UA65418A - Electronic analog of a ballast resistor - Google Patents
Electronic analog of a ballast resistor Download PDFInfo
- Publication number
- UA65418A UA65418A UA2003087430A UA2003087430A UA65418A UA 65418 A UA65418 A UA 65418A UA 2003087430 A UA2003087430 A UA 2003087430A UA 2003087430 A UA2003087430 A UA 2003087430A UA 65418 A UA65418 A UA 65418A
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- capacitor
- terminal
- common wire
- lamp
- transistor
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 21
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Description
Винахід належить до галузі техніки управління люмінесцентними (газорозрядними) лампами, а саме до схем живлення ламп напругою високої частоти, що одержується шляхом перетворення напруги постійного струму (ця напруга постійного струму може одержуватися з перемінного струму промислової частоти схемою, що входить до складу пристрою живлення). Такі пристрої називаються електронними баластами. При цьому реалізуються високий ККД перетворення енергії джерела живлення в енергію, що розсіюється лампою, і підвищення світлового виходу лампи (більший ККД перетворення електромагнітної енергії у світловий потік), можливість роботи від низьких напруг (від батарей або бортової мережі), миттєве або таке, що програмується (м'яке), запалювання лампи і збільшення її терміна служби.The invention belongs to the field of control technology for fluorescent (gas discharge) lamps, namely to circuits for powering lamps with high-frequency voltage obtained by converting direct current voltage (this direct current voltage can be obtained from alternating current of industrial frequency by a circuit included in the power supply device) . Such devices are called electronic ballasts. At the same time, a high efficiency of conversion of the energy of the power source into energy dissipated by the lamp and an increase in the light output of the lamp (higher efficiency of conversion of electromagnetic energy into a light flux), the possibility of operation from low voltages (from batteries or on-board network), instantaneous or such that programmable (soft), lighting the lamp and increasing its service life.
Електронні баласти звичайно містять спеціалізовану мікросхему контролера, який забезпечує зміну частоти перемінного струму за заданим законом, потужний двотактний вихідний каскад і реактивні елементи (1). Такі електронні баласти є поширеними пристроями, їхніми хибами є або зниження ККД з ростом частоти, або ускладнена схема пристрою. Крім того, в основному такі баласти використовуються при напругах живлення у сотні вольт, тому в них легше вирішується проблема запалювання люмінесцентної лампи.Electronic ballasts usually contain a specialized microcircuit of the controller, which provides a change in the frequency of alternating current according to a given law, a powerful two-stroke output stage and reactive elements (1). Such electronic ballasts are common devices, their flaws are either a decrease in efficiency with increasing frequency, or a complicated device circuit. In addition, such ballasts are mainly used with supply voltages of hundreds of volts, so they solve the problem of lighting a fluorescent lamp more easily.
Відомі електронні баласти, що містять перетворювач постійного струму в перемінний на основі підсилювача класу О (1). До хиб даної схеми можна віднести порівняльну складність схеми і ККД, що знижується з ростом частоти.Known electronic ballasts containing a direct current to alternating current converter based on a class O amplifier (1). The disadvantages of this scheme include the comparative complexity of the scheme and efficiency, which decreases with increasing frequency.
Електронний баласт на основі підсилювача класу Е дозволяє включати люмінесцентні лампи при живленні від напруги 128 з забезпеченням високого ККД пристрою (21І, при цьому забезпечується миттєвий запуск лампи, але не підігрівається попередньо нитка розжарення. Хибою цього пристрою є відносна складність і придатність для малогабаритних люмінесцентних ламп.An electronic ballast based on a class E amplifier allows you to turn on fluorescent lamps when powered by a voltage of 128, ensuring a high efficiency of the device (21I, while ensuring an instant start of the lamp, but the filament is not preheated. The disadvantage of this device is its relative complexity and suitability for small-sized fluorescent lamps .
Можливий електронний баласт, створений на основі автогенератора, що демонструє режим роботи класу ЕA possible electronic ballast, created on the basis of an autogenerator, demonstrating the mode of operation of class E
ІЗІ, до його недоліків можна віднести роботу при високій напрузі живлення.IZI, its disadvantages include operation at high power supply voltage.
Підсилювач класу Е |4ї, є нині загальновизнаним і широко поширеним пристроєм, що містить елементи, які визначаються практично однозначно по відомих формулах І3-7). У число цих елементів входять: конденсатор, що з'єднує стік і витік (колектор і емітер) транзистора і послідовний коливальний контур, який містить опір навантаження, що з'єднує стік і витік транзистора. Його функціонування, тобто форма струмів і напруг на елементах підсилювача, також строго визначені, тому поняття класу Е використовується у визначенні ознак винаходу |ЗІ.Class E |4th amplifier is now a generally recognized and widespread device containing elements that are determined almost unambiguously by the well-known formulas I3-7). These elements include: a capacitor connecting the drain and drain (collector and emitter) of the transistor and a series oscillating circuit containing a load resistance connecting the drain and drain of the transistor. Its functioning, i.e. the form of currents and voltages on the elements of the amplifier, are also strictly defined, therefore the concept of class E is used in defining the features of the invention.
Найбільше близьким пристроєм є пристрій, описаний |5,6Ї, який містить один транзистор, що працює в автогенератор! класу Е. Недоліком цього пристрою є його непристосованість безпосередньо для роботи в якості електронного баласту, тому що не ясна можливість рішення питань розігріву нитки розжарення, запалювання лампи й одержання високого ККД при роботі на навантаження, параметри якого залежать як від режиму роботи, так і від часу. Пристрій по |б6| розраховується на одне навантаження й одну частоту. У електронному баласті (11 використовується три частоти для завдання трьох режимів роботи, очевидно, що й в автогенератор! в загальному випадку може бути присутнім подібне явище. З іншого боку, для забезпечення стійкої і високоефективної роботи електронного баласту за схемою автогенератора можуть знадобитися інші правила перебудови частоти.The closest device is the device described in |5.6Y, which contains a single transistor working as an autogenerator! class E. The disadvantage of this device is its unsuitability directly for work as an electronic ballast, because it is not clear the possibility of solving the issues of heating the filament, igniting the lamp and obtaining high efficiency when working on a load, the parameters of which depend on both the operating mode and time Device according to |b6| calculated for one load and one frequency. In the electronic ballast (11, three frequencies are used to assign three modes of operation, obviously, as in the autogenerator! in general, a similar phenomenon may be present. On the other hand, to ensure stable and highly efficient operation of the electronic ballast according to the autogenerator scheme, other rules of reconstruction may be required frequency
Важливим чинником для роботи люмінесцентних ламп (підвищення їхньої довговічності) є правильне використання розжарення катодів. При роботі з нерозігрітим катодом знижується довговічність лампи (11.An important factor for the operation of fluorescent lamps (increasing their durability) is the correct use of cathode glow. When working with an unheated cathode, the durability of the lamp decreases (11.
У основу винаходу поставлена задача удосконалення електронного баласту шляхом його виконання по високоефективній схемі автогенератора класу Е з зміною схеми вмикання люмінесцентної лампи, що дозволяє знизити напругу запалювання лампи, забезпечити живлення електронного баласту від низької напруги.The basis of the invention is the task of improving the electronic ballast by implementing it according to the highly efficient scheme of the class E autogenerator with a change in the switching scheme of the fluorescent lamp, which allows to reduce the voltage of the lamp ignition, to ensure the power supply of the electronic ballast from low voltage.
Поставлена задача вирішується за рахунок того, що електронний баласт виконується за схемою автогенератора класу Е Іб| із включенням люмінесцентної лампи через трансформатор опорів, (ємнісний інвертор опорів) із забезпеченням попереднього розігріву нитки розжарення. Для зберігання високого ККД автогенератора класу Е та забезпечення генерації при низькій напрузі живлення на потужному транзисторі введені конденсатори 5,7 і 8, що забезпечують генерацію (тобто виконання умови балансу фаз) у режимі розігріву нитки розжарення, запалювання лампи й у сталому режимі світіння (фіг.1).The task is solved due to the fact that the electronic ballast is performed according to the scheme of the autogenerator class E Ib| with the inclusion of a fluorescent lamp through a resistance transformer, (capacitive resistance inverter) with provision of preliminary heating of the filament. In order to store the high efficiency of the class E autogenerator and to ensure generation at low supply voltage, capacitors 5, 7 and 8 are introduced on a powerful transistor, which ensure generation (that is, the fulfillment of the phase balance condition) in the mode of heating the filament, lighting the lamp, and in the constant glow mode (Fig. .1).
Пристрій складається з потужного польового транзистора 1, витік якого з'єднаний із загальним проводом 16, до стоку транзистора приєднані дросель 2, іншим виводом приєднаний до джерела живлення 15, конденсатор 3, приєднаний іншим виводом до загального проводу 16 і котушка індуктивності 4, до іншого виводу котушки 4 приєднані конденсатор 5, до якого приєднана лампа 6 одним виводом нитки розжарення, інший вивід цієї нитки розжарення приєднаний до конденсатора 7, що з'єднаний із виводом другої нитки розжарення лампи, інший вивід другої нитки розжарення приєднаний до загального проводу 16, конденсатор 8, іншим виводом приєднаний до загального проводу і конденсатор 9, іншим виводом приєднаний до конденсатора 10 і індуктивності 11, конденсатор 10, іншим виводом приєднаний до загального проводу, а індуктивність 11, іншим виводом приєднана до затвору транзистора 1, до затвору транзистора також приєднані резистор 12, іншим виводом приєднаний до джерела живлення 15, резистор 13, іншим виводом приєднаний до загального проводу і два включених назустріч одне одному стабілітрони 14, з'єднані вільним виводом із загальним проводом 16.The device consists of a powerful field-effect transistor 1, the drain of which is connected to the common wire 16, a choke 2 is connected to the drain of the transistor, the other terminal is connected to the power supply 15, a capacitor 3, which is connected to the common wire 16 by the other terminal, and an inductor 4, to the other capacitor 5 is connected to the output of the coil 4, to which the lamp 6 is connected by one output of the filament, the other output of this filament is connected to the capacitor 7, which is connected to the output of the second filament of the lamp, the other output of the second filament is connected to the common wire 16, the capacitor 8, the other terminal is connected to the common wire and the capacitor 9, the other terminal is connected to the capacitor 10 and the inductor 11, the capacitor 10, the other terminal is connected to the common wire, and the inductor 11, the other terminal is connected to the gate of the transistor 1, a resistor is also connected to the gate of the transistor 12, the other terminal is connected to the power source 15, resistor 13, the other terminal at connected to the common wire and two zener diodes 14 connected to each other, connected by a free terminal to the common wire 16.
Пристрій працює таким способом: при подачі постійної напруги живлення на схему, дільник із резисторів 12, 13 забезпечує подачу на затвор (вхід) транзистора 1 напруги зміщення, що переводить його в активний режим, струм, що протікає через транзистор, збуджує коливання в контурі, утвореному індуктивністю 4, конденсаторами 5, 7 і 8 і опорами ниток розжарення лампи. Ці коливання по ланцюгу зворотного зв'язку, утвореного дільником на конденсаторах 9 і 10 ї індуктивністю 11, передаються на вхід транзистора, чим замикають коло позитивного зворотного зв'язку і створюють в генераторі коливання на частоті, яка унаслідок високої добротності послідовного коливального контуру при погашеній лампі, буде іншою, чим у режимі горіння. За рахунок цього забезпечується більша напруга на коливальному контурі, тому що частота генерації ближче до резонансної частоти коливального контуру і на лампі розвивається напруга, достатня для її запалювання. Проте спочатку струмом, що протікає по нитках розжарення, вони нагріваються, і при досягненні певної температури відбувається запалювання лампи. У цей час захист транзистора від перенапруги на затворі виконують стабілітрони 14. Після запалювання лампи добротність контуру падає, умови генерації виконуються на іншій частоті, і електронний дросель переходить у оптимальний режим коливань класу Е, який характеризується високим ККД. У такій схемі факторами, що обмежують ККД, є сумірність високочастотного опору котушки індуктивності, опору транзистора у відкритому стані і послідовного активного опору в конденсаторах з еквівалентним опором навантаження автогенератора, приблизно рівного 0,578 відношення напруги живлення до споживаного постійного струму А-0,578-(0-/-). При підвищенні напруги живлення ККД пристрою зростає.The device works in the following way: when a constant supply voltage is applied to the circuit, a divider made of resistors 12, 13 ensures that a bias voltage is applied to the gate (input) of transistor 1, which turns it into active mode, the current flowing through the transistor excites oscillations in the circuit, formed by inductance 4, capacitors 5, 7 and 8 and the resistances of the lamp filaments. These oscillations along the feedback circuit formed by the divider on capacitors 9 and 10 and the inductance 11 are transmitted to the input of the transistor, which closes the positive feedback circuit and creates oscillations in the generator at a frequency that due to the high Q-factor of the series oscillatory circuit when extinguished lamp will be different than in the burning mode. Due to this, a higher voltage is provided on the oscillating circuit, because the generation frequency is closer to the resonant frequency of the oscillating circuit and a voltage is developed on the lamp sufficient for its ignition. However, they are initially heated by the current flowing through the filaments, and when a certain temperature is reached, the lamp is ignited. At this time, zener diodes 14 protect the transistor from overvoltage on the gate. After lighting the lamp, the Q-factor of the circuit drops, the generation conditions are fulfilled at a different frequency, and the electronic choke switches to the optimal oscillation mode of class E, which is characterized by high efficiency. In such a scheme, the efficiency-limiting factors are the proportionality of the high-frequency resistance of the inductor, the resistance of the transistor in the open state and the series active resistance in the capacitors with the equivalent load resistance of the autogenerator, approximately equal to 0.578 the ratio of the supply voltage to the consumed direct current A-0.578-(0- /-). When the supply voltage increases, the efficiency of the device increases.
На фіг.2 показаний макет одного з варіантів пристрою і експериментальні залежності напруги на стоку транзистора (фіг.2а) і на лампі (фіг.2б) від часу. Елементи схеми розраховувалися за методикою з Іб| для значень робочого опору люмінесцентної лампи потужністю 18Вт (1000лм, із споживаною потужністю на частоті 800КкГц біля 15ВЮВт) 180Ом і з опором ниток розжарення в холодному стані ЗОм і в гарячому стані 15-18Ом. Баласт при роботі від 128 показує 7695 ККД, обумовленого як відношення добутку струму лампи на напругу на лампі до добутку струму і напруги, споживаних від джерела живлення. З урахуванням більшої ефективності люмінесцентної лампи на високій частоті, ефективність по світловому потоку буде вище, чим при живленні лампи від джерела з частотою 50Гц 22 В з використанням звичайного індуктивного дроселя.Fig. 2 shows the layout of one of the device variants and the experimental dependence of the voltage on the drain of the transistor (Fig. 2a) and on the lamp (Fig. 2b) on time. The elements of the scheme were calculated according to the method of Ib| for the values of the operating resistance of a fluorescent lamp with a power of 18W (1000lm, with a power consumption at a frequency of 800KHz of about 15VЮW) of 180Ω and with a filament resistance of 3Ω in the cold state and 15-18Ω in the hot state. The ballast when operating from 128 shows 7695 efficiency, defined as the ratio of the product of the lamp current to the voltage on the lamp to the product of the current and voltage consumed from the power source. Taking into account the greater efficiency of the fluorescent lamp at a high frequency, the efficiency of the luminous flux will be higher than when powering the lamp from a source with a frequency of 50 Hz 22 V using a conventional inductive choke.
Таким чином, даний електронний баласт може бути використаний там, де грають велику роль високий ККД і низька напруга живлення: на транспорті, у системах живлення від сонячних батарей, у системах аварійного освітлення, у переносних джерелах світла. Баласт містить мінімум деталей і простий у виготовленні.Thus, this electronic ballast can be used where high efficiency and low supply voltage play an important role: in transport, in power systems from solar batteries, in emergency lighting systems, in portable light sources. Ballast contains a minimum of parts and is easy to manufacture.
Джерела інформації: 1. Ваігапладе М. ЕІесігопіс І(атр Баїїазі дезідп / Зетісопаисіог арріїсайоп поїє, Моїогоїа, АМ1543/0. -32 р. - пере: /Лумлу.опзеті.сот/риб/ СоІПагегаі/АМ 1543-О0. РОГ 2. Ропсе У., Агац 9., Аіопсо .). М., Вісо-Зесадез М. ЕІесігопіс БраїІавзі рбазей оп сіазз Е атрійег у а сарасійме іплепег апа аїттіпуд г рпоїомоїгаїс арріїсайопе / Арріїєй ромжмег еїІесігопісх, Сопіегепсе апа Ехровійоп, 1998,Sources of information: 1. Vaigaplade M. Eisigopis I(atr Baiiazi dezidp / Zetisopaisiog arriisaiop poie, Moiogoia, AM1543/0. -32 years - re: /Lumlu.opzeti.sot/ryb/ SoIPagegai/AM 1543-O0. ROG 2 . Ropse U., Agats 9., Aiopso .). M., Viso-Zesadez M. Eiesigopis BraiIavzi rbazei op siazz E atriyeg u a sarasiime iplepeg apa aittipud g rpoiomoigais arriisayope / Arriiei romzhmeg eiiIesigopishh, Sopiegepse apa Ekhroviop, 1998,
АРЕС98, Сопіегепсе Ргосеєдіпов 1998, Тпіпеепій Апппаї, Мої.2, 1998, Р.1156-1162.ARES98, Sopiegepse Rgoseyedipov 1998, Tpipeepiy Apppayi, Moi.2, 1998, R.1156-1162.
З. Мегопе І. А. біпдіє зулісп еїІесігопіс раПавзі/ Раї. ОБА 6 144 173, СІ. НО5В37/02, Заяв. 10.11.1999, виданий 7.11.2000. 4. Бокаї М. 0., окаї А. 0. Нідп-енісіепсу шпеа вумйспіпд ромег атрійег. Раї. ОБА 3919656, Мом. 11, 1975. 5. Спетом О.М., Калгітієгслик М.К., апа Киі2папоузкі М... "Сіає86-Е МО5-ЕЕТ Іом/-момкаде рожег озсіМПаг,"Z. Megope I. A. bipdie zulisp eiIesigopis raPavzi/ Raii. BOTH 6 144 173, SI. НО5В37/02, App. 10.11.1999, issued on 7.11.2000. 4. Bokai M. 0., Okai A. 0. Nidp-enisiepsu shpea vumyspipd romeg atriyeg. Paradise BOTH 3919656, Mom. 11, 1975. 5. Spetom O.M., Kalgitiegslyk M.K., apa Kyi2papouzki M... "Siaye86-E MO5-EET Iom/-momkade rozheg ozsiMPag,"
Ргосеєдіпов о! ІЕЕЕ Іпіегпайопа! 5утрозішт оп Сігсиїйїв5 апа Зувіетв, мої. 5, Рпоєпіх, А7, Мау 2002, рр. 509-512. 6. Криїжановский В.Г., Рудякова А.Н., Чернов Д.В. Методика разработки и характеристики автогенератора класса Е /Технология и конструированиеє в злектронной аппаратуре.-2002.-Ме2.-С.9-12. (прототип) 7. Крижановский В.Г., Рудякова А.Н., Чернов Д.В. Методика проектирования и исследование усилителя класса Е /Технология и конструирование в злектронной аппаратуре. -2001. -Ме4-5. -С.11-15. же і К іі щі з г нн ними пря ше ше ни шинни: ши ШИ ме Й п пеня в ї Ах ї Н зе З Н Е І Н 1413 | щи шшши : : : У Ї : наЕшшшшвічшни : я ЕМ З 16Rgoseyedipov o! IEEEE Ipiegpayopa! 5utrozisht op Sigsiiiyiv5 apa Zuvietv, my. 5, Rpoepikh, A7, Mau 2002, pp. 509-512. 6. Kriizhanovsky V.G., Rudyakova A.N., Chernov D.V. Methodology of development and characteristics of autogenerator class E / Technology and design in electronic equipment.-2002.-Me2.-S.9-12. (prototype) 7. Kryzhanovsky V.G., Rudyakova A.N., Chernov D.V. Design methodology and research of class E amplifier / Technology and design in electronic equipment. -2001. -Me4-5. - P.11-15. the same and K ii shchi with g nn them pry she she ny shinny: shi SY me Y p penya vy y Ah yi N ze Z N E I N 1413 | shh shhshhi : : : U Y : naEshshshshvichshni : I EM Z 16
ФГ. 1 ще ос З о. п : у о. о. о. вин ЩО ОО оFG. 1 more os With o. p: in o. at. at. wine WHAT OO o
МС ВЕК і ЩО тла о с.MS VEK and SCHO tla about p.
МЕ ПИ КЕ СХ ОК КК КК щ ОКХ З Я СХ ОКME PI KE Х OK КК КК щ Х OKХ Z I Х Х OK
ОО ОА В КК КОХ ж с я) оOO OA V KK KOH j s i) o
Фіг. яFig. I
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2003087430A UA65418A (en) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | Electronic analog of a ballast resistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2003087430A UA65418A (en) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | Electronic analog of a ballast resistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA65418A true UA65418A (en) | 2004-03-15 |
Family
ID=34517993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA2003087430A UA65418A (en) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | Electronic analog of a ballast resistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA65418A (en) |
-
2003
- 2003-08-06 UA UA2003087430A patent/UA65418A/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5321337A (en) | Ballast having starting current restraint circuitry for preventing a large in-rush current and protection circuitry for preventing damage due to a start-up failure | |
US20070152598A1 (en) | Method for increasing profit in a business to maintain lighting operations in an office building or other place of business | |
CN105359050A (en) | Self-oscillating resonant converter-based light emitting diode (led) driver | |
US7327102B2 (en) | Portable fluorescent task lamp | |
KR19990083245A (en) | Discharge lamp lighting equipment and illuminating apparatus | |
KR940009513B1 (en) | Circuit for igniting fluorescent lamp | |
WO2006001219A1 (en) | Discharge lamp lighting circuit | |
UA65418A (en) | Electronic analog of a ballast resistor | |
US7332873B2 (en) | Electrical circuit for fluorescent lamps | |
JP2008524787A (en) | High-intensity discharge ballast | |
TW502487B (en) | DC/AC converter | |
ATE247373T1 (en) | OPERATING DEVICE FOR DISCHARGE LAMPS WITH SWITCHING OFF OF THE ELECTRODE COIL HEATING | |
CN109982495A (en) | A kind of pre- heater circuit | |
CN101711087B (en) | Fluorescent lamp dimming drive device and dimming method therefor | |
FI107009B (en) | Fluorescent ballast | |
KR200236025Y1 (en) | Apparatus for preheating electronic ballast | |
KR100404156B1 (en) | Apparatus for forming wave of electronic ballast | |
KR200209968Y1 (en) | electronic ballast | |
KR100351208B1 (en) | electronic ballast | |
KR200407446Y1 (en) | Electronic ballast having starting aid circuit | |
CN1874637B (en) | Electronic ballast in use for gas discharge lamp | |
CN201134964Y (en) | Electroluminescence energy saving circuit for daylight lamp tube | |
KR100618123B1 (en) | Electronic ballast of lamp having a glowstarter | |
KR20020060342A (en) | Igniter circuit of the high intensity discharge lamp | |
CN203788536U (en) | Electronic ballast circuit with preheating function for low-pressure sodium lamp |