Двухтактный электронный балласт мощностью 30 Вт
Электронный балласт предназначен для питания ЛЛ при освещении гаража, садового домика или других небольших помещений.
Балласт выполнен на доступных элементах и без труда может быть повторен радиолюбителями средней квалификации.
К достоинствам устройства, в частности, относится его способность работать при пониженном до 5 В напряжении питания. Данный электронный балласт рассчитан на питание ЛЛ ЛБУ 30 мощностью 30 Вт и имеет следующие технические характеристики:
Преобразователь выполнен на базе повышающего инвертора напряжения, нагруженного на последовательный колебательный контур, образованный катушкой индуктивности.
Структурная схема преобразователя
Структурная схема преобразователя L1 и конденсатором С1, параллельно которому включена люминесцентная лампа EL1.
Инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторной батареи 13,2 В в переменное в виде импульсов прямоугольной формы амплитудой 150 В, поступающее на последовательный колебательный контур L1, С1.
Резонансная частота контура равна частоте питающего напряжения, а ток, протекающий через нагрузку, подключенную к конденсатору кон¬тура, не зависит от ее сопротивления. При этом в момент подачи питающего напряжения сопротивление лампы EL1 велико, к конденсатору С1 приложено высокое напряжение, а через катушку индуктивности L1 протекает ток, превышающий номинальное значение.
Этот ток течет и через нити накала EL1, разогревая их, что обеспечивает надежное включение лампы. При загорании лампы ее сопротивление падает и шунтирует конденсатор С1. В результате напряжение на нем снижается до значения, поддерживающего горение лампы, а ток через катушку индуктивности L1 уменьшается до номинальной величины.
Принципиальная электрическая схема преобразователя
В этом случае легко обеспечиваются и оптимальные частоты преобразования. Кроме указанных выше элементов, преобразователь содержит плавкий предохранитель FU1, конденсатор С1, защищающий источник питания от импульсных токов, и цепочку С6, R5, подавляющую высокочастотные колебания напряжения на обмотках трансформатора Т2.
Работает преобразователь следующим образом. В момент подачи питающего напряжения транзисторы VT1, VT2 закрыты, и напряжение на их коллекторах равно напряжению питания. Через резисторы R1, R2 протекает ток, заряжающий конденсаторы С2, С3 в направлении, противоположном их полярности, указанной на схеме.
Запускается преобразователь на резонансной частоте контура L2C7, и транзисторы VT1, VT2 будут переключаться в момент перехода через нуль тока дросселя L2. После зажигания лампы EL1 и шунтирования ею конденсатора С7 передача энергии дросселя L2 лампе и конденсатору С7 затягивается, и частота преобразования снижается.
Технические характеристики люминесцентных ламп — что нужно знать при выборе
Однотактные преобразователи
Довольно часто для реализации электронных балластов, работающих от низковольтных источников питания, используют однотактные повышающие преобразователи. Достоинством этих преобразователей является низкая стоимость реализации. Среди различных схем предельной простотой отличается однотактный автогенераторный преобразователь, схема которого приведена на рисунке ниже.
Рассмотрим кратко принцип его работы. Трансформатор Т1 — линейный дроссель; интервалы накопления энергии в нем и передачи накопленной энергии в нагрузку разнесены во времени. На рисунке, ниже показаны временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.
Ток базы IБ насыщенного транзистора определяется напряжением на обмотке III и сопротивлением резистора R2. Когда ток коллектора Iк достигнет значения
где Ь21э — статический коэффициент передачи тока транзистора VT1, транзистор выходит из режима насыщения.
Развивается обратный регенеративный процесс: транзистор закрывается, и энергия, накопленная трансформатором, передается в нагрузку. После уменьшения тока вторичной обмотки вновь начинается этап накопления энергии. Интервал времени tn максимален при включении преобразователя, когда конденсатор С3 разряжен, и напряжение на нагрузке равно нулю.
Рассматриваемая схема является функциональным преобразователем источника напряжения питания Uпит в источник тока нагрузки Iн.
Недостаток простейшего преобразователя — зависимость тока коллектора Iк , а следовательно, и выходного напряжения от статического коэффициента передачи тока транзистора VT1. Поэтому параметры источника питания будут значительно отличаться при использовании различных экземпляров транзисторов.
Преимущества электронного балласта
В электронном балласте, точно так же как в классическом пускорегулирующем устройстве, старт и стабилизация рабочей точки лампы осуществляются с помощью дросселя, только для питания используется высокочастотный ток. Естественно, схема усложняется, но появляется ряд преимуществ по отношению к низкочастотному варианту.
На рисунке изображена блок-схема электронного балласта. Как видим, в электронном балласте сетевое напряжение выпрямляется, полученное постоянное напряжение преобразуется с помощью инвертора в переменное с повышенной частотой, которое подаётся на люминесцентную трубку через дроссель.
Показанная на схеме пунктиром необязательная цепь обратной связи может использоваться для стабилизации режима лампы при изменениях входного напряжения и для осуществления защитного отключения устройства в случае аварийных режимов работы.
Переход на повышенные частоты питающего лампу тока даёт следующие преимущества.
Увеличение эффективности. Как показывают исследования, увеличение частоты питающего тока с 50 Гц до 20 кГц увеличивает световую отдачу лампы примерно на 10%. Что позволяет увеличить выход лампы при той же потребляемой мощности, либо снизить потребление при том же световом выходе.
Уменьшение размеров и веса. На высоких частотах требуется дроссель с малой индуктивностью и он может иметь очень малые размеры. Также уменьшается требующаяся ёмкость конденсаторов и, соответственно, их размер. В целом электронный балласт получается весьма компактным и недорогим.
Люминесцентные лампы с электронным балластом
Типовая схема электронного балласта
Схемы недорогих ламп небольшой мощности практически одинаковы, отличия если есть, то в незначительных деталях. Существуют большие сборники схем для лам разных моделей, но для того, чтобы разобраться с принципом работы, достаточно рассмотреть устройство одной лампы. На рис. %img:ebcir приведена схема NAKAi 25W/833 (220-240V, 50-60Hz; Warm white).
Рис. %img:ebcir
Нагрузкой инвертора и одновременно последовательным резонансным контуром, определяющим частоту колебаний автогенератора является цепь из элементов L2, C8, C7, X1 (люминесцентная трубка). Влиянием первичной обмотки трансформатора связи L3 на эту цепь можно пренебречь из-за крайне низкой индуктивности обмотки по сравнению с индуктивностью дросселя L2.
Нетрудно догадаться, что показанные на блок-схеме (рис. %img:eb) опциональные элементы в дешёвых лампах отсутствуют: нет блока PFC и обратной связи для стабилизации режима.
