2.2 Фільтри заглушення високочастотних завад
Призначені для гасіння високочастотних електромагнітних завад, які виникають при роботі баласта або в зовнішньому колі.
а) б) в) г)
Рис. 2
а) - найпростіший С фільтр
б),в),г) - LC фільтри
2.3 Випростувач
Призначений для перетворення змінної напруги в постійну.
В ЕПРА використовується двопівперіодна діодна мостова схема зі згладжувальним фільтром.
а)
б) в)
Рис. 3
а) – найпростіший С фільтр
б) – LC фільтр
в) – RС фільтр
Фільтр призначений для згладжування пульсацій, які виникають при випрямленні змінної напруги (рис. 3)
Рис. 4
2.4 Блок керування
В баластах першого покоління функції керування режимами роботи схеми і захисту від аварійних ситуацій реалізовувалися на навісних елементах і простих інтегральних мікросхемах (IMC). Це приводило до збільшення кількості елементів баласту, площі друкованої плати, вартості і зниженню надійності.
В баластах другого покоління функції керування і захисту інтегровані в IMC, що дало можливість зменшити розміри баласту, кількість навісних елементів, підвищити надійність ПРА. Крім того, розширився перелік функцій баласту.
Баласти третього покоління є програмовувані контролери, які забезпечують повний набір функцій. Дозволяють, крім керування роботою ПРА, програмувати різні режими роботи схеми в залежності від типу ламп, їх кількості, потужності та інше (наприклад ЕПРА на базі ІМС IR21571, IR2159, IR2167 та інші)
Елементи блока керування є складовими мікросхеми і частково можуть використовуватися навісні деталі.
Основні функції, які виконує блок керування:
контролює роботу ланок схеми і автоматично змінює їх параметри для забезпечення роботи лампи і ПРА в заданому режимі;
забезпечує частотний підігрів катодів і запалювання лампи;
забезпечує корекцію коефіцієнта потужності схеми;
виконує регулювання світлового потоку лампи;
забезпечує зворотний зв’язок з системами керування освітленням;
забезпечує захист схеми у разі виникнення таких аварійних режимів, як:
відсутність лампи,
вилучення лампи під час роботи ПРА,
перенавантаження по струму в робочому режимі,
відсутність запалювання лампи,
перегоряння спіралі катода лампи,
перегрів ПРА,
поява ємнісного режиму роботи схеми,
зниження напруги живлення.
В залежності від складності мікросхеми ЕПРА перелічені функції. можуть реалізовуватися повністю або частково.
2.5 Коректор коефіцієнта потужності
Розрядна лампа є нелінійне навантаження, тому струм, який споживає лампа має імпульсний характер з високим умістом вищих гармонік і відповідно низьким коефіцієнтом потужності, який не перевищує 0,7.
Стандарт МЕК IEC 1000-3-2 визначає норми з гармонічних складових струму, який споживається та коефіцієнта потужності (Cos φ) різних типів освітлювального обладнання. Cos φ повинен наближатися до 1,0.
На вході електронного баласту встановлений випростувач та фільтруючий конденсатор, або конденсатор та дросель (рис. 5 та рис. 6)
Рис. 5 Рис. 6
Рис. 7
Динамічні вольт-амперні характеристики на виході з випростувача
1 – напруга на конденсаторі
2 – випрямлена напруга мережі
3 – струм навантаги
Струм із мережі споживається тільки під час t1 – t2 (рис. 7), коли випрямлена напруга перевищує напругу на конденсаторі ( в інший час навантагою є конденсатор). Тобто ми маємо імпульсний струм і коефіцієнт потужності 0,5 – 0,7, який, крім того, залежить від ємності конденсатора та потужності навантаги.
Для підвищення Cos φ та формування синусоїдальної форми вхідного струму в схемах ЕПРА застосовуються коректори коефіцієнту потужності (ККП), які поділяються на пасивні та активні ККП.
Пасивні ККП діляться на резонансні LC – контури, діодно – конденсаторні формувачі та їх комбінацію ( Рис. 8)
а) резонансний LC – контур
б) діодно – конденсаторний формувач
в) комбінований КПП
Рис. 8
Резонансні схеми прості і дешеві, але збільшують масу ПРА на 50 – 70%.
Діодно – конденсаторні схеми також прості і дешеві, але внаслідок поганого згладжування кривих напруги, значно збільшується амплітудне значення струму (Ка ˃1,7), що зменшує термін служби лампи.
Комбінована схема позбавлена цих недоліків.
Пасивні коректори збільшують коефіцієнт потужності до 0,7 – 0,8
Для підвищення Cos φ до 0,96 -0,98 необхідно застосування активних ККП.
Методи активної корекції поділяються по частоті перетворення на низькочастотні та високочастотні.
Рис.9
На рис. 9 надана схема низькочастотного ККП
ККП працює на подвійної частоті мережі 100 Гц, яка задається схемою керування. При позитивній півхвилі в момент переходу напруги через нуль ( рис. 10) відкривається транзистор VT на 1 -2 мс і струм протікає через дросель L і діоди VD3 та VD8. На дроселі накопичується енергія. Після виключення VT енергія дроселя передається до конденсатора С і навантаги через VD1 та VD6. Таким чином, енергія, яка накопичена у дроселі, забезпечує протікання струму через навантагу на протязі всього півперіоду, створюючи так звану псєвдосинусоіду.
Рис. 10
1 – напруга мережі
2 - струм навантаги
Превагою низькочастотного методу ККП є надійність низькочастотних елементів та їх невисока вартість. Недоліки – великі габарити та маса елементів, особливо дроселя.
Існує багато схем високочастотних ККП. Такі схеми вмикаються між випростувачем і інвертором та працюють на високій частоті, що значно зменшує розміри і масу дроселя L.
На рисунку 11 надана одна із таких схем.
Рис. 11
Робота схеми відрізняється від попередньої частотою переключення транзистора VT, яка задається схемою керування в межах від 20 до 100 кГц. Форма струму та напруги надана на рисунку 12. Струм у кожному циклі має трикутну форму, а середнє значення пропорційне середній випрямленій напрузі. Частота переключення транзистора залежить від падіння напруги на резисторі R3, яке, в свою чергу, залежить від сили струму навантаги і напруги мережі.
1 – напруга мережі
2 – струм, споживаний від мережі
3 – середнє значення струму
Рис. 12
Існують більш складні схеми, в яких ця залежність усувається. Таки ККП реалізовані у вигляді мікросхем. Форма струму і напруги при постійній частоті комутації зображена на рисунку 13.
1 – напруга мережі
2 – струм, споживаний від мережі
3 – середнє значення струму
Рис. 13