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:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Спецификация Cable Power для HDMI-кабелей 15.06.2022 Организация HDMI Forum опубликовала поправку к стандарту HDMI 2.1a с описанием технологии Cable Power. С ее помощью производители аксессуаров смогут избавиться от внешних блоков питания и других "костылей" при передаче данных на большое расстояние без потери качества сигнала. Современные HDMI-кабели имеют негласное ограничение длины в 3 метра для просмотра контента, требующего полной пропускной способности 48 Гбит/с, без снижения стабильности сигнала и качества картинки. При использовании более длинных аксессуаров, как правило, применяются дополнительные адаптеры питания с USB-коннектором. Новая спецификация Cable Power предусматривает возможность подачи дополнительной мощности (до 5 В/0,3 A) непосредственно через сам аксессуар. Отдельные устройства или разъемы при этом не потребуются - подача питания будет осуществляться самим источником сигнала (например, игровой консолью или медиаплеером). Отмечается, что функция будет работать только в одном направлении. Пользователю придется проверить расположение соответствующего значка на коннекторе самого кабеля. При неправильном подключении аксессуар не потеряет работоспособность, но и не получит дополнительного питания - это может привести к ухудшению качества сигнала. Пока неизвестно, какие именно коммерческие устройства первыми получат поддержку стандарта Cable Power. Его разработчики также сообщают, что владельцы старого оборудования смогут использовать новые кабели с помощью специальных переходников на micro-USB Type-B или USB Type-C.

Другие интересные новости:

▪ Швейная машина с компьютером

▪ В Европе USB Type-C стал стандартным зарядным разъемом для смартфонов

▪ Ультраяркий светодиод L-7113WYC желтого свечения

▪ Отдых на корточках

▪ Шпалы из пластика

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Литературная обойма. Крылатое выражение

▪ статья Сколько времени потребовалось константинопольскому патриарху Фотию, чтобы пройти все степени, отделявшие мирянина от главы клира? Подробный ответ

▪ статья Социолог. Должностная инструкция

▪ статья УКВ трансвертер на 144 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Активный фильтр резонанса салона на полевом и биполярном транзисторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026