40 watt elektronisk ballastkreds

40 watt elektronisk ballastkreds

Den foreslåede 40 watt elektroniske forkobling er designet til at belyse ethvert 40 watt lysstofrør med høj effektivitet og optimal lysstyrke.

PCB-layoutet for den foreslåede elektroniske fluorescerende forkobling leveres også sammen med torroid- og bufferdrosselviklingsdetaljerne.



Introduktion

Selv den lovende og mest omtalte LED-teknologi er måske ikke i stand til at producere lys svarende til de moderne elektroniske lysstofdioder. Kredsløbet for et sådant elektronisk lys lys diskuteres her med effektivitet bedre end LED-lys.

For bare et årti siden var elektroniske forkoblinger relativt nye, og på grund af hyppige fejl og høje omkostninger foretrakes generelt ikke alle. Men med tiden gik enheden igennem nogle alvorlige forbedringer, og resultaterne var opmuntrende, da de begyndte at blive mere pålidelige og holdbare. De moderne elektroniske forkoblinger er mere effektive og fejlsikrede.

Forskellen mellem elektrisk forkobling og elektronisk forkobling

Så hvad er den nøjagtige fordel ved at bruge elektronisk fluorescerende ballast sammenlignet med den ældgamle elektriske ballast? For at forstå forskellene korrekt er det vigtigt at vide, hvordan almindelige elektriske forkoblinger fungerer.



Elektrisk forkobling er intet andet end en simpel højstrømsspændingsinduktor lavet af vikling af antal omdrejninger af kobbertråd over lamineret jernkerne.

Som vi alle ved, kræver et lysstofrør en høj startstrømkraft for at antænde og få elektronerne til at strømme sammen mellem dets endefilamenter. Når denne ledning er tilsluttet, bliver strømforbruget for at opretholde denne ledning, og belysningen bliver minimal. Elektriske forkoblinger bruges kun til at 'sparke' denne startstrøm og derefter kontrollere strømforsyningen ved at tilbyde øget impedans, når tændingen er afsluttet.

Brug af en starter i elektriske forkoblinger

En starter sørger for, at de indledende 'spark' påføres gennem intermitterende kontakter, hvor kobberviklingens lagrede energi bruges til at producere de krævede høje strømme.



Starteren holder op med at fungere, når røret bliver antændt, og nu ballasten føres via røret, begynder det at få en kontinuerlig strøm af vekselstrøm gennem det og på grund af dets naturlige egenskaber giver den høj impedans, styrer strømmen og hjælper med at opretholde optimal glød.

På grund af variationer i spændinger og mangel på en ideel beregning kan elektriske forkoblinger dog blive ret ineffektive, spredes og spilder meget energi gennem varme. Hvis du faktisk måler, vil du opdage, at en 40 watt elektrisk chokerarmatur kan forbruge så højt som 70 watt, næsten det dobbelte af det krævede beløb. De involverede indledende flimrer kan heller ikke værdsættes.

Elektroniske forkoblinger er mere effektive

Elektroniske forkoblinger er derimod lige det modsatte for så vidt angår effektivitet. Den, jeg byggede, forbrugte kun 0,13 ampere strøm @ 230 volt og producerede lysintensitet, der så meget lysere ud end normalt. De har brugt dette kredsløb siden sidste 3 år uden nogen som helst problemer (selvom jeg var nødt til at udskifte røret en gang, da det blev sort i enderne og begyndte at producere mindre lys.)

Den aktuelle aflæsning i sig selv viser, hvor effektivt kredsløbet er, strømforbruget er lige omkring 30 watt og et udgangslys svarende til 50 watt.

Sådan fungerer det elektroniske ballastkredsløb

Dets funktionsprincip for den foreslåede elektroniske fluorescerende ballast er ret ligetil. AC-signalet rettes først og filtreres ved hjælp af en bro- / kondensatorkonfiguration. Den næste omfatter et simpelt to-transistor tværkoblet oscillatortrin. Den udbedrede jævnstrøm påføres dette trin, som straks begynder at svinge med den krævede høje frekvens. Svingningerne er typisk firkantede bølger, som er passende bufferet via en induktor, inden den endelig bruges til at antænde og belyse det tilsluttede rør. Diagrammet viser en 110 V-version, som let kan ændres til 230 volt-model gennem enkle ændringer.

De følgende illustrationer forklarer klart, hvordan man bygger et hjemmelavet elektronisk 40 watt elektronisk fluorescerende ballastkredsløb derhjemme ved hjælp af almindelige dele.

40 watt elektronisk forkobling af printkortlayoutkomponenter

PCB-komponentlayout

ADVARSEL: INKLUDER EN MOV OG EN TERMISTER VED LEVERINGSINPUTEN, Ellers bliver kredsløbet uforudsigeligt og muligvis afblæst ved ethvert øjeblik.

MONTER OGSÅ TRANSISTORERNE OVER Separat, 4 * 1 tommer varmelegemer, til bedre effektivitet og længere levetid.

40 watt elektronisk ballast-printkortdesign med spor

PCB-sporlayout

Torroid-induktor

40 watt elektronisk forkobling T13 torroid ledningsdetaljer

Chokerinduktor

40 watt elektronisk forkobling

Liste over dele

  • 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 til 220V, 0,047uF / 400V til 110V AC-indgang
  • 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
  • Kølelegeme er påkrævet til T1 og T2.

Elektronisk forkoblingskredsløb til 40 Watt fluorescerende rør

Det næste koncept nedenfor forklarer, hvordan man bygger et simpelt, men ekstremt pålideligt elektronisk ballastkredsløb til kørsel eller drift af to 40 watt lysstofrør med en aktiv effektkorrektion.

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

De vigtigste elektriske egenskaber ved IC

Internationale ensretterkontrol-IC'er er monolitiske strømintegrerede kredsløb, der er egnede til at betjene MOSFET'er eller højsides MOSFET'er eller lGBT'er via logisk niveau, der henvises til jordinputledninger.

De har afbalanceret spændingsfunktionalitet så meget som 600 VDC og kan i modsætning til almindelige drivertransformatorer bringe superrene bølgeformer med stort set enhver driftscyklus fra 0 til 99%.

IR215X-sekvensen er faktisk et nyligt tilgængeligt tilbehør til Control IC-familien, og udover de tidligere nævnte egenskaber anvender produktet en topende, der kan sammenlignes i ydelse med LM 555 timer IC.

Disse typer driverchips giver dig udvikleren med selvoscillerende eller koordinerede vakulationsfunktioner udelukkende ved hjælp af alternative RT- og CT-komponenter Se figur nedenfor

Elektronisk ballastkredsløb til 40 watts fluorescerende rør

Liste over dele

  • Ct / Rt = det samme som angivet i nedenstående diagrammer
  • nedre dioder = BA159
  • Mosfets: som anbefalet i nedenstående diagrammer
  • C1 = 1uF / 400V PPC
  • C2 = 0,01 uF / 630V PPC
  • L1 = Som anbefalet i nedenstående diagram kan det være nødvendigt med nogle eksperimenter

De har ligeledes indbyggede kredsløb, der tilbyder en moderat 1,2 mikrosekund dødtid mellem udgange og skift af komponenter på høj side og lav side til kørsel af halvbroenheder.

Beregning af oscillatorfrekvensen

Når det er inkluderet i den selvoscillerende form, beregnes svingningsfrekvensen simpelthen ved at:

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

De tre tilgængelige selvoscillerende enheder er IR2151, IR2152 og IR2155. IR2I55 ser ud til at have mere omfattende outputbuffere, der vil dreje en kapacitet på 1000 pF med tr = 80 ns og tf = 40 ns.

Det inkluderer minimal opstart og 150 ohm RT-forsyning. IR2151 besidder tr og tf på 100 ns og 50 ns og fungerer meget lig IR2l55. IR2152 kan ikke skelnes fra IR2151, men med fase cambio fra Rt til Lo. IR2l5l og 2152 inkluderer 75 ohm Rt kilde (ligning l.)

Disse typer forkoblingsdrivere er normalt beregnet til at blive forsynet med den udbedrede vekselstrømsindgangsspænding, og disse er derfor beregnet til minimal hvilestrøm og har stadig en indbygget l5V shuntregulator for at sikre, at kun en begrænsningsmodstand fungerer ekstremt godt gennem jævnstrømmen udbedret busspænding.

Konfiguration af Zero Crossing-netværket

Ser du igen til figur 2, vær opmærksom på driverens synkroniseringspotentiale. Begge back-to-back-dioder i linje med lampekredsløbet er effektivt konfigureret som en nulkrydsningsdetektor til lampestrømmen. Foran lampestrejken involverer resonanskredsløbet L, Cl og C2 alt sammen i en streng.

Cl er en jævnstrømsblokerende kondensator med en lav reaktans, for at resonanskredsløbet med succes er L og C2. Spændingen omkring C2 forstærkes ved hjælp af Q-faktoren L og C2 ved resonans og rammer lampen.

Hvordan bestemmes resonansfrekvensen

Så snart lampen rammer, er C passende kortsluttet af lampens potentialfald, og frekvensen af ​​resonanskredsløbet på dette tidspunkt bestemmes af L og Cl.

Dette fører til en ændring af en eller anden lavere resonansfrekvens i løbet af standardoperationer, ligesom før koordineret gennem registrering af nulkrydsningen af ​​vekselstrømmen og udnyttelse af den resulterende spænding til at regulere driveroscillatoren.

Sammen med driverens hvilestrøm finder du et par ekstra elementer på jævnstrømsforsyningsstrøm, som er en funktionalitet i selve applikationskredsløbet:

Evaluering af parametre for strøm og afladning

l) Strøm som et resultat af opladning af indgangskapacitansen til effekt-FET'erne

2) strøm som følge af opladning og afladning af krydsisolationskapacitansen for de internationale ensretterportdrivere. Hver komponent i den aktuelle lysbue-relatcd og af den grund holder sig til reglerne:

  • Q = CV

Det kunne derfor hensigtsmæssigt observeres, at for at kunne oplade og aflade strømindretningens indgangskapaciteter kan den forventede opladning være et produkt af gate-drevspændingen og de sande indgangskapacitanser og også den anbefalede indgangseffekt vil være specifikt proportional med produktet af opladning og frekvens og spænding i kvadrat:

  • Effekt = QV ^ 2 x F / f

Ovennævnte foreninger foreslår nedenstående faktorer, når man laver et ægte ballastkredsløb:

1) vælg den mindste arbejdsfrekvens i henhold til faldende induktordimension

2) vælg det mest kompakte matricevolumen til kraftenhederne, der er pålidelige med reduceret ledningsunderskud (som minimerer afgiftspecifikationerne)

3) DC-busspænding er normalt valgt, men hvis der findes et alternativ, skal du bruge minimumspændingen.

BEMÆRK: Opladning er simpelthen ikke en funktion af skiftehastighed. Den transmitterede ladning er den samme med hensyn til I0 ns eller 10 mikrosekund overgangstider.

Vi vil på dette tidspunkt tage højde for et par nyttige ballastkredsløb, som kan opnås ved hjælp af de selvoscillerende drivere. Sandsynligvis den mest populære fluorescerende lysarmatur kan være den såkaldte 'Double 40' type, der ofte anvender et par typiske Tl2- eller TS-lamper inden for en fælles reflektant.

Et par anbefalede ballastkredsløb er vist i de følgende figurer. Den første er det minimale effektfaktorkredsløb sammen med de andre arbejder med en ny diode / kondensatorindstilling for at opnå en effektfaktor> 0,95. Det lavere effektfaktorkredsløb, der er bevist i figur 3, byder 115 VAC- eller 230 VAC 50/60/400 Hz-indgange velkommen til at generere en moderat DC-bus på 320 VDC.

Twin 40 Watt Ballast Circuit Diagram

Ballastkredsløb til dobbelt 40 watts lysstofrør dobbelt 40 watt elektronisk ballastkredsløb med PFC-beskyttelse

I betragtning af at indgangsretterne udfører lige tæt på spidserne for vekselstrømsindgangsspændingen, er indgangseffektfaktoren omkring 0,6 forsinket med en ikke-sinusformet strømbølgeform.

En sådan type ensretter anbefales simpelthen ikke til noget overhovedet bortset fra et vurderingskredsløb eller kompakt lysstofrør med reduceret effekt og kan uden tvivl blive uønsket, da harmoniske strømme i strømforsyningsenheder desuden mindskes af begrænsninger på strømkvaliteten.

IC bruger kun en begrænsende modstand til at fungere

Vær opmærksom på, at den internationale ensretter IR2151 Control IC udfører direkte fra jævnstrømsbussen ved hjælp af en begrænsningsmodstand og drejer tæt på 45 kHz i overensstemmelse med det givne forhold:

  • f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

Strøm til det høje sidekontaktportdrev stammer fra en bootstrap-kondensator på 0,1 pF, og der oplades til ca. 14V når som helst, V5 (ledning 6) trækkes lavt inden for ledningsspændingen til den lave side.

Bootstrap-dioden l IDF4 forhindrer DC-busspændingen, så snart den høje sideskift udføres.

En hurtig gendannelsesdiode (<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 høje frekvensudgang i halvbroen er faktisk en firkantet bølge med ekstremt hurtige omskiftningsperioder (ca. 50 ns). For at undgå unormale forlængede lyde gennem hurtigbølgefronterne anvendes en 0,5 W snubber på 10 ohm og 0,001 pF for at minimere skifteperioder til lige omkring 0,5 ps.

Med en indbygget Dead Time-facilitet

Vær opmærksom på, at vi har en indbygget dødtid på 1,2 ps i IR2151-føreren til at stoppe gennemskydningsstrømme i halvbroen. De 40 watt fluorescerende lamper styres parallelt, hver ved hjælp af sit eget LC-resonanskredsløb. Cirka fire rørkredsløb kunne betjenes fra et enkelt sæt af to MOSFET'er målt til at matche effektniveauet.

Reaktansværdiansættelserne for lampekredsløbet vælges fra L-C-reaktans-tabeller eller gennem formlen for serieresonans:

  • f = 1 / 2pi x kvadratroden af ​​LC

Lampekredsløbets Q er ret lille simpelthen på grund af fordelene ved at fungere fra en fast gentagelseshastighed, som normalt naturligvis kan variere på grund af RT- og CT-tolerancer.

Fluorescerende lys har normalt ikke brug for ekstremt høje slående spændinger, derfor er en Q på 2 eller 3 nok. 'Flade Q'-kurver stammer ofte fra større induktorer og små kondensatorforhold, hvor:

Q = 2pi x fL / R, hvor R ofte er større, fordi der anvendes meget flere vendinger.

Blød start under rørfilamentforopvarmning kan være billig indeholdt ved anvendelse af PTC. termistorer omkring hver lampe.

På denne måde øges spændingen langs lampen støt som RTC. selvopvarmer helt indtil indtil til sidst den slående spænding sammen med varme filamenter er opnået, og lampen tændes.




Forrige: 2 Simple Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB) forklaret Næste: 3 nøjagtige køleskabstermostatkredsløb - elektronisk solid-state