전자 볼라스트: 작동 원리 및 회로도

전자 볼라스트란 무엇입니까?

전자 볼라스트는 전기 볼라스트라고도 불리며, 조명 장비의 시작 전압 및 전류를 제어하는 장비 구성 요소입니다.

이는 전기 가스 방전 기술을 사용하여 형광등에서 가스 방전 방법을 시작함으로써 이루어집니다. 전자 볼라스트는 램프를 통과하는 전압과 전류를 관리하여 전원 주파수를 매우 높은 주파수로 변환합니다.

전자 볼라스트 블록 다이어그램

전자 볼라스트의 기본 블록 다이어그램은 아래에 표시되어 있습니다.

전자 볼라스트의 블록 다이어그램은 위 이미지와 같이 5개의 블록으로 구성됩니다. 일반적으로 모든 전자 볼라스트는 이 블록 다이어그램을 따릅니다.

1) EMI 필터

전자기 간섭 필터는 블록 1로 표현됩니다. EMI 필터는 간섭을 차단하거나 최소화하는 인덕터와 커패시터로 구성됩니다.

2) 정류기

정류기 회로는 블록 2로 표현됩니다. 정류기 회로는 교류를 직류로 변환합니다.

3) DC 필터

DC 필터 회로는 블록 3로 표현됩니다. DC 필터 회로의 구성 요소인 커패시터는 정류기 회로에서 생성된 불순한 DC를 필터링하는 역할을 합니다.

4) 인버터

인버터 회로는 블록 4로 표현됩니다. 이 블록에서는 DC가 고주파 AC로 변환되며, 스텝업 변압기는 전력 수준을 높입니다.

5) 제어 회로

제어 회로는 블록 5로 표현되며, 출력에서 피드백을 받아 정류기, 필터, 인버터 회로를 제어합니다. 대부분의 전자 볼라스트는 이 블록이 없습니다.

전자 볼라스트 회로 다이어그램

IRS2526DS "Mini8" Ballast Control IC는 PFC를 사용하지 않는 26W 전자 볼라스트 회로 설계의 핵심입니다. 빛과 하프 브릿지 공진 출력 단계 모두 회로에 의해 완전히 제어됩니다. 'HO'와 'LO' 핀의 주파수는 'VCO' 핀에 의해 조정됩니다. 필요한 VCO 전압 수준을 프로그래밍하려면 'VCO' 핀에 저항 분압기를 배치해야 합니다. 내부 전압 제어 발진기의 주파수는 이러한 전압 수준의 값에 의해 결정됩니다. 내부 발진기 신호는 이후 하이 사이드와 로우 사이드 게이트 드라이버의 논리 회로로 전송됩니다. 이렇게 하면 하프 브릿지 및 공진 출력 단계에 필요한 예열, 점화 및 작동 주파수가 생성되며, 일관된 램프 점화 전압 제공 및 램프 수명 종료 결함 설정을 위해 램프 전압 저항 분압기(REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) 및 피드백 회로(CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-)가 사용됩니다.

전자 볼라스트 작동 원리

전자 볼라스트는 50~60Hz의 전력을 필요로 합니다. 먼저 교류 전압을 직류 전압으로 변환합니다. 그 다음, 캐패시터 배열을 사용하여 DC 전압을 필터링합니다. 필터링된 DC 전압은 이제 고주파 진동 단계로 보내져, 일반적으로 사각파이고 주파수 범위는 20kHz에서 80kHz입니다.

결과적으로 출력 전류의 주파수가 매우 높아집니다. 높은 가치를 만들기 위해, 고주파에서 전류의 변화율이 증가하도록 약간의 인덕턴스가 결합됩니다.

형광 튜브 조명에서 가스 방전 과정을 시작하기 위해서는 400V 이상이 종종 필요합니다. 스위치를 켤 때, 전구에 걸리는 초기 전압이 1000V까지 상승하며, 가스 방전이 즉시 발생합니다.

방전 과정이 시작되면, 전구에 걸리는 전압이 230V에서 125V로 감소하고, 전자 볼라스트는 제한된 전류가 조명을 통해 흐르도록 허용합니다.

형광등을 켤 때, 전자 볼라스트의 제어 유닛은 전압과 전류를 제어합니다. 전자 볼라스트는 딤머 역할을 하여 전류와 전압을 제한합니다.

전자 볼라스트의 성능

전자 볼라스트의 효과를 평가하기 위해 다양한 지표가 사용됩니다.

볼라스트 계수가 가장 중요합니다. 이는 검사 중인 볼라스트로 구동되는 램프의 광출력과 기준 볼라스트로 구동되는 램프의 광출력의 비율입니다.

전자 볼라스트의 경우, 이 값은 0.73부터 1.50 사이로 보고됩니다.

단일 볼라스트가 다양한 광출력 수준을 제공할 수 있으므로, 이러한 넓은 범위의 관련성이 있습니다.

이는 딤밍 회로에서 많은 용도가 있지만, 너무 높거나 너무 낮은 볼라스트 계수는 각각 높은 램프 전류와 낮은 램프 전류로 인한 루멘 저하로 인해 램프 수명을 줄임이 입증되었습니다.

볼라스트 효율 계수는 볼라스트 계수(%)와 전력의 비율로서, 전체 램프-볼라스트 조합의 시스템 효율을 상대적으로 측정하며, 동일 모델과 제조업체의 전자 볼라스트를 비교할 때 자주 사용됩니다.

볼라스트 작동 효율성은 전력 인자(PF) 지표를 사용하여 측정됩니다. 전자 볼라스트의 공급 전압과 전류를 사용 가능한 전력으로 변환하고 이를 조명에 전달하는 능력은 전력 인자로 측정되며, 1이 최적값입니다. 반면, 저전력 인자 볼라스트는 고전력 인자 볼라스트보다 거의 두 배의 전류가 필요하며, 따라서 회로에서 더 적은 조명을 지원합니다. 그러나 이것은 볼라스트의 조명 제공 능력을 나타내지는 않습니다.

모든 전기 장치는 선형성을 가지는 한계가 있으며, 입력 신호가 이 한계를 초과하면 신호가 왜곡되어 비선형 및 고조파 왜곡이 발생합니다. 신호 파형이 일반적인 사인파 형태에서 벗어날 때, 총 고조파 왜곡(Total Harmonic Distortion, THD)이 발생한다고 말합니다.

전자 볼라스트가 전력 배분 시스템에 추가하는 고조파 전류의 백분율은 THD로 알려져 있습니다. ANSI 표준은 최대 32%의 왜곡을 허용하지만, 대부분의 제조사는 THD를 20% 미만으로 유지하려고 노력합니다. 전자 볼라스트를 사용하여 이러한 수준의 왜곡을 유지하는 것이 자기 볼라스트나 하이브리드 볼라스트보다 쉽습니다.

전자 볼라스트의 장점

• 볼라스트의 신뢰성은 시간이 지남에 따라 감소합니다. 사용 시간이 길수록 고장 확률이 낮아집니다. 자기 볼라스트와 비교하여 전자 볼라스트를 사용할 때 조명의 광출력이 더 천천히 감소합니다.

• 이러한 장치는 훨씬 가볍고 효율적이며, 또한 매우 조용합니다.

• 전자 볼라스트를 사용할 때의 전력 손실은 자기 볼라스트나 하이브리드 볼라스트와 비교하여 약 절반 수준입니다.

• 또한, 높은 전구 전압 요구사항 때문에, 직렬 콜크를 사용하여 직접 구동할 수 없는 조명을 쉽게 작동시킬 수 있습니다.

• 램프-볼라스트 시스템에서 에너지 효율성을 크게 개선하는 세 가지 방법이 있습니다: 볼라스트 손실 감소, 고주파수 작동, 램프 전극 손실 감소. 전자 볼라스트는 이러한 세 가지 특징을 동시에 포함하여 더 에너지 효율적입니다.

전자 볼라스트의 단점

• 전자 볼라스트는 전압 최대치 주변에서 교류 전류의 스파이크를 생성하여 강한 고조파 전류를 발생시킵니다. 이는 조명 시스템 문제뿐만 아니라, 잡음 자기장, 파이프 부식, 라디오 및 TV 간섭, IT 장비 고장 등을 초래할 수 있습니다.

• 높은 고조파 함량은 3상 변압기와 중성선을 과부하시킬 수 있습니다. 인간의 눈은 더 높은 깜빡임 빈도를 감지하지 못할 수 있지만, TV 등의 가정용 엔터테인먼트 장비의 적외선 리모컨은 영향을 받을 수 있습니다.

• 지능형 볼라스트 문서화 및 설계는 응용 프로그램 주파수 범위에서 간섭을 줄입니다.

• 그러나 어떤 응용 프로그램에서도 사용되지 않는 특정 주파수 스펙트럼의 일부 구역은 대부분 무시되며, 실제로는 더 깨끗한 이미지를 제공합니다.

• 전자 볼라스트는 전력 스파이크와 과부하를 처리할 수 없습니다.

• 전자 볼라스트는 초기 비용이 높아 충동적인 구매자를 억제할 수 있지만, 장기적으로 보면 그 비용을 상쇄합니다.

전자 볼라스트의 응용

1) 출력 전력 일정 유지

조명의 안정적인 출력 전력을 유지합니다. 사각파 전류 구동 기법은 "음향 공진" 현상을 방지합니다.

2) 비정상 보호

전자 볼라스트가 램프와 함께 작동할 때, 튜브 누출, 활성화되지 않음, 시작되지 않음, 주 회로 전류가 너무 높음 등 비정상적인 현상이 발생할 수 있습니다. 조명