Ballast Elektronik: Prinsip Kerja & Diagram Rangkaian

Apa yang dimaksud dengan Ballast Elektronik?

Ballast elektronik, juga dikenal sebagai ballast listrik, adalah komponen peralatan yang mengontrol tegangan dan arus awal dari perlengkapan pencahayaan.

Ini dicapai dengan menggunakan teknik pelepasan gas listrik. Untuk memulai metode pelepasan gas pada lampu neon, ballast elektronik mengubah frekuensi daya menjadi frekuensi yang sangat tinggi dengan mengelola tegangan di seberang bohlam dan arus melalui lampu.

Diagram Blok Ballast Elektronik

Diagram blok dasar ballast elektronik ditunjukkan di bawah ini.

Diagram blok ballast elektronik memiliki lima blok, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas. Secara umum, semua ballast elektronik mengikuti diagram blok tersebut.

1). Filter EMI

Filter Gangguan Elektromagnetik (EMI) direpresentasikan oleh Blok 1. Filter EMI terbuat dari induktor dan kapasitor yang memblokir atau meminimalkan gangguan elektromagnetik.

2). Rectifier

Rangkaian rectifier direpresentasikan oleh Blok 2. Rangkaian rectifier mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.

3). Filter DC

Rangkaian filter DC direpresentasikan oleh Blok 3. Kapasitor adalah komponen dari rangkaian filter DC yang bertanggung jawab untuk menyaring arus searah yang tidak murni yang dihasilkan oleh rangkaian rectifier.

4). Inverter

Rangkaian inverter direpresentasikan oleh Blok 4. Arus searah diubah menjadi arus bolak-balik frekuensi tinggi dalam blok ini, dan transformator step-up meningkatkan tingkat daya.

5). Rangkaian Kontrol

Rangkaian kontrol, yang direpresentasikan oleh Blok 5, menerima umpan balik dari output dan mengatur rangkaian rectifier, filter, & inverter. Sebagian besar ballast elektronik tidak memiliki blok ini.

Diagram Rangkaian Ballast Elektronik

IC Pengendali Ballast IRS2526DS "Mini8" adalah fokus desain untuk rangkaian ballast elektronik 26 W yang tidak menggunakan PFC. Cahaya serta tahap output resonan setengah jembatan sepenuhnya dikendalikan oleh rangkaian. Frekuensi pin 'HO' dan 'LO', yang merupakan output dari penggerak gerbang setengah jembatan, disesuaikan oleh pin 'VCO'. Untuk memprogram level tegangan VCO yang diperlukan, dibutuhkan pembagi tegangan resistor yang ditempatkan di pin 'VCO'. Frekuensi osilator kendali tegangan internal ditentukan oleh nilai-nilai dari level tegangan ini. Sinyal dari osilator internal kemudian dikirim ke rangkaian logika penggerak gerbang sisi tinggi dan sisi rendah. Ini memungkinkan frekuensi pemanasan, penyalaan, dan operasi yang diperlukan untuk tahap output setengah jembatan & resonan. Untuk memberikan tegangan penyalaan lampu yang konsisten dan mengidentifikasi pengaturan kesalahan akhir hidup lampu, digunakan pembagi tegangan lampu (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) & rangkaian umpan balik (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-).

Prinsip Kerja Ballast Elektronik

Ballast elektronik membutuhkan daya 50 – 60 Hz. Awalnya, tegangan arus bolak-balik diubah menjadi tegangan arus searah. Selanjutnya, tegangan arus searah difilter menggunakan susunan kapasitor. Tegangan arus searah yang telah difilter kemudian dikirim ke tahap osilasi frekuensi tinggi, di mana osilasi biasanya berbentuk gelombang persegi dengan rentang frekuensi 20 kHz hingga 80 kHz.

Sebagai hasilnya, frekuensi arus output sangat tinggi. Untuk menciptakan nilai yang tinggi, sedikit jumlah induktansi diberikan untuk dikaitkan dengan laju perubahan arus yang tinggi pada frekuensi tinggi.

Lebih dari 400 V sering dibutuhkan untuk memulai proses pelepasan gas pada lampu tabung neon. Ketika saklar dinyalakan, pasokan tegangan awal di seberang bohlam mencapai 1000 V karena nilai yang tinggi, dan pelepasan gas terjadi secara instan.

Ketika proses pelepasan dimulai, tegangan di seberang bohlam berkurang dari 230V menjadi 125V, dan ballast elektronik memungkinkan arus yang terbatas mengalir melalui cahaya.

Unit kontrol ballast elektronik mengontrol tegangan dan arus. Ketika lampu neon dinyalakan, ballast elektronik berfungsi sebagai redup, membatasi arus dan tegangan.

Performa Ballast Elektronik

Metrik yang berbeda digunakan untuk mengevaluasi efektivitas ballast elektronik.

Faktor Ballast adalah yang paling penting. Ini adalah rasio output cahaya lampu ketika didorong oleh ballast yang diperiksa dibandingkan dengan output cahaya lampu ketika didorong oleh ballast referensi.

Untuk ballast elektronik, nilai ini dilaporkan berkisar antara 0,73 dan 1,50.

Satu ballast dapat memberikan berbagai tingkat output cahaya, yang merupakan relevansi dari rentang yang luas.

Ini memiliki banyak penggunaan dalam sirkuit redup. Namun, telah ditunjukkan bahwa faktor ballast yang terlalu tinggi dan terlalu rendah mengurangi umur lampu karena degradasi lumen yang disebabkan oleh arus lampu yang tinggi dan rendah, masing-masing.

Faktor Efisiensi Ballast, yang merupakan rasio faktor ballast (dalam %) terhadap daya, memberikan pengukuran relatif efisiensi sistem dari kombinasi lampu dan ballast, sering digunakan saat membandingkan ballast elektronik dari model dan produsen yang sama.

Efisiensi operasi ballast diukur menggunakan metrik Faktor Daya (PF). Kemampuan ballast elektronik untuk mengubah tegangan dan arus pasokan menjadi daya yang dapat digunakan dan mengirimkannya ke cahaya diukur oleh faktor dayanya, dengan 1 sebagai nilai optimal. Sebaliknya, ballast dengan faktor daya rendah akan membutuhkan hampir dua kali lebih banyak arus daripada ballast dengan faktor daya tinggi, dan karenanya mendukung lebih sedikit lampu dalam satu sirkuit. Namun, ini tidak menunjukkan kapasitas ballast untuk menyediakan cahaya.

Setiap perangkat listrik memiliki batas seberapa linear ia bisa, dan ketika sinyal input melebihi batas tersebut, sinyal menjadi distorsi, menghasilkan distorsi non-linear dan harmonik. Distorsi harmonik, yang dinilai sebagai Total Harmonic Distortion (THD), dikatakan terjadi ketika bentuk gelombang sinyal menyimpang dari bentuk sinusoidal yang tipikal.

Arus harmonik yang ditambahkan oleh ballast elektronik ke sistem distribusi daya sebagai persentase dikenal sebagai THD. Meskipun standar ANSI memperbolehkan distorsi maksimum hingga 32%, sebagian besar produsen berusaha menjaga THD di bawah 20%. Lebih mudah untuk mempertahankan distorsi pada tingkat ini dengan menggunakan ballast elektronik daripada dengan ballast magnetik atau hibrida.

Keuntungan Ballast Elektronik

• Ketergantungan ballast menurun seiring waktu; semakin lama digunakan, semakin rendah probabilitas gagalnya. Dibandingkan dengan ballast magnetik, kekuatan cahaya menurun lebih perlahan ketika digunakan dengan ballast elektronik.

• Perangkat ini tidak hanya jauh lebih ringan dan efisien, tetapi juga jauh lebih tenang.

• Dibandingkan dengan ballast magnetik (atau) hibrida, kerugian daya dengan ballast elektronik sekitar setengahnya.

• Selain itu, karena kebutuhan tegangan bohlam yang tinggi, mereka dapat dengan mudah mengoperasikan lampu yang tidak dapat dijalankan langsung oleh choke di jalur.

• Efisiensi energi dalam sistem lampu-ballast dapat ditingkatkan utamanya dalam tiga cara: dengan mengurangi kerugian ballast, beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi, & mengurangi kerugian elektroda lampu. Ballast elektronik lebih efisien energi karena mencakup ketiga fitur ini sekaligus.

Kekurangan Ballast Elektronik

• Ballast elektronik menghasilkan arus harmonik yang kuat dari lonjakan arus bolak-balik di sekitar titik maksimum tegangan. Ini dapat menciptakan medan magnet parasit, korosi pipa, interferensi radio dan TV, dan kegagalan peralatan IT, selain masalah sistem pencahayaan.

• Kandungan harmonik yang tinggi dapat membebani transformator tiga fase dan kabel netral. Mata manusia mungkin tidak dapat mendeteksi frekuensi kedipan yang lebih tinggi, tetapi remote control inframerah untuk peralatan hiburan rumah seperti TV.

• Dokumentasi dan desain ballast cerdas mengurangi interferensi dalam rentang frekuensi aplikasi.

• Namun, ada beberapa sudut yang tidak terdeteksi dalam spektrum frekuensi yang tidak digunakan dalam aplikasi apa pun, dan sebagian besar gangguan ballast di area ini diabaikan, menghasilkan gambar yang lebih bersih di kertas daripada kenyataannya.

• Ballast elektronik tidak dapat menangani lonjakan daya dan beban berlebih.

• Ballast elektronik juga memiliki biaya awal yang tinggi, yang mungkin menghalangi pembeli impulsif, tetapi mereka lebih mahal daripada sepadan seiring waktu.

Aplikasi Ballast Elektronik

1). Menjaga daya output tetap konstan

Pertahankan daya output yang stabil dari lampu. Teknik penggerak arus gelombang persegi memastikan bahwa tidak terjadi fenomena resonansi akustik.

2) Perlindungan abnormal