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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Велосипед с вихляющимися колесами 13.10.2005 На международном конкурсе новых конструкций велосипедов, уже девятый раз проведенном на Тайване, первый приз завоевал новый американский велосипед для детей, на ходу превращающийся из трехколесного в двухколесный. Для обучающегося езде на велосипеде момент старта - самый сложный, но на этой модели поездка начинается с трех колес. По мере того, как ездок разгоняется и сдвигает вес тела вперед, расходящиеся задние колеса сначала становятся параллельными, а потом сходящимися, превращаясь практически в одно колесо. Отпадает необходимость на бегу поддерживать ребенка или на время обучения прикреплять дополнительные задние колеса. Сейчас рассматривается возможность серийного выпуска такого велосипеда.

Другие интересные новости:

▪ Свинец прочнее, чем сталь

▪ Быстрорастворимая кровь

▪ Android-проектор Canon M-i1

▪ Долой телефоны-автоматы

▪ Экстремальный смартфон Ulefone Armor 12 5G

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электроснабжение. Подборка статей

▪ статья Судебная медицина и психиатрия. Шпаргалка

▪ статья Почему птицы улетают в другие страны? Подробный ответ

▪ статья Пырей ползучий. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Проводниковые материалы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой широкополосный генератор сигналов ВЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026