Електронний баласт зі стабілізацією потужності

Електронний баласт зі стабілізацією потужності, що містить перший транзистор, який працює в схемі автогенератора класу Е, виток транзистора з'єднаний з загальним проводом, до стоку приєднані дросель, другий кінець якого з'єднаний із джерелом живлення, перший конденсатор, інший кінець якого з'єднаний із загальним проводом, і перша індуктивність, до іншого кінця котрої приєднані другий конденсатор, другий вивід якого приєднано до першого кінця першої нитки розжарювання лампи, другий кінець цієї нитки підключено до третього конденсатора, другий вивід якого підключено до першого кінця другої нитки розжарювання лампи, інший кінець якої підключено до загального проводу, четвертий конденсатор, інший вивід якого приєднано до загального проводу, п'ятий конденсатор, до другого виводу якого підключені шостий U 2 31002 1 3 31002 4 батарей, сонячних батарей або вітрових підключений до конденсатору 12, який другим генераторів. виводом приєднано до загального проводу, і Електронний баласт на основі підсилювача індуктивності 13, яка другим виводом підключена класу Е дозволяє включати люмінесцентні лампи до затвору транзистора 1, до затвору транзистора при живленні від напруги 12В з забезпеченням також приєднані резистор 14, іншим виводом високого ККД пристрою [2], при цьому приєднаний до джерела живлення 3, резистор 15, забезпечується миттєвий запуск лампи, але не другим виводом приєднаний до загального підігрівається попередньо нитка розжарення. проводу, два включених назустріч одне одному Хибою цього пристрою є відносна складність і стабілітрони 16, з'єднані вільним виводом із придатність для малогабаритних люмінесцентних загальним проводом, і конденсатор 17, другим ламп. виводом приєднаний до точки з'єднання Можливий електронний баласт, створений на резисторів 18 і 19 і катода варикапа 20, другий основі автогенератора, що демонструє режим вивід резистора 18 приєднано до з'єднання роботи класу Е [3], до його недоліків можна конденсатора 21, другим виводом підключеного до віднести роботу при високій напрузі живлення. загального проводу, і катоду діода 22, анод якого Найбільш близьким пристроєм є пристрій, підключено до точки з'єднання конденсатору 7 і описаний в [4-5], який містить один транзистор, що лампи 8, анод варикапу 20 підключено до працює в автогенераторі класу Е. Недоліком цього з'єднання резистора 19, конденсатора 23 і стоку пристрою є залежність потужності, що транзистору 24, другий вивід конденсатору 23 споживається пристроєм, від напруги живлення. підключено до загального проводу, витік Таким чином, при підвищеній напрузі, коли транзистору 24 через резистор 25 підключено до батарея повністю заряджена, її розряд йде загального проводу, а затвор транзистору 24 більшим, ніж потрібно, струмом, і зменшується час підключено до з'єднання резисторів 26 і 27, другий роботи батареї. вивід резистору 27 підключено до загального У основу корисної моделі поставлена задача проводу, другий вивід резистору 26 підключено до збільшення часу роботи електронного баласту від джерела живлення (батареї) 3, інший вивід якої одного заряду батареї шляхом удосконалення приєднано до загального проводу. електронного баласту - стабілізацією потужності, Пристрій можна представити складеним з яку він споживає. Таке рішення також буде трьох частин: генераторної 28, навантаження, в корисне в умовах нестабільної напруги живлення: даному разі люмінесцентної лампи, 29, і схеми на транспорті, при роботі від автономних стабілізації потужності, що споживається, 30. електростанцій, так як не буде потрібно Пристрій працює таким способом: при подачі виконувати окремі схеми стабілізації напруги постійної напруги живлення на схему, дільник із живлення (світлового потоку ламп). резисторів 14, 15 забезпечує подачу на затвор Поставлена задача вирішується за рахунок (вхід) транзистора 1 напруги зміщення, що того, що в електронний баласт вводиться схема переводить його в активний режим, струм, що стабілізації напруги на люмінесцентній лампі, протікає через транзистор, збуджує коливання в заснована на залежності вихідної напруги баласту контурі, утвореному індуктивністю 6, від частоти його роботи - при зміні напруги конденсаторами 7, 9 і 10 і опорами ниток живлення баласту схема змінює ємність розжарення лампи. Ці коливання по ланцюгу напівпровідникового діоду (варикапу), це викликає зворотного зв'язку, утвореного дільником на зміну частоти генерації баласту і напруга на лампі конденсаторах 11 і 12 і індуктивністю 13, відновлює своє значення, при цьому залишаються передаються на вхід транзистора, чим замикають постійними потужності, що розсіюється лампою, і коло позитивного зворотного зв'язку і створюють в що споживається від джерела живлення. генераторі коливання на частоті, яка унаслідок На Фіг.1 зображено схему пристрою, що високої добротності послідовного коливального заявляється. контуру при погашеній лампі, буде іншою, чим у На Фіг.2 показано залежності потужності, що режимі горіння. За рахунок цього забезпечується споживає лампа, та ККД електронного баласту. більша напруга на коливальному контурі, тому що Пристрій складається з потужного польового частота генерації ближче до резонансної частоти транзистора 1, витік якого з'єднаний із загальним коливального контуру і на лампі розвивається проводом, до стоку транзистора приєднані напруга, достатня для її запалювання. Проте дросель 2, іншим виводом приєднаний до джерела спочатку струмом, що протікає по нитках живлення 3, і конденсатору 4, інший вивід якого розжарення, вони нагріваються, і при досягненні підключено до загального проводу, конденсатор 5, певної температури відбувається запалювання другим кінцем підключений до загального проводу, лампи. У цей час захист транзистора від і котушка індуктивності 6 до другого виводу якої перенапруги на затворі виконують стабілітрони 16. приєднані конденсатор 7, до іншого виводу якого Після запалювання лампи добротність контуру приєднано лампу 8 одним виводом першої нитки падає, умови генерації виконуються на іншій розжарення, до другого виводу першої нитки частоті, і електронний дросель переходить у приєднано конденсатор 9, інший вивід якого оптимальний режим коливань класу Е, що приєднано до першого виводу другої нитки характеризується високим ККД. розжарення, а другий вивід другої нитки Схема стабілізації 30 баласту містить вузол приєднано до загального проводу, конденсатор 10, управління на транзисторі 24, котрий управляє іншим виводом приєднаний до загального постійною напругою, що подається на варикап 20. проводу, і конденсатор 11, другим виводом Цей варикап включено у якості ємності, 5 31002 6 паралельної входу ключа 1, що дозволяє при зміні 5. Krizhanovski V.G., Chernov D.V., постійної напруги на варикапі 20 (яка залежить від Kazimierczuk M.K. Low-Voltage Electronic Ballast напруги джерела живлення) змінювати зсув фаз у Based on Class E Oscillator //IEEE Transactions On колі зворотного зв'язку, змінюючи таким чином Power Electronics, Vol.22, No.3, May 2007. Р.863частоту генерації пристрою, і змінюючи цим 870. напругу на лампі 8 та потужність, що споживається від джерела живлення 3. Зворотній зв'язок для стабілізації потужності здійснюється напругою, яка поступає від діода 22 і фільтрується конденсатором 21. Конденсатор 17 є розподільчим, який не пропускає постійний струм з варикапа 20 на затвор транзистора 1. Конденсатор 23 шунтує стік транзистору 24 по змінному струму та створює затримку включення схеми стабілізації для здійснення запалення лампи при вмиканні постійного струму. Як можна побачити на Фіг.2, потужність на навантаженні може бути зменшена при зростанні робочої частоти, при цьому ККД практично незмінний. Таким чином, є можливість при зростанні напруги живлення стабілізувати потужність, що споживається. При цьому зменшується струм батареї, що дозволяє збільшити час її роботи. Наприклад, якщо прийняти, що напруга батареї зменшується лінійно при її розряді, то час роботи на навантаження, яке споживає постійну силу струму, буде на 8% більше, ніж на навантаження з постійним опором, максимальна різниця може сягати 15%. Експериментальний зразок баласту забезпечив стабілізацію потужності, що споживалась від батареї, в діапазоні робочих напруг кислотних акумуляторів на рівні 20Вт (використовувалась лампа Т8 номінальної потужності 18Вт), у той час як баласт, який не є стабілізованим, споживає 23Вт при повністю зарядженій батареї і 20Вт при її розряді до нижньої робочої межі. 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. Джерела інформації: 1. Bairanzade M. Electronic lamp ballast design /Semiconductor application note, Motorola, AN1543/D- https://www.onsemi.com/pub/Collateral/ AN1543-D.PDF. 2. Ponce V., Arau J., Alonco J.M., Rico-Secades M. Electronic ballast based on class E amplifier with a capacitive inverter and dimming for photovoltaic applications /Applied power electronics, Conference and Exposition, 1998, APEC'98, Conference Proceedings 1998, Thirteenth Annual, Vol.2, 1998, P.01156-1162. 3. Nerone L.R. Single switch electronic ballast /Pat. USA 6144173, С1. Н05В37/02, Заяв. 10.11.1999, выдан 7.11.2000. 4. Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В., Чернов Д.В. Электронный балласт. Декларационный патент Украины №65418А опубл. 15.03.2004, бюл.№3. класс Н05В41/26, Н05В37/02 (по заявке 2003087430, от 6.08.2003г.) (прототип).