電子鎮(zhèn)流器的主要電路

1、電子鎮(zhèn)流器的主要電路常用的鎮(zhèn)流方法（1）電阻鎮(zhèn)流電阻鎮(zhèn)流器工作原理如圖1所示。電阻鎮(zhèn)流的工作效率低，要確保電阻鎮(zhèn)流電路正常工作，應(yīng)使電源供電電壓不低于2倍的燈工作電壓。實用中應(yīng)用不多。（2）電容鎮(zhèn)流電容鎮(zhèn)流只有在很高的供電頻率下才能很好地工作，如果交流供電頻率太低，則會在交流供電的每半個供電周期內(nèi)產(chǎn)生很大的峰值電流，具有鎮(zhèn)流工作效率高的優(yōu)點。電容鎮(zhèn)流器工作原理如圖2所示。（3）電感鎮(zhèn)流電感鎮(zhèn)流是一種得到廣泛應(yīng)用的鎮(zhèn)流方法，但它的損耗比電容鎮(zhèn)流要大，但是燈電流在50Hz交流供電頻率下的失真較電容鎮(zhèn)流要小得多，使用時需配用啟動器。電感鎮(zhèn)流器工作原理如圖3所示。電感鎮(zhèn)流幾乎可以應(yīng)用于所有的氣體放電燈

2、應(yīng)用場合。電感鎮(zhèn)流具有以下特點：相對電阻鎮(zhèn)流損耗低。電路簡單。但是也有以下的缺點：由于電路中有一個電感，所以燈電壓、燈電流之間有一個相位差，從而造成電路的功率因數(shù)較低（一般在0.5左右）。燈的啟動點火電流較大，一般是燈額定工作電流的1.5倍。燈工作電流對電源供電電壓的變化較敏感，故鎮(zhèn)流效果不太穩(wěn)定。電感鎮(zhèn)流器的體積和質(zhì)量較大。（4）電容、電感鎮(zhèn)流 電容、電感鎮(zhèn)流電路工作原理如圖4所示。在電容、電感鎮(zhèn)流電路中，要求電容的容抗要比電感的阻抗要大，這種鎮(zhèn)流電路和電感鎮(zhèn)流電路時的工作情況不同，這時燈的工作電壓（電流）超前電源電壓一定的相位，所以又被稱為超前型鎮(zhèn)流電路。電容、電感鎮(zhèn)流電路有較好的穩(wěn)定特性

3、，但是重復(fù)點火能力較差。這是為何當燈的電流過零時，電源電壓的峰值和燈電壓的方向正好相反的原因。（5）高頻交流電子鎮(zhèn)流器在以上4種鎮(zhèn)流方法中，目前電感鎮(zhèn)流式電子鎮(zhèn)流器得到了廣泛的應(yīng)用。但是采用高頻交流電子鎮(zhèn)流器可以提高燈管的發(fā)光效率，沒有電感鎮(zhèn)流器特有的50Hz工頻噪聲，減小了鎮(zhèn)流器的體積和質(zhì)量。高頻交流電子鎮(zhèn)流器和普通電感鎮(zhèn)流器在使用時可以互換，易于實現(xiàn)智能控制（如DALI），在工廠、辦公樓、家庭等應(yīng)用場合，高頻交流電子鎮(zhèn)流器有很大的市場。一個性能優(yōu)良的高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路的工作原理框圖如圖5所示。從電子鎮(zhèn)流器的噪聲角度而言，電子鎮(zhèn)流器的工作頻率應(yīng)大于20kHz，但是從降低鎮(zhèn)流電感磁芯的高頻

4、損耗的角度而言，電子鎮(zhèn)流器的工作頻率又不能選得太高，一般不應(yīng)大于100kHz，并且這個工作頻率的大小還和具體的燈管型號有關(guān)，同時還應(yīng)考慮到電子鎮(zhèn)流器在高頻工作時產(chǎn)生的高頻干擾信號對工作于紅外工作頻段的家用電器等的影響。例如對工作于RC5系統(tǒng)的紅外遙控電路它工作于36kHz，所以電子鎮(zhèn)流器的工作頻率不應(yīng)工作在18kHz或36kHz，現(xiàn)在3040kHz這個頻率范圍已基本被紅外遙控系統(tǒng)使用，所以在設(shè)計電子鎮(zhèn)流器時，不應(yīng)選擇這個工作頻率范圍。2、電子鎮(zhèn)流器的分類（1）根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的供電方式分類按電子鎮(zhèn)流器的供電方式劃分，電子鎮(zhèn)流器可以分為直流供電的電子鎮(zhèn)流器和交流供電的電子鎮(zhèn)流器兩大類：直流供電的電

5、子鎮(zhèn)流器。直流供電的電子鎮(zhèn)流器常用于以下的應(yīng)用場合。·應(yīng)急照明系統(tǒng)，例如交流供電驟然斷電時，利用蓄電池供電的照明，工作原理框圖分別如圖6(a)(e)所示。·公共交通工具，例如汽車、輪船和飛機等應(yīng)用場合。·小型家電，例如手電筒等。·一般直流供電電壓為12V、24V、72V和110V或更高等應(yīng)用場合。交流供電的電子鎮(zhèn)流器。交流供電的電子鎮(zhèn)流器直接采用交流市電供電，和直流供電的電子鎮(zhèn)流器相比多了一個交流市電輸入整流電路，并且電子鎮(zhèn)流器的DC/AC變換電路的直流供電電壓為300V左右，而電子鎮(zhèn)流器的直流供電電壓根據(jù)需要選擇的范圍較寬。（2）根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用分

6、類：根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用，可以分為以下幾類：單燈、雙燈或4燈應(yīng)用的電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器的雙燈應(yīng)用電路工作原理框如圖7所示。 獨立式電子鎮(zhèn)流器或和燈結(jié)合為一體的電子鎮(zhèn)流器（CFL）。預(yù)熱啟動或冷啟動工作方式的電子鎮(zhèn)流器。具有有源功率因數(shù)校正（補償）功能的雙級/單級變換電子鎮(zhèn)流器。采用無源功率因數(shù)校正（補償）的電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器按其是否可以調(diào)光又可分為可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器和非可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器兩大類。一些常見的電子鎮(zhèn)流器和控制器產(chǎn)品如圖8圖13所示。3、電子鎮(zhèn)流器的基本電路從工作原理而言，電子鎮(zhèn)流器是一個電源變換電路，它將交流輸入市電電源的波形、頻率和幅度等參數(shù)進行變換，為燈負載提供供電

7、電源，并且要求這個燈負載供電電源電路應(yīng)能滿足燈負載對燈絲預(yù)熱、點火、正常工作和在燈負載電路有故障狀態(tài)的保護功能要求。常用的電子鎮(zhèn)流器直流/交流變換電路（DC/AC）如圖14所示。4、電子鎮(zhèn)流器的工作原理與發(fā)展電子鎮(zhèn)流器的典型技術(shù)指標有：功率因數(shù)、總諧波失真（THD）、波峰因數(shù)（CF）、燈管的燈絲預(yù)熱（如燈絲預(yù)熱時間、燈管預(yù)熱電壓）、燈管開路電壓、燈管點火電壓、燈管工作電壓等參數(shù)。20世紀80年代后期，我國研制和生產(chǎn)電子鎮(zhèn)流器的單位日益增多，為改變許多生產(chǎn)單位無標準生產(chǎn)的混亂局面，提高電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)品的質(zhì)量，當時的輕工業(yè)部于1989年8月9日發(fā)布了ZBK74011（管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器的一般

8、要求和安全要求）專業(yè)標準，并于1990年2月1日開始實施。1990年3月，又發(fā)布了ZBK74012（管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器的性能要求），于1990年10月1日開始實施，但是考慮到當時生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器諧波含量都嚴重超標，因此，ZBK74012-9標準中關(guān)于諧波含量的規(guī)定要求，推遲到1993年開始執(zhí)行，以便使企業(yè)在推遲期內(nèi)高設(shè)法將產(chǎn)品的諧波含量技術(shù)參數(shù)達到規(guī)定的標準要求。ZBK74011和ZBK74012這兩項標準雖然是參照IEC928和IEC929標準制定的，但是考慮到我國電子鎮(zhèn)流器的實際水平，對一些條款作了一定的保留。為了確保電子鎮(zhèn)流器的生產(chǎn)技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，國家技術(shù)監(jiān)督局在1994年7

9、月發(fā)布了GB15143-94（管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器一般要求和安全要求）及GB/T15044-11（管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器性能要求）兩項國家標準，這兩項國家標準分別等同采用IEC928（1990）和等效采用IEC929（1990），其中前者為強制性標準，后者為推薦標準，均于1995年1月1日開始實施。 （1）電子鎮(zhèn)流器的典型應(yīng)用電路與工作原理電子鎮(zhèn)流器的典型應(yīng)用電路如圖15所示。圖15所示電路的工作原理如下：功率開關(guān)晶體管VT1和VT2為半橋功率變換級的兩只開關(guān)管，電容C3和C4組成無源支路，燈負載接在無源支路的中點和半橋開關(guān)組成的有源支路的中點之間，燈負載電流由C3、C4提供，電阻R

10、1、電容C2和雙向觸發(fā)二極管VD2組成半橋自激振蕩電路的啟動電路。當電路加電后，流經(jīng)電阻R1的電流對電容C2充電，當電容C2兩端的電壓達到雙向觸發(fā)二極管VD2的觸發(fā)電壓（大約為35V左右）時，VD2雪崩擊穿，這時電容C2通過開關(guān)管VT2的基極發(fā)射極放電，VT2因發(fā)射結(jié)正偏而導通，在VT2導通期間，電流路徑為：+VDCC3燈管燈絲FL1C2燈絲FL2鎮(zhèn)流電感L1T1初級線圈T1aVT2的集電極VT2的發(fā)射極地，開關(guān)管VT2集電極電流的瞬時變化為，通過振蕩線圈T1a的兩個次級繞組T1b和T1c產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢，其感應(yīng)電動勢的極性如圖15所示，其結(jié)果是VT2的基極電位升高，基極電流和集電極電流進

11、一步增大，由于正反饋的原因，使開關(guān)管VT2躍變到了飽和導通工作狀態(tài)，在VT2飽和導通期間，啟動電容C2通過雙向二極管VD2和開關(guān)管VT2的發(fā)射結(jié)放電。 啟動電路R1、C2和VD2為電路的起振提供起振工作條件，一旦電路振蕩起來后，電路維持振蕩是通過振蕩線圈T1a、T1b和T1c所提供的正反饋來實現(xiàn)。當開關(guān)管VT2達到飽和后，振蕩線圈T1a、T1b和T1c中的感應(yīng)電動勢為零，VT2的基極電位開始下降，Ib2下降，致使Ic2下降，而這時VT1的基極電位開始上升，這種變化由于正反饋的作用，使VT2截止，VT1飽和導通，在VT1飽和導通期間，燈負載的電流通路為：VT1的集電極VT1的發(fā)射極T1aL1燈絲

12、FL2C2燈絲FL2C4地。當VT1飽和導通后，導致振蕩正反饋變壓器T1又進入磁飽和狀態(tài)，同樣由于T1的正反饋又重新使VT2飽和，VT1截止，如此周而復(fù)始，VT1和VT2交替飽和、截止，使電路進入振蕩工作狀態(tài)，通過L1和C2組成的諧振電路發(fā)生串聯(lián)諧振，在諧振電容C2的兩端產(chǎn)生一個高電壓脈沖加到燈管兩端，使燈管啟動進入工作狀態(tài)。 由于電路工作于高頻振蕩工作狀態(tài)，所以鎮(zhèn)流電感L1的值可以取得很小，例如對40W的熒光燈如果采用電感鎮(zhèn)流則需要大約800mH的電感量的鎮(zhèn)流電感，體積和質(zhì)量都較大，而對高頻振蕩的電子鎮(zhèn)流電路，同樣對40W的熒光燈電子鎮(zhèn)流器中的鎮(zhèn)流電感L1的電感量僅需2mH，所以體積和質(zhì)量都

13、要小很多。圖16(a)和(b)分別表示VT1導通、VT2截止和VT1截止、VT2導通時的燈電流流向圖，RL表示熒光燈工作時的等效電阻。由圖16可知，在VT1導通、VT2截止和VT1截止、VT2導通兩種天關(guān)工作狀態(tài)下，通過燈負載的電流方向是相反的，開關(guān)管VT1和VT2輪流導通、截止，使通過熒光燈管的電流為高頻交流電。在LC電路諧振時的諧振頻率可利用下式計算：                 (1)式中，L為鎮(zhèn)流電感的電感值，單位為享利（H

14、）；C為電容C2的值，單位為法拉（F）；f諧振為諧振頻率，單位為Hz。對圖15所示的電路，由于L1LT1a，C2C3=C4，所以燈電路的諧振頻率主要由L1和C2的參數(shù)決定。如果在LC串聯(lián)電路中的等效直流電阻為R，則燈電路的總阻抗Z可利用下式有示：（2） 當燈電路發(fā)生諧振時，ZL1=ZC2，有Z=R，這時燈電路的工作電流最大，為。而諧振電路的Q值（品質(zhì)因數(shù)）可利用下式計算：=                （3）由于R2fL1（或），所以燈負載諧振

15、電路的Q1。將代入Q的表達式后，有                     （4）這時由于，在燈負載并聯(lián)的諧振電容C2上產(chǎn)生的電壓為由以上的討論可知，在燈電路發(fā)生諧振時，在諧振電感或諧振電容上的電壓要比電源電壓Vin高Q倍，利用在諧振電容C2上的這個諧振電壓足以使燈負載完成點火工作。一旦燈完成點火工作后，燈負載的等效電阻急劇變小，致使諧振電容上的電壓下降（Q值下降），轉(zhuǎn)而進入燈負載的正常工作狀態(tài)。

16、LC諧振電路的諧振阻抗特性如圖17所示，由圖17可以看出，在諧振頻率f0處，L/R值越大，則諧振電路的Q值越高，燈電路的電流也就越大，反之，L/R值越小，則燈電路的電流越小。在熒光燈電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計中，應(yīng)適當選取L和C的數(shù)值，使電路的Q值在3左右。（2）變異的電壓型半橋變換電子鎮(zhèn)流器電路圖18表示一種變異的電壓型半橋結(jié)構(gòu)的電子鎮(zhèn)流器功率級輸出電路，和圖15所示的典型電壓型半橋功率輸出電路相比較，這種變異的電壓型半橋結(jié)構(gòu)比典型的電壓型半橋結(jié)構(gòu)少了一個電容，由于燈負載的啟動電容C4通過燈絲FL1和電容C3串聯(lián)在一起，所以LC諧振回路的諧振頻率由下式?jīng)Q定：   

17、0;           （5）當電路接上供電電源后，由R1、C2和雙向觸發(fā)二極管VD2組成的啟動電路為VT2的基極提供一個觸發(fā)電流，使VT2首先導通，在VT2導通期間，電流的流動方向為+VDCC3燈絲FL1C4燈絲FL2L1T1aVT2的集電極VT2的發(fā)射極地，當VT2截止而VT1導通時，電流通路為C4燈絲FL1C3VT1的發(fā)射極VT1的集電極T1aL1燈絲FL2C4，由于振蕩變壓器T1的正反饋作用，使VT1和VT2交替導通，使L1、C3和C4組成的串聯(lián)電路諧振，在電容C4兩端產(chǎn)生一個幅度足夠

18、高的諧振電壓，使燈負載點火，并進入正常工作狀態(tài)。 對這種電路，由于某種原因（如燈漏氣）燈負載不能正常啟動，或由于啟動緩慢以致不能啟動，電路將會出現(xiàn)一個很大的電應(yīng)力，將開關(guān)管VT1或VT2損壞（或電路其他元件損壞）。（3）全橋式串聯(lián)諧振功率變換電路由于全橋式功率變換電路在開關(guān)管電流相同的情況下，輸出功率要比半橋式變換電路的功率要大，較適合于高強度氣體放電燈的應(yīng)用場合，電路工作原理框圖如圖19所示。橋功率變換電路中需要4只功率晶體管，對燈工作電壓較高和功率較大的一些電子鎮(zhèn)流器電路，采用全橋功率變換電路比較合適。圖20是一種80W雙管T12熒光燈采用全橋功率變換電子鎮(zhèn)流器的電路原理圖。（4）常用高頻

19、交流電子鎮(zhèn)流器電路與改進單級半橋諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器。由于半橋諧振式逆變電路具有自平衡能力強、工作可靠，對開關(guān)管耐壓要求較低等一系列優(yōu)點，所以采用半橋諧振式逆變電路為燈負載供電的功率變換電路得到廣泛應(yīng)用。它主要由：交流市電供電整流、濾波電路；啟動電路；串聯(lián)諧振高頻逆變電路；保護電路；燈負載等幾部分電路組成。典型單級半橋諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路原理如圖21所示。這是一個典型的自激振蕩、自啟動的LC串聯(lián)諧振半橋逆變的高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路，諧振主要由L、C3、C4完成，利用諧振時C4上的高頻電壓點亮燈負載，當燈負載電流發(fā)生變化時，會影響諧振回路的Q值，從而影響諧振電容C4上的諧振電壓，以實

20、現(xiàn)穩(wěn)定燈負載電流的作用。 由于這種電路采用元件少、造價低，所以目前國內(nèi)市場上見到的高頻交流電子鎮(zhèn)流器大多采用類似的這種電路。但這種電路存在以下缺點：·無燈絲預(yù)熱功能，易產(chǎn)生燈絲電極濺射作用，而降低燈絲的使用壽命，使用時間一長，造成燈管一端發(fā)黑的現(xiàn)象。·由于采用市電整流后直接給半橋逆變級供電，所以會產(chǎn)生很強的高次諧波電流干擾，降低交流市電輸入側(cè)的功率因數(shù)，并降低電源供電效率。當采用這種電路的高頻交流電子鎮(zhèn)流器大量使用時，會造成三相四線供電電網(wǎng)的地電位偏移，而使用電設(shè)備損壞。·由于半橋逆變級工作在高頻開關(guān)逆變狀態(tài)，所以產(chǎn)生的高次諧波，會造成相應(yīng)的電磁輻射干擾，影響其他用電設(shè)備的正常工作。·由于沒有設(shè)保護電路，所以一旦市電電源供電發(fā)生故障（如電網(wǎng)電壓過高）或燈管發(fā)生破裂等故障時，易造成電路元件損壞，嚴重時還會發(fā)生火災(zāi)事故。雙級變換諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器。針對單級半橋諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路存在的以上缺陷，人們又開發(fā)設(shè)計出了雙級諧振式高頻交流電子