提案されている40ワットの電子バラストは、40ワットの蛍光灯を高効率で最適な明るさで照らすように設計されています。

提案された電子蛍光バラストのPCBレイアウトも、トロイドとバッファチョーク巻線の詳細とともに提供されます。

前書き

有望で最も話題になっているLED技術でさえ、おそらく現代の電子蛍光バラストライトと同等のライトを生成することはできません。ここでは、そのような電子チューブライトの回路について説明します。効率はLEDライトよりも優れています。

ちょうど10年前、電子バラストは比較的新しく、頻繁な故障と高コストのために、一般的に誰もが好むわけではありませんでした。しかし、時間が経つにつれて、デバイスはいくつかの深刻な改善を経て、より信頼性が高く長持ちするようになり始めたため、結果は心強いものでした。最新の電子バラストはより効率的で、耐障害性があります。

電気バラストと電子バラストの違い

では、古くからの電気バラストと比較して、電子蛍光灯バラストを使用することの正確な利点は何ですか？違いを正しく理解するには、通常の電気バラストがどのように機能するかを知ることが重要です。

電気バラストは、積層鉄心に銅線の巻数を巻いて作られた単純な大電流主電源インダクタに他なりません。

基本的に、私たち全員が知っているように、蛍光管は、点火して電子の流れをその端のフィラメントの間に接続させるために、高い初期電流推力を必要とします。この伝導が接続されると、この伝導を維持するための消費電流が最小になります。電気バラストは、この初期電流を「キック」するためだけに使用され、点火が完了するとインピーダンスが増加することで電流の供給を制御します。

電気バラストでのスターターの使用

スターターは、最初の「キック」が断続的な接触を介して適用されることを確認します。その間、銅巻線の蓄積されたエネルギーが必要な大電流を生成するために使用されます。

スターターは、チューブが点火されると機能を停止し、バラストがチューブを介してルーティングされるため、ACの連続的な流れがチューブを通過し始めます。その自然な特性により、高インピーダンスを提供し、電流を制御し、最適なグローを維持します。

“モーターと発電機の類似点と相違点 ”

ただし、電圧の変動と理想的な計算の欠如により、電気バラストは非常に非効率になり、熱によって多くのエネルギーを消費および浪費する可能性があります。実際に測定すると、40ワットの電気チョーク器具は70ワットもの電力を消費する可能性があり、必要量のほぼ2倍になります。また、関係する最初のちらつきは理解できません。

電子バラストはより効率的です

一方、電子バラストは、効率に関する限り、正反対です。私が作ったものは、230ボルトでわずか0.13アンペアの電流を消費し、通常よりもはるかに明るく見える光の強さを生み出しました。過去3年間、問題なくこの回路を使用しています（ただし、チューブの端が黒くなり、光が少なくなり始めたため、一度交換する必要がありました）。

電流の読み取り自体は、回路がいかに効率的であるかを証明します。消費電力は約30ワットで、出力光は50ワットに相当します。

電子バラスト回路のしくみ

提案された電子蛍光バラストの動作原理はかなり単純です。 AC信号は、最初にブリッジ/コンデンサ構成を使用して整流およびフィルタリングされます。次は、単純な2トランジスタ交差結合発振器ステージで構成されています。整流されたDCはこのステージに適用され、必要な高周波ですぐに発振を開始します。振動は通常方形波であり、接続されたチューブを点火して照明するために最終的に使用される前に、インダクタを介して適切にバッファリングされます。この図は、簡単な変更で230ボルトモデルに簡単に変更できる110Vバージョンを示しています。

次の図は、通常の部品を使用して、家庭で自家製の電子40ワット電子蛍光バラスト回路を構築する方法を明確に説明しています。

PCBコンポーネントのレイアウト

警告：供給入力にMOVとサーミスタを含めてください。そうしないと、回路が予測不能になり、いつでも吹き飛ばされる可能性があります。

また、トランジスタを別々の4 * 1インチのヒートシンクに取り付けて、効率を高め、寿命を延ばします。

PCBトラックレイアウト

トロイドインダクタ

チョークインダクタ

パーツリスト

R1、R2、R5 = 330K MFR 1％
R3、R4、R6、R7 = 47オーム、CFR 5％
R8 = 2.2オーム、2ワット
C1、C2 = 0.0047 / 400V PPC（220Vの場合）、0.047uF / 400V（110V AC入力の場合）
C3、C4 = 0.033 / 400V PPC
C5 = 4.7uF / 400V電解
D1 =ダイアックDB3
D2……D7 = 1N4007
D10、D13 = B159
D8、D9、D11、D12 = 1N4148
T1、T2 = 13005モトローラ
T1とT2にはヒートシンクが必要です。

ツイン40ワット蛍光管用電子バラスト回路

以下の次の概念では、有効電力補正を使用して、2つの40ワット蛍光管を駆動または操作するためのシンプルでありながら非常に信頼性の高い電子バラスト回路を構築する方法について説明します。

礼儀：https：//www.irf.com/technical-info/appnotes/an-995a.pdf

ICの主な電気的特徴

International Rectifier Control ICは、グランド入力リードを基準にして、ロジックレベルを介してローサイドおよびハイサイドMOSFETまたはlGBTを動作させるのに適したモノリシックパワー集積回路です。

これらは600VDCものバランスの取れた電圧機能を備えており、通常のドライバトランスとは異なり、0〜99％のほぼすべてのデューティサイクルで超クリーンな波形を実現できます。

IR215Xシーケンスは、実際にはControl ICファミリで最近利用可能なアクセサリであり、前述の特性に加えて、この製品はLM555タイマーICに匹敵するパフォーマンスのトップエンドを採用しています。

これらのタイプのドライバーチップは、開発者に、純粋に代替のRTおよびCTコンポーネントの助けを借りて自励発振または協調振動機能を提供します。下の図を参照してください。

パーツリスト

Ct / Rt =以下の図に示されているものと同じ
下部ダイオード= BA159
MOSFET：下の図で推奨されているように
C1 = 1uF / 400V PPC
C2 = 0.01uF / 630V PPC
L1 =下の図で推奨されているように、いくつかの実験が必要な場合があります

同様に、出力とハーフブリッジパワーデバイスを駆動するためのハイサイドコンポーネントとローサイドコンポーネントの切り替えの間に適度な1.2マイクロ秒のデッドタイムを提供する回路が組み込まれています。

発振器周波数の計算

自励発振フォームに含まれる場合は常に、発振周波数は次のように簡単に計算されます。

f = 1 / 1.4 x（Rt + 75ohm）x Ct

アクセス可能な3つの自励発振デバイスは、IR2151、IR2152、およびIR2155です。 IR2I55には、tr = 80nsおよびtf = 40nsで1000pFの容量性負荷を回すより実質的な出力バッファがあるようです。

これには、ごくわずかな電源の起動と150オームのRT電源が含まれます。 IR2151は、100nsと50nsのtrとtfを備えており、IR2l55とほぼ同じように動作します。 IR2152は、RtからLoへの位相カンビオを使用しますが、IR2151と区別できません。 IR2l5lおよび2152には、75オームのRtソースが含まれています（式l）。

これらのタイプのバラストドライバは通常、整流されたAC入力電圧を備えていることを意図しているため、静止電流を最小限に抑えることを目的としており、DCを介して1つの制限抵抗だけが非常にうまく機能するように15Vのシャントレギュレータが組み込まれています整流されたバス電圧。

ゼロクロッシングネットワークの構成

もう一度図2を見ると、ドライバーの同期の可能性に注意してください。ランプ回路と並んでいる両方のバックツーバックダイオードは、ランプ電流のゼロ交差検出器として効率的に構成されています。ランプの衝突に先立って、共振回路はL、Cl、C2をすべてストリングに巻き込みます。

Clは、共振回路が正常にLとC2になるように、リアクタンスが低いDCブロッキングコンデンサです。 C2の周囲の電圧は、共振時にLとC2のQファクターによって増幅され、ランプに当たります。

共振周波数の決定方法

ランプが当たるとすぐに、Cはランプの電位降下によって適切に短絡され、この時点での共振回路の周波数はLとClによって決定されます。

これにより、AC電流のゼロ交差を検出し、結果として生じる電圧を利用してドライバ発振器を調整することで調整される前と同じように、標準動作の過程で共振周波数がいくらか低くなります。

ドライバの静止電流に加えて、DC電源電流には、まさにアプリケーション回路の機能であるいくつかの追加要素があります。

電流および充電放電パラメータの評価

l）パワーFETの入力容量を充電した結果としての電流

2）InternationalRectifierゲートドライバデバイスの接合絶縁容量の充電および放電から生じる電流。現在のアーク電荷に関連する各コンポーネントは、そのため、次の規則に従います。

Q = CV

その結果、パワーデバイスの入力容量を充電および放電できるようにするために、期待される電荷はゲート駆動電圧と実際の入力容量の積であり、推奨される入力電力は特にに比例することが便利に観察できます。電荷と周波数および電圧の2乗の積：

電力= QV ^ 2 x F / f

上記の関連は、実際のバラスト回路を作成するときに以下の要素を提案します。

1）インダクタの寸法の減少に従って最小の動作周波数を選択します

2）伝導障害を減らして信頼できるパワーデバイス用に最もコンパクトなダイボリュームを選択します（これにより、充電仕様が最小限に抑えられます）

3）通常はDCバス電圧が選択されますが、代替手段がある場合は最小電圧を使用してください。

注：充電は、単にスイッチングレートの機能ではありません。送信される電荷は、I0nsまたは10マイクロ秒の遷移時間に関してまったく同じです。

この時点で、自励発振ドライバを使用して実現できるいくつかの有用なバラスト回路を考慮に入れます。おそらく最も人気のある蛍光灯は、いわゆる「ダブル40」タイプであり、一般的な反射板内にいくつかの典型的なTl2またはTSランプを使用することがよくあります。

推奨されるバラスト回路のペアを次の図に示します。 1つ目は最小力率回路であり、他の回路は新しいダイオード/コンデンサ設定で動作して、0.95を超える力率を実現します。図3で証明されている低力率回路は、115VACまたは230VAC 50/60/400 Hz入力を歓迎し、320VDCの中程度のDCバスを生成します。

ツイン40ワットバラスト回路図

入力整流器がAC入力電圧のピークのすぐ近くで動作することを考慮すると、入力力率は非正弦波の電流波形に約0.6遅れています。

このようなタイプの整流器は、評価回路または低電力コンパクト蛍光灯以外にはまったく推奨されておらず、電源デバイスの高調波電流が電力品質の制限によってさらに減少するため、間違いなく不要になる可能性があります。

ICは動作にのみ制限抵抗を使用します

International Rectifier IR2151 Control ICは、制限抵抗を介してDCバスから直接動作し、指定された関係に従って45kHz近くでピボットすることに注意してください。

f = 1 / 1.4 x（Rt + 75ohm）x Ct

ハイサイドスイッチゲートドライブの電力は、0.1 pFのブートストラップコンデンサから発生し、ローサイドパワースイッチの導通内でV5（リード6）がローにドラッグされるたびに約14Vに充電されます。

ブートストラップダイオードlIDF4は、ハイサイドチェンジが行われるとすぐにDCバス電圧を防ぎます。

高速回復ダイオード（<100 ns) is necessary to be certain that the bootstrap capacitor will not be moderately discharged since the diode comes back and obstructs the high voltage bus.

ハーフブリッジの高周波出力は、実際には非常に高速な切り替え周期（約50 ns）の方形波です。高速波面を介した異常な拡張ノイズを回避するために、10オームおよび0.001 pFの0.5Wスナバを使用して、スイッチ周期を約0.5psに最小化します。

組み込みのデッドタイム機能を備えています

ハーフブリッジのシュートスルー電流を停止するために、IR2151ドライバーに1.2psのデッドタイムが組み込まれていることを確認してください。 40ワットの蛍光灯は並列に制御され、それぞれが独自のL-C共振回路を使用します。電力レベルに一致するように測定された2つのMOSFETの単一セットから約4つの管回路を操作できます。

ランプ回路のリアクタンス評価は、L-Cリアクタンステーブルから、または直列共振の式から選択されます。