TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BALLAST ĐIỆN TỬ CHO ĐÈN CFL

1. Lựa chọn sơ đồ nguyên lý làm việc ballast điện tử

TT Tiêu chí lựa chọn Thông số

THÔNG SỐ VÀO BALLAST

1 Tuổi thọ trung bình đèn- Mạch sử dụng IC tích hợp- Mạch sử dụng tự dao động- Có mạch dự nhiệt PTC

- Đèn 10.000 giờ- Đèn 6.000÷8.000 giờ- Đèn > 8.000 giờ

2 Công suất đèn hoàn chỉnh- Công suất thấp ≤ 50W- Công suất cao > 50W

Công suất thấp thông thường sử dụng mạch có hệ số công suất thấpCông suất thấp sử dụng bipolaCông suất cao sử dụng BJT

3Hệ số công suất Power Factor

- PF > 0.50- PF ≥ 0.90

- Mạch không có valay- Sử dụng mạch valay

4 Tổng hàm lượng sóng hài- Nhỏ hơn 150%- Nhỏ hơn 30% (hoặc 25%)

- PF > 0.5- PF ≥ 0.9

5 Dòng làm việc hiệu dụng Theo công suất ống đèn

6 Điện áp làm việc 220VAC±20% (176V÷220V÷242V)

THÔNG SỐ RA BALLAST

7 Dòng làm việc trên ống đènPhụ thuộc khảo sát dòng phóng điện tối ưu ống đèn

Khảo sát ống đèn bằng thiết bị bơm dòng ở dải dòng làm việc và tần số

8 Dòng dây tóc Theo công suất của ống đèn Tham khảo tỷ số Rh/Rc = 4.75

9 Dòng katotIk = Il + If (dòng katot bằng tổng vector dòng đèn và dòng dây tóc)

Tham khảo để lựa chọn cuộn cảm

10 Điện áp trên ống đèn Phụ thuộc vào ống đèn

12 Tần số hoạt động của đèn Thông thường lựa chọn từ 38÷55kHz Phụ thuộc vào từng loại ballast

13 Hệ số đỉnh sóng dòng đèn HS đỉnh sóng dòng đèn 1.4 ≤ h ≤ 2.0

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số ballastTT Các thông số ảnh hưởng Công suất đèn Thông số khác

1Điện áp nguồn giảm

- Công suất của đèn giảm- Dòng đèn giảm

- Tần số hoạt động thay đổi

Điện áp nguồn tăng- Công suất đèn tăng- Dòng đèn tăng

- Tần số hoạt động thay đổi

2Nhiệt độ môi trường tăng - Công suất đèn giảm - Tần số ít thay đổiNhiệt độ môi trường giảm - Công suất đèn tăng - Tần số ít thay đổi

3Kích thước ống đèn tăng - Công suất đèn tăng Hiệu suất sáng tăngKích thước ống đèn giảm - Công suất ống đèn giảm Hiệu suất sáng giảm

4 Chế độ áp lực Ar tối ưu - Phụ thuộc áp lực Ar

3. Lựa chọn linh kiệna. Đi ốt nắn điệnThông thường sử dụng đi ốt 1N4007 có dòng làm việc cực đại I=1A và điện áp ngược 1000VSử dụng 4 đi ốt mắc theo sơ đồ cầu đi ốt chỉnh lưu thông thường

b. Lựa chọn mạch lọc EMIThao khảo lựa chọn sơ đồ mạch lọc và giá trị các linh kiện theo công suất đèn và theo các mẫu đèn khácc. Lựa chọn tụ hóa lọc nguồn

TT Thông số tụ hóa Tiêu chí lựa chọn

1 Giá trị điện áp cực đại UmaxĐiện áp nắn một chiều hoạt động cực đại trên mạchGiá trị điện áp một chiều cực đại tại điện áp vào 242V hoặc 260V. Giá trị Umax > U x 1.41

2 Giá trị điện dung cực đại CmaxTheo mức công suất C = P/3.3Tham khảo hệ số công suất và tổng HL sóng hài

3 Nhiệt độ làm việc cực đạiHoạt động trong chao chụp hay không có chao chụpThông thường là +105ºC hoặc +125ºC, theo tuổi thọ đèn

4 Vật liệu làm tụ và kích thước tụ Theo tuổi thọ của đèn, VD: PVC hoặc PET

d. Lựa chọn tụ DCTụ cách ly DC lựa chọn sử dụng 1 tụ hoặc 2 tụ- Sử dụng một tụ đối với đèn có hệ số công suất thấp- Sử dụng hai tụ đối với đèn có hệ số công suất caoGiá trị điện dung tụ lựa chọn phù hợp với công suất đèn và đảm bảo ≥ 5 lần giá trị điện dung tụ dây tóc

e. Lựa chọn mạch khởi độngMạch khởi động tham khảo các mạch khởi động ballast thông thường, đảm bảo cấp dòng khởi động vào base của transistor hay mosfet trong điều kiện khắc nghiệt như khởi động ở điện áp thấp, điện áp cao, trong môi trường nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp

f. Lựa chọn transistorTT Thông số transistor Tiêu chí lựa chọn1 Giá trị điện áp cực đại Uceo - Phụ thuộc điện áp sau cầu đi ốt chỉnh lưu cực đại

2 Giá trị dòng làm việc cực đại Ic- Phụ thuộc dòng katot của đèn và dòng khởi động của đèn- Phụ thuộc nhiệt độ hoạt động ballast

3 Tản nhiệt transistor Có tản nhiệt hay không có tản nhiệt4 Công suất transistor Theo đường đặc tuyến công suất phụ thuộc nhiệt độ

g. Lựa chọn Rb và Re

TT Giá trị Rb Thông số ảnh hưởng

1 Giá trị RbThông thường ≥10Ω để đảm bảo cấp dòng khởi động cho transistor

2 Rb tăng hoặc giảm Ít ảnh hưởng đến tần số chuyển mạch3 Giá trị Re Trong sơ đồ mạch có tác dụng hồi tiếp âm4 Re tăng Làm tăng tần số, tăng tổn hao, công suất giảm và ngược lại

h. Lựa chọn lõi xuyến

TT Thông số xuyến Thông số ảnh hưởng

1 Kích thước lõi xuyếnPhụ thuộc vào công suất đèn, lõi xuyến bé cho dải công suất thấp, lõi xuyến to cho dải công suất cao

2 Số vòng dây lõi xuyến- Phụ thuộc vào mạch sử dụng bipola hay BJT- Phụ thuộc vào từng loại lõi xuyến

3 Dây quấn lõi xuyến Theo dải công suất đèn

i. Lựa chọn cuộn cảm

TT Thông số cuộn cảm Thông số ảnh hưởng

1 Kích thước khung từ cuộn cảm Tỷ lệ thuận với công suất của đèn2 Giá trị tự cảm Phụ thuộc vào công suất đèn3 Quy cách dây quấn Theo dải công suất đèn, tổn hao AC + DC

4 Khe hở không khí, số vòng dây cuốn

Tối ưu theo dòng bão hòa và tổn hao AC+DCKhe hở bé thì không đảm bảo dự trữ năng lượng làm dòng bão hòa giảmKhe hở lớn thì tổn hao lớn

k. Tụ dây tóc

TT Thông số tụ dây tóc Thông số ảnh hưởng

1 Giá trị tụ dây tóc phù hợpĐảm bảo tắt bật nhanh chu kỳ 5 phút đạt TCVN 7896:2008

2 Giá trị tụ dây tóc tăng Làm giảm tần số hoạt động của đèn3 Giá trị tụ dây tóc giảm Làm tăng tần số hoạt động của đèn4 Đi ốt dây tóc Làm giảm dòng dây tóc