Đèn điện tử: Nguyên lý hoạt động & Sơ đồ mạch
Điều gì được hiểu là Bộ đệm Điện tử?
Bộ đệm điện tử, còn được gọi là bộ đệm điện, là một thành phần của thiết bị kiểm soát điện áp và dòng điện khởi động của các thiết bị chiếu sáng.
Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng kỹ thuật xả khí điện. Để bắt đầu phương pháp xả khí trong đèn huỳnh quang, bộ đệm điện tử chuyển tần số nguồn điện sang tần số rất cao bằng cách quản lý điện áp trên bóng đèn và dòng điện qua đèn.
Sơ đồ khối của Bộ đệm Điện tử
Sơ đồ khối cơ bản của bộ đệm điện tử được hiển thị dưới đây.
Sơ đồ khối của bộ đệm điện tử có năm khối, như được hiển thị trong hình ảnh phía trên. Tổng thể, tất cả các bộ đệm điện tử đều tuân theo sơ đồ khối này.
1). Bộ lọc EMI
Bộ lọc nhiễu điện từ (EMI) được biểu diễn bởi Khối 1. Bộ lọc EMI được làm từ cuộn cảm và tụ điện để chặn hoặc giảm thiểu nhiễu điện từ.
2). Chỉnh lưu
Mạch chỉnh lưu được biểu diễn bởi Khối 2. Mạch chỉnh lưu chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
3). Bộ lọc DC
Mạch lọc DC được biểu diễn bởi Khối 3. Tụ điện là thành phần của mạch lọc DC chịu trách nhiệm lọc dòng DC không tinh khiết được tạo ra bởi mạch chỉnh lưu.
4). Bộ nghịch đảo
Mạch nghịch đảo được biểu diễn bởi Khối 4. Dòng DC được chuyển đổi thành dòng AC tần số cao trong khối này, và biến áp tăng áp nâng mức công suất.
5). Mạch điều khiển
Mạch điều khiển, được biểu diễn bởi Khối 5, nhận phản hồi từ đầu ra và điều chỉnh các mạch chỉnh lưu, lọc và nghịch đảo. Phần lớn các bộ đệm điện tử không có khối này.
Sơ đồ mạch của Bộ đệm Điện tử
IC Điều khiển Bộ đệm IRS2526DS "Mini8" là điểm chính trong thiết kế cho mạch bộ đệm điện tử 26 W không sử dụng PFC. Ánh sáng cũng như giai đoạn đầu ra cộng hưởng nửa cầu đều được điều khiển hoàn toàn bởi mạch. Tần số của chân 'HO' và 'LO', là đầu ra từ trình điều khiển cổng nửa cầu, được điều chỉnh bởi chân 'VCO'. Lập trình các mức điện áp VCO yêu cầu cần đặt một bộ chia điện trở tại chân 'VCO'. Tần số của bộ dao động điều khiển điện áp nội bộ được xác định bởi giá trị của các mức điện áp này. Tín hiệu từ bộ dao động nội bộ sau đó được gửi vào mạch logic của trình điều khiển cổng bên cao và bên thấp. Điều này cho phép tạo ra các tần số làm nóng, đánh lửa và hoạt động cần thiết cho giai đoạn nửa cầu & đầu ra cộng hưởng. Để cung cấp một điện áp đánh lửa ổn định cho đèn và xác định lỗi cuối đời của đèn, một bộ chia điện trở điện áp đèn (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) & mạch phản hồi (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-) được sử dụng.
Nguyên lý hoạt động của Bộ đệm Điện tử
Bộ đệm điện tử cần nguồn điện ở tần số 50 - 60 Hz. Nó ban đầu chuyển đổi điện áp dòng điện xoay chiều thành điện áp dòng điện một chiều. Sau đó, điện áp dòng điện một chiều được lọc bằng cách sử dụng hệ thống tụ điện. Điện áp dòng điện một chiều đã được lọc giờ đây được gửi vào giai đoạn dao động tần số cao, nơi mà dao động thường là sóng vuông và dải tần số nằm trong khoảng từ 20 kHz đến 80 kHz.
Kết quả là, tần số của dòng điện đầu ra cực kỳ cao. Để tạo ra giá trị cao, một lượng nhỏ độ cảm được cung cấp để kết hợp với tốc độ thay đổi nhanh chóng của dòng điện ở tần số cao.
Thường cần hơn 400 V để bắt đầu quá trình xả khí trong đèn huỳnh quang. Khi công tắc được bật, điện áp ban đầu qua bóng đèn đạt 1000 V do giá trị cao, và xả khí xảy ra ngay lập tức.
Khi quá trình xả khí bắt đầu, điện áp qua bóng đèn giảm từ 230V xuống 125V, và bộ đệm điện tử cho phép dòng điện hạn chế đi qua đèn.
Đơn vị điều khiển của bộ đệm điện tử kiểm soát điện áp và dòng điện. Khi đèn huỳnh quang được bật, bộ đệm điện tử hoạt động như một dimmer, hạn chế dòng điện và điện áp.
Hiệu suất của Bộ đệm Điện tử
Các chỉ số khác nhau được sử dụng để đánh giá hiệu quả của bộ đệm điện tử.
Hệ số Bộ đệm là quan trọng nhất. Đó là tỷ lệ giữa cường độ ánh sáng của đèn khi được điều khiển bởi bộ đệm đang được kiểm tra so với cường độ ánh sáng của đèn khi được điều khiển bởi bộ đệm tham chiếu.
Đối với bộ đệm điện tử, giá trị này được báo cáo nằm trong khoảng từ 0.73 đến 1.50.
Một bộ đệm duy nhất có thể cung cấp nhiều mức cường độ ánh sáng khác nhau, điều này cho thấy tầm quan trọng của dải rộng này.
Điều này có nhiều ứng dụng trong mạch điều chỉnh độ sáng. Tuy nhiên, đã được chứng minh rằng cả hệ số bộ đệm quá cao và quá thấp đều làm giảm tuổi thọ của đèn do sự suy giảm lumen do dòng điện cao và thấp tương ứng.
Hệ số Hiệu quả Bộ đệm, là tỷ lệ giữa hệ số bộ đệm (theo %) so với công suất, cung cấp một phép đo tương đối về hiệu suất hệ thống của tổng hợp đèn và bộ đệm, thường được sử dụng khi so sánh các bộ đệm điện tử từ cùng một mẫu và nhà sản xuất.
Hiệu suất hoạt động của bộ đệm được đo bằng chỉ số hệ số công suất (PF). Khả năng của bộ đệm điện tử để chuyển đổi điện áp và dòng điện cung cấp thành công suất sử dụng và truyền nó đến đèn được đo bằng hệ số công suất, với 1 là giá trị tối ưu. Ngược lại, các bộ đệm có hệ số công suất thấp sẽ cần gần gấp đôi dòng điện so với các bộ đệm có hệ số công suất cao, và do đó hỗ trợ ít đèn hơn trong mạch. Tuy nhiên, điều này không cho thấy khả năng cung cấp ánh sáng của bộ đệm.
Mỗi thiết bị điện đều có giới hạn về mức độ tuyến tính mà nó có thể đạt được, và khi tín hiệu đầu vào vượt quá giới hạn đó, tín hiệu bị méo, dẫn đến méo dạng sóng phi tuyến và méo hài. Méo hài, được đánh giá bằng Tổng méo hài, được cho là đã xảy ra khi dạng sóng tín hiệu lệch khỏi dạng sóng sin điển hình.
Dòng điện hài do bộ đệm điện tử thêm vào hệ thống phân phối điện, tính theo phần trăm, được gọi là THD. Mặc dù ANSI cho phép méo tối đa lên đến 32%, hầu hết các nhà sản xuất cố gắng duy trì THD dưới 20%. Việc duy trì méo ở mức này bằng bộ đệm điện tử đơn giản hơn so với bộ đệm từ (hoặc) lai.
Ưu điểm của Bộ đệm Điện tử
Khả năng tin cậy của bộ đệm giảm theo thời gian; càng sử dụng lâu, khả năng hỏng càng thấp. So với bộ đệm từ, cường độ ánh sáng giảm dần chậm hơn khi sử dụng với bộ đệm điện tử.
Những thiết bị này không chỉ nhẹ và hiệu quả hơn đáng kể, mà còn yên tĩnh hơn nhiều.
So với bộ đệm từ (hoặc) lai, tổn thất điện năng với bộ đệm điện tử chỉ khoảng một nửa.
Ngoài ra, do nhu cầu điện áp bóng đèn cao, chúng có thể dễ dàng vận hành đèn mà không thể được điều khiển trực tiếp bằng choke trên đường dây.
Hiệu quả năng lượng trong hệ thống đèn-bộ đệm có thể được cải thiện chủ yếu theo ba cách: giảm tổn thất bộ đệm, hoạt động ở tần số cao, và giảm tổn thất điện cực đèn. Bộ đệm điện tử hiệu quả năng lượng hơn vì chúng bao gồm cả ba đặc điểm này cùng một lúc.
Nhược điểm của Bộ đệm Điện tử
Bộ đệm điện tử tạo ra dòng điện hài mạnh từ các đỉnh dòng điện xoay chiều. Điều này có thể tạo ra từ trường lạc hậu, ăn mòn ống, nhiễu radio và TV, và hỏng hóc thiết bị IT, ngoài các vấn đề hệ thống chiếu sáng.
Nội dung hài cao có thể gây quá tải cho các biến áp ba pha và dây trung tính. Mắt người có thể không phát hiện được tần số nhấp nháy cao hơn, nhưng các điều khiển từ xa hồng ngoại cho thiết bị giải trí gia đình như TV.
Tài liệu và thiết kế bộ đệm thông minh giảm nhiễu trong dải tần số ứng dụng.
Tuy nhiên, có một số góc khuất chưa được khám phá trong dải tần số không được sử dụng trong bất kỳ ứng dụng nào, và hầu hết các nhiễu bộ đệm trong khu vực này bị bỏ qua, tạo ra một hình ảnh sạch hơn trên giấy so với thực tế.
Bộ đệm điện tử không thể xử lý các đợt tăng điện và quá tải.
Bộ đệm điện tử cũng có chi phí ban đầu cao, điều này có thể ngăn cản những người mua theo cảm hứng, nhưng chúng tiết kiệm hơn theo thời gian.
Ứng dụng của Bộ đệm Điện tử
1). Giữ công suất đầu ra ổn định
Giữ công suất đầu ra ổn định của đèn. Kỹ thuật điều khiển dòng điện hình vuông đảm bảo không có hiện tượng cộng hưởng âm thanh.
2) Bảo vệ bất thường
Khi bộ đệm điện tử hoạt động với đèn, việc rò rỉ, không kích hoạt, không khởi động, dòng điện mạch chính quá cao và các hiện tượng bất thường khác thường xảy ra. Khi có ngoại lệ xảy ra trong hệ thống chiếu sáng, bộ đệm điện tử sẽ tự động ngắt để đảm bảo an toàn cho bộ đệm và đèn.
