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。電聲和關(guān) tn貢禪 燈負霰©1圈2電疼饒鍛器上惟屎哩田但它的損耗比電容鎮(zhèn)流要大，但是燈電流在50Hz使用時需配用啟動器。電感鎮(zhèn)流器工作原理如_一 C畫1電顒權(quán)潭善工柞恥理圖（3）電感鎮(zhèn)流 電感鎮(zhèn)流是一

2、種得到廣泛應(yīng)用的鎮(zhèn)流方法， 交流供電頻率下的失真較電容鎮(zhèn)流要小得多， 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。銀 電莘或就器工料減珂田0/O_（&坯幵關(guān)眥洸唱炒慎證址春好/載4!W0圈心 堪容.電感鎮(zhèn)賣電烙工榨取理圏（4）電容、電感鎮(zhèn)流電容

3、、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，但是重復(fù)點火能力較差。這是為何當(dāng)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

4、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。RFI,EM瓏波無就功率內(nèi)散校iE輸出級圖5 性能優(yōu)良的電子鎮(zhèn)流器電路框圖從電子鎮(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3

5、6kHz,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。F.IV220V75)HzfHjifl3R帀電阿電 i迪用S交SO電供電真賣應(yīng) 畫供電電供電交和打n祇

6、布傾空謊剜離 和邑濁那葉DC（e）電供電(b)電急照明的兒種常丸工作方式公共交通工具，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

7、示。保險罐LL 0£燈員載L1陸通濾波器整流黠遠液高碩功率蹩換燈鎮(zhèn)流圖7 品頻電F瓠流器的雙燈應(yīng)用電路工作康理框圖獨立式電子鎮(zhèn)流器或和燈結(jié)合為一體的電子鎮(zhèn)流器（ CFL o 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。閨M小敎電子鎮(zhèn)謊籍廬品小型電子麒流器產(chǎn)甜閽U躍用U嵐屯路按制的半橋變祺電子贛麓器電爲(wèi)ffi ：12分立元件姐應(yīng)的半拼自融折醫(yī)式電予鍥寵器電

8、路圈13 id S£產(chǎn)此和疽關(guān)控制電路產(chǎn)品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。（町驅(qū)信roVTi卜馳動信號VT4圖H常用的觀于鎮(zhèn)涼器豆臓/交流變換電路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(biāo)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

9、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(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的混亂局面，提高電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)品的質(zhì)量，當(dāng)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)流器的一般要求 和安全要求）專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(dāng)時生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器諧波含量都嚴重超標(biāo)，因此， ZBK74012-9標(biāo)準(zhǔn)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

10、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(biāo)準(zhǔn)要求。ZBK74011和ZBK74012這兩項標(biāo)準(zhǔn)雖然是參照IEC928和IEC929標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，這兩項 國家標(biāo)準(zhǔn)分別等同采用IEC928（ 1990）和等效采用IEC929（ 1990），其中前者 為強制性標(biāo)準(zhǔn)，后者為推薦標(biāo)準(zhǔn)，均于 199

11、5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VT和VT2為半橋功率變換級的 兩只開關(guān)管，電容G和G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G、C4提供，電阻R、電容G和雙向觸發(fā)二極管VD組成半橋自激振蕩電路的啟動電路0B 15電子鎮(zhèn)流器的典型應(yīng)用電路當(dāng)電路加電后，流經(jīng)電阻 R的電流對電容C2充電，當(dāng)電容C2兩端的電壓達到雙 向觸發(fā)二極管VD的觸發(fā)電壓（大約為35V左右）時，VD雪崩擊穿，這時電容 G通過開關(guān)管VT2的基極一發(fā)射極放電，VT2因發(fā)射結(jié)

12、正偏而導(dǎo)通，在 VT2導(dǎo)通期 間，電流路徑為：+VDbG燈管燈絲FL C2燈絲FL2鎮(zhèn)流電感Li Ti 初級線圈Tia VT2的集電極“ VT2的發(fā)射極地，開關(guān)管 VT集電極電流的瞬時di變化為上，通過振蕩線圈Tia的兩個次級繞組Tib和Tic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i5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(dǎo)通工 作狀態(tài)，在VT2飽和導(dǎo)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Ri、C2和VD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

13、過振蕩線圈 Tia、Tib和Tic所提供的正反饋來實現(xiàn)。當(dāng)開關(guān)管V玉 達到飽和后，振蕩線圈Tia、Tib和Tic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VT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，VT飽和導(dǎo)通，在VT飽和導(dǎo)通期間，燈負載的電流 通路為：VT的集電極 T VT的發(fā)射極T TiaLiT燈絲fl尸 CP 燈絲FL b 地。當(dāng)VT飽和導(dǎo)通后，導(dǎo)致振蕩正反饋變壓器 Ti又進入磁飽和狀態(tài)，同樣由于 Ti的正反饋又重新使VT2飽和，VT截止，如此周而復(fù)始，VT和VT2交替飽和、截 止，使電路進入振蕩工作狀態(tài)，通過 Li和C2組成

14、的諧振電路發(fā)生串聯(lián)諧振，在 諧振電容G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)0由于電路工作于高頻振蕩工作狀態(tài)，所以鎮(zhèn)流電感Li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勺電感量的鎮(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Li的電感量僅需2mH所以體積和質(zhì)量都要小很多。電流的流向圖圖16(a)和(b)分別表示VT導(dǎo)通、VT截止和VT截止、VT2導(dǎo)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(dǎo)通、VT2截止和VT 截止、VE導(dǎo)通兩種天關(guān)工作狀態(tài)下，

15、通過燈負載的電流方向是相反的，開關(guān)管 VT和VT輪流導(dǎo)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：式中，L為鎮(zhèn)流電感的電感值，單位為享利(H); 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LiLTia，QG=C4,所以燈電路的諧振頻率主要由 Li 和Q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(dāng)燈電路發(fā)生諧振時，乙1=ZC2,有Z=R這時燈電路的工作電流最大，為 K 而諧振電路的Q值(品質(zhì)因數(shù))可利用下式計算：(3)由于R2n fLi (或 川二

16、)，所以燈負載諧振電路的 Q11(5)7 m 代入q的表達式后，有丁vI二亠 燈r>NJV二盲2機叢二。環(huán)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Vn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)。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fo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

17、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(dāng)選取L和C（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 G串聯(lián)在一起，所以LC諧振回路的諧振頻率由下式?jīng)Q定：vt3圖18變異的電壓型半橋變換電子續(xù)流器電路當(dāng)電路接上供電電源后， 由Ri、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(dǎo)通，在VT2導(dǎo)通期間，電流的流動方向為+VDb 0 燈絲FL

18、i Q燈絲FL?Li心一"VT2的集電極VT2的發(fā)射極 一7地，當(dāng) VT截止而VTi導(dǎo)通時， 電流通路為C4燈絲FLiC3VTi的發(fā)射極 VTi的集電極TiaLi燈絲FL2G,由于振蕩變壓器Ti的正反饋作用，使 VTi和VT2交替導(dǎo)通，使Li、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VT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

19、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i9所示。圖1。全橋式串聯(lián)諧振功率變換電路工作原理框圖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。+30OV 0H5V Q1R2I55 g樂 丁KLOI口:1-VD.q邸竺1.6kQV>4R2I1D.D1 口叩i no戸 s ci1t掩妝Ho IN!Q135jnHO.OIRL6kV-LQ47gF 6V圖20 SOW雙耗TL2哦光燈采用

20、全橋功率變換的電乎鎮(zhèn)流誥電路圄（4）常用高頻交流電子鎮(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所示圖21典塑單級半橋諧振式髙頻交流電子頃流器電路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、G、G完成，利用諧振時G上的高頻電壓點亮

21、燈負載， 當(dāng)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 G上的 諧振電壓，以實現(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(dāng)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鎮(zhèn)流器電 路。它主要在普通的單級諧振高頻交