Электронный балласт своими руками. Электронный балласт схема

Современная схема электронного балласта

Электронный балласт на микросхеме IR21571

Итак, настало время поговорить о более сложных, более современных схемах, обеспечивающих функции гарантированного подогрева электродов, надежного зажигания, защиту от выхода из строя при удалении лампы, защиту при перегорании нитей накала, регулировку яркости.

Отличный балласт, обладающий всеми перечисленными возможностями, за исключением, разве что, регулировки яркости, можно построить на основе микросхемы IR21571. Читателю можно просто повторить описываемую конструкцию, а можно поработать с IR Ballast Designer и научиться проектировать электронные балласты для разных типов ламп и разных микросхем. Чтобы не тратить время на описание работы микросхемы 1R21571, с сайта фирмы рекомендуется скачать фирменную документацию на русском языке, а также варианты применения микросхемы в практической конструкции (к сожалению, только на английском).

Главным инструментом разработки балласта, как мы уже сказали, служит программа IR Ballast Designer. После запуска входим в режим simple mode, который наиболее подходит для начинающих пользователей. Выбираем тип входной цепи (line input) — 185…265 В. Выбираем тип люминесцентной лампы — TC-EL 11W. Выбираем микросхему — IR21571. Выбираем способ подключения лампы — Single lamp/voltage mode heading. Последний шаг — расчет элементов балласта (design ballast). Если никаких ошибок в процессе расчета не обнаружено и исходные данные верны, мы увидим три дополнительных окна (circuit diagram, bill of materials, LRES voltage mode inductor), которые содержат схему, перечень элементов и намоточные данные резонансного дросселя. Если в качестве базовой была выбрана схема с входным корректором коэффициента мощности, то будет сформировано четвертое дополнительное окно (LPFC inductor), из которого можно узнать намоточные данные дросселя корректора (обычно он имеет двухобмоточную конструкцию). Но в данном случае корректор отсутствует.

Схема электронного балласта, получившаяся в результате расчета, приведена на рисунке. Предохранитель F1 защищает питающую сеть от короткого замыкания в силовой части схемы, например, от КЗ в результате сквозного «прогорания» транзисторов VT1 и VT2. Дроссель L1, варистор RV1 и конденсатор С1 — элементы входного фильтра радиопомех. Далее сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом BR1 и сглаживается электролитическим конденсатором С2. Микросхема DA1 осуществляет управление транзисторным полумостом (VT1, VT2), контролирует наличие лампы в патроне (вход SD), перегрузку по току, работу ниже резонанса и «тяжелое» переключение транзисторного полумоста (вход CS), аварийную «просадку» напряжения питания (вход VDC). Питание микросхемы в режиме старта осуществляется через резистор R8, в нормальном режиме работы ее подпитывает напряжение со снаббера С14, VD3. Резонансный контур, осуществляющий под-жиг лампы EL1 и поддержание ее горения, — элементы L2.1, С15, С16. Конденсатор С17 — разделительный, а резонансные цепи L2.2, С18 и L2.3, С19 используются в режиме разогрева электродов лампы (так называемый voltage-mode режим подогрева). Конденсаторы С10 и С11 — фильтрующие питание, конденсатор С9 и диод VD1 — бутстрепные. Резисторы R10 и R11 входят в состав RC-фильтров питания микросхемы. Конденсаторы С12 и С13 фильтруют помехи по входам микросхемы.

Автор обращает внимание читателей на некоторое незначительное отличие приводимой схемы от прототипа, сформированной программой. Так, например, вместо дополнительного дросселя введен NTC-термистор RV2, резонансный конденсатор составлен из двух последовательно включенных С16 и С16, увеличена емкость конденсатора С12 с 220 до 820 пФ, увеличены емкости конденсаторов С1 и С17 с 0,1до 0,15 мкФ. Данные усовершенствования в основном продиктованы имеющимися у автора в наличии элементами, за исключением С12, который пришлось увеличить для повышения помехоустойчивости (с расчетным номиналом срабатывала защита полумоста и лампа не зажигалась). Отсутствует также резистор Rrun между выводами 4 и 5 микросхемы. Место для установки резистора на печатной плате предусмотрено, но в данном случае он не нужен, поэтому при расчете не включается в перечень элементов.

Типы и номиналы элементов, использованных в конструкции электронного балласта: конденсаторы CI, С17 типа К73-17 на напряжение 400 В, С14 — типа К78-2 на напряжение 1600 В, С15 и С16 — аналогичного типа на 1000 В, С18 и С19 — типа К73-9 на напряжение 100 В. Остальные конденсаторы типа К50-68 и К10-176. Резисторы типа С2-ЗЗН с номинальным допуском не хуже 5 %, за исключением R14, который использован типа С1-4. Естественно, можно использовать другие типы (в том числе импортные), имеющиеся в наличии. Отдельно необходимо сказать об элементах L1 и L2, так как их придется изготовить самостоятельно.

Дроссель фильтра радиопомех L1 по расчету должен иметь две обмотки с индуктивностью 2×10 мГн и позволять протекание тока до 0,1 А. Такой дроссель можно намотать на кольце из феррита 2000НМ типоразмера К16 х 10 х 4,5. Обмотки L1.1 и L1.2 должны содержать по 100 витков провода ПЭТВ-2 диаметром 0,15 мм. Мотаются обмотки в два провода, затем осуществляется их разделение. В авторском варианте намотано по 50 витков (просто не хватило терпения мотать больше), что, конечно, немного снизило помехозащищенность балласта. Перед намоткой кольцо было обмотано полоской лакоткани, после намотки также обмотано лакотканью, затем обмотки были прозвонены на предмет отсутствия короткого замыкания между ними. Дроссель устанавливается на плату при помощи клея (в авторском варианте от был приклеен Poxipol-ом, как показано на рисунке.

Установка дросселя L1

К изготовлению дросселя L2 необходимо отнестись более внимательно, так как от его качества в значительной степени будет зависеть работоспособность и надежность электронного балласта. По расчетным данным дроссель должен быть намотан на магнитопроводе типа Е16/8/5 из материала ЗС85 (Philips) или N27 (Siemens). Количество витков L2.1 — 404, L2.2 и L2.3 — по 5. Немагнитный зазор — 1,1 мм, провод диаметром 0,2 мм. Намотка ведется следующим образом: каркас оборачивается полоской лакоткани, наматывается обмотка L2.1, поверх прокладывается лакоткань, мотаются обмотки L2.2 и L2.3, затем оборачивается еще одним слоем лакоткани. Фазировка обмоток, то есть зависимость работоспособности от подключения «начала» или «конца», здесь не важна.

У автора не нашлось возможности приобрести указанный магнитопровод, поэтому пришлось пересчитать дроссель на магнитопровод EFD20 из феррита N87 (Epcos). Каркас был изготовлен самостоятельно на основе каркаса EFD25 (использованы контактные площадки). Количество витков L2.1 — 316, остальные обмотки сохранены. Зазор составляет 1,5 мм. Провод ПЭТВ-2 диаметром 0,15 мм. Прокладки для зазора изготовлены из пластмассы от коробки плавленого сыра «Виола». Узкая полоска из пластмассы складывается пополам и прокладывается между боковыми кернами магнитопровода. Склейка выполняется Poxipol-ом. Дополнительно по контуру магнитопровода осуществлена обмотка узкой полоской изоляционной ленты. Устанавливается дроссель на плату с помощью выводов, которым он впаивается в печать.

Установка дросселя L2

Печатная плата балласта приведена на рисунке. Она имеет размеры 130 х 38 мм и изготовлена из фольгированного одностороннего стеклотекстолита. При прорисовке токоведущих дорожек лучше сохранить указанную на рисунке их ширину.

Печатная плата

Собрать балласт поможет рисунок ниже. Не обозначенные на принципиальной схеме входная клемма и клемма подключения лампы имеют соответственно 2 и 4 контакта «под винт». Их тип — хорошо известный MKDS с шагом 5 мм. Большинство резисторов установлены «стоя», крупногабаритные элементы можно приклеить к плате. Особое внимание нужно уделить установке транзисторов VT1 и VT2, так как эти элементы, за исключением лампы EL1, выделяют наибольшее количество тепла. Транзисторы устанавливаются со стороны печатных проводников на прокладки из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, которые нужно заранее приклеить к плате. Температура транзисторов без радиаторов составляет около 50 градусов.

Сборочный чертеж

Работа балласта проверена с лампами PHILIPS MASTER PL-S 11W/840/4P/900 lm мощностью 11 Вт и OSRAM DULUX S/E 2G7 9W/21-840 мощностью 9 Вт. С менее мощными лампами его работа не проверялась, а для более мощных лучше спроектировать новый электронный балласт. Добавим: конфигурации балластов могут быть самыми разнообразными, включая работу одного балласта на две лампы, что целесообразно использовать в потолочных светильниках.

На рисунке показана плата электронного балласта в сборе (а — со стороны установки элементов, б — со стороны печатного монтажа). Основные характеристики балласта таковы: время подогрева — 1 с, максимальное напряжение зажигания — 550 В, напряжение на лампе в рабочем состоянии — 106 В, частота подогрева — 60 кГц, частота зажигания — 53 кГц, частота работы — 36 кГц, время зажигания — 50 мс.

Плата в сборе: a — со стороны установки компонентов; б — со стороны токоведуших проводников

Где можно использовать этот балласт? Конечно, его не разместишь в винтовом цоколе, но можно спрятать в небольшую коробочку, Можно сделать надежную настольную лампу типа «Дельта», выпускаемой новгородским заводом «Трансвит». Подобрать подходящую арматуру можно на «блошином» рынке, плафон легко изготавливается из пластмассовой водопроводной трубы. Конечно, внешний вид такой лампы будет хуже, чем покупной, но работать она должна надежнее, прослужит дольше и окажется немного дешевле в изготовлении.

altenergy.org.ua

Электронный балласт для 18 Вт люминесцентных светильников

В статье рассматривается принципиальная схема балласта, анализируются недостатки как его электрической принципиальной схемы, так и конструкции таких балластов китайского производства.

Фото Плата электронного балласта

На фото показана плата электронного балласта для 18 Вт люминесцентных светильников. Ее принципиальная схема, нарисованная автором из осмотра монтажной платы (рис.1), очень похожа на схемы электронных балластов как для 36 Вт светильников [1], так и для компактных люминесцентных ламп [2].

Принцип работы схемы (рис.1) и назначение ее радиоэлементов, а также ремонт подробно описаны в похожей схеме в [1].

Результаты измерений питающих напряжений данной схемы указаны на рис.1. Частота преобразования при лампе 18 Вт и напряжении сети ~220 В составляет 28 кГц.

Рис.1 Принципиальная схема электронного балласта

При испытаниях балласт показал свою работоспособность в диапазоне питающих напряжений ~100…~220 В, но яркость при напряжении ~100 В заметно снижается.

Хорошо выдерживает балласт и более мощную лампу, 36 Вт, его биполярные высоковольтные транзисторы МJE13005 (400 В, 4 A) работают при этом в нормальном режиме и не перегреваются, а частота преобразования увеличивается до 32 кГц.

Если сравнить принципиальною схему этого балласта (рис.1) со схемой, представленной в [1], то между ними есть некоторые различия.

Во-первых, на питающем входе этого балласта установлен фильтр из элементов L0 (1,6 мГн) и С0 (220 нФ). Его назначение в том, чтобы не допустить проникновения продуктов преобразования в электросеть.

Во-вторых, в этом балласте в цепи питания люминесцентной лампы установлен дополнительный конденсатор С41 (47 нФ, 400 В), повышающий, вместе с конденсатором С42 (47 нФ 400 В), КПД балласта, так как лампа в такой схеме получает питание от работы обеих силовых ключей.

«Рисуя» в электронном виде принципиальною схему (рис.1), а также схемы в [1, 2], автор изобразил в них тороидальные трансформаторы нестандартно (не по ГОСТу). Почему? Светильники и компактные люминесцентные лампы с электронными балластами часто не выдерживают заявленное производителями гарантийное время работы, а вернуть в магазин поврежденный светильник (лампу) не всегда удается. Естественно, владельцы поврежденных светильников и компактных люминесцентных ламп хотели бы сами их отремонтировать, но они не являются профессиональными ремонтниками и не знают, как это сделать. Нестандартно нарисованный в схеме тороидальный трансформатор понятнее воспринимается не профессионалами, для них эта статья с рисунком и рассчитана, как, впрочем, и статьи [1, 2].

Людей, желающих своими руками отремонтировать все, что их окружает, много, а профессиональных ремонтников мало. Автору хотелось бы, чтобы эта статья, а также статьи [1, 2] всем им помогли в ремонте.

Недостатки схемы и монтажной платы балласта

Первый недостаток. Как указывалось в [1], схема электронного балласта почти мгновенно зажигает лампу. Плохо это или хорошо? Для пользователя хорошо: включил светильник, и лампа сразу зажглась, но для долговечности лампы все наоборот. За короткое время (долю секунды) нить накала не успевает разогреться, а высокое напряжение, приложенное между ее нитями, вырывает из нити накала требуемое количество электронов, необходимое для зажигания лампы, и этим разрушает накал, понижая его эмиссионную способность.

Результат этого «вырывания электронов» – низкая долговечность ламп, особенно это касается компактных люминесцентных ламп.

Это явление хорошо известно всем тем, кто продлевал долговечность электронно-лучевой трубки телевизоров путем предварительного разогрева ее накала, а после, через несколько секунд или даже десятков секунд, подавал на него рабочие напряжения.

В электронных балластах, в которых применены специально разработанные для этого микросхемы, вышеуказанный недостаток устранен. После подачи питающего напряжения люминесцентная лампа в них зажигается с задержкой в 1…3 с. Некоторые пользователи воспринимают это как недостаток, но в действительности задержка свечения продлевает срок службы ламп.

Второй недостаток касается многих изделий китайского производства.

Для удешевления их производства китайцы часто не устанавливают радиоэлементы, которые разработчики предусмотрели в схеме и на монтажной плате. Результат такой «экономии» – аварийная ситуация.

Например, в электронном балласте, показанном на рис.1, оборвался токопроводящий слой резистора R5, установленного в цепи базы Т1. Причина обрыва – низкое качество его производства. Номинальное значение R5=6…25 Ом. После его обрыва транзистор Т1 перегрелся и взорвался. Взрыв был спровоцирован отсутствием резистора R3 (0,1…2,2 Ом) в цепи эмиттера Т1, вместо него изготовители установили перемычку (см. фото), хотя место на монтажной плате для этого резистора предусмотрено. Если бы этот резистор был установлен, то он сгорел бы, тем самым сохранив «жизнь» более дорогостоящему транзистору. Кстати, после взрыва транзистора Т1, повредился и Т2, изготовители и в его эмиттерной цепи также установили перемычку. При ремонте пришлось комплексно заменять все поврежденные и неустановленные элементы.

На киевском радиорынке транзисторы МJE13005 можно купить за 0,25 USD.

Третий недостаток, связан с нашими запущенными электросетями. Скачки напряжения в них не такие уж редкие случаи, и связаны они как с обрывом нулевого провода в 3-фазных электросетях [3], так и с грозовыми разрядами. Разработчики не предусмотрели защиты от вышеуказанных скачков, например, варисторами или сопрессорами.

Четвертый недостаток имеет уже монтажная плата. Многие из плат имеют низкое качество пайки, в результате теряется контакт радиоэлементов с монтажными дорожками, в итоге происходит повреждение. Перед повторной пайкой необходимо предварительно зачистить место повреждения.

Кроме того, монтажные платы электронных балластов не имеют защиты от конденсации влаги, которая может появиться на них при эксплуатации в зимнее время, в не отапливаемых помещениях. Один из выходов из ситуации – покрытие монтажных плат электронных балластов электроизоляционным лаком. Производители могли бы специально выпускать светильники (компактные лампы), имеющие повышенную защиту от влаги, и хотя это удорожает их стоимость, но такой товар пользовался бы спросом.

Внимание! Если вы решили отремонтировать поврежденный балласт, будьте осторожны, элементы его схемы находятся под опасным для жизни фазным напряжением 220 В/50 Гц.

Литература

Власюк Н.П. Электронный блок питания (балласт) для 36 Вт люминесцентного светильника дневного света//Электрик. – 2009. – №1.
Власюк Н.П. Электронный блок питания (балласт) компактной люминесцентной лампы дневного света фирмы DELUX//Радиоаматор. – 2009. – №1. – С.43.
Власюк Н.П. Что делать, если из-за аварии в электросети у вас вышла из строя бытовая техника//Радиоаматор. – 2005. – №9. – С.27.

electrician.com.ua

Электронный балласт своими руками

Хотите попробовать свои силы в самостоятельном проектировании и изготовлении электронного балласта? Тогда — за дело! В этом разделе автор счел необходимым привести несколько конструкций разной степени сложности, разной стоимости и, соответственно, разной эффективности. Простые схемы обойдутся недорого, но лампы с ними будут служить меньше, нежели со сложными схемами, учитывающими всевозможные факторы, влияющие на ресурс.

На рисунке показана схема очень простого балласта на основе микросхемы IR51h520, которая включает в себя, кроме управляющих узлов, еще и силовые транзисторы, а значит, будет незаменима при питании компактных ламп с мощностью 11…26 Вт.

Как видно из схемы, входное напряжение 220 В 50 Гц поступает на диодный мост VD1…VD4, но не напрямую, а через ограничитель зарядного тока R1, поскольку после диодного моста установлен сглаживающий конденсатор С1. Для защиты питающей сети от возможного возникновения короткого замыкания в электронном балласте предусмотрен предохранитель F1. Диоды VD6 и VD7 включены по встречно-параллельной схеме для получения нулевого значения тока в силовой цепи при возникновении резонанса последовательного типа. Эти диоды обеспечивают синхронизацию задающего генератора микросхемы с колебаниями в резонансной цепи С4, L1 в целях более надежного зажигания лампы EL1.

Авторский вариант рассчитан под лампу DULUX S/E 2G7 фирмы «Osram» мощностью 11 Вт. Чтобы подключить к балласту другие лампы, нужно несколько изменить номиналы некоторых элементов. Необходимые сведения читатель сможет почерпнуть в таблице.Согласование балласта с другими типами ламп

Мощность, Вт	C1, мкФ	L1, мГн	R2, кОм	fosc , кГц
16	10	2,56	13	36
18	22	1,85	10	43
22	22	1,85	14	33
26	22	1,85	18	27

Печатная плата

Печатная плата миниатюрного балласта показана на рисунке, а собрать его можно по изображению ниже. Внешне собранная печатная плата будет выглядеть так, как показано на рисунке. Дроссель L1 наматывается на двух сложенных кольцах типоразмера КП15 х 7 х 4,8 из МО-пермаллоя марки МП-140. Количество витков — 97, провод ПЭТВ-2 диаметром 0,2 мм. Для намотки других дросселей, индуктивности которых приведены в таблице, необходимо использовать провод диаметром не менее 0,25 мм.

Сборочный рисунок

Внешний вид балласта после сборки

В конструкции использованы полярные конденсаторы С1 и С2 типа К50-35, К50-68, неполярные СЗ и С6 — типа К10-176. Конденсатор С4 должен быть типа К78-2 с номинальным напряжением не ниже 400 В, а С5 — с напряжением не ниже 300 В. Конечно, подойдут малогабаритные импортные аналоги. Лампа EL1 может быть двухэлектродной, со встроенной схемой старта, тогда отпадает необходимость в конденсаторе С5. Внешний вид и расположение выводов микросхемы DAI показаны на рисунке. Ее можно заменить на аналог типа IR53h520.

Разместить изготовленный балласт удобно в небольшой круглой пластмассовой коробочке с плоским дном и верхом, например, из-под крема. На дно закрепляется цоколь типа Е27 от перегоревшей лампы накаливания, а сверху, за цоколь типа 2G7, приклеивается лампа.

altenergy.org.ua

Каталог товаров