بالاست خنثی: اصل کار و نمودار مداری

چه می‌شود با بالاست الکترونیکی؟

بالاست الکترونیکی، که به آن بالاست الکتریکی نیز گفته می‌شود، بخشی از تجهیزات است که ولتاژ و جریان شروع پرده‌های روشنایی را کنترل می‌کند.

این کار با استفاده از تکنیک دیسچارژ گازی الکتریکی انجام می‌شود. برای شروع روش دیسچارژ گازی در لامپ‌های فلورسنت، بالاست الکترونیکی فرکانس قدرت را با مدیریت ولتاژ روی لامپ و جریان عبوری از لامپ به فرکانس بسیار بالا تبدیل می‌کند.

نمودار بلوکی بالاست الکترونیکی

نمودار بلوکی اساسی بالاست الکترونیکی در زیر نمایش داده شده است.

نمودار بلوکی بالاست الکترونیکی پنج بلوک دارد که در تصویر بالا نمایش داده شده است. به طور کلی، تمام بالاست‌های الکترونیکی به این نمودار بلوکی پایبند هستند.

1). فیلتر EMI

فیلتر تداخل الکترومغناطیسی توسط بلوک ۱ نمایش داده می‌شود. فیلترهای EMI از القایی‌ها و خازنهایی ساخته شده‌اند که تداخل الکترومغناطیسی را مسدود یا کاهش می‌دهند.

2). مستقیم‌ساز

مدار مستقیم‌ساز توسط بلوک ۲ نمایش داده می‌شود. مدار مستقیم‌ساز جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می‌کند.

3). فیلتر DC

مدار فیلتر DC توسط بلوک ۳ نمایش داده می‌شود. خازن مؤلفه‌ای از مدار فیلتر DC است که مسئول فیلتر کردن DC غیرصاف تولید شده توسط مدار مستقیم‌ساز است.

4). انورتر

مدار انورتر توسط بلوک ۴ نمایش داده می‌شود. DC در این بلوک به AC با فرکانس بالا تبدیل می‌شود و یک ترانسفورماتور افزایشی سطح قدرت را افزایش می‌دهد.

5). مدار کنترل

مدار کنترل توسط بلوک ۵ نمایش داده می‌شود. این مدار بازخورد از خروجی را دریافت می‌کند و مدارهای مستقیم‌ساز، فیلتر و انورتر را تنظیم می‌کند. اکثر بالاست‌های الکترونیکی این بلوک را ندارند.

نمودار مداری بالاست الکترونیکی

IC کنترل بالاست IRS2526DS "Mini8" نقطه کانونی طراحی مدار بالاست الکترونیکی ۲۶ واتی بدون PFC است. نور و مرحله خروجی رزونانسی نیمه پل هر دو به طور کامل توسط مدار کنترل می‌شوند. فرکانس پین‌های 'HO' و 'LO' که خروجی‌های دریچه‌بان نیمه پل هستند، توسط پین 'VCO' تنظیم می‌شوند. برنامه‌ریزی سطوح ولتاژ VCO مورد نیاز نیازمند قرار دادن یک تقسیم‌کننده ولتاژ مقاومتی در پین 'VCO' است. فرکانس اسیلاتور داخلی کنترل‌شده با ولتاژ توسط مقادیر این سطوح ولتاژ تعیین می‌شود. سیگنال از اسیلاتور داخلی به مدار منطقی دریچه‌بان‌های بالا و پایین ارسال می‌شود. این اجازه می‌دهد تا فرکانس‌های مورد نیاز پیش‌گرم‌سازی، روشن‌سازی و عملیاتی برای مرحله نیمه پل و خروجی رزونانسی تولید شوند. برای ارائه ولتاژ روشن‌سازی یکسان و شناسایی خطا در پایان عمر لامپ، یک تقسیم‌کننده ولتاژ مقاومتی (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) و مدار بازخورد (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-) استفاده می‌شود.

اصول کار بالاست الکترونیکی

بالاست‌های الکترونیکی نیاز به قدرت در فرکانس ۵۰-۶۰ هرتز دارند. ابتدا ولتاژ جریان متناوب به ولتاژ جریان مستقیم تبدیل می‌شود. سپس، ولتاژ DC با استفاده از ترتیب خازن فیلتر می‌شود. ولتاژ DC فیلتر شده حالا به مرحله نوسان با فرکانس بالا ارسال می‌شود، که نوسان معمولاً موج مربعی است و محدوده فرکانس ۲۰ کیلوهرتز تا ۸۰ کیلوهرتز است.

به عنوان نتیجه این، فرکانس جریان خروجی بسیار بالا است. برای ایجاد مقدار بالا، کمی القایی ارائه می‌شود که با نرخ تغییر بالای جریان در فرکانس بالا همراه است.

معمولاً بیش از ۴۰۰ ولت برای شروع فرآیند دیسچارژ گاز در لامپ‌های لوله‌ای فلورسنت نیاز است. وقتی دکمه روشن شود، تأمین اولیه ولتاژ روی لامپ به ۱۰۰۰ ولت می‌رسد به دلیل مقدار بالا و دیسچارژ گاز به طور فوری رخ می‌دهد.

وقتی فرآیند دیسچارژ شروع می‌شود، ولتاژ روی لامپ از ۲۳۰ ولت به ۱۲۵ ولت کاهش می‌یابد و بالاست الکترونیکی اجازه می‌دهد جریان محدودی از طریق نور جریان یابد.

واحد کنترل بالاست الکترونیکی ولتاژ و جریان را کنترل می‌کند. وقتی نورهای فلورسنت روشن می‌شوند، بالاست الکترونیکی به عنوان یک دیمر عمل می‌کند و جریان و ولتاژ را محدود می‌کند.

عملکرد بالاست الکترونیکی

معیارهای مختلفی برای ارزیابی اثربخشی بالاست‌های الکترونیکی استفاده می‌شود.

فاکتور بالاست مهم‌ترین معیار است. این نسبت خروجی نور لامپ هنگامی که توسط بالاست مورد بررسی رانده می‌شود به خروجی نور لامپ هنگامی که توسط بالاست مرجع رانده می‌شود است.

برای بالاست‌های الکترونیکی، این مقدار گزارش شده بین ۰.۷۳ تا ۱.۵۰ متغیر است.

یک بالاست می‌تواند مجموعه وسیعی از سطوح خروجی نور را ارائه دهد، که اهمیت چنین محدوده وسیعی است.

این کاربردهای زیادی در مدارهای دیمری دارد. با این حال، نشان داده شده است که هر دو فاکتور بالاست بسیار بالا و بسیار پایین عمر لامپ را کاهش می‌دهند به دلیل تخریب لامین که توسط جریان‌های بالا و پایین لامپ ایجاد می‌شود.

فاکتور کارایی بالاست، که نسبت فاکتور بالاست (به درصد) به قدرت است، یک اندازه‌گیری نسبی کارایی سیستم کل ترکیب لامپ-بالاست را ارائه می‌دهد و معمولاً هنگام مقایسه بالاست‌های الکترونیکی از یک مدل و سازنده استفاده می‌شود.

کارایی عملیات بالاست با استفاده از معیار عامل قدرت (PF) اندازه‌گیری می‌شود. توانایی بالاست الکترونیکی برای تبدیل ولتاژ و جریان تغذیه به توان قابل استفاده و تحویل آن به نور با عامل قدرتش اندازه‌گیری می‌شود، که ۱ مقدار بهینه است. در مقابل، بالاست‌های با عامل قدرت پایین نیاز به حدود دو برابر جریان بالاست‌های با عامل قدرت بالاتر دارند و بنابراین تعداد کمتری از نورها را در یک مدار پشتیبانی می‌کنند. این با این حال، ظرفیت بالاست برای ارائه نور را نشان نمی‌دهد.

هر دستگاه الکتریکی محدودیتی برای خطی بودن دارد و وقتی سیگنال ورودی از آن محدودیت عبور می‌کند، سیگنال تحریف می‌شود که منجر به تحریف‌های غیرخطی و هارمونیک می‌شود. تحریف هارمونیک، که به عنوان تحریف هارمونیک کلی ارزیابی می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که موج سیگنال از شکل سینوسی معمولی انحراف می‌یابد.

جریان هارمونیک اضافه شده توسط بالاست‌های الکترونیکی به سیستم توزیع قدرت به صورت درصد THD شناخته می‌شود. اگرچه استانداردهای ANSI حداکثر تحریف ۳۲٪ را مجاز می‌کنند، اما بیشتر سازندگان تلاش می‌کنند THD را زیر ۲۰٪ نگه دارند. نگه داشتن تحریف‌ها در این سطوح با استفاده از بالاست‌های الکترونیکی ساده‌تر از بالاست‌های مغناطیسی یا ترکیبی است.

مزایای بالاست الکترونیکی

• قابلیت اطمینان بالاست با گذشت زمان کاهش می‌یابد؛ هرچه زمان استفاده آن بیشتر باشد، احتمال خرابی آن کمتر است. در مقایسه با بالاست‌های مغناطیسی، قدرت نورها با استفاده از بالاست‌های الکترونیکی به آرامی کاهش می‌یابد.

• این دستگاه‌ها نه تنها به طور قابل ملاحظه‌ای سبک‌تر و کاراتر هستند، بلکه به طور قابل توجهی آرام‌تر هستند.

• در مقایسه با بالاست‌های مغناطیسی یا ترکیبی، از دست دادن قدرت با بالاست‌های الکترونیکی حدود نیمی است.

• علاوه بر این، به دلیل نیاز ولتاژ بالای لامپ، آنها می‌توانند به راحتی لامپ‌هایی را که نمی‌توانند مستقیماً توسط یک چوک روی خط رانده شوند، رانندگی کنند.

• در سیستم‌های لامپ-بالاست، کارایی انرژی می‌تواند به طور اصلی با کاهش ضایعات بالاست، عملیات در فرکانس‌های بالاتر و کاهش ضایعات