Elektronski balast: Principski rad i dijagram šeme

Šta se podrazumeva pod elektronskim balastom?

Elektronski balast, takođe poznat kao električni balast, je komponenta opreme koja kontroluje početni napon i strujne tokove osvetljenja.

Ovo se postiže korišćenjem tehnike elektrogasovog ispuštanja. Da bi se započela metoda gasnog ispuštanja u fluorescentnim lampama, elektronski balast menja frekvenciju napajanja na veoma visoku frekvenciju upravljanjem naponom preko sijalice i strujnim tokovima kroz lampu.

Blok dijagram elektronskog balasta

Osnovni blok dijagram elektronskog balasta prikazan je ispod.

Blok dijagram elektronskog balasta ima pet blokova, kao što je prikazano na slici iznad. Uopšteno, svi elektronski balasti pridržavaju ovaj blok dijagram.

1). Filter EMI

Filter za elektromagnetsku interferenciju predstavljen je blokom 1. Filteri EMI su izrađeni od induktivnosti i kapacitiva koji blokiraju ili smanjuju 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 generiše pravilnički krug.

4). Inverzor

Inverzni krug predstavljen je blokom 4. DC se u ovom bloku pretvara u visokofrekventni AC, a step-up transformator povišava nivo snage.

5). Kontrolni krug

Kontrolni krug, predstavljen blokom 5, prima povratne informacije sa izlaza i reguliše pravilničke, filter i inverzne krugove. Većina elektronskih balasta nemaju ovaj blok.

Shema kruga elektronskog balasta

IC za kontrolu balasta IRS2526DS "Mini8" je fokus dizajna za 26 W elektronski balastni krug koji ne koristi PFC. Svetlo, kao i polovini mosta rezonantni izlazni etap, potpuno su kontrolisani krugom. Frekvencija pinova 'HO' i 'LO', koji su izlazi polovini mosta vrata vozača, podešena je pinom 'VCO'. Programiranje potrebnih nivoa napona VCO zahteva da se delilac otpornika napona smesti na pin 'VCO'. Frekvencija unutrašnjeg naponskog kontrolisanog oscilatora određena je vrednostima ovih nivoa napona. Signal sa unutrašnjeg oscilatora zatim se šalje u logičku shemu visokog i niskog strane vrata vozača. To omogućava generisanje potrebnih frekvencija za zagrevanje, zapaljivanje i rad polovini mosta & rezonantne izlazne etape. Za svrhu pružanja konstantnog napona zapaljivanja sijalice i identifikacije greške kraja životnog veka sijalice, koriste se delilac napona sijalice (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) & povratni krug (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-).

Princip rada elektronskog balasta

Elektronski balasti zahtevaju snagu na 50 - 60 Hz. Inicijalno transformišu naponsku izmjeničnu struju u naponsku jednosmjernu struju. Nakon toga, DC napon se filtrira koristeći aranžman kondenzatora. Filtrirani DC napon sada se šalje u etapu visokofrekventne oscilacije, gde je oscilacija obično kvadratna valna forma, a frekvencijski opseg je 20 kHz do 80 kHz.

Kao rezultat toga, frekvencija izlazne struje je ekstremno visoka. Da bi se stvorila visoka vrijednost, daje se mala količina induktivnosti koja se kombinuje sa povišenom brzinom promjene struje na visokoj frekvenciji.

Često je potrebno više od 400 V da bi se započeo proces gasnog ispuštanja u fluorescentnim tubnim svetlima. Kada se prekidnik uključi, inicijalna snabdeva napona preko sijalice dostiže 1000 V zbog visoke vrijednosti, i gasno ispuštanje se odmah dešava.

Kada se započne proces ispuštanja, napon preko sijalice se smanji sa 230V na 125V, a elektronski balast dozvoljava ograničenu struju da protiče kroz svetlo.

Kontrolna jedinica elektronskog balasta kontroli napon i struju. Kada se fluorescentna svetla uključe, elektronski balast funkcioniše kao dimmer, ograničavajući struju i napon.

Performanse elektronskog balasta

Različite metrike se koriste za procenu efikasnosti elektronskih balasta.

Faktor balasta je najvažniji. On predstavlja omjer svjetlosti izlaza sijalice kada je pokrenuta balastom pod ispitanjem, u odnosu na svjetlost izlaza sijalice kada je pokrenuta referentnim balastom.

Za elektronske balaste, ova vrednost se navodi da se kreće između 0,73 i 1,50.

Jedan balast može pružiti veliki broj različitih nivoa svjetlosti, što je relevantno za takav širok raspon.

Ovo ima mnogo primena u krugovima za tamnjenje. Međutim, pokazano je da i previše visoki i previše niski faktori balasta smanjuju vreme trajanja sijalice zbog degradacije lumeni uzrokovane visokim i niskim strujama sijalice, redom.

Faktor efikasnosti balasta, koji predstavlja omjer faktora balasta (u %) na snagu, pruža relativnu meru efikasnosti sistema cele kombinacije sijalice i balasta, često se koristi prilikom poređenja elektronskih balasta istog modela i proizvođača.

Efikasnost rada balasta mjeri se koristeći metriku faktora snage (PF). Mogućnost elektronskog balasta da pretvori napajanje napon i struju u korisnu snagu i dostavi je svetlu, mjeri se njegovim faktorom snage, gdje je 1 optimalna vrednost. U suprotnom, balasti sa niskim faktorom snage trebali bi skoro duplo više struje od balasta sa visokim faktorom snage, i stoga podržavaju manje svetla u krugu. Ovo, međutim, ne ukazuje na mogućnost balasta da pruža svetlo.

Svaki električni uređaj ima ograničenje koliko može biti linearan, i kada ulazni signal premaši to ograničenje, signal se distordira, što rezultira nelinearnim i harmonijskim distorzijama. Harmonijska distorzija, koja se procenjuje kao ukupna harmonijska distorzija, smatra se da se dogodila kada valna forma signala odstupa od tipične sinusne forme.

Harmonijska struja dodana od strane elektronskih balasta sistemu raspodele snage, izražena u procentima, poznata je kao THD. Iako ANSI standardi dopuštaju maksimalnu distorziju do 32%, većina proizvođača trudi se da održi THD ispod 20%. Jednostavnije je održavati distorzije na tim nivoima koristeći elektronske balaste nego magnetske ili hibridne balaste.

Prednosti elektronskog balasta

• Nadežnost balasta opada s vremenom; što duže se koristi, to je manja verovatnoća greške. U usporedbi sa magnetskim balastima, snaga svetla opada sporije kada se koristi sa elektronskim balastima.

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

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

• Takođe, zbog visokih potreba za napajanjem sijalice, mogu lako pokrenuti svetla koja se ne mogu direktno pokrenuti choke-om na liniji.

• U sistemima sijalice-balast, energijska učinkovitost se može poboljšati uglavnom na tri načina: smanjenjem gubitaka balasta, radom na visokim frekvencijama i smanjenjem gubitaka na elektrodama sijalice. Elektronski balasti su energetski učinkovitiji jer uključuju sve tri ove osobine istovremeno.

Nedostaci elektronskog balasta

• Elektronski balasti generišu jaku harmonijsku struju od izmjeničnih impulsa oko maksimuma napona. To može stvoriti stranu magnetna polja, koroziju cijevi, interferenciju radio i TV signala, i propad IT opreme, uz probleme u sistemu osvetljenja.

• Visok sadržaj harmonika može opteretiti trofazne transformatore i neutralne žice. Čovječi oči možda ne vide veću stopu treperenja, ali infracrveni daljinski kontroli za kućansku zabavnu opremu poput TV-a.

• Inteligentna dokumentacija i dizajn balasta smanjuje interferenciju u opsegu frekvencija primene.

• Međutim, postoje određeni nedokucani uglovi u frekvencijskom spektru koji se ne koriste u nikakvoj aplikaciji, i većina interferencija balasta u tom području se zanemaruje, stvarajući čišću sliku na papiru od svoje sigurnosti.

• Elektronski balasti ne mogu obraditi vrhune struje i preopterećenja.

• Elektronski balasti takođe imaju visoku početnu cijenu, što može odvratiti impulsivne kupce, ali oni plaćaju više za to na dugi rok.

Primena elektronskog balasta

1). Održavanje konstantne izlazne snage