el balasto bajo examen y la salida lumínica de la lámpara cuando es alimentada por el balasto de referencia.
Para los balastos electrónicos, este valor se informa que varía entre 0,73 y 1,50.
Un solo balasto puede proporcionar una gran variedad de niveles de salida lumínica, lo cual es la relevancia de tal amplio rango.
Esto tiene muchas aplicaciones en circuitos de atenuación. Sin embargo, se ha demostrado que tanto factores de balasto excesivamente altos como excesivamente bajos reducen la vida útil de la lámpara debido a la degradación de lúmenes causada por corrientes de lámpara altas y bajas, respectivamente.
Factor de eficacia del balasto, que es la relación del factor de balasto (en %) a la potencia, proporciona una medición relativa de la eficiencia del sistema de la combinación completa de lámpara y balasto, y se utiliza con frecuencia al comparar balastos electrónicos del mismo modelo y fabricante.
Eficacia de la operación del balasto se mide utilizando la métrica del Factor de Potencia (FP). La capacidad del balasto electrónico para convertir el voltaje y la corriente de alimentación en potencia utilizable y entregarla a la luz se mide por su factor de potencia, siendo 1 el valor óptimo. En contraste, los balastos de bajo factor de potencia necesitarían casi el doble de corriente que los balastos de alto factor de potencia, y por lo tanto, soportarían menos luces en un circuito. Sin embargo, esto no indica la capacidad del balasto para proporcionar luz.
Cada dispositivo eléctrico tiene un límite de cuán lineal puede ser, y cuando la señal de entrada supera ese límite, la señal se distorsiona, resultando en distorsiones no lineales y armónicas. Se dice que ha ocurrido distorsión armónica, evaluada como Distorsión Armónica Total, cuando la forma de onda de la señal se desvía de la forma sinusoidal típica.
La corriente armónica agregada por los balastos electrónicos al sistema de distribución de energía, expresada como porcentaje, se conoce como THD. Aunque las ANSI permiten una distorsión máxima de hasta 32%, la mayoría de los fabricantes se esfuerzan por mantener el THD por debajo del 20%. Es más sencillo mantener las distorsiones en estos niveles usando balastos electrónicos que con balastos magnéticos o híbridos.
Ventajas del balasto electrónico
La confiabilidad del balasto disminuye con el tiempo; cuanto más tiempo esté en uso, menor será su probabilidad de falla. En comparación con los balastos magnéticos, la potencia de las luces disminuye más gradualmente cuando se utilizan con balastos electrónicos.
Estos dispositivos no solo son significativamente más ligeros y eficientes, sino que también son mucho más silenciosos.
En comparación con los balastos magnéticos (o) híbridos, la pérdida de potencia con los balastos electrónicos es aproximadamente la mitad.
Además, debido a las altas necesidades de voltaje de la bombilla, pueden manejar fácilmente luces que no pueden ser alimentadas directamente por un choke en la línea.
En sistemas de lámpara-balasto, la eficiencia energética puede mejorarse principalmente de tres maneras: reduciendo las pérdidas del balasto, operando a frecuencias más altas, y reduciendo las pérdidas de los electrodos de la lámpara. Los balastos electrónicos son más eficientes energéticamente porque incluyen todas estas características al mismo tiempo.
Desventajas del balasto electrónico
Los balastos electrónicos generan fuertes corrientes armónicas de picos de corriente alterna alrededor de los máximos de voltaje. Esto puede crear campos magnéticos vagabundos, corrosión de tuberías, interferencia en radio y televisión, y fallos en equipos de TI, además de problemas en el sistema de iluminación.
Un contenido armónico alto puede sobrecargar transformadores trifásicos y cables neutrales. El ojo humano puede no detectar una mayor tasa de parpadeo, pero los controles remotos infrarrojos para equipos de entretenimiento en el hogar, como televisores, pueden verse afectados.
La documentación y el diseño inteligente del balasto reducen la interferencia en los rangos de frecuencia de aplicación.
Sin embargo, hay ciertos rincones desconocidos en el espectro de frecuencia que no se utilizan en ninguna aplicación, y la mayoría de las perturbaciones del balasto en esta área se ignoran, generando una imagen más limpia en papel que en la certeza.
Los balastos electrónicos no pueden manejar picos de potencia y sobrecargas.
Los balastos electrónicos también tienen un costo inicial alto, lo que puede disuadir a los compradores impulsivos, pero compensan este costo a largo plazo.
Aplicación del balasto electrónico
1). Mantener la potencia de salida constante
Mantenga la potencia de salida constante de las luces. La técnica de conducción de corriente de onda cuadrada asegura que no ocurran fenómenos de resonancia acústica.
2). Protección anormal
