Circuit de ballast électronique de 40 watts

Le ballast électronique de 40 watts proposé est conçu pour éclairer n'importe quel tube fluorescent de 40 watts, avec un rendement élevé et une luminosité optimale.

La disposition du circuit imprimé du ballast électronique fluorescent proposé est également fournie avec le torroid et les détails de l'enroulement du starter tampon.

introduction

Même la technologie LED la plus prometteuse et la plus parlée est peut-être incapable de produire des lumières égales aux lampes à ballasts fluorescents électroniques modernes. Le circuit d'une telle lampe à tube électronique est discuté ici, avec une efficacité meilleure que les lumières LED.

Il y a à peine dix ans, les ballasts électroniques étaient relativement nouveaux et, en raison de pannes fréquentes et de coûts élevés, n'étaient généralement pas préférés par tout le monde. Mais avec le temps, l'appareil a subi de sérieuses améliorations et les résultats ont été encourageants car ils ont commencé à devenir plus fiables et durables. Les ballasts électroniques modernes sont plus efficaces et à l'épreuve des pannes.

Différence entre le ballast électrique et le ballast électronique

Alors, quel est l’avantage exact de l’utilisation d’un ballast fluorescent électronique par rapport à l’ancien ballast électrique? Pour bien comprendre les différences, il est important de savoir comment fonctionnent les ballasts électriques ordinaires.

Le ballast électrique n'est rien d'autre qu'un simple inducteur de tension secteur à courant élevé fabriqué en enroulant un nombre de tours de fil de cuivre sur un noyau de fer laminé.

Fondamentalement, comme nous le savons tous, un tube fluorescent nécessite une forte poussée de courant initial pour s'enflammer et faire en sorte que le flux d'électrons se connecte entre ses filaments d'extrémité. Une fois cette conduction connectée, la consommation de courant pour maintenir cette conduction et l'éclairage devient minime. Les ballasts électriques sont utilisés simplement pour «kick» ce courant initial et ensuite contrôler l'alimentation du courant en offrant une impédance accrue une fois l'allumage terminé.

Utilisation d'un démarreur dans les ballasts électriques

Un démarreur s'assure que les «coups de pied» initiaux sont appliqués par des contacts intermittents, au cours desquels l'énergie stockée de l'enroulement de cuivre est utilisée pour produire les courants élevés requis.

Le démarreur cesse de fonctionner une fois que le tube est allumé et maintenant, puisque le ballast est acheminé via le tube, commence à recevoir un flux continu de courant alternatif à travers lui et, en raison de ses attributs naturels, offre une impédance élevée, contrôlant le courant et aidant à maintenir une lueur optimale.

Cependant, en raison de la variation des tensions et de l'absence d'un calcul idéal, les ballasts électriques peuvent devenir assez inefficaces, se dissiper et gaspiller beaucoup d'énergie grâce à la chaleur. Si vous mesurez réellement, vous constaterez qu'un appareil de starter électrique de 40 watts peut consommer jusqu'à 70 watts de puissance, soit presque le double de la quantité requise. De plus, les scintillements initiaux impliqués ne peuvent pas être appréciés.

Les ballasts électroniques sont plus efficaces

Les ballasts électroniques, en revanche, sont exactement le contraire en ce qui concerne l'efficacité. Celui que j'ai construit ne consommait que 0,13 ampère de courant à 230 volts et produisait une intensité lumineuse beaucoup plus brillante que la normale. Ils utilisent ce circuit depuis 3 ans sans aucun problème (même si j'ai dû remplacer le tube une fois car il noircissait aux extrémités et commençait à produire moins de lumière.)

La lecture du courant elle-même prouve l'efficacité du circuit, la consommation d'énergie étant d'environ 30 watts et une lumière de sortie équivalente à 50 watts.

Comment fonctionne le circuit de ballast électronique

Son principe de fonctionnement du ballast fluorescent électronique proposé est assez simple. Le signal CA est d'abord redressé et filtré à l'aide d'une configuration pont / condensateur. Le suivant comprend un simple étage oscillateur à couplage croisé à deux transistors. Le courant continu redressé est appliqué à cet étage qui commence immédiatement à osciller à la haute fréquence requise. Les oscillations sont généralement des ondes carrées qui sont tamponnées de manière appropriée via un inducteur avant d'être finalement utilisées pour allumer et éclairer le tube connecté. Le schéma montre une version 110 V qui peut être facilement modifiée en modèle 230 volts grâce à de simples modifications.

Les illustrations suivantes expliquent clairement comment construire un circuit de ballast électronique fluorescent de 40 watts maison à la maison en utilisant des pièces ordinaires.

Disposition des composants PCB

AVERTISSEMENT: S'IL VOUS PLAÎT INCLURE UN MOV ET UN THERMISTRE À L'ENTRÉE D'ALIMENTATION, AUTREMENT LE CIRCUIT DEVIENDRA IMPRÉVISIBLE ET PEUT SOUFFLER À TOUT MOMENT.

ÉGALEMENT, MONTEZ LES TRANSISTORS SUR DES ÉLECTRIQUES SÉPARÉS DE 4 * 1 POUCES, POUR UNE MEILLEURE EFFICACITÉ ET UNE DURÉE DE VIE PLUS LONGUE.

Disposition de la piste PCB

Inducteur Torroid

Inducteur de starter

Liste des pièces

• R1, R2, R5 = 330K MFR 1%
• R3, R4, R6, R7 = 47 Ohm, CFR 5%
• R8 = 2,2 Ohms, 2 watts
• C1, C2 = 0,0047 / 400 V PPC pour 220 V, 0,047 uF / 400 V pour entrée 110 V CA
• C3, C4 = 0,033 / 400 V PPC
• C5 = 4,7 uF / 400 V électrolytique
• D1 = Diac DB3
• D2 …… D7 = 1N4007
• D10, D13 = B159
• D8, D9, D11, D12 = 1N4148
• T1, T2 = 13005 Motorola
• Le dissipateur thermique est requis pour T1 et T2.

Circuit de ballast électronique pour tubes fluorescents jumeaux de 40 watts

Le concept suivant ci-dessous explique comment construire un circuit de ballast électronique simple mais extrêmement fiable pour piloter ou faire fonctionner deux tubes fluorescents de 40 watts, avec une correction de puissance active.

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

Principales caractéristiques électriques du CI

Les CI International Rectifier Control sont des circuits intégrés de puissance monolithiques adaptés au fonctionnement des MOSFET ou des LGBT côté bas et côté haut via le niveau logique, référencés aux fils d'entrée de terre.

Ils disposent d'une fonctionnalité de tension équilibrée jusqu'à 600 VDC et, contrairement aux transformateurs de commande ordinaires, peuvent apporter des formes d'onde ultra-propres avec pratiquement n'importe quel cycle de service de 0 à 99%.

La séquence IR215X est en fait un accessoire récemment disponible de la famille Control IC et, en plus des caractéristiques mentionnées précédemment, le produit utilise une extrémité supérieure comparable en termes de performances au circuit intégré de minuterie LM 555.

Ces types de puces de pilote vous donnent au développeur des capacités de vacillation auto-oscillatoire ou coordonnée uniquement à l'aide de composants RT et CT alternatifs Voir la figure ci-dessous

Liste des pièces

• Ct / Rt = identique à celui indiqué dans les schémas ci-dessous
• diodes inférieures = BA159
• Mosfets: comme recommandé dans les schémas ci-dessous
• C1 = 1uF / 400V PPC
• C2 = 0,01 uF / 630 V PPC
• L1 = Comme recommandé dans le diagramme ci-dessous, peut nécessiter une certaine expérimentation

Ils ont également des circuits intégrés qui offrent un temps mort modéré de 1,2 microseconde entre les sorties et la commutation de composants côté haut et côté bas pour piloter des dispositifs d'alimentation en demi-pont.

Calcul de la fréquence de l'oscillateur

Chaque fois qu'elle est incluse dans la forme auto-oscillatoire, la fréquence d'oscillation est calculée simplement par:

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

Les trois dispositifs auto-oscillants accessibles sont IR2151, IR2152 et IR2155. IR2I55 semble avoir des tampons de sortie plus substantiels qui transformeront une charge capacitive de 1000 pF avec tr = 80 ns et tf = 40 ns.

Il comprend un démarrage minuscule et une alimentation RT de 150 ohms. IR2151 possède tr et tf de 100 ns et 50 ns et fonctionne un peu comme IR2l55. IR2152 sera impossible à distinguer de l'IR2151 bien qu'avec le cambio de phase de Rt à Lo. IR2l5l et 2152 incluent une source Rt de 75 ohms (équation l.)

Ces types de pilotes de ballast sont généralement destinés à être fournis avec la tension d'entrée CA redressée et, par conséquent, ils sont destinés à un courant de repos minimal et ont toujours un régulateur shunt intégré de 15 V pour garantir qu'une seule résistance de limitation fonctionne extrêmement bien à travers le CC. tension de bus redressée.

Configuration du réseau Zero Crossing

En regardant à nouveau la figure 2, soyez conscient du potentiel de synchronisation du pilote. Les deux diodes dos à dos en ligne avec le circuit de lampe sont efficacement configurées comme un détecteur de passage à zéro pour le courant de lampe. Avant le coup de lampe, le circuit résonnant implique L, Cl et C2 tous dans une chaîne.

Cl est un condensateur de blocage CC ayant une faible réactance, afin que le circuit résonant soit avec succès L et C2. La tension autour de C2 est amplifiée par le biais du facteur Q de L et C2 à la résonance et frappe la lampe.

Comment la fréquence de résonance est déterminée

Dès que la lampe frappe, C est court-circuité de manière appropriée par la chute de potentiel de la lampe, et la fréquence du circuit résonnant à ce point est déterminée par L et Cl.

Cela conduit à un changement vers une fréquence de résonance inférieure au cours des opérations standard, tout comme auparavant, coordonné en détectant le passage par zéro du courant alternatif et en profitant de la tension résultante pour réguler l'oscillateur d'attaque.

En plus du courant de repos du pilote, vous trouverez quelques éléments supplémentaires sur le courant d'alimentation CC qui sont une fonctionnalité du circuit même d'application:

Évaluation des paramètres de courant et de décharge de charge

l) Courant résultant de la charge de la capacité d'entrée des FET de puissance

2) courant résultant de la charge et de la décharge de la capacité d'isolation de jonction des dispositifs de commande de grille International Rectifier. Chaque composant de la charge actuelle de l'arc est lié à la charge et pour cette raison, respectez les règles:

• Q = CV

Il pourrait être commodément observé, par conséquent, que pour pouvoir charger et décharger les capacités d'entrée du dispositif d'alimentation, la charge attendue peut être un produit de la tension de commande de grille et des capacités d'entrée réelles et la puissance d'entrée recommandée sera spécifiquement proportionnelle à le produit de la charge et de la fréquence et de la tension au carré:

• Puissance = QV ^ 2 x F / f

Les associations mentionnées ci-dessus proposent les facteurs ci-dessous lors de la réalisation d'un vrai circuit de ballast:

1) choisissez la plus petite fréquence de travail en fonction de la dimension décroissante de l'inducteur

2) optez pour le volume de matrice le plus compact pour les dispositifs d'alimentation fiables avec des déficits de conduction réduits (qui minimise les spécifications de charge)

3) La tension du bus CC est normalement sélectionnée, cependant, s'il existe une alternative, utilisez la tension minimale.

REMARQUE: la charge n'est tout simplement pas une fonctionnalité du taux de commutation. La charge transmise est la même en ce qui concerne I0 ns ou 10 microsecondes de temps de transition.

Nous allons à ce stade prendre en compte quelques circuits de ballast utiles qui peuvent être réalisables en utilisant les pilotes auto-oscillants. Le luminaire fluorescent le plus apprécié est probablement le type dit «Double 40» qui utilise souvent quelques lampes Tl2 ou TS typiques dans un réflecteur commun.

Une paire de circuits de ballast recommandés est illustrée dans les figures suivantes. Le premier est le circuit de facteur de puissance minimal, ainsi que les autres travaux avec un nouveau réglage de diode / condensateur pour atteindre un facteur de puissance> 0,95. Le circuit à facteur de puissance inférieur prouvé dans la figure 3 accueille des entrées de 115 VCA ou 230 VCA 50/60/400 Hz pour générer un bus CC modéré de 320 VCC.

Schéma du circuit de ballast jumelé de 40 watts

Considérant que les redresseurs d'entrée effectuent juste près des pics de la tension d'entrée alternative, le facteur de puissance d'entrée est d'environ 0,6 en retard avec une forme d'onde de courant non sinusoïdale.

Ce type de redresseur n'est tout simplement pas conseillé pour quoi que ce soit, à l'exception d'un circuit d'évaluation ou d'un fluorescent compact à puissance réduite et pourrait sans aucun doute devenir indésirable car les courants harmoniques dans les dispositifs d'alimentation sont en outre diminués par les restrictions de qualité de l'alimentation.

L'IC utilise une résistance de limitation uniquement pour fonctionner

Observez que l'International Rectifier IR2151 Control IC fonctionne directement à partir du bus CC via une résistance de limitation et pivote à près de 45 kHz conformément à la relation donnée:

• f = 1 / 1,4 x (Rt + 75ohm) x Ct

L'alimentation de la commande de grille de commutation côté haut provient d'un condensateur bootstrap de 0,1 pF et qui est chargé à environ 14 V à chaque fois que V5 (fil 6) est tiré vers le bas dans la conduction de l'interrupteur d'alimentation côté bas.

La diode d'amorçage l IDF4 empêche la tension du bus CC dès que le changement du côté haut est conducteur.

Une diode de récupération rapide (<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.

La sortie haute fréquence dans le demi-pont est en fait une onde carrée avec des périodes de commutation extrêmement rapides (environ 50 ns). Pour éviter des bruits prolongés anormaux à travers les fronts d'ondes rapides, un amortisseur de 0,5 W de 10 ohms et 0,001 pF est utilisé pour minimiser les périodes de commutation à environ 0,5 ps.

Doté d'une fonction de temps mort intégrée

Observez que nous avons un temps mort intégré de 1,2 ps dans le pilote IR2151 pour arrêter les courants de passage dans le demi-pont. Les lampes fluorescentes de 40 watts sont contrôlées en parallèle, chacune utilisant son propre circuit résonant L-C. Environ quatre circuits de tube pourraient être actionnés à partir d'un seul ensemble de deux MOSFET mesurés pour correspondre au niveau de puissance.

Les évaluations de réactance pour le circuit de lampe sont sélectionnées à partir des tables de réactance L-C ou par la formule de résonance série:

• f = 1 / 2pi x racine carrée de LC

Le Q des circuits de lampe est assez petit simplement en raison des avantages de fonctionner à partir d'un taux de récurrence fixe qui généralement, évidemment, peut différer en raison des tolérances RT et CT.

Les lampes fluorescentes ont généralement tendance à ne pas avoir besoin de tensions d'amorçage extrêmement élevées, par conséquent un Q de 2 ou 3 est suffisant. Les courbes «Q plates» proviennent souvent d'inductances plus grandes et de petits rapports de condensateurs dans lesquels:

Q = 2pi x fL / R, où R est souvent plus grand parce que beaucoup plus de tours sont utilisés.

Le démarrage progressif pendant le préchauffage du filament du tube peut être contenu à peu de frais en utilisant le PTC. thermistances autour de chaque lampe.

De cette manière, la tension le long de la lampe augmente régulièrement à mesure que le RTC. s'auto-chauffe jusqu'à ce que finalement la tension d'amorçage avec les filaments chauds soit atteinte et que la lampe s'allume.