1.2.1. Ballast là gì?
Không giống như các đèn sợi đốt, các đèn phóng điện không thể mắc trực tiếp vào lưới điện. Trước khi dòng điện ổn định bằng một cách nào đó thì chúng
đã tăng và tăng mạnh làm đèn bị quá đốt nóng và phá hủy. Độ dài và đường kính của dây tóc trong đèn sợi đốt sẽ hạn chế dòng chạy qua nó và điều chỉnh ánh sáng phát ra. Thay vì dây tóc, đèn phóng điện dùng hiệu ứng hồ quang điện nên nó cần tới phần tử gọi là ballast hay chấn lưu để trợ giúp cho việc phát sáng.
Ballast có ba công dụng chính:
- Cung cấp điện áp khởi động một cách chính xác bởi vì đèn cần điện áp khởi động lớn hơn điện áp làm việc.
- Làm giảm điện áp nguồn về giá trị điện áp làm việc của đèn.
- Hạn chế dòng để tránh đèn bị hỏng bởi vì khi hồ quang xuất hiện thì tổng trở của đèn sẽ giảm.
Đầu tiên đèn có thể coi như một khối không khí giữa hai điện cực. Ballast cần phải cung cấp điện áp mồi ban đầu để tạo hồ quang giữa hai điện cực. Điện áp này được cấp bởi biến áp nằm trong ballast.Khi khí ở trong đèn đã bị ion hóa, điện trở của đèn sẽ giảm rất nhanh tránh cho việc điện cực của đèn không bị đốt nóng quá.Khi dòng điện chạy qua hồ quang sẽ làm cho khí trong đèn nóng lên và tạo áp suất trong ống phóng điện. Áp suất này làm tăng điện trở của dòng hồ quang dẫn tới việc tiếp tục đốt nóng khí và nâng cao áp suất. Ballast cần phải điều chỉnh áp và dòng để đèn làm việc được ở chế độ ổn định. Nếu thiếu việc điều khiển dòng của ballast, áp suất sẽ tăng cho tới khi áp đặt vào hai điện cực sẽ giảm, ion hóa sẽ tắt và đèn sẽ ngừng làm việc.
Nếu ballast không thích hợp chúng sẽ khiến đèn làm việc trong trạng thái không tối ưu. Kết quả là đèn không làm việc đúng công suất và sẽ không phát đúng ánh sáng, tuổi thọ của chúng sẽ giảm đi. Ballast cần phải cung cấp đúng hiệu điện thế của đèn (điện áp kích, điện áp làm việc…) để khởi động và duy trì hồ quang và cần phải điều khiển dòng để đèn làm việc đúng công suất.
Tuy nhiên một số ballast tự nó gây ra những ảnh hưởng bất lợi cho nguồn điện. Những vấn đề của nguồn lưới điện không phải lúc nào cũng là tự có mà thường bị chính các thiết bị (chẳng hạn như ballast điện từ và ballast điện tử) khi
nối vào nguồn điện gây ra.Những cuộn biến áp và tụ điện quá nóng, sự trục trặc của máy tính, các ngắt mạch nhảy thường xuyên, giao thoa của radio và điện thoại là những thứ gây ảnh hưởng lên chất lượng nguồn điện. Người ta có thể giảm những ảnh hưởng này khi chú ý tới những đặc trưng làm việc của các ballast.
Phân loại ballast:
Ballast hiện nay có hai loại phổ biến là: - Ballast điện từ.
- Ballast điện tử.
1.2.2. So sánh giữa hai loại ballast điện từ và ballast điện tử.
Trong bối cảnh đất nước ta còn nghèo, sản xuất điện còn thiếu không đủ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng thì việc tiết kiệm điện là một nhiệm vụ cấp thiết và quan trọng. Tiết kiệm điện không chỉ ở tầm vĩ mô như các máy phát, nhà máy, lưới điện, khâu phân phối, truyền tải điện năng mà còn phải tiết kiệm cả trong sinh hoạt, trong đời sống. Ballast cũng là một sản phẩm giúp chúng ta có thể tiết kiệm điện trong lĩnh vực chiếu sáng.
Chiếu sáng có thể chiếm tới 40% năng lượng tiêu thụ tại các công sở và trung tâm thương mại khiến chúng trở thành mục tiêu đáng chú ý của những sáng kiến quản lý, tiết kiệm năng lượng. Mặc dù 90% năng lượng của đèn sợi đốt tiêu thụ chuyển hóa thành nhiệt nhưng chúng vẫn thịnh hành trong khắp các ngôi nhà của chúng ta, trong các trung tâm thương mại và công nghiệp. Hoạt động của chúng rất đơn giản và tự điều chỉnh được. Những nguồn sáng phóng điện, tiết kiệm năng lượng thấp áp và cao áp cùng với các chấn lưu điện từ hiệu suất cao và chấn lưu điện tử tần số cao là sự lựa chọn thông dụng hiện nay để trang bị thêm hoặc lắp đặt mới các hệ thống chiếu sáng tiêu tốn ít năng lượng.
Do đó việc sử dụng các nguồn sáng tốt như HID đã tiết kiệm được điện năng. Tuy nhiên ngày nay với sự phát triển không ngừng của ngành công nghệ điện tử mà ballast điện tử ngày càng được cải thiện và ổn định. Việc sử dụng ballast
điện tử ngày nay tuy còn hạn chế, nhưng so với ballast sắt từ thì ballast điện tử có các chức năng ưu việt hơn ballast sắt từ như sau:
- Về chức năng: Ngoài chức năng cơ bản như kích đèn và duy tri điện áp khi đèn chạy ổn định thì ballast điện tử còn có thêm các chức năng khác như là bảo vệ quá dòng, quá áp, chạy được nhiều chế độ khác nhau…. giúp cho việc tiết kiệm điện được triệt để hơn.
- Về kích thước: So với ballast sắt từ thì kích thước của ballast điện tử nhỏ hơn, gọn hơn, nhẹ hơn. Do đó nó đa dụng hơn, lắp đặt được nhiều vị trí hơn…
- Với các công nghệ điện tử và công nghệ IC ngày nay phát triển không ngừng ứng dụng vào ballast điện tử làm cho nó ngày một hoàn thiện hơn, độ bền được nâng lên.
- Rõ ràng với tính tiết kiệm điện và độ bền, tuổi thọ ngày một nâng cao của ballast điện tử làm cho nó ưu việt hơn hẳn ballast điện từ về tính kinh tế. Sau đây là một bảng thông số đưa ra so sánh giữa 2 loại ballast điện từ và ballast sắt từ.
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ IC IRS2573D.
IC IRS2573D là một IC cứng chuyên dụng dùng cho việc thiết kế ballast điện tử dành cho đèn HID. Nó có các chức năng như sau:
- Điều khiển mạch Buck, mạch Full-bridge để điều chỉnh đèn HID. - IC có thể điều khiển điện áp mạch Buck lớn nhất lên tới 600V. - Có chế độ điều khiển dòng tới hạn của đèn.
- Điều khiển tần số của mạch full-bridge. - Có khả năng reset các lỗi đầu vào.
- Có tích hợp bộ đếm thời gian kích và thời gian nghỉ (thường là 21s/64s). - Có chế độ báo lỗi điện áp thấp (thường là 197s) trong trường hợp ngắn
mạch hoặc đèn không warm-up được. - Chế độ báo lỗi quá điện áp.