40 watt elektronisk ballastkrets

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Den foreslåtte 40 watt elektroniske forkoblingen er designet for å belyse ethvert 40 watt lysrør, med høy effektivitet og optimal lysstyrke.

PCB-oppsettet til den foreslåtte elektroniske fluorescerende forkoblingen er også gitt sammen med torroid og bufferdrosselviklingsdetaljer.



Introduksjon

Selv den lovende og mest omtalte LED-teknologien klarer kanskje ikke å produsere lys som er lik de moderne elektroniske lysrørene. Kretsen til et slikt elektronisk rørlys blir diskutert her, med effektivitet bedre enn LED-lys.

For bare et tiår siden var elektroniske forkoblinger relativt nye, og på grunn av hyppige feil og høye kostnader ble generelt ikke foretrukket av alle. Men etter hvert gikk enheten gjennom noen alvorlige forbedringer, og resultatene var oppmuntrende ettersom de begynte å bli mer pålitelige og holdbare. De moderne elektroniske forkoblingene er mer effektive og feilsikker.



Forskjellen mellom elektrisk forkobling og elektronisk forkobling

Så hva er den eksakte fordelen med å bruke elektronisk fluorescerende ballast sammenlignet med den eldgamle elektriske ballasten? For å forstå forskjellene riktig er det viktig å vite hvordan vanlige elektriske forkoblinger fungerer.

Elektrisk ballast er ikke noe annet enn en enkel strømstrømsspoleinduktor laget av vikling av antall omdreininger av kobbertråd over laminert jernkjerne.

I utgangspunktet, som vi alle vet, krever et lysstoffrør en høy startstrømkraft for å antennes og få elektronene til å strømme mellom endefilamentene. Når denne ledningen er koblet til, blir strømforbruket for å opprettholde denne ledningen, og belysningen blir minimal. Elektriske forkoblinger brukes bare til å 'sparke' denne startstrømmen og deretter kontrollere strømforsyningen ved å tilby økt impedans når tenningen er fullført.

Bruk av en startpakke i elektriske forkoblinger

En startpakke sørger for at de første 'sparkene' påføres gjennom intermitterende kontakter, der kobberviklingens lagrede energi brukes til å produsere de nødvendige høye strømmer.

Starteren slutter å fungere når røret blir tent, og siden ballasten føres via røret, begynner det å få en kontinuerlig strøm av vekselstrøm gjennom den og på grunn av dens naturlige egenskaper gir den høy impedans, styrer strømmen og hjelper til med å opprettholde optimal glød.

Imidlertid, på grunn av variasjon i spenninger og mangel på en ideell beregning, kan elektriske forkoblinger bli ganske ineffektive, spre og kaste bort mye energi gjennom varme. Hvis du faktisk måler, vil du oppdage at en 40 watts elektrisk choke-armatur kan forbruke så høyt som 70 watt strøm, nesten dobbelt så mye som nødvendig. Også de innledende flimringene som er involvert, kan ikke verdsettes.

Elektroniske forkoblinger er mer effektive

Elektroniske forkoblinger er derimot akkurat det motsatte når det gjelder effektivitet. Den jeg bygde forbrukte bare 0,13 ampere strøm @ 230 volt og produserte lysintensitet som så mye lysere ut enn normalt. De har brukt denne kretsen siden de siste tre årene uten problemer overhodet (selv om jeg måtte bytte ut røret en gang da det ble svart i endene og begynte å produsere mindre lys.)

Den nåværende avlesningen i seg selv viser hvor effektiv kretsen er, strømforbruket er omtrent 30 watt og et utgangslys tilsvarer 50 watt.

Hvordan den elektroniske ballastkretsen fungerer

Dets arbeidsprinsipp for den foreslåtte elektroniske fluorescerende ballasten er ganske grei. AC-signalet blir først rettet opp og filtrert ved hjelp av en bro- / kondensatorkonfigurasjon. Den neste omfatter et enkelt to-transistor tverrkoblet oscillatortrinn. Den rektifiserte DC påføres dette trinnet som umiddelbart begynner å svinge med ønsket høy frekvens. Svingningene er vanligvis firkantbølger som er hensiktsmessig bufret via en induktor før den til slutt brukes til å tenne og belyse det tilkoblede røret. Diagrammet viser en 110 V-versjon som enkelt kan endres til 230 volt-modell gjennom enkle endringer.

Følgende illustrasjoner forklarer tydelig hvordan man bygger en hjemmelaget elektronisk 40 watt elektronisk fluorescerende ballastkrets hjemme ved hjelp av vanlige deler.

40 watt elektronisk forkobling av PCB-layout

PCB-komponentoppsett

ADVARSEL: VENNLIGST INKLUDERER EN FLYTTING OG EN VARMEVARE PÅ LEVERINGSINNGANGEN, Ellers vil kretsløpet bli uforutsigbart og kan avblåse når som helst øyeblikk.

MONTER OGSÅ TRANSISTORENE OVER Separat, 4 * 1-tommers VARMEVASKER, FOR BEDRE EFFEKTIVITET OG LENGERE LIV.

40 watt elektronisk ballast PCB-design med spor

PCB-sporoppsett

Torroid Induktor

40 watt elektronisk forkobling T13 torroid ledningsdetaljer

Choke Induktor

40 watt elektronisk ballastdrossel

Deleliste

  • R1, R2, R5 = 330K MFR 1%
  • R3, R4, R6, R7 = 47 ohm, CFR 5%
  • R8 = 2,2 ohm, 2 watt
  • C1, C2 = 0.0047 / 400V PPC for 220V, 0.047uF / 400V for 110V AC inngang
  • C3, C4 = 0,033 / 400V PPC
  • C5 = 4.7uF / 400V elektrolytisk
  • D1 = Diac DB3
  • D2 …… D7 = 1N4007
  • D10, D13 = B159
  • D8, D9, D11, D12 = 1N4148
  • T1, T2 = 13005 Motorola
  • Varmeavleder er nødvendig for T1 og T2.

Elektronisk ballastkrets for to 40 watts lysrør

Det neste konseptet nedenfor forklarer hvordan du bygger en enkel, men ekstremt pålitelig elektronisk ballastkrets for å kjøre eller betjene to 40 watt lysrør, med en aktiv effektkorreksjon.

Hilsen: https://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-995a.pdf

De viktigste elektriske egenskapene til IC

Internasjonale likeretterkontroll-IC-er er monolitiske strømintegrerte kretser som er egnet for drift av MOSFET-er eller lavsides MOSFET eller lGBT gjennom logisk nivå, referert til jordinngangsledninger.

De har balansert ut spenningsfunksjonalitet så mye som 600 VDC, og i motsetning til vanlige drivertransformatorer kan de gi superrene bølgeformer med nesten hvilken som helst driftssyklus fra 0 til 99%.

IR215X-sekvensen er faktisk et nylig tilgjengelig tilbehør til Control IC-familien, og i tillegg til de tidligere nevnte egenskapene, bruker produktet en toppende som kan sammenlignes med ytelsen til LM 555 timer IC.

Disse typer driverchips gir deg utvikleren med selvoscillerende eller koordinert vakillasjonsevne, bare ved hjelp av alternative RT- og CT-komponenter. Se figur nedenfor

Elektronisk ballastkrets for lysrør på 40 watt

Deleliste

  • Ct / Rt = det samme som gitt i nedenstående diagrammer
  • nedre dioder = BA159
  • Mosfets: som anbefalt i diagrammene nedenfor
  • C1 = 1uF / 400V PPC
  • C2 = 0,01uF / 630V PPC
  • L1 = Som anbefalt i diagrammet nedenfor, kan det hende at du trenger eksperimentering

De har også innebygde kretsløp som tilbyr en moderat 1,2 mikrosekund dødtid mellom utganger og bytte av komponenter på høyside og lav side for å kjøre halvbro-kraftenheter.

Beregning av oscillatorfrekvensen

Når den inngår i den selvoscillerende formen, beregnes svingningsfrekvensen ganske enkelt ved å:

f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

De tre tilgjengelige selvoscillerende enhetene er IR2151, IR2152 og IR2155. IR2I55 ser ut til å ha større utgangsbuffere som vil gjøre en kapasitiv belastning på 1000 pF med tr = 80 ns og tf = 40 ns.

Den inkluderer liten oppstart og 150 ohm RT-forsyning. IR2151 har tr og tf på 100 ns og 50 ns og fungerer omtrent som IR2l55. IR2152 kan ikke skilles fra IR2151, men med fasekambio fra Rt til Lo. IR2l5l og 2152 inkluderer 75 ohm Rt kilde (ligning l.)

Disse typer ballastdrivere er vanligvis ment å være utstyrt med den rettet vekselstrøminngangsspenning, og disse er følgelig ment for minimal hvilestrøm og har fortsatt en l5V innebygd shuntregulator for å sikre at bare en begrensningsmotstand fungerer ekstremt godt gjennom DC utbedret busspenning.

Konfigurere Zero Crossing-nettverket

Ser du igjen til figur 2, vær oppmerksom på driverens synkroniseringspotensiale. Begge rygg-til-bak-dioder i tråd med lampekretsen er effektivt konfigurert som en null kryssdetektor for lampestrømmen. Foran lampestreken involverer resonanskretsen L, Cl og C2 alt sammen i en streng.

Cl er en DC-blokkerende kondensator med lav reaktans, slik at resonanskretsen er vellykket L og C2. Spenningen rundt C2 forsterkes ved hjelp av Q-faktoren til L og C2 ved resonans og treffer lampen.

Hvordan resonansfrekvensen bestemmes

Så snart lampen slår til, blir C passende kortsluttet av lampepotensialfallet, og frekvensen til resonanskretsen på dette punktet bestemmes av L og Cl.

Dette fører til en endring av noe lavere resonansfrekvens i løpet av standardoperasjoner, akkurat som før koordinert ved å registrere nullkryssingen av vekselstrømmen og dra nytte av den resulterende spenningen for å regulere driveroscillatoren.

Sammen med driverens hvilestrøm, vil du finne et par ekstra elementer på likestrømforsyningsstrøm som er en funksjonalitet i selve applikasjonskretsen:

Evaluering av gjeldende parametere for lading og utladning

l) Strøm som et resultat av lading av inngangskapasitansen til kraft-FET-ene

2) strøm som følge av lading og utlading av kryssisolasjonskapasitansen til de internasjonale likeretterportdriverenhetene. Hver komponent av gjeldende lysbue-relatcd og av den grunn holder seg til reglene:

  • Q = CV

Det kunne følgelig hensiktsmessig observeres at for å være i stand til å lade og lade ut inngangskapasitansene til kraftenheten, kan den forventede ladningen være et produkt av gate-drivspenningen og de sanne inngangskapasitansene, og også den anbefalte inngangseffekten vil være proporsjonal produktet av lading og frekvens og spenning i kvadrat:

  • Effekt = QV ^ 2 x F / f

Ovennevnte foreninger foreslår faktorene nedenfor når du lager en virkelig ballastkrets:

1) velg den minste arbeidsfrekvensen i henhold til avtagende induktordimensjon

2) velg det mest kompakte dysevolumet for kraftenhetene som er pålitelige med reduserte ledningsunderskudd (som minimerer ladningsspesifikasjonene)

3) DC-busspenning er normalt valgt, men hvis det finnes et alternativ, bruk minimumspenningen.

MERK: Ladning er rett og slett ikke en funksjonalitet for byttehastighet. Den overførte ladningen er den samme med hensyn til I0 ns eller 10 mikrosekunders overgangstid.

Vi vil på dette tidspunktet ta hensyn til noen få nyttige ballastkretser som kan oppnås ved hjelp av de selvoscillerende driverne. Sannsynligvis den mest populære fluorescerende lysarmaturen kan være den såkalte 'Double 40' typen som ofte bruker et par typiske Tl2- eller TS-lamper innenfor en felles reflektant.

Et par anbefalte ballastkretsløp er vist i de følgende figurene. Den første er den minimale effektfaktorkretsen, sammen med de andre arbeider med en ny diode / kondensatorinnstilling for å oppnå en effektfaktor> 0,95. Den lavere effektfaktorkretsen vist i figur 3 ønsker 115 VAC eller 230 VAC 50/60/400 Hz innganger for å generere en moderat DC-buss på 320 VDC.

Twin 40 Watt ballast kretsdiagram

Ballastkrets for doble 40 W lysrør twin 40 watt elektronisk ballastkrets med PFC-beskyttelse

Tatt i betraktning at inngangsretterne utfører like nær toppene til vekselstrøminngangsspenningen, er inngangseffektfaktoren rundt 0,6 lagging med en ikke-sinusformet strømbølgeform.

En slik type likeretter anbefales rett og slett ikke for noe annet enn en vurderingskrets eller kompakt lysstoffrør med redusert effekt, og kan uten tvil bli uønsket ettersom harmoniske strømmer i strømforsyningsenheter i tillegg blir redusert av strømkvalitetsbegrensninger.

IC bruker en begrensningsmotstand bare for å operere

Vær oppmerksom på at den internasjonale likeretteren IR2151 Control IC utfører direkte av DC-bussen ved hjelp av en begrensningsmotstand og dreier på nær 45 kHz i samsvar med det gitte forholdet:

  • f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

Strøm til den høye sidebryterporten stammer fra en bootstrap-kondensator på 0,1 pF, og den er ladet til omtrent 14V når som helst V5 (ledning 6) blir dratt lavt i ledning for strømbryteren på den lave siden.

Bootstrap-dioden l IDF4 forhindrer DC-busspenningen så snart endringen på høysiden utføres.

En rask gjenopprettingsdiode (<100 ns) is necessary to be certain that the bootstrap capacitor will not be moderately discharged since the diode comes back and obstructs the high voltage bus.

Den høyfrekvente utgangen i halvbroen er faktisk en firkantbølge med ekstremt raske omstillingsperioder (rundt 50 ns). For å unngå unormale utvidede lyder gjennom hurtigbølgefronter, brukes en 0,5 W snubber på 10 ohm og 0,001 pF for å minimere bytteperioder til omtrent 0,5 ps.

Med en innebygd Dead Time Facility

Vær oppmerksom på at vi har en innebygd dødtid på 1,2 ps i IR2151-driveren for å stoppe gjennomskytningsstrømmer i halvbroen. De 40 watt fluorescerende lampene styres parallelt, hver med sin egen L-C-resonanskrets. Omtrent fire rørkretser kan betjenes fra et enkelt sett med to MOSFET-er målt for å matche effektnivået.

Reaktansvurderinger for lampekretsen er plukket fra L-C reaktansetabeller eller gjennom formelen for serieresonans:

  • f = 1 / 2pi x kvadratrot av LC

Lampekretsens Q er ganske liten rett og slett på grunn av fordelene ved å fungere fra en fast gjentakelsesfrekvens som vanligvis åpenbart kan variere på grunn av RT- og CT-toleranser.

Fluorescerende lys har vanligvis ikke behov for ekstremt høye spenninger, og det er derfor en Q på 2 eller 3. ‘Flat Q`-kurver stammer ofte fra større induktorer og små kondensatorforhold der:

Q = 2pi x fL / R, hvor R ofte er større fordi det brukes mange flere svinger.

Mykstart under forvarming av rørfilamentet kan være billig inneholdt ved bruk av PTC. termistorer rundt hver lampe.

På denne måten øker spenningen langs lampen jevnt og trutt som RTC. selvoppvarmer helt til til slutt den slående spenningen sammen med varme filamenter oppnås og lampen lyser.




Forrige: 2 enkle jordfeilbrytere (ELCB) forklart Neste: 3 nøyaktige kjøleskapstermostatkretser - elektronisk solid state