電子鎮(zhèn)流器原理.doc

首先提供一個電子鎮(zhèn)流器原理圖,然后再分析電子鎮(zhèn)流器的工作原理，由于氣體放電燈（如熒光燈、霓虹燈、金鹵燈等）是一種具有如圖1所示V-I特性的負阻性電光源，即為負值，從圖1可以看出，當燈電流上升時，燈管的工作電壓下降，但是供電電壓不會下降，多出的這點電壓加到燈管后會使燈電流進一步上升，如此循環(huán)，最終燒壞燈管或燈管熄滅，所以要使燈管正常工作，應配以如圖2所示的鎮(zhèn)流元件，用以限制和穩(wěn)定燈電流。這個限流裝置叫做鎮(zhèn)流器。目前氣體放電燈常用的鎮(zhèn)流器有兩種：電感式鎮(zhèn)流器和高頻交流電子鎮(zhèn)流器。由于電感式鎮(zhèn)流器工作在工頻市電頻率，體積大、笨重，還需消耗大量銅和硅鋼等金屬材料，散熱困難、工作效率低、燈發(fā)光有頻閃，所以現(xiàn)在一些電光源界的科技工作者紛紛尋找新的鎮(zhèn)流方法，而高頻交流電子鎮(zhèn)流器就是一種有效方法。鎮(zhèn)流原理如圖3所示，鎮(zhèn)流電路的工作特性曲線如圖4所示。燈電路串以電感鎮(zhèn)流器的工作原理圖目前，世界上一些著名的大專院校、科研院所、公司都投入了較大的力量進行高頻交流電子鎮(zhèn)流器的科研開發(fā)、生產(chǎn)。如美國弗吉尼亞大學功率電子研究中心（VPEC）李澤元教授領(lǐng)導的科研中心每年都有相關(guān)論文和實驗報告在IEEE功率電子學學刊刊出，并提出了如高頻能量反饋、采用電荷泵功率因數(shù)校正的電子鎮(zhèn)流器等概念，美國加州理工大學（UCT）的S.CUK教授關(guān)于單級高功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器，一種用于緊湊型熒光燈的E類電子鎮(zhèn)流器，西班牙、巴西、我國臺灣和香港地區(qū)的一些著名高等院校、科研院所、公司都投入了一些高水平的科研人員、實驗室進行科研開發(fā)。同時，國內(nèi)一些著名科研院所、大學等都投入了較大力量進行科研開發(fā)。這一點可從國內(nèi)相關(guān)科技文獻看出。但是勿容置疑的是我國是世界上電子鎮(zhèn)流器的一個生產(chǎn)大國，有較多的公司、企業(yè)從事這種“綠色電光源”產(chǎn)品的生產(chǎn)。特別是自20世紀80年代末、90年代初，IEC928（1990）、GB15143（1994）管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器一般要求和安全要求及IEC929（1990）、GB/T15144管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器的性能要求等技術(shù)標準相繼頒布與實施，使交流電子鎮(zhèn)流器的研究、開發(fā)、生產(chǎn)有了統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范。由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器要求體積小、造價低，并且對電磁輻射干擾、輸入功率因數(shù)、波峰因數(shù)、可靠性等技術(shù)指標要求嚴格，所以要做出一個滿足高性能、低價格、體積小、低電磁輻射干擾、使用安全可靠等要求的高頻交流電子鎮(zhèn)流器并非易事，所以往往讓人感到，看似簡單的一個電子產(chǎn)品，但是技術(shù)含量很高，是一個涉及電路拓撲、高頻電子變換、諧振開關(guān)（ZVS、ZCS）、LC串、并聯(lián)諧振、功率因數(shù)校正（PFC）、電磁干擾抑制（EMC、EMI）、信號傳感、采集和控制、電子元器件、電光源器件等電力電子技術(shù)方方面面的電子產(chǎn)品。同時，如何測量高頻交流電子鎮(zhèn)流器的技術(shù)參數(shù)，如功率、高頻諧波成分、效率、電磁輻射干擾（EMI），也是高頻交流電子鎮(zhèn)流器的研究熱點。實踐證明，要做出一只高性能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器，還需對它的燈負載技術(shù)特性、燈負載對電源的技術(shù)要求有所了解，否則要做出一只高性能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器也是件不現(xiàn)實的事。2、熒光燈50Hz交流市電供電時的發(fā)光閃爍和發(fā)光條紋現(xiàn)象由于交流市電供電的過零會使熒光燈在工作過程中出現(xiàn)發(fā)光“閃爍”效應，相對于50Hz的交流市電供電，“閃爍”效應的頻率為100Hz，當然“閃頻”效果和熒光燈所使用的熒光粉的“余輝”時間大小有關(guān)，“余輝”時間大的熒光粉“閃頻”效應會弱些。同樣如果供電頻率增加，“閃頻”效應會弱些，所以采用高頻電子鎮(zhèn)流對改善熒光燈的發(fā)光“閃頻”效應會有幫助。熒光燈在50Hz交流市電供電時的“閃頻”效應如圖5所示。3、熒光燈的供電頻率與燈發(fā)光效率之間的關(guān)系氣體放電燈在交流供電情況下工作時，氣體或金屬蒸氣放電的特性取決于交流電的頻率和鎮(zhèn)流元件的類型。氣體放電燈在交流50Hz/60Hz供電時，燈的阻抗在整個交流供電周期內(nèi)一直不停地變化，從而導致了燈的非正弦的電壓和電流波形，產(chǎn)生了諧波成分。當氣體放電燈的工作頻率大約為1kHz時，燈內(nèi)的電離狀態(tài)不再隨著燈的工作電流而迅速變化，從而在整個工作周內(nèi)形成幾乎恒定的等離子體密度和燈阻抗，這時燈的V-I特性趨于線性，燈電流波形失真隨之降低，燈的工作頻率與50Hz供電時的燈發(fā)光效率對比曲線如圖6所示。從圖6可以看出，當氣體放電燈的交流供電頻率大于20kHz時，熒光燈的發(fā)光效率比50Hz交流供電時熒光燈的發(fā)光效率值高，據(jù)統(tǒng)計可以提高10%20%，同時熒光燈工作在高頻交流供電狀態(tài)時，可以有效地克服熒光燈的發(fā)光閃爍現(xiàn)象。這也是高頻交流電子鎮(zhèn)流器相對于電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)點之一。由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器采用高頻開關(guān)電子變換電路的方法實現(xiàn)鎮(zhèn)流，具有無頻閃、效率高、體積小、質(zhì)量輕、可調(diào)光、不使用大量銅材和硅鋼材料等一系列優(yōu)點，所以自20世紀70年代以來，高頻交流電子鎮(zhèn)流器一經(jīng)問世，就受到了廣大用戶的歡迎。4、電子鎮(zhèn)流器的主要功能熒光燈的工作性能在很大程度上與相配套工作的電子鎮(zhèn)流器性能有關(guān)，在使用中應使熒光燈的工作性能和電子鎮(zhèn)流器的工作性能相匹配（如燈阻抗和燈的工作特性），以使熒光燈能工作在最佳狀態(tài)，使用中電子鎮(zhèn)流器應滿足以下功能要求：能夠限制和穩(wěn)定熒光燈的工作電流。在交流市電過零時，也能正常工作。應能為燈的點火提供所需的點火電壓。在燈點火工作期間，應能控制燈點火能量，使燈電極被適當預熱，并確保燈絲電極保持正常工作溫度。當然電子鎮(zhèn)流電路的體積小、工作壽命長和低功耗也是很重要的技術(shù)要求。同時電子鎮(zhèn)流器也應具備以下控制功能：有高的功率因數(shù)。能限制交流輸入市電的總諧波失真（THD）。能限制燈電路的短路工作電流或避免由于燈電極電流過大而熱過載。能有效地抑制電磁輻射干擾，避免它干擾相鄰電子設備的正常工作。當燈電路不能正常點火時能自動關(guān)斷燈電路，這對電子鎮(zhèn)流器電路是比較重要的。在交流市電供電電壓變化時，能穩(wěn)定燈的工作電壓、電流和功率。以上幾項基本要求，在電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)品標準GB15143（IEC928）和GB/T15144（IEC929）中都有明確的規(guī)定。它們對熒光燈交流電子鎮(zhèn)流器的性能和安全要求是設計和生產(chǎn)電子鎮(zhèn)流器的指南，是電子鎮(zhèn)流器必須具有和達到的基本技術(shù)條件。5、照明裝置的分類與安全性（1）照明裝置的分類根據(jù)照明裝置所涉及到的有關(guān)設計和結(jié)構(gòu)，照明裝置可以分為以下三大類（它們在電子鎮(zhèn)流器電路的設計過程中需引起注意）。照明裝置提供的抗電擊安全保護特性?？雇饨缥矬w進入照明裝置的特性（例如防灰塵、防潮特性）。照明裝置的安裝表在抗燃特性。（2）照明裝置的安全性IEC對照明裝置的安全性分為四類，分別如下：0類表示符號為。這類照明裝置是電絕緣的，沒有接地，裝置的外殼可以由絕緣材料制成，從而部分或整體形成照明裝置的絕緣功能，這類照明裝置的外殼也可以由金屬材料做成，但是其中的電路帶電部件需和外殼絕緣，對0類照明裝置可以對其中的帶電部件實行強制性絕緣或雙絕緣的考慮。1類表示符號為。對1類照明裝置，除了被電絕緣的元件外，同時也提供了接地（用符號（ ）表示），并且這個接地部分對照明裝置的外露金屬部件進行了連接，以確保外露金屬部件在帶電的情況下能實現(xiàn)保護功能。對照明的供電接線端子也應同時提供接地端子。2類表示符號為。對2類照明裝置的外露金屬部件應確保不帶電，這既可以通過雙重絕緣也可以通過接地的方法實現(xiàn)。3類表示符號為。這類照明裝置對極低電壓供電應用時也應能確保安全工作，不會對周圍環(huán)境造成危害，最常用的應用情況就是低交流市電供電的應用場合（如42V），對這類照明裝置可以不用提供接地保護。為了確保電子產(chǎn)品的安全性，在歐洲國家范圍有一種叫CE的認證，CE是“ConformitEuropeenn”的縮寫，表示在歐洲國家范圍內(nèi)流通產(chǎn)品一致性的最基本的要求，以確保市場監(jiān)控部門有效地監(jiān)控有關(guān)產(chǎn)品的性能指標。電光源產(chǎn)品要受到電磁兼容（EMC）和低電壓電子產(chǎn)品監(jiān)控部門的監(jiān)控，CE主要針對與電子產(chǎn)品的安全性有關(guān)的內(nèi)容。電光源產(chǎn)品在投入市場應滿足有關(guān)安全性、EMC和電性能的有關(guān)技術(shù)標準要求，并應通過有關(guān)技術(shù)認證部門的技術(shù)認證。根據(jù)IEC的要求，照明裝置的供電電壓應在額定供電電壓的-8%+6%范圍內(nèi)變化。如果電源供電電壓范圍變化過大，則會產(chǎn)生以下幾種結(jié)果：如果照明裝置的供電電壓過低，則會降