Электронный балласт ламп ЛБ-20. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Основной недостаток ламп накаливания - низкий КПД и соответственно большой расход электрической энергии. Снизить потребление электрической энергии при освещении помещений можно, если использовать люминесцентные лампы, имеющие более высокий КПД. За рубежом в настоящее время широко применяют электронные балласты, обеспечивающие "гладкий", не пульсирующий свет.

Широкому внедрению электронных балластов в промышленность ранее препятствовали высокая стоимость компонентов, недостаточно высокая скорость переключения транзисторов и дорогостоящее производство. Все эти недостатки были устранены после выпуска новых экономичных драйверов МОП-затворов IR2151 фирмы International Rectifier и аналогичных других фирм. Эти драйверы представляют собой монолитные мощные интегральные схемы, способные управлять двумя транзисторами, МОП ПТ или БТИЗ полумостовых преобразователей. Они могут работать при напряжениях питания до 600 В, имеют четкие формы выходных импульсов с коэффициентом заполнения от 0 до 99 %.

Функциональная схема драйвера IR 2151 показана на рис.1.

(нажмите для увеличения)

Драйвер содержит входную часть на операционных усилителях, которая может работать в автогенераторном режиме. Частота определяется дополнительными навесными элементами, подключаемыми к выводам Cт, Rт.

Генераторы паузы на нуле обеспечивают задержки во включении выходного транзистора на 1 мкс после закрывания предыдущего транзистора. В канале верхнего плеча осуществляется гальваническая развязка, далее напряжение усиливается усилителем мощности на полевых транзисторах, и выходное напряжение с выхода HO поступает на затвор силового транзистора. Нижнее плечо работает от задающего генератора через генератор паузы на нуле и устройство задержки. Для обеспечения стабильности работы драйвера внутри имеется стабилитрон, ограничивающий напряжение до 15 В.

Схема электронного балласта показана на рис.2.

(нажмите для увеличения)

Частота работы преобразователя определяется цепью R2C5

fг = 1/(1,4R2C5) = 40 кГц.

Питание драйвера осуществляется через резистор R1, стабилизируется внутренним стабилитроном до 15 В и фильтруется конденсатором C4. Питание усилителя затвора верхнего плеча выполняется по схеме зарядного "насоса", т.е. через резистор R3 и диод VD5. Выходное напряжение преобразователя с конденсатора C7, поступающее на люминесцентные лампы, имеет прямоугольную форму. Лампы включены по последовательно резонансной схеме таким образом, что токи ламп протекают через накалы, после включения происходит разогрев накалов и зажигание ламп. Резонансные частоты контуров C9, L2 и C10, L3 равны 40 кГц.

Для уменьшения пик-фактора по потреблению электрической энергии нагрузка выпрямителя выбрана индуктивной (дроссель L1 и конденсатор C2, параллельно включенный конденсатор C3 служат для уменьшения амплитуды высокочастотной переменной составляющей). В этом случае нет необходимости во входном помехоподавляющем фильтре и обеспечивается "мягкое" включение в сеть (пик-фактором называется отношение амплитуды потребляемого тока к среднеквадратичному значению этого же тока).

Для ограничения скоростей переключения транзисторов на уровне 40-50 нс в затворы транзисторов включены резисторы R4 и R5 сопротивлением 24 Ом. Ограничивать скорости переключения необходимо для уменьшения влияния паразитных индуктивностей и емкостей монтажной платы. Ограничения скоростей переключения на таком уровне позволяет выполнить надежно работающую конструкцию.

При построении схемы необходимо правильно выбрать сопротивление ограничивающего резистора R1, для этого следует учесть все токи, протекающие через него: I0 - ток покоя микросхемы IR2151; I2 - ток, необходимый для включения затвора VT2; Iв - ток времязадающего резистора R2; Iн - ток зарядного "насоса" для питания усилителя верхнего плеча; Iс - ток внутреннего стабилитрона микросхемы для устойчивой работы стабилизатора.

Ток покоя микросхемы IR2151 при нормальной температуре составляет 1 мА и уменьшается на 10 % при повышении температуры на 100 °С. Принимаем его равным I0=1,1 мА.

Ток, необходимый для включения затвора VT2, определяем по формуле I2 = 2Qgfпр, где Qg - заряд затвора транзистора IRF730 (Qg = 18 нКл); fпр - частота преобразования, равная 40 кГц, т.е. I2 = 1,4 мА. Ток времязадающего резистора R2 Iв = 0,25 Ucc/R2 = 0,25 15/18•103 = 0,21 мА. Ток зарядного "насоса" имеет две составляющие: 1) при подаче включающего сигнала на затвор транзистора VT1 напряжение в первый момент мало и амплитуда тока приблизительно составляет 10 мА при длительности 200 нс; 2) при подаче выключающего сигнала на затвор транзистора VT1 напряжение в первый момент остается приблизительно равным напряжению питания выходного усилителя верхнего уровня микросхемы, амплитуда тока приблизительно составляет 20 мА при длительности 200 нс, тогда ток зарядного "насоса"

Iн=(10•10-3+20•10-3)200•10-9•40•103=0,24мА.

Ток внутреннего стабилитрона микросхемы может находится в пределах от 0,1 до 5 мА. С учетом изменения напряжений питающей сети выбираем ток внутреннего стабилитрона Iс = 0,5 мА.

Определим суммарный ток, протекающий через резистор R1,

IR1 = I0 + I2 + Iв + Iн +Ic = 1,1 + 1,4 + 0,21 + +0,24 + 0,5 = 3,45 мА

Сопротивление резистора R1

R1 = (190 - 15)/3,45•10-3 = 50 кОм.

Выбираем стандартное значение 47 кОм.

Конструктивно электронный балласт выполнен на двух платах. Входную часть (конденсатор C1, диоды VD1...VD4, дроссель L1, конденсатор C2) монтируют навесным монтажом. При подключении к промышленной сети последовательно необходимо включить предохранитель на ток 0,5 А. Остальная часть схемы расположена на печатной плате. Размещение на ней элементов показано на рис.3.

В качестве выпрямительных диодов VD1...VD4 можно использовать любые низкочастотные со средним прямым током более 0,2 А, максимальным обратным напряжением более 350 В (например, Д226, Д237Б, В, Ж, КД109В, КД209А, КД209Б или мостовой выпрямитель КЦ405). Вместо драйвера IR2151 можно применить IR2152, IR2153, IR2154, IR2155 без каких-либо изменений в схеме. Вместо полевых транзисторов IRF730 можно использовать аналогичные IRF720, IRF740. Радиаторов к транзисторам не требуется.

Все резисторы схемы типа МЛТ-0,125, резистор R1 - МЛТ-1, R6 МЛТ-0,5 . В качестве дросселя L1 можно использовать аналогичный с индуктивностью 1,3-2,0 Гн на ток 0,20,25 А, подойдет также дроссель от ламповых черно-белых телевизоров ДР2,3-0,21. Конденсаторы C8, C9, C10 типа К31У-3Е-5, можно использовать конденсаторы типа КСО, К73-17. Конденсатор C2 типа К50-7; C5, C6 - КМ5; С1, С3, С7 типа К73-17 на напряжение 400 В.

Печатная плата выполнена таким образом, что номиналы резистора R1, конденсаторов C9, C10 можно подобрать параллельным включением.

Индуктивности L2 и L3 намотаны на кольцах из альсифера марки ВЧ-32Р диаметром 29 мм и содержат по 320 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,3 мм. В качестве сердечника можно использовать феррит Ш7х7 µ2000НМ с зазором 0,5 мм. Без всяких изменений в схеме вместо ламп ЛБ-20 можно использовать широко выпускаемые в настоящее время лампы мощностью 18 Вт. Необходимо также отметить, что с электронным балластом зажигаются и горят лампы с вышедшими из строя нитями накала (в этом случае накалы ламп необходимо закоротить).

Нормально работающий балласт по цепи 190 В должен потреблять ток 0,2 - 0,21 А (измерение можно выполнить между двумя платами конструкции).

Выполненный осветитель на настоящий момент проработал 5 мес, дает освещенность большую, чем от лампы накаливания 100 Вт, включение без бросков тока, зажигание ламп происходит практически мгновенно и что особо важно, при работе с литературой замечается гораздо меньшее уставание глаз.

Автор: Д.П. Афанасьев

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Магнитный наноматериал для защиты ценных бумаг от подделок 04.03.2021 Международный коллектив ученых разработал новый композитный наноматериал на основе железа, кобальта и никеля с управляемыми магнитными свойствами. Полученный материал может быть использован для защиты денег и ценных бумаг от подделок. Фальсификация валюты с каждым годом становится все сложнее, и все благодаря современной науке и новым, сложным композитным материалам Сегодня разработки технологий синтеза новых магнитных наноматериалов с улучшенными и управляемыми функциональными свойствами являются перспективными областями исследования. Благодаря наноразмерам и, соответственно, особым электрическим и магнитным свойствам, такие материалы имеют потенциал применения от мобильных электронных устройств до космических технологий, где к материалам предъявляются особые требования по качеству и размеру изготовляемых из них изделий. Для получения магнитного наноматериала на основе тройной системы "железо-кобальт-никель" применялась технология химического осаждения с последующим восстановлением водородом. Разработанный материал отличается высокой устойчивостью к размагничивающим факторам, что открывает перспективы для его использования в качестве наполнителя магнитных резин, для защиты денег и ценных бумаг от подделок, а также в устройствах, использующих принцип магнитного сцепления.

Другие интересные новости:

▪ Новое топливо из фруктозы

▪ Карта расширения ASUS PCE-AX3000

▪ Рекордный трос

▪ Человек легко приспосабливается к шуму

▪ Настоящий изогнутый сенсорный дисплей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Акустические системы. Подборка статей

▪ статья Вверх тормашками. Крылатое выражение

▪ статья Кто сумел пересечь пешком Атлантический океан и попытался перейти Тихий? Подробный ответ

▪ статья Стропальщик. Должностная инструкция

▪ статья Фронтальная акустика: подиумы под 6х9. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Для школьной елки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026