Elektronski balast: Načelo rada i shema strujne kruga

Što znači elektronički balast?

Elektronički balast, također poznat kao električni balast, je komponenta opreme koja kontrolira početno napon i struju osvjetljenja.

To se postiže korištenjem tehnike električnog plinskega ispuštanja. Da bi se započela metoda plinskega ispuštanja u fluorescentnim svjetiljkama, elektronički balast pretvara frekvenciju napajanja na vrlo visoku frekvenciju upravljajući naponom preko svjetiljke i strujom kroz lampu.

Blok dijagram elektroničkog balasta

Osnovni blok dijagram elektroničkog balasta prikazan je u nastavku.

Blok dijagram elektroničkog balasta ima pet blokova, kako je prikazano na slici iznad. Općenito, svi elektronički balasti pridržavaju taj blok dijagram.

1). EMI Filter

Filter elektromagnetske interferencije predstavljen je blokom 1. EMI filtri su izrađeni od induktivnosti i kondenzatora koji blokiraju ili minimiziraju elektromagnetsku interferenciju.

2). Pravilnik

Pravilnički krug predstavljen je blokom 2. Pravilnički krug pretvara izmjeničnu struju u jednosmjernu struju.

3). DC filter

DC filter krug predstavljen je blokom 3. Kondenzator je komponenta DC filter kruga koja je odgovorna za filtriranje nečistog DC-a koji se generira u pravilničkom krugu.

4). Inverzor

Inverzni krug predstavljen je blokom 4. U ovom bloku, DC se pretvara u AC visoke frekvencije, a step-up transformator povećava razinu snage.

5). Kontrolni krug

Kontrolni krug, predstavljen blokom 5, prima povratne informacije iz izlaza i regulira pravilnički, filter i inverzni krugove. Većina elektroničkih balasta nemaju ovaj blok.

Shematski dijagram elektroničkog balasta

IRS2526DS "Mini8" Balast Control IC je ključni element dizajna za 26 W elektronički balastni krug koji ne koristi PFC. Svjetlost, kao i polovica mosta rezonantnog izlaznog stupnja, potpuno su kontrolirani tim krugom. Frekvencija pinova 'HO' i 'LO', koji su izlazi iz polovice mosta vrata pogona, podešava se putem pina 'VCO'. Programiranje potrebnih nivoa napona VCO zahtijeva postavljanje rezistornog delioca napona na pinu 'VCO'. Frekvencija unutarnjeg naponskog kontroliranog oscilatora određuje se vrijednostima tih nivoa napona. Signal iz unutarnjeg oscilatora šalje se u logičku vezu visokog i niskog strane pogona vrata. To omogućuje generiranje potrebnih frekvencija za zagrijavanje, paljenje i rad polovine mosta & rezonantnog izlaznog stupnja. Za svrhu osiguravanja konstantnog napona paljenja svjetiljke i identifikacije greške kraja životnog vijeka svjetiljke, koriste se delilac napona svjetiljke (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) & povratni krug (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-).

Princip rada elektroničkog balasta

Elektronički balasti trebaju snagu na 50 - 60 Hz. Najprije pretvaraju izmjenični napon u jednosmjerni napon. Zatim, jednosmjerni napon filtrira se koristeći aranžman kondenzatora. Filtrirani jednosmjerni napon sada se šalje u fazi visokofrekventne oscilacije, gdje je oscilacija obično kvadratna valna i frekvencijski raspon je 20 kHz do 80 kHz.

Kao rezultat toga, frekvencija izlazne struje je izuzetno visoka. Da bi se stvorila visoka vrijednost, daje se mala količina induktivnosti da se spoji s povećanim stopom promjene struje na visokoj frekvenciji.

Često je potrebno više od 400 V da bi se započeo proces ispuštanja plina u fluorescentnim cijevima. Kada se prekidnik uključi, početni napon preko svjetiljke doseže 1000 V zbog visoke vrijednosti, a ispuštanje plina događa se odmah.

Kada se započne proces ispuštanja, napon preko svjetiljke smanjuje se sa 230V na 125V, a elektronički balast dopušta ograničenu struju da protoci kroz svjetlo.

Kontrolna jedinica elektroničkog balasta kontrolira napon i struju. Kada se uključe fluorescentna svjetla, elektronički balast funkcioniše kao dimmer, ograničavajući struju i napon.

Performanse elektroničkog balasta

Različite metrike koriste se za procjenu učinkovitosti elektroničkih balasta.

Faktor balasta je najvažniji. On predstavlja omjer svjetlosnog izlaza svjetiljke kada je pokrenuta balastom pod ispitivanjem, u odnosu na svjetlosni izlaz svjetiljke kada je pokrenuta referentnim balastom.

Za elektroničke balaste, ova vrijednost se izvješćuje u rasponu od 0,73 do 1,50.

Jedan balast može pružiti veliki broj različitih nivoa svjetlosnog izlaza, što je važnost takvog širokog raspona.

To ima mnogo primjena u krugovima za dimanje. Međutim, pokazalo se da i previsoki i preniski faktori balasta smanjuju vijek trajanja svjetiljke zbog degradacije lumeni uzrokovanom visokom i niskom strujom svjetiljke, redom.

Faktor učinkovitosti balasta, koji je omjer faktora balasta (u %) i snage, pruža relativnu mjerenju učinkovitosti cijele kombinacije svjetiljka-balast, često se koristi prilikom usporedbi elektroničkih balasta istog modela i proizvođača.

Učinkovitost rada balasta mjeri se koristeći metriku faktora snage (PF). Mogućnost elektroničkog balasta da pretvori napajajući napon i struju u korisnu snagu i dostavi je svjetlu mjeri se njegovim faktorom snage, gdje je 1 optimalna vrijednost. U suprotnom, balasti s niskim faktorom snage trebali bi skoro dvaput više struje od balasta s visokim faktorom snage, te bi podržavali manje svjetala u krugu. Ovo, međutim, ne označava kapacitet balasta da pruži svjetlo.

Svaki električni uređaj ima granicu linearnosti, a kada ulazni signal premaši tu granicu, signal se distorzira, što rezultira nelinearnim i harmonijskim distorzijama. Harmonijska distorzija, koja se procjenjuje kao ukupna harmonijska distorzija, smatra se da se dogodila kada valna forma signala odstupa od tipične sinusne forme.

Harmonijska struja dodana elektroničkim balastima sustavu distribucije snage, izražena u postotku, poznata je kao THD. Iako ANSI standardi dopuštaju maksimalnu distorziju do 32%, većina proizvođača trudi se održati THD ispod 20%. Jednostavnije je održavati distorzije na tim razinama koristeći elektroničke balaste nego magnetske ili hibridne balaste.

Prednosti elektroničkog balasta

• Pouzdanost balasta pada s vremenom; što duže se koristi, to je manja vjerojatnost neočekivanih propusta. U usporedbi s magnetskim balastima, snaga svjetala opada sporije kada se koriste s elektroničkim balastima.

• Ovi uređaji nisu samo značajno lakši i učinkovitiji, već su i znatno tiši.

• U usporedbi s magnetskim (ili) hibridnim balastima, gubitak snage s elektroničkim balastima je otprilike polovičan.

• Dodatno, zbog visokih potreba za napajanjem svjetiljaka, mogu lako pokretati svjetla koja se ne mogu direktno pokrenuti s gužvom na liniji.

• U sustavima svjetiljka-balast, učinkovitost energije može se poboljšati uglavnom na tri načina: smanjenjem gubitaka balasta, radom na visokim frekvencijama i smanjenjem gubitaka elektroda svjetiljaka. Elektronički balasti su učinkovitiji jer uključuju sve tri ove značajke odjednom.

Nedostaci elektroničkog balasta

• Elektronički balasti generiraju jaku harmonijsku struju iz vrhova izmjenične struje oko maksimalnih vrijednosti napona. To može stvoriti strane magnetske polja, koroziju cijevi, interferenciju radija i TV-a, i propad IT opreme, osim problema u sustavu osvjetljenja.

• Visok sadržaj harmonika može preoptereti trofazne transformatore i neutralne žice. Ljudsko oko možda ne može detektirati veću brzinu treptanja, ali infracrveni daljinski upravljači za kućansku zabavnu opremu poput TV-a.

• Inteligentna dokumentacija i dizajn balasta smanjuju interferenciju u frekvencijskim rasponima primjene.

• Međutim, postoje neotkriveni kutovi u frekvencijskom spektru koji se ne koriste u nikakvoj primjeni, a većina perturbacija balasta u tom području se zanemaruje, stvarajući čišće sliku na papiru od onoga što je sigurno.

• Elektronički balasti ne mogu obraditi špijeve snage i preopterećenja.

• Elektronički balasti također imaju visoku početnu cijenu, što može odvrati impulzivne kupce, ali oni plaćaju više za to s vremenom.

Primjena elektroničkog balasta

<