Elektronisk bällast: Arbetsprincip & circuitschema

Vad menas med elektronisk ballast?

En elektronisk ballast, även känd som en elektrisk ballast, är en komponent i utrustningen som styr startspänningen och strömmarna för belysningsarmaturerna.

Detta åstadkoms genom användning av tekniken för elektrisk gasutsläpp. För att starta gasutsläppsmetoden i fluorescerande lampor konverterar en elektronisk ballast nätspänningens frekvens till en mycket hög frekvens genom att hantera spänningen över glödlampan och strömmen genom lampan.

Blockdiagram för elektronisk ballast

Det grundläggande blockdiagrammet för den elektroniska ballasten visas nedan.

Blockdiagrammet för den elektroniska ballasten består av fem block, som visas i bilden ovan. I allmänhet följer alla elektroniska ballaster det här blockdiagrammet.

1). EMI-filter

Elektromagnetisk interferensfilter representeras av Block 1. EMI-filtrering sker med hjälp av induktorer och kondensatorer som blockerar eller minimerar elektromagnetisk interferens.

2). Rektifierare

Rektifierarkret representeras av Block 2. Rektifierarkret omvandlar växelström till likström.

3). DC-filter

DC-filtrerkret representeras av Block 3. En kondensator är den komponent i DC-filtrerkret som ansvarar för filtrering av den orenade likströmmen som genereras av rektifierarkret.

4). Inverterare

Inverterarkret representeras av Block 4. Likströmmen omvandlas till högfrekvent växelström i detta block, och en uppstegstransformator höjer effektnivån.

5). Kontrollkrets

Kontrollkretsen, representerad av Block 5, tar emot feedback från utgången och reglerar rektifierings-, filtrerings- och inverterarkret. De flesta elektroniska ballaster saknar detta block.

Kretsschema för elektronisk ballast

IRS2526DS "Mini8" Ballast Control IC är fokuspunkten för designen av en 26 W elektronisk ballastkrets som inte använder PFC. Båda ljuset och halvbroresonanta utdatapasset styrs fullständigt av kretsen. Frekvensen för 'HO' och 'LO'-pin, vilka är utgångar från halvbroportdrivraren, justeras av 'VCO'-pin. Programmering av de nödvändiga VCO-spänningsnivåerna kräver att en resistorspänningsdeltare placeras vid 'VCO'-pin. Frekvensen för den interna spänningskontrollerade oscillatorn bestäms av värdena på dessa spänningsnivåer. Signalen från den interna oscillatorn skickas sedan in i logikkretsen för hög- och lågporthjälpen. Detta möjliggör generering av de nödvändiga förvärmnings-, tändnings- och driftfrekvenserna för halvbro- och resonanta utdatapasset. För att erbjuda en konsekvent lampa tändspänning och identifiera ett lampas livsslutfel, används en lampspänningsresistor-deltare (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) och återkopplingskrets (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-).

Arbetsprincip för elektronisk ballast

Elektroniska ballaster behöver ström vid 50 – 60 Hz. Den omvandlar först växelströmspänningen till likströmspänning. Sedan filtreras likströmspänningen med hjälp av en kondensatoranordning. Den filtrerade likströmspänningen skickas nu in i högfrekvensoscillationsstadiet, där oscillationen normalt är kvadratvåg och frekvensintervallet är 20 kHz till 80 kHz.

Som ett resultat av detta är frekvensen för utdataströmmen extremt hög. För att skapa en hög värde ges en liten mängd induktans att kopplas med en ökad hastighet för strömförändring vid hög frekvens.

Mer än 400 V behövs ofta för att initiera gasutsläppprocessen i fluorescerande rörlampa. När strömbrytaren slås på når den initiala strömförsörjningen över glödlampan 1000 V på grund av den höga värdet, och gasutsläppet inträffar omedelbart.

När utsläppsprocessen börjar sänks spänningen över glödlampan från 230V till 125V, och den elektroniska ballasten tillåter en begränsad ström att flöda genom ljuset.

Styrenheten för den elektroniska ballasten kontrollerar spänningen och strömmen. När fluorescerande ljus tänds fungerar den elektroniska ballasten som en dimmer, begränsar ström och spänning.

Prestanda för elektronisk ballast

Olika mått används för att utvärdera effektiviteten hos elektroniska ballaster.

Ballastfaktorn är den viktigaste. Det är förhållandet mellan lampan's ljusutdata när den drivs av den undersökta ballasten jämfört med lampan's ljusutdata när den drivs av referensballasten.

För elektroniska ballaster rapporteras denna värde vara mellan 0,73 och 1,50.

En enda ballast kan ge en stor variation av ljusutdata, vilket är relevansen av ett sådant brett intervall.

Detta har många användningsområden i dimmerkretsar. Men det har visats att både för höga och för låga ballastfaktorer reducerar lampens livslängd på grund av lumenförändring orsakad av hög respektive låg lampström.

Ballasteffektivitetsfaktorn, som är förhållandet mellan ballastfaktor (i %) och effekt, ger en relativ mätning av systemeffektiviteten för hela lamp-ballastkombinationen och används ofta vid jämförelse av elektroniska ballaster från samma modell och tillverkare.

Ballastdriftseffektivitet mäts med hjälp av effektfaktormåttet (PF). Den elektroniska ballastens förmåga att omvandla nätspänning och ström till användbar effekt och leverera den till ljuset mäts av dess effektfaktor, där 1 är det optimala värdet. I kontrast skulle ballaster med låg effektfaktor behöva nästan dubbelt så mycket ström som ballaster med högre effektfaktor och därför stödja färre ljus i en krets. Detta indikerar dock inte ballastens kapacitet att producera ljus.

Varje elektrisk enhet har en gräns för hur linjär den kan vara, och när ingångssignalen överskrider denna gräns distorsionerar signalen, vilket leder till icke-linjära och harmoniska distorsioner. Harmoniska distorsioner, som bedöms som total harmonisk distorsion, sägs ha inträffat när signalvågformen avviker från den typiska sinusformen.

Den harmoniska strömmen som läggs till av elektroniska ballaster i elfördelningsystemet i procentenheter kallas THD. Även om ANSI-standarderna tillåter en maximal distorsion upp till 32%, strävar de flesta tillverkare efter att hålla THD under 20%. Det är enklare att upprätthålla distorsioner på dessa nivåer med elektroniska ballaster än med magnetiska eller hybridballaster.

Fördelar med elektronisk ballast

• Beroende på ballast sjunker med tiden; ju längre den används, desto lägre blir sannolikheten för fel. Jämfört med magnetiska ballaster sjunker ljuskraften mer gradvis när de används med elektroniska ballaster.

• Dessa enheter är inte bara betydligt lättare och mer effektiva, utan också mycket tystare.

• Jämfört med magnetiska (eller) hybridballaster är effektavvikelsen med elektroniska ballaster ungefär hälften så stor.

• På grund av de höga kraven på lampa spänning kan de enkelt driva lampor som inte kan drivas direkt av en kolv på linjen.

• Energeffektiviteten i lamp-ballastsystem kan förbättras huvudsakligen på tre sätt: genom att minska ballastförluster, arbeta vid högre frekvenser, och minska lampeläddelförluster. Elektroniska ballaster är mer energieffektiva eftersom de inkluderar alla tre dessa egenskaper samtidigt.

Nackdelar med elektronisk ballast

• Elektroniska ballaster genererar starka harmoniska strömmar från växelströmspikar runt spänningsmaxima. Detta kan orsaka flytande magnetfält, rostning av rör, radio- och TV-störningar, och IT-utrustningsfel, utöver problem i belysningsystemet.

• Hög harmonisk innehåll kan överbelasta trefasstransformer och neutralledare. Människans öga kan inte upptäcka en högre blinkfrekvens, men infrarött fjärrkontroll för hemunderhållsutrustning som TV.

• Intelligent ballastdokumentation och -design minskar störningar i applikationsfrekvensintervall.

• Det finns emellertid vissa okända vrår i frekvensspektrumet som inte används i någon applikation, och de flesta ballaststörningar i detta område ignoreras, vilket skapar en renare bild på papper än dess säkerhet.

• Elektroniska ballaster kan inte hantera strömpikar och överbelastningar.

• Elektroniska ballaster har också en hög inledande kostnad, vilket kan avskräcka impulsköpare, men de kostar mer än det över tid.

Användning av elektronisk ballast

1). Håll utdataeffekten konstant

Upprätthåll den konstanta utdataeffekten för ljuset. Tekniken med kvadratvågström säkerställer att inga akustiska resonansfenomen inträffar.

2) Avvikande skydd