Sirkuit Ballast Elektronik 40 watt

Ballast elektronik 40 watt yang diusulkan dirancang untuk menerangi setiap tabung fluoresen 40 watt, dengan efisiensi tinggi, dan kecerahan optimal.

Tata letak PCB dari ballast fluoresen elektronik yang diusulkan juga disediakan bersama dengan detail belitan torroid dan buffer choke.

pengantar

Bahkan teknologi LED yang menjanjikan dan paling banyak dibicarakan mungkin tidak dapat menghasilkan lampu yang setara dengan lampu ballast fluoresen elektronik modern. Rangkaian lampu tabung elektronik semacam itu dibahas di sini, dengan efisiensi lebih baik daripada lampu LED.

Hanya satu dekade yang lalu ballast elektronik masih relatif baru dan karena sering mengalami kegagalan dan biaya tinggi umumnya tidak disukai oleh semua orang. Tetapi seiring berjalannya waktu, perangkat mengalami beberapa peningkatan serius dan hasilnya menggembirakan karena mulai menjadi lebih andal dan tahan lama. Ballast elektronik modern lebih efisien dan anti gagal.

Perbedaan antara Ballast Listrik dan Ballast Elektronik

Jadi apa keuntungan sebenarnya menggunakan ballast fluorescent elektronik dibandingkan dengan ballast listrik kuno? Untuk memahami perbedaan dengan benar, penting untuk mengetahui cara kerja ballast listrik biasa.

Ballast listrik tidak lain adalah induktor tegangan listrik arus tinggi sederhana yang dibuat dengan melilitkan sejumlah lilitan kawat tembaga di atas inti besi berlapis.

Pada dasarnya, seperti yang kita ketahui, tabung fluoresen membutuhkan dorong arus awal yang tinggi untuk menyala dan membuat aliran elektron terhubung di antara filamen ujungnya. Setelah konduksi ini terhubung, konsumsi arus untuk mempertahankan konduksi ini dan iluminasi menjadi minimal. Ballast listrik digunakan hanya untuk 'menendang' arus awal ini dan kemudian mengontrol suplai arus dengan menawarkan impedansi yang meningkat setelah penyalaan selesai.

Penggunaan Starter di Ballast Listrik

Sebuah starter memastikan bahwa 'tendangan' awal diterapkan melalui kontak intermiten, di mana energi simpanan belitan tembaga digunakan untuk menghasilkan arus tinggi yang dibutuhkan.

Starter berhenti berfungsi setelah tabung dinyalakan dan sekarang karena pemberat dialihkan melalui tabung, mulai mendapatkan aliran AC yang terus menerus melaluinya dan karena atribut alaminya menawarkan impedansi tinggi, mengendalikan arus dan membantu mempertahankan cahaya yang optimal.

Namun, karena variasi tegangan dan kurangnya perhitungan yang ideal, ballast listrik bisa menjadi sangat tidak efisien, menghilangkan dan membuang banyak energi melalui panas. Jika Anda benar-benar mengukurnya, Anda akan menemukan bahwa perlengkapan choke listrik 40 watt dapat mengonsumsi daya hingga 70 watt, hampir dua kali lipat jumlah yang dibutuhkan. Juga, film awal yang terlibat tidak dapat dihargai.

Ballast Elektronik Lebih Efisien

Ballast elektronik di sisi lain justru sebaliknya dalam hal efisiensi. Yang saya buat hanya mengonsumsi arus 0,13 Amps @ 230volts dan menghasilkan intensitas cahaya yang tampak jauh lebih terang dari biasanya. Sirkuit ini telah digunakan sejak 3 tahun terakhir tanpa masalah apa pun (meskipun saya harus mengganti tabung sekali karena ujungnya menghitam dan mulai menghasilkan cahaya yang lebih rendah.)

Pembacaan arus itu sendiri membuktikan betapa efisiennya rangkaian, konsumsi daya hanya sekitar 30 watt dan lampu keluaran yang setara dengan 50 watt.

Bagaimana Sirkuit Ballast Elektronik Bekerja

Prinsip kerja ballast fluorescent elektronik yang diusulkan agak langsung. Sinyal AC pertama kali diperbaiki dan disaring menggunakan konfigurasi jembatan / kapasitor. Berikutnya terdiri dari dua tahap osilator cross-coupled sederhana transistor. DC yang diperbaiki diterapkan ke tahap ini yang segera mulai berosilasi pada frekuensi tinggi yang diperlukan. Osilasi biasanya berupa gelombang persegi yang disangga dengan tepat melalui induktor sebelum akhirnya digunakan untuk menyalakan dan menerangi tabung yang terhubung. Diagram menunjukkan versi 110 V yang dapat dengan mudah dimodifikasi menjadi model 230 volt melalui perubahan sederhana.

Ilustrasi berikut dengan jelas menjelaskan cara membangun sirkuit ballast fluoresen elektronik 40 watt buatan sendiri di rumah menggunakan komponen biasa.

Tata Letak Komponen PCB

PERHATIAN: HARAP SERTAKAN MOV DAN TERMISTER PADA INPUT PASOKAN, KECUALI SIRKUIT AKAN MENJADI TAK TERPREDIKTIFKAN DAN DAPAT DIHANCURKAN SETIAP SAAT.

JUGA, PASANG TRANSISTOR TERPISAH, 4 * 1 INCH HEATSINK, UNTUK EFISIENSI YANG LEBIH BAIK DAN HIDUP LEBIH PANJANG.

Tata Letak Trek PCB

Induktor Torroid

Induktor Choke

Daftar Bagian

• 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 untuk 220V, 0,047uF / 400V untuk input AC 110V
• C3, C4 = 0,033 / 400V PPC
• C5 = 4.7uF / 400V Elektrolitik
• D1 = Diac DB3
• D2 …… D7 = 1N4007
• D10, D13 = B159
• D8, D9, D11, D12 = 1N4148
• T1, T2 = 13005 Motorola
• Heatsink diperlukan untuk T1 dan T2.

Sirkuit Ballast Elektronik untuk Tabung Fluoresen Kembar 40 Watt

Konsep selanjutnya di bawah ini menjelaskan cara membangun sirkuit ballast elektronik yang sederhana namun sangat andal untuk menggerakkan atau mengoperasikan dua tabung fluoresen 40 watt, dengan koreksi daya aktif.

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

Fitur Listrik Utama dari IC

IC Kontrol Penyearah Internasional adalah sirkuit terintegrasi daya monolitik yang cocok untuk mengoperasikan MOSFET sisi rendah dan sisi tinggi atau lGBT melalui level logika, yang dirujuk ke kabel input ground.

Mereka menampilkan fungsionalitas tegangan yang seimbang sebanyak 600 VDC dan, berbeda dengan transformator driver biasa, dapat menghadirkan bentuk gelombang super bersih dengan hampir semua siklus kerja dari 0 hingga 99%.

Urutan IR215X sebenarnya adalah aksesori yang baru-baru ini tersedia untuk rangkaian IC Kontrol dan, selain karakteristik yang disebutkan sebelumnya, produk ini menggunakan ujung atas yang kinerjanya sebanding dengan IC pewaktu LM 555.

Jenis chip driver ini memberi Anda kemampuan osilasi sendiri atau terkoordinasi kepada pengembang dengan bantuan komponen RT dan CT alternatif. Lihat gambar di bawah ini

Daftar Bagian

• Ct / Rt = sama seperti yang diberikan pada diagram di bawah ini
• dioda bawah = BA159
• Mosfets: seperti yang direkomendasikan pada diagram di bawah ini
• C1 = 1uF / 400V PPC
• C2 = 0,01uF / 630V PPC
• L1 = Seperti yang direkomendasikan pada diagram di bawah ini, mungkin perlu beberapa eksperimen

Mereka juga memiliki sirkuit built-in yang menawarkan waktu mati 1,2 mikrodetik sedang antara output dan mengganti komponen sisi tinggi dan sisi rendah untuk menggerakkan perangkat daya setengah jembatan.

Menghitung Frekuensi Osilator

Kapanpun termasuk dalam bentuk osilasi sendiri frekuensi osilasi dihitung hanya dengan:

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

Tiga perangkat berosilasi otomatis yang dapat diakses adalah IR2151, IR2152, dan IR2155. IR2I55 tampaknya memiliki buffer keluaran yang lebih substansial yang akan mengubah beban kapasitif 1000 pF dengan tr = 80 ns dan tf = 40 ns.

Ini termasuk power start-up yang sangat kecil dan suplai 150 ohm RT. IR2151 memiliki tr dan tf 100 ns dan 50 ns dan bekerja seperti IR2l55. IR2152 tidak dapat dibedakan dengan IR2151 meskipun dengan fase cambio dari Rt ke Lo. IR2l5l dan 2152 termasuk sumber 75 ohm Rt (Persamaan l.)

Jenis driver pemberat ini biasanya dimaksudkan untuk dilengkapi dengan tegangan input AC yang diperbaiki dan akibatnya ini dimaksudkan untuk arus diam minimal dan masih memiliki regulator shunt built-in l5V untuk memastikan bahwa hanya satu resistor pembatas yang bekerja dengan sangat baik melalui DC tegangan bus diperbaiki.

Mengonfigurasi jaringan Zero Crossing

Melihat lagi ke Gambar 2, perhatikan potensi sinkronisasi driver. Kedua dioda back-to-back sejajar dengan sirkuit lampu dikonfigurasi secara efisien sebagai detektor persimpangan nol untuk arus lampu. Menjelang pemogokan lampu, rangkaian resonansi melibatkan L, Cl dan C2 semuanya dalam satu string.

Cl adalah kapasitor pemblokiran DC yang memiliki reaktansi rendah, agar rangkaian resonansi berhasil L dan C2. Tegangan di sekitar C2 diperkuat melalui faktor Q L dan C2 pada resonansi dan mengenai lampu.

Bagaimana Frekuensi Resonan Ditentukan

Segera setelah lampu menyala, C, secara tepat dihubung pendek oleh penurunan potensial lampu, dan frekuensi rangkaian resonansi pada titik ini ditentukan oleh L dan Cl.

Hal ini menyebabkan perubahan ke beberapa frekuensi resonansi yang lebih rendah selama operasi standar, seperti sebelumnya dikoordinasikan melalui penginderaan nol-penyilangan arus AC dan memanfaatkan tegangan yang dihasilkan untuk mengatur osilator driver.

Seiring dengan arus diam driver, Anda akan menemukan beberapa elemen tambahan pada arus suplai DC yang merupakan fungsi dari rangkaian aplikasi:

Mengevaluasi Parameter Pelepasan Arus dan Pengisian Daya

l) Arus sebagai akibat dari pengisian kapasitansi input dari FET daya

2) arus yang dihasilkan dari pengisian dan pemakaian kapasitansi isolasi persimpangan dari perangkat driver gerbang Penyearah Internasional. Setiap komponen dari arc charge-relatcd dan karena itu patuhi aturan:

• Q = CV

Dapat dengan mudah diamati, akibatnya, untuk dapat mengisi dan melepaskan kapasitansi input perangkat daya, muatan yang diharapkan dapat berupa produk dari tegangan penggerak gerbang dan kapasitansi input yang sebenarnya dan juga daya masukan yang direkomendasikan akan secara khusus proporsional dengan produk muatan dan frekuensi dan tegangan kuadrat:

• Daya = QV ^ 2 x F / f

Asosiasi yang disebutkan di atas mengusulkan faktor-faktor di bawah ini saat membuat sirkuit ballast nyata:

1) pilih frekuensi kerja terkecil sesuai dengan penurunan dimensi induktor

2) pilih volume die paling ringkas untuk perangkat daya yang dapat diandalkan dengan defisit konduksi yang berkurang (yang meminimalkan spesifikasi pengisian daya)

3) Tegangan bus DC biasanya dipilih, namun jika ada alternatif, gunakan tegangan minimum.

CATATAN: Mengisi daya bukanlah fungsi dari tingkat perpindahan. Muatan yang ditransmisikan sama dengan waktu transisi I0 ns atau 10 mikrodetik.

Kami pada titik ini akan mempertimbangkan beberapa sirkuit pemberat yang berguna yang dapat dicapai dengan menggunakan driver berosilasi sendiri. Mungkin perlengkapan lampu fluorescent yang paling disukai mungkin yang disebut tipe 'Double 40' yang sering menggunakan beberapa lampu Tl2 atau TS yang umum di dalam reflektor umum.

Sepasang sirkuit balast yang direkomendasikan ditunjukkan pada gambar berikut. Yang pertama adalah rangkaian faktor daya minimal, bersama dengan yang lain bekerja dengan pengaturan dioda / kapasitor baru untuk mencapai faktor daya> 0,95. Rangkaian faktor daya yang lebih rendah terbukti pada gambar 3 menerima input 115 VAC atau 230 VAC 50/60/400 Hz untuk menghasilkan bus DC sedang sebesar 320 VDC.

Diagram Sirkuit Ballast Kembar 40 Watt

Mempertimbangkan bahwa penyearah input berjalan mendekati puncak tegangan input AC, faktor daya input sekitar 0,6 tertinggal dengan bentuk gelombang arus non-sinusoidal.

Jenis penyearah seperti itu sama sekali tidak disarankan untuk apa pun selain dari sirkuit penilaian atau fluorescent kompak berdaya rendah dan tanpa diragukan lagi dapat menjadi tidak diinginkan karena arus harmonik dalam perangkat catu daya juga berkurang dengan pembatasan kualitas daya.

IC menggunakan Resistor Pembatas hanya untuk Beroperasi

Perhatikan bahwa IC Kontrol Penyearah Internasional IR2151 bekerja langsung dari bus DC melalui resistor pembatas dan pivot pada mendekati 45 kHz sesuai dengan hubungan yang diberikan:

• f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

Daya untuk penggerak gerbang sakelar sisi tinggi muncul dari kapasitor bootstrap 0,1 pF dan diisi hingga kira-kira 14V setiap kali V5 (kabel 6) diseret rendah dalam konduksi sakelar daya sisi rendah.

Dioda bootstrap l IDF4 mencegah tegangan bus DC segera setelah perubahan sisi tinggi terjadi.

Dioda pemulihan cepat (<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.

Output frekuensi tinggi di jembatan setengah sebenarnya adalah gelombang persegi dengan periode peralihan yang sangat cepat (sekitar 50 ns). Untuk menghindari kebisingan yang diperpanjang yang tidak normal melalui front gelombang cepat, snubber 0,5W 10 ohm dan 0,001 pF digunakan untuk meminimalkan periode sakelar menjadi hanya sekitar 0,5 ps.

Menampilkan Fasilitas Built-in Dead Time

Perhatikan bahwa kita memiliki waktu mati built-in 1.2 ps di driver IR2151 untuk menghentikan arus tembak-menembak di half-bridge. Lampu fluoresen 40 watt dikontrol secara paralel, masing-masing menggunakan sirkuit resonansi L-C sendiri. Kira-kira empat sirkuit tabung dapat dioperasikan dari satu set dua MOSFET yang diukur agar sesuai dengan level daya.

Penilaian reaktansi untuk rangkaian lampu diambil dari tabel reaktansi L-C atau melalui rumus resonansi seri:

• f = 1 / 2pi x akar kuadrat LC

Q dari rangkaian lampu cukup kecil hanya karena keuntungan fungsi dari tingkat kekambuhan tetap yang biasanya, jelas, mungkin berbeda karena toleransi RT dan CT.

Lampu fluorescent umumnya tidak membutuhkan tegangan sambaran yang sangat tinggi sehingga Q 2 atau 3 sudah cukup. Kurva 'Flat Q` sering kali berasal dari induktor yang lebih besar dan rasio kapasitor kecil di mana:

Q = 2pi x fL / R, dimana R seringkali lebih besar karena lebih banyak belokan yang digunakan.

Soft-start selama pemanasan awal filamen tabung mungkin tidak mahal dengan memanfaatkan PTC. termistor di sekitar setiap lampu.

Dengan cara ini, tegangan di sepanjang lampu terus meningkat sebagai RTC. self-heat sampai akhirnya voltase mencolok bersama dengan filamen panas tercapai dan lampu menyala.