電子鎮(zhèn)流器電路分析

1、電子鎮(zhèn)流器電路（基本半橋逆變電路）分析、各元件的作用FUSE保險電阻：過電流和短路電流保護元件，抑制浪涌電流；L1 , C1 , C2 :組成n型EMI濾波器，減輕高頻逆變電路產(chǎn)生的電磁干擾；D1 , D2, D3 , D4 :組成橋式整流電路，將輸入的交流變?yōu)橹绷鳎籆4濾波電容：將整流出的電壓進行平滑濾波，使其接近直流電壓；R1 , C5: RC積分電路，濾波后的電壓經(jīng)過R1對C5進行充電，提供 DB3導通電壓；DB3雙向觸發(fā)二極管：當 C5上的電壓高于 DB3的導通電壓時，DB3導通，向Q2的基極注入電流， 使T2導通，電路起振后，DB3不再導通；D5 :隔離啟動電路和振蕩電路，使振蕩電流

2、不會經(jīng)過C5到地；R2 , C4: C4為續(xù)流電容，R2為C4提供放電網(wǎng)絡(luò)。當 Q1和Q2在交替開關(guān)的同時截止階段，使燈 絲有電流流過，C4通常為10003300pF ； R2, C4組成的放電網(wǎng)絡(luò)同時避免兩個三極管電流 重疊，提供一個死區(qū)時間。D6 , D7續(xù)流二極管：與三極管并聯(lián)在磁環(huán)線圈的兩端，保護三極管，防止三極管反向擊穿，反向電 動勢會通過二極管釋放；Q1 , Q2開關(guān)三極管：構(gòu)成推挽電路，兩管交替導通，在Q1的發(fā)射極和Q2的集電極中間產(chǎn)生近似方波脈沖；R4 , R6 :穩(wěn)定電路工作點，負反饋作用，抬高晶體管發(fā)射極電位，控制發(fā)射機和基極之間的電壓；R3 , R5 :控制晶體管的基極電

3、流，同時隔離晶體管的基極電壓與磁環(huán)繞組的感應電動勢；N1 , N2, N3磁環(huán)繞組（脈沖變壓器）：利用互感耦合，以及磁芯的飽和特性，控制Q1與Q2的交替開關(guān)；L2 , C6: LC串聯(lián)諧振電路，在 C6兩端為燈提供啟動電壓，同時對方波脈沖進行濾波，使燈絲電流 近似正弦波；L2的Q值和C6的決定提供啟動電壓的大??；C7, C8:隔直電容，為燈絲電流提供交流通路。二、各元件參數(shù)估算要求FUSE保險電阻：一般選擇 4.747歐；L1 , C1 , C2 :高阻低通濾波器設(shè)計；使用安規(guī)電容；D1 , D2, D3 , D4 :整流二極管，二極管反向耐壓和熱穩(wěn)定性，反向耐壓一般為輸入電壓的1.25 倍;

4、C4濾波電容：充放電的時間常數(shù)以及耐壓值，充放電時間常數(shù)數(shù)交流周期的35倍，耐壓值高于峰值電壓的1.25倍；R1 , R2: 一般，R仁R2，兩者相近，一般控制 R1流過的電流在 0.51mA ;C5 : C5的耐壓要高于 DB3的導通電壓1.25倍以上，R1、C5的時間常數(shù)一般應為開關(guān)管導通時間的5%左右，要求有足夠大的電流經(jīng)過DB3注入Q2基極，使Q2導通；D5 :普通整流二極管；C4續(xù)流電容：Q1和Q2截止時，C4會產(chǎn)生脈沖電流，Q1、Q4交替導通截止，使 C4上產(chǎn)生正負交 替的高頻脈沖，因此 C4要選擇高頻損耗小的電容，避免發(fā)熱損壞；D6，D7續(xù)流二極管：續(xù)流二極管 D選擇要考慮導通、

5、截止和轉(zhuǎn)換三部分損耗，所以用正向壓降小，反向電流小和存儲時間短的開關(guān)二極管，一般選用肖特基二極管；Q1，Q2開關(guān)三極管：晶體管的耐壓大于濾波后的線路電壓；集電極電流依據(jù)燈絲峰值電流確定，通過集電極的峰值電流是通過L2的峰值電流，因此集電極電流參數(shù)應遠大于此值；晶體管的開關(guān)速度主要受存儲時間影響，存儲時間應低于開關(guān)周期的20%,開關(guān)周期可用鎮(zhèn)流器的開關(guān)頻率計算；直流電流增益要大，一般要求大于5，這樣較小的基極電流就可以獲得較高的集電極電流，減小晶體管的導通損耗；R4，R6:反饋電阻，通過發(fā)射極電流變化影響晶體管發(fā)射極電壓，進而控制發(fā)射極和基極之間的電壓的變化，依據(jù)晶體管工作點的穩(wěn)定要求取值；R3

6、，R5 :依據(jù)開關(guān)三極管的集電極電流和直流增益，確定基極電流，結(jié)合N1，N2的感應電動勢確定；R3，R5與N1，N2的匝數(shù)相關(guān)（由晶體管基極電流的峰值決定）；N1，N2，N3磁環(huán)繞組：繞組的匝數(shù)由磁環(huán)的飽和磁場強度，有效磁路長度，以及流過繞組的峰值電流大小決定，繞組匝數(shù) =（有效磁路長度*飽和磁場強度）/峰值電流；繞組電 壓=-（磁導率*匝數(shù)平方*截面積/有效磁路長度）*電流變化率L2， C6: C6的耐壓是燈的啟動電壓的1.25倍，LC振蕩電路的諧振頻率與晶體管開關(guān)頻率相近（開關(guān)頻率不能小于諧振頻率，諧振電路構(gòu)成的負載應該呈感性或阻性，但不能呈容性）：f疋1/ 2 n （L2*C6） 1/2

7、, C6上的諧振電壓為燈的啟動電壓；C7 , C8:高頻損耗小，耐壓大于線路峰值電壓1.25倍。三、電路的工作原理SI) o1、電路啟動SI和SD之間通電，220V, 50Hz交流電，經(jīng)過整流濾波后，在C3的兩端產(chǎn)生約311V的直流電壓 VC。此時該電壓通過 R1、C5組成的積分電路對 C5進行充電，當 C5上的電壓達到 DB3 的導通電壓時，DB3導通，DB3導通后因為Q1， Q2的開關(guān)頻率高，C5充電不充分，在上面的電壓 是一些幅度很小的鋸齒波，達不到DB3的導通電壓，因此電路一旦啟動， DB3就不再導通。2、電路起振DB3導通電流直接進入 Q2的基極，驅(qū)動 Q2導通，Q2導通后，電流的流

8、經(jīng)路徑為：VC正極宀C7n燈絲t C4燈絲t L2 N3 Q2的集電極t R6VC負極(地)。如下圖所示：(1) Q2導通，Q1截止，流過N3的電流使N3產(chǎn)生一個阻止此電流增加的感應電動勢，極性為同名端為正，N3耦合到N1, N2, N1, N2的同名端感應電動勢為正。N1上的感應電動勢減小 Q1的基極電壓，使Q1保持截止。N2上的感應電動勢使 Q2的基極電壓增大，Q2的基極電流增大，則 Q2的集電 極電流增大，N3上的感應電動勢加強，N1, N2上的感應電動勢加強，形成正反饋使Q2逐漸飽和。Q2的集電極電流不斷的增大，使磁芯磁導率達到最大，磁導率開始下降，Q2的集電極電流繼續(xù)增大使磁導率急劇

9、下降，N1, N2, N3上的感應電動勢急劇下降，N2感應電動勢的下降使 Q2的基極電壓下降，集電極電流開始下降，N3產(chǎn)生感應電動勢阻止此電流減小，極性為同名端為負，N3的感應電動勢耦合到 N1, N2,同名端為負，Q2的基極電壓下降，Q1的電壓上升。Q2急劇趨于截止，Q1 趨于導通。(2) 當Q1將要導通，Q2已經(jīng)截止時，(流過N3的電流)燈絲電流不能通過 Q2,此時續(xù)流電容 C4發(fā)揮作用，該電流對 C4反向充電，保持燈絲電流的連續(xù)流通。(3) Q1導通，Q2截止，此時電流路徑為：VC正極t Q1t R4t N3t L2t燈絲t c6t燈絲t C8VC負極(地)。如圖所示：由于正反饋作用使

10、Q1飽和，Q1的發(fā)射極電流增大，流過N3的電流增大，使磁芯磁導率達到最大，而Q1發(fā)射極電流繼續(xù)增大，使磁導率急劇下降，N1, N2, N3上的感應電動勢下降，Q1的基極電壓下降，Q1發(fā)射極電流下降，N3產(chǎn)生感應電動勢阻止此電流下降，感應電動勢方向又變?yōu)橥藶?正。通過鎮(zhèn)反饋 N1上的感應電動勢增加使 Q1的基極電壓急劇下降， N2上的感應電動勢增加使 Q2的 基極電壓急劇增加。Q1趨于截止，Q2趨于導通。（4）當Q1截止，Q2將要導通時，燈絲電流不能流過Q1,此時燈絲電流仍由 C4續(xù)流，保持燈絲電流連續(xù)。（5）Q1截止，Q2導通，電路又重復經(jīng)過（1）（ 2）（ 3）（ 4）狀態(tài)，如此循環(huán)，電

11、路進入振蕩狀態(tài)。3、4、正常工作電路進入振蕩狀態(tài)以后，在Q1的發(fā)射極和Q2的集電極之間產(chǎn)生方波，Q1飽和時，Q2截止時，形成方波上沿，幅度為：VC-（ Q1的飽和管壓降+R4上的壓降）;Q1截止，Q2飽和時，形成方波 下沿，幅度為：Q2的飽和管壓降+R6上的壓降。又C7、C8組成無源半橋中點的電壓為VC/2。所以可以將該方波看作是交變方波，方波上沿為：VC/2-（ Q1的飽和管壓降+R4上壓降），方波下沿為：（Q2的飽和管壓降+R6上壓降）-VC/2，此方波電壓經(jīng)過 L2，C6的串聯(lián)作用濾波，其波形接 近正弦波，因為頻率接近串聯(lián)諧振頻率，在C6上產(chǎn)生很高的啟動電壓，使燈點亮。點亮后燈管可以視作等效電阻。燈管等效電阻是由燈管電壓和燈管電流決定的。假設(shè)由Q2的集電極輸出電壓為幅度 150V，35KHZ的交變方波，燈正常工作時的燈絲電阻為380歐，取C6=6.8n，C7=C8=100n，仿真電路及仿真波形如下：四：影響鎮(zhèn)流器工作頻率的因素(1)(2) 次級磁環(huán)匝數(shù) N1、N2以及R3、R5控制三極管的飽