Меню

Как сделать электронный балласт своими руками

ЭЛЕКТРОННЫЙ БАЛЛАСТ ДЛЯ ЛАМП ЛДС

Интересно то, что цена такого балласта недорога, всего 2 доллара. Для некоторых, покажется, что все-таки 2$ за балласт дороговато, но после вскрытия, оказалось, что в нем использованы компоненты в разы дороже общей цены балласта. Одна только пара мощных высоковольтных транзисторов 13009 уже стоят более доллара каждый.

Кстати, срок службы ЛДС зависит от способа запуска лампы. Из графиков видно, что холодный старт резко сокращает срок службы лампы.

Особенно в случае применения упрощенных электронных балластов, которые резко выводят ЛДС в рабочий режим. Да и способ питания лампы постоянным током также снижает срок службы. Незначительно — но всё-таки снижает. Примеры — на схемах ниже:

Простая схема электронного балласта (без микросхемы управления) почти мгновенно зажигает лампу. И для долговечности лампы это плохо. За короткое время нить накала не успевает разогреться, а высокое напряжение, приложенное между ее нитями, вырывает из нити накала требуемое количество электронов, необходимое для зажигания лампы, и этим разрушает накал, понижая его эмиссионную способность. Типовая принципиальная схема электронного балласта:

Поэтому рекомендуется выбирать белее серьёзную схему, с задержкой подачи питания (клик для увеличения):

В схеме купленного балласта особенно порадовал сетевой фильтр — чего нет в электронных трансформаторов для галогенных ламп. Фильтр оказался не простой: дроссель, варистор, предохранитель (не резистор как в ЭТ, а самый настоящий предохранитель), емкости перед и после дросселя. Дальше идет выпрямитель и два электролита — это не похоже на китайцев.

После уже идет стандартная, но в разы улучшенная схема двухтактого преобразователя. Тут сразу на глаза бросаются две вещи — теплоотводы транзисторов и применение более мощных резисторов в силовых цепях, обычно китайцам без разницы, где ток в цепи больше или меньше, они используют стандартные резисторы 0,25вт.

После генератора идут два дросселя, именно благодаря им происходит повышение напряжения, тут тоже все очень аккуратно, никаких претензий. Даже в мощных электронных трансформаторах китайские производители редко используют теплоотводы для транзисторов, но здесь как видим они есть, и не только есть, но и очень аккуратны — транзисторы прикручены через дополнительные изоляторы и через шайбы.

С обратной стороны плата тоже сияет аккуратностью монтажа, никаких острых выводов и испорченных дорожек, олово так-же не пожалели, все очень красиво и качественно.

Подключил устройство — оно отлично работает! Я уже начал думать, что сборку делали немцы, под суровым контролем, но тут вспомнил цену и почти поменял свое мнение о китайских производителях — молодцы парни, поработали на славу! Обзор подготовил АКА КАСЬЯН.

Форум по обсуждению материала ЭЛЕКТРОННЫЙ БАЛЛАСТ ДЛЯ ЛАМП ЛДС

Изучим различные типы стабилизаторов напряжения — от простых схем на стабилитроне, до транзисторных и микросхемных.

Подключение и испытание усилительного модуля на транзисторах КТ835 от электрофона «Россия 321 Стерео».

Схема оригинального регулятора яркости светодиодов, на базе полевого транзистора и оптрона.

Источник

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

Преимущества электронных ПРА

Электронный ПРА — балласт, спасающий лампу. В статье, ниже рассмотрим принцип построения, работу и элементную базу электронных балластов.

Электромагнитный ПРА (дроссель-стартер) имеет массу недостат­ков: надоедливое жужжание, непроизвольные вспышки и частое мерца­ние, исходящие от светильников использующих ЛЛ.

Основным и единственным его преимуществом является его деше­визна. Но за низкой ценой дросселя и стартера скрываются высокие экс­плуатационные расходы и масса неприятных факторов, влияющих на здоровье людей.

Читайте также:  Маска цыпленка своими руками для детей

Директивой Европейской комиссии №2000/55/ЕС предписан запрет на продажу и применение электромагнитных ПРА с целью ускорения повсеместного внедрения ЭПРА (электронных балластов) в странах Евросоюза. В США от использования электромагнитных балластов отказались еще раньше.

Директива комиссии ЕС о запрещении использования электромаг­нитных ПРА, возможно с некоторой задержкой, но неизбежно окажет влияние на принятие аналогичных решений и в России. Отрадным выгля­дит опыт Белоруссии. Там уже разработаны и сегодня действуют новые СНиППы, запрещающие устанавливать ПРА (стартеры и дроссели) в дошкольных и школьных учреждениях, учебных заведениях и больницах, а также на предприятиях, где требуется качественное освещение.

Бурное развитие электронной промышленности позволило создать электронный ПРА, обеспечивший совершенно новое качество работы люминесцентных ламп и светильников.

Широкое использование электронных ПРА (они же ЭПРА, они же электронные балласты) связано с рядом их существенных преимуществ по сравнению с электромагнитными ПРА. Разделим их на четыре группы.

Группа 1 — влияние на здоровье:

  • приятный немерцающий свет без стробоскопических эффектов и отсутствие шума благодаря работе в диапазоне 30—100 кГц;
  • слабое электромагнитное поле.

Группа 2 — комфортность:

  • надежное и быстрое (без мигания) зажигание ламп;
  • стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напря­жения;
  • возможность регулировки светового потока;
  • отключение по истечении срока службы лампы.

Группа 3 — экономичность:

  • высокое качество потребляемой электроэнергии — близкий к еди­нице коэффициент мощности благодаря потреблению синусои­дального тока с нулевым фазовым сдвигом (при использовании ак­тивного корректора мощности);
  • уменьшенное на 20 % энергопотребление (при сохранении свето­вого потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышен­ной частоте и более высокий КПД ЭПРА по сравнению с классиче­скими электромагнитным ПРА;
  • увеличенный на 50 % срок службы ламп благодаря щадящему ре­жиму работы и пуска;
  • снижение эксплуатационных расходов за счет сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров;
  • дополнительное энергосбережение до 70 % при работе в системах управления светом.

Группа 4 — экологичность:

  • меньшее количество отходов ламп (на 30 %) за счет увеличения срока службы ЛЛ.

Основные направления развития ПРА

В настоящее время ассортимент ЭПРА насчитывает десятки типораз­меров, отличающихся количеством и мощностью используемых с ними ламп, наличием или отсутствием возможности регулирования свето­вого потока, характером включения ламп (с предварительным прогре­вом электродов или без него), наличием функции защиты аппарата и электросети от возможных аварийных ситуаций. При всем кажущемся многообразии схемные решения современных ЭПРА ведущих мировых производителей, в принципе, одинаковы (рис. 3.12).

Одной из ведущих компаний в разработке и производстве кон­троллеров для управляющего каскада остается Int. Rectifier, США. Однако последнее время серьезную конкуренцию им оказывают компании THOMSON и PHILIPS.

OSRAM и TRIDONIC для уменьшения номенклатуры изделий при­ступили к выпуску унифицированных ЭПРА, предназначенных не для одного типа ламп, а для всей серии ламп различной мощности. Аппараты Quicktronic-Multiwatt от OSRAM могут работать с люминесцентными лампами 17 типоразмеров мощностью от 18 до 64 Вт и позволяют соз­давать более 100 комбинаций из линейных, компактных или кольцевых ламп. Но эти ЭПРА не обеспечивают плавное регулирование мощности ламп.

Серьезные разработки ведутся на пути создания систем управле­ния освещенности, которые действительно решают задачи повышения комфортности и экономии электроэнергии. Австрийская компания TRIDONIC продвигает на рынок так называемые управляемые ЭПРА, позволяющие управлять мощностью светового потока. К примеру, аппараты серии EXCEL позволяют управлять мощностью ламп любым из четырех способов: простым кнопочным включением, с помощью дат­чика освещенности, цифровых сигналов стандарта DSI и цифрового сиг­нала стандарта DALI.

Читайте также:  Отделка коробки тканью своими руками

Использование ЭПРА с датчиками освещенности, присутствия и вре­мени позволяет сэкономить до 70 % электроэнергии, расходуемой на освещение. Учитывая, что доля люминесцентных светильников адми­нистративных помещений составляет до 50 % от общего энергопотре­бления в этих помещениях, внедрение систем управления освещением позволяет сэкономить десятки киловат-часов в год. На текущий момент эти системы весьма дороги и широкого применения не находят.

Электрические параметры ЭПРА

Электрические параметры ЭПРА различных фирм практически одинаковы:

  • КПД — от 80 до 90%;
  • коэффициент мощности — не ниже 0,98;
  • широкий диапазон напряжений питания.

Отечественные электронные ПРА

В линейке ЭПРА имеются аппараты с холодным пуском (не более пяти включений в день) и с предварительным прогревом электродов (с неограниченным включением в день).

Относительно производства ЭПРА в России следует заметить, что хорошие схемные решения время от времени предлагали компании «Элекс-Электро» (г. Александров), «Трансвит» (г. Великий Новгород), «Ситэл» (г. Москва), «Орбита» (г. Саранск) и др.

Однако на сегодняшний день пока ни одной из российских ком­паний не удалось наладить стабильное производство качествен­ного и конкурентоспособного продукта. Причины этого кроются в отсутствии финансирования, низкой квалификации рабочего пер­сонала, а также в неспособности создания процесса производства в целом. Заслуживает внимания, пожалуй, только одна компания — ОАО «ЭНЭФ»(Беларусь). Ее ассортиментная линейка состоит из 117 видов ЭПРА (включая ЭПРА для ламп Т5 и регулируемые балласты).

Несомненно, ведущие западные компании-производители ЭПРА, хорошо понимая перспективы российского рынка, предлагают широкий выбор этих изделий. Уже несколько лет назад отметились своим при­сутствием в нашей стране компании OSRAM, HELVAR, TRIDONIC, VOSLOH SCHWABE, PHILIPS и др.

Сегодня ни у кого не вызывает сомнения, что в ближайшие 3—5 лет ЭПРА полностью вытеснят с рынка неэкономичные и вредные для здо­ровья электромагнитные балласты. Кстати, многие, кто умеет считать деньги и ценят свое здоровье и здоровье других, уже давно поменяли в используемых светильниках стартеры и дроссели на современные ЭПРА.

Структурная схема электронного балласта

Рассмотрим принцип работы простого электронного балласта на при­мере микросхемы IR2153. На структурной схеме электронного балласта (см рис. ниже) точка «А» подключается с помощью ключей Кл1 и Кл2 то к напряжению питания (Un = 4-310 В), то к общему проводу. Ключи, пере­заряжая конденсатор, образуют переносное напряжение. В результате в точке «А» возникают однополярные высокочастотные импульсы напря­жения (частота коммутации обычно находится в пределах 30—100 кГц), которые, во-первых, зажигают лампу, а, во-вторых, не дают газу деиони-зироваться (отсутствие мерцания).

Примечание

При таком методе пуска и управления полностью исключен фальстарт, поскольку лампа гарантированно коммутируется на постоянное напряжение, провалы которого принципиально отсутствуют. Сокращаются размеры индуктивного эле­мента. Регулировкой скважности (или фазы) импульсов комму­тации можно добиться изменения яркости свечения.

Как зажечь лампу?

Чтобы зажечь лампу, нужно разогреть ее электроды. Поскольку в схеме электронного балласта отсутствует стартер, необходимо каким-то образом первоначально замкнуть силовую цепь, чтобы протекающий ток разогрел электроды, а затем схему пуска отключить.

В лампах небольшой мощности (единицы ватт) первоначальное замы­кание цепи можно осуществить при помощи конденсатора С. Однако этот путь достаточно противоречив, поскольку для разогрева жела­тельно иметь как можно большее значение емкости, в то время как для возникновения хорошего резонансного эффекта выбирать эту емкость слишком большой нельзя.

Разработчики поступили следующим образом. Они включили парал­лельно конденсатору термистор с положительным температурным коэф­фициентом РТС— позистор. В холодном состоянии сопротивление позистора мало, и ток разогревает электроды лампы. Вместе с электро­дами разогревается и позистор.

Читайте также:  Плот с веслом своими руками

При определенной температуре сопротивление позистора резко повышается, цепь разрывается, и индуктивный выброс зажигает лампу. Позистор шунтируется низким сопротивлением горящей лампы. Использование позистора позволяет лампе зажигаться плавно и снижает износ электродов, что продлевает срок службы лампы до 20 тыс. ч.

Существует также метод предварительного прогрева катодов (более прогрессивный), заключающийся в том, что при прогреве частота драй­вера выше резонансной частоты питания лампы. В результате лампа сна­чала прогревается и только после того, как частота драйвера снижается до резонансной, — поджигается.

Микросхемы управления балластами

Наиболее дешевые (китайско-польские) электронные балласты рабо­тают в автогенераторном режиме и собираются из дискретных элемен­тов. Отсюда наличие нескольких сложных намоточных элементов — трансформаторов, большие габариты печатных плат, низкая надеж­ность, сложность настройки.

Ведущие фирмы-разработчики выпускают довольно широкий пере­чень микросхем управления балластами. Существуют как микросхемы, требующие наличия внешних силовых транзисторов, так и модифика­ции, в которых силовые ключи интегрированы в один корпус со схемой управления. Такие балласты довольно миниатюрны.

Совсем недавно появилось новое поколение микросхем управле­ния электронными балластами, обладающее многими сервисными и защитными функциями. К сожалению, отечественные разработки микросхем управления электронными балластами находятся в зача­точном состоянии; поэтому приходится рассказывать лишь о том, как преуспели на этом рынке зарубежные фирмы-производители силовой электроники.

Фирма International Rectifier производит микро­схемы IR2156, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167, IR2520, требующие внеш­них силовых транзисторов, и микросхемы IR5xHxx с интегрированными силовыми ключами.

Фирма STMicroelectronics производит микро­схемы L6569, L6571, L6574.

Фирма Motorola — МС2151, MPIC2151, MC33157DW. Фирма Unitrode (Texas Instilments) — UC3871, UC3872. Фирма PHILIPS — UBA2014, UBA2021, UBA2024.

Микросхемы имеют в своем составе:

  • цепь управления затвором верхнего ключевого транзистора с вольтдобавкой;
  • схему защиты от сквозных токов (защитная пауза 1,2 мкс);
  • узлы стабилизации внутреннего питания;
  • схему защиты от пониженного напряжения сети.

Кроме того, новое поколение микросхем MC33157DW, L6574, UBA2021, UBA2024, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167, IR2520 реализует:

  • возможность установки времени прогрева накальных электродов;
  • возможность установки скорости зажигания лампы за счет введе­ния плавающей задающей частоты;
  • возможность установки задержки включения силовых ключей;
  • дополнительную защиту от незажигания лампы и включение за­щитного режима в момент ее отказа;
  • защиту при перегорании накальных электродов и контроль нали­чия вставленной лампы;
  • защиту от зажигания на частоте ниже резонансной;
  • защиту от падения сетевого напряжения;
  • автоматический перезапуск при кратковременном пропадании се­тевого напряжения;
  • защиту от перегрева кристалла.

Добавлю, что микросхема IR2159 является диммером — умеет регу­лировать яркость лампы (фазовый метод регулировки).

Микросхемы IR2166, IR2167 имеют встроенный корректор коэффи­циента мощности.

Программы для проектирования электронных балластов

Для упрощения и ускорения проектирования новых поколений элек­тронных балластов (IR2156, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167) к лампам разной мощности и типов разработаны как детальные рекомендации Reference Designs, так и ПО САПР IRPLBDA4 (International Rectifier Lighting Ballast Design Software v.3), обеспечивающее почти полную автоматизацию проектирования вплоть до перечня элементов схемы. САПР сегодня поддерживает 36 типов ламп и 7 различных конфигураций балласта, а также дает возможность добавлять новые. Более чем 20 параметров, включая частоту, напряже­ние, ток и номиналы компонентов, выбираются пользователем. О про­ектировании с помощью этой программы будет рассказано в следующей статье:

Схема простого электронного балласта на IR53HD420

Источник: Давиденко Ю. Н. 500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в осве­щении. Эффективное электропитание люминисцентных, галогенных ламп, светодиодов, элементов «Умного дома»

Источник

Adblock
detector