Однокаскадний електронний баласт

Однокаскадний електронний баласт, що містить перший та другий транзистори, затвори яких відповідно зв'язані з виходами блока керування, перший та другий діоди, фільтр, послідовно ввімкнений з випрямлячем, мінус якого підключений до анода третього діода та через перший дросель до витоку першого транзистора, анода четвертого діода, першого виводу першого конденсатора, 3 34964 лізації вказаної напруги. А це ускладнює технічну реалізацію баласта і зменшує надійність його роботи. В основу корисної моделі поставлено задачу спрощення технічної реалізації та підвищення надійності роботи однокаскадного електронного баласта, що містить перший та другий транзистори, затвори яких відповідно зв'язані з виходами блока керування, перший та другий діоди, фільтр, послідовно ввімкнений з випрямлячем, мінус якого підключений до анода третього діода та через перший дросель - до витока першого транзистора, анода четвертого діода, першого вивода першого конденсатора, який другим виводом під'єднано до катодів другого і третього діодів, а витік другого транзистора під'єднано до анода другого діода, катода четвертого діода та через послідовне з'єднання другого конденсатора та другого дроселя підключено до першої точки паралельного з'єднання третього конденсатора і розрядної лампи, причому стік першого транзистора під'єднано до витока другого транзистора, стік другого транзистора зв'язано з плюсом випрямляча та катодом першого діода, який своїм анодом зв'язаний з катодом другого діода та др угою точкою паралельного з'єднання третього конденсатора і розрядної лампи. На Фіг.1 наведено електричну схему однокаскадного електронного баласта. На Фіг.2 наведено часові діаграми його роботи, а саме: - осцилограми керуючих напруг між затворами і витоками першого та другого транзисторів 8 і 9, які формуються блоком керування 15 (відповідно uзв1 і uзв2); - осцилограми напруги u в точці з'єднання другого конденсатора 11 та другого дроселя 13, її першої гармоніки u 1, та першої гармоніки струму iL2 другого дроселя 13. - осцилограма струму іL1 першого дроселя 3. На Фіг.3 наведено часові діаграми напруги uв(t) на виході випрямляча 2, напруги U0 на першому конденсаторі 10 та струму і с(t), споживаного від мережі. Однокаскадний електронний баласт складається з фільтра 1, випрямляча 2, першого дроселя 3, першого, другого, третього та четвертого діодів 4, 5, 6, 7, першого та другого транзисторів 8 та 9, першого, другого і третього конденсаторів 10, 11 і 12, другого дроселя 13, розрядної лампи 14 та блока керування 15. Затвори першого і другого транзисторів 8 і 9 відповідно зв'язані з виходами блока керування 15. Фільтр 1 послідовно ввімкнений з випрямлячем 2, мінус якого підключений до анода третього діода 6 та через перший дросель 3 - до витоку першого транзистора 8, анода четвертого діода 7, першого виводу першого конденсатора 10, який другим виводом під'єднано до катодів другого і третього діодів 5 і 6, а витік другого транзистора 9 під'єднано до анода другого діода 5, катода четвертого діода 7 та через послідовне з'єднання другого конденсатора 11 та другого дроселя 13 підключено до першої точки паралельного з'єднання третього конденсатора 12 і розрядної лампи 14, а стік першого транзистора 8 під'єднано 4 до витоку другого транзистора 9, стік другого транзистора 9 зв'язано з плюсом випрямляча 2 та катодом першого діода 4, який своїм анодом зв'язаний з катодом другого діода 5 та другою точкою паралельного з'єднання третього конденсатора 12 і розрядної лампи 14. Однокаскадний електронний баласт містить три функціональні вузли, об'єднані в один каскад: 1) напівмостовий інвертор, утворений першим і другим транзисторами 8 і 9, першим, другим і четвертим діодами 4, 5 і 7; 2) резонансний контур, утворений роздільним другим конденсатором 11, другим дроселем 13 та третім конденсатором 12, навантаженим розрядною лампою 14; 3) високочастотний понижувальний перетворювач напруги, утворений другим транзистором 9, першим дроселем 3, третім діодом 6 та першим конденсатором 10. Роботою апарата керує блок керування 15, а живлення апарата здійснюється від мережі промислової частоти через фільтр 1 і випрямляч 2. Живлення інвертора здійснюється від напруги на накопичувальному першому конденсаторі 10. Принцип роботи однокаскадного електронного баласту полягає в формуванні напівмостовим інвертором високочастотних прямокутних імпульсів напруги, які подаються на резонансний контур, навантажений розрядною лампою, який виділяє першу гармоніку цих імпульсів. Для формування струму, споживаного від мережі, який задовольняє параметри якості споживаної електроенергії, використовується понижувальний перетворювач напруги, що працює в режимі переривчастого струму дроселя. Однокаскадний електронний баласт працює наступним чином. Напівмостовий інвертор через роздільний другий конденсатор 11 під дією керуючих імпульсів uзв1 і uзв2 (Фіг.2) блока керування 15 подає прямокутні високочастотні імпульси u напруги типу меандр на резонансний контур, який виділяє першу гармоніку цих імпульсів, забезпечуючи живлення розрядної лампи 14 високочастотним струмом, наближеним за формою до синусоїдного. Амплітуда прямокутних імпульсів складає половину напруги на накопичувальному першому конденсаторі 10. Для забезпечення малих комутаційних втрат в транзисторах робоча частота повторення імпульсів u є дещо вищою за резонансну частоту резонансного контуру, що забезпечує комутацію транзисторів при нульовій напрузі на них. Впродовж кожного періоду Т комутації однокаскадний електронний баласт має сім топологічних станів, які змінюють один одного на часових інтервалах (t 0÷t1) ÷ (t6÷t 7), що вказані на Фіг.2. Перший стан відповідає інтервалу (t0÷t1), впродовж якого перший і другий транзистори 8 і 9 перебувають в закритому стані. Струм першого дроселя 3 дорівнює нулю або ж зменшується, досягаючи нуля, на цьому інтервалі (в залежності від миттєвого значення напруги мережі і параметрів дроселя). Струм другого дроселя 13 є від'ємним і зменшується за майже синусоїдним законом, протікаючи через другий конденсатор 11, другий діод 5 та паралельне з'єднання третього конденсатора 12 і розрядної лампи 14. 5 34964 Другий стан відповідає часовому інтервалу (t1÷t2). В момент t1 відкривається другий транзистор 9 і від випрямляча 2 починає протікати струм через другий транзистор 9, другий діод 5, перший конденсатор 10 і перший дросель 3. Швидкість майже лінійного наростання струму і L1 першого дроселя 3 визначається його індуктивністю та різницею між миттєвою напругою випрямляча 2 і напругою першого конденсатора 10. В першому дроселі 3 нагромаджується енергія. Струм iL2 другого дроселя 13 протікає по тому ж колу що і в першому стані, зменшується, досягає нуля і, змінивши свій напрям, починає зростати. Другий стан завершується в момент t2, коли струм iL2 другого дроселя 13 зрівнюється із струмом і L1 першого дроселя 3. При цьому другий діод 5 закривається. Третій стан відповідає часовому інтервалу (t2÷t3). Впродовж цього стану струм другого дроселя 13 переважає струм першого дроселя 3, тому перший діод 4 є відкритим. Струм першого дроселя 3 протікає від випрямляча 2 через перший діод 4, перший конденсатор 10 і перший дросель 3. Струм другого дроселя 13 протікає через паралельне з'єднання третього конденсатора 12 і розрядної лампи 14, відкритий перший діод 4, другий транзистор 9, другий конденсатор 11. На цьому інтервалі струм iL2 другого дроселя зростає, досягає амплітудного значення і починає зменшуватись. В момент часу t 3 цей струм зрівнюється із майже лінійно зростаючим струмом і L1 першого дроселя 3. На цьому третій стан завершується. Топологічний стан на часовому інтервалі (t3÷t4) такий самий, як другий стан на інтервалі (t1÷t2). Четвертий стан відповідає часовому інтервалу (t4÷t5). На цьому інтервалі перший і другий транзистори 8 і 9 є закритими. Струм першого дроселя 3 починає зменшуватись за майже лінійним законом, протікаючи через відкритий третій діод 6, перший конденсатор 10 і віддаючи накопичену енергію в перший конденсатор 10. Струм другого дроселя 13 протікає через паралельне з'єднання третього конденсатора 12 і розрядної лампи 14, перший конденсатор 10, четвертий діод 7 і другий конденсатор 11. П'ятий стан відповідає часовому інтервалу (t5÷t6). В момент t5 відкривається перший транзистор 8. Струми першого і другого дроселів 3 і 13 протікають по колах як і в четвертому стані. В момент t6 струм другого дроселя 13 досягає нуля, завершуючи п'ятий стан. Шостий стан відповідає часовому інтервалу (t6÷t7). Стр ум другого дроселя 13, змінивши свій напрям, протікає через другий конденсатор 11, 6 перший транзистор 8, перший конденсатор 10, паралельне з'єднання третього конденсатора 12 і розрядної лампи 14. Струм першого дроселя 3 протікає так само як в четвертому і п'ятому станах і в момент t7 досягає нуля, завершуючи шостий стан. Сьомий стан відповідає часовому інтервалу (t7÷t8). С трум першого дроселя 3 дорівнює нулю. Струм другого дроселя 13 протікає так само як в шостому стані. Описана робота однокаскадного електронного баласта має місце при умові, що миттєве значення напруги uв (t) випрямляча є більшим за напругу U0 накопичувального першого конденсатора 10 (uв (t)>U0). Якщо ж uв (t)U0 в першому дроселі 3 відбувається дозоване накопичення енергії на часових інтервалах (t1÷t2), (t 2÷t3) і (t3÷t 4), загальна тривалість яких дорівнює тривалості імпульса керування uзв2, який прикладається між затвором і витоком другого транзистора 9. На часовому інтервалі (t4÷t7) відбувається передача цієї енергії в перший конденсатор 10 через зворотний третій діод 6. Значення дози енергії залежить від різниці між миттєвою напругою uв (t) випрямляча 2 і напругою U0 першого конденстора 10. В зв'язку з тим, що часто та комутації є значно вищою за частоту промислової мережі, можна вважати, що впродовж періоду високочастотної комутації напруга мережі є практично незмінною. Тому стр ум мережі при (uв (t)>U0, усереднений фільтром 1, повторює форму напруги мережі та дорівнює нулю при uв (t)