【2017年整理】电阻镇流器的主要电路形式

《【2017年整理】电阻镇流器的主要电路形式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】电阻镇流器的主要电路形式（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、时间：2007-01-18浏览 32363 次 【字体：大 中 小】1、 常用的镇流方法（1） 电阻镇流电阻镇流器工作原理如图 1 所示。电阻镇流的工作效率低，要确保电阻镇流电路正常工作，应使电源供电电压不低于 2 倍的灯工作电压。实用中应用不多。（2） 电容镇流电容镇流只有在很高的供电频率下才能很好地工作，如果交流供电频率太低，则会在交流供电的每半个供电周期内产生很大的峰值电流，具有镇流工作效率高的优点。电容镇流器工作原理如图 2 所示。（3） 电感镇流电感镇流是一种得到广泛应用的镇流方法，但它的损耗比电容镇流要大，但是灯电流在 50Hz 交流供电频率下的失真较电容镇流要小得多，使用时需配用

2、启动器。电感镇流器工作原理如图 3 所示。电感镇流几乎可以应用于所有的气体放电灯应用场合。电感镇流具有以下特点： 相对电阻镇流损耗低。 电路简单。但是也有以下的缺点： 由于电路中有一个电感，所以灯电压、灯电流之间有一个相位差，从而造成电路的功率因数较低（一般在 0.5 左右）。 灯的启动点火电流较大，一般是灯额定工作电流的 1.5 倍。 灯工作电流对电源供电电压的变化较敏感，故镇流效果不太稳定。 电感镇流器的体积和质量较大。（4） 电容、电感镇流电容、电感镇流电路工作原理如图 4 所示。在电容、电感镇流电路中，要求电容的容抗要比电感的阻抗要大，这种镇流电路和电感镇流电路时的工作情况不同，这时灯

3、的工作电压（电流）超前电源电压一定的相位，所以又被称为超前型镇流电路。电容、电感镇流电路有较好的稳定特性，但是重复点火能力较差。这是为何当灯的电流过零时，电源电压的峰值和灯电压的方向正好相反的原因。（5） 高频交流电子镇流器在以上 4 种镇流方法中，目前电感镇流式电子镇流器得到了广泛的应用。但是采用高频交流电子镇流器可以提高灯管的发光效率，没有电感镇流器特有的 50Hz 工频噪声，减小了镇流器的体积和质量。高频交流电子镇流器和普通电感镇流器在使用时可以互换，易于实现智能控制（如 DALI），在工厂、办公楼、家庭等应用场合，高频交流电子镇流器有很大的市场。一个性能优良的高频交流电子镇流器电路的工

4、作原理框图如图 5 所示。从电子镇流器的噪声角度而言，电子镇流器的工作频率应大于 20kHz，但是从降低镇流电感磁芯的高频损耗的角度而言，电子镇流器的工作频率又不能选得太高，一般不应大于 100kHz，并且这个工作频率的大小还和具体的灯管型号有关，同时还应考虑到电子镇流器在高频工作时产生的高频干扰信号对工作于红外工作频段的家用电器等的影响。例如对工作于 RC5 系统的红外遥控电路它工作于 36kHz，所以电子镇流器的工作频率不应工作在 18kHz 或 36kHz，现在3040kHz 这个频率范围已基本被红外遥控系统使用，所以在设计电子镇流器时，不应选择这个工作频率范围。2、 电子镇流器的分类（

5、1） 根据电子镇流器的供电方式分类按电子镇流器的供电方式划分，电子镇流器可以分为直流供电的电子镇流器和交流供电的电子镇流器两大类： 直流供电的电子镇流器。直流供电的电子镇流器常用于以下的应用场合。应急照明系统，例如交流供电骤然断电时，利用蓄电池供电的照明，工作原理框图分别如图 6(a)(e)所示。公共交通工具，例如汽车、轮船和飞机等应用场合。小型家电，例如手电筒等。一般直流供电电压为 12V、24V、72V 和 110V 或更高等应用场合。 交流供电的电子镇流器。交流供电的电子镇流器直接采用交流市电供电，和直流供电的电子镇流器相比多了一个交流市电输入整流电路，并且电子镇流器的 DC/AC 变换

6、电路的直流供电电压为 300V 左右，而电子镇流器的直流供电电压根据需要选择的范围较宽。（2） 根据电子镇流器的应用分类：根据电子镇流器的应用，可以分为以下几类： 单灯、双灯或 4 灯应用的电子镇流器。电子镇流器的双灯应用电路工作原理框如图 7 所示。 独立式电子镇流器或和灯结合为一体的电子镇流器（CFL）。 预热启动或冷启动工作方式的电子镇流器。 具有有源功率因数校正（补偿）功能的双级/单级变换电子镇流器。 采用无源功率因数校正（补偿）的电子镇流器。 电子镇流器按其是否可以调光又可分为可调光电子镇流器和非可调光电子镇流器两大类。一些常见的电子镇流器和控制器产品如图 8图 13 所示。3、 电

7、子镇流器的基本电路从工作原理而言，电子镇流器是一个电源变换电路，它将交流输入市电电源的波形、频率和幅度等参数进行变换，为灯负载提供供电电源，并且要求这个灯负载供电电源电路应能满足灯负载对灯丝预热、点火、正常工作和在灯负载电路有故障状态的保护功能要求。常用的电子镇流器直流/交流变换电路（DC/AC）如图 14 所示。4、 电子镇流器的工作原理与发展电子镇流器的典型技术指标有：功率因数、总谐波失真（THD）、波峰因数（CF）、灯管的灯丝预热（如灯丝预热时间、灯管预热电压）、灯管开路电压、灯管点火电压、灯管工作电压等参数。20 世纪 80 年代后期，我国研制和生产电子镇流器的单位日益增多，为改变许多

8、生产单位无标准生产的混乱局面，提高电子镇流器产品的质量，当时的轻工业部于 1989 年 8 月 9 日发布了 ZBK74011（管形荧光灯用交流电子镇流器的一般要求和安全要求）专业标准，并于 1990 年 2 月 1 日开始实施。1990 年3 月，又发布了 ZBK74012（管形荧光灯用交流电子镇流器的性能要求），于1990 年 10 月 1 日开始实施，但是考虑到当时生产的电子镇流器谐波含量都严重超标，因此，ZBK74012-9 标准中关于谐波含量的规定要求，推迟到 1993 年开始执行，以便使企业在推迟期内高设法将产品的谐波含量技术参数达到规定的标准要求。ZBK74011 和 ZBK74

9、012 这两项标准虽然是参照 IEC928 和 IEC929 标准制定的，但是考虑到我国电子镇流器的实际水平，对一些条款作了一定的保留。为了确保电子镇流器的生产技术水平和产品质量，国家技术监督局在 1994 年 7 月发布了 GB15143-94（管形荧光灯用交流电子镇流器一般要求和安全要求）及GB/T15044-11（管形荧光灯用交流电子镇流器性能要求）两项国家标准，这两项国家标准分别等同采用 IEC928（1990）和等效采用 IEC929（1990），其中前者为强制性标准，后者为推荐标准，均于 1995 年 1 月 1 日开始实施。（1） 电子镇流器的典型应用电路与工作原理电子镇流器的典

10、型应用电路如图 15 所示。图 15 所示电路的工作原理如下：功率开关晶体管 VT1和 VT2为半桥功率变换级的两只开关管，电容 C3和 C4组成无源支路，灯负载接在无源支路的中点和半桥开关组成的有源支路的中点之间，灯负载电流由 C3、C 4提供，电阻 R1、电容 C2和双向触发二极管 VD2组成半桥自激振荡电路的启动电路。当电路加电后，流经电阻 R1的电流对电容 C2充电，当电容 C2两端的电压达到双向触发二极管 VD2的触发电压（大约为 35V 左右）时，VD 2雪崩击穿，这时电容 C2通过开关管 VT2的基极 发射极放电，VT 2因发射结正偏而导通，在VT2导通期间，电流路径为： +VD

11、C C3 灯管灯丝 FL1 C2 灯丝 FL2 镇流电感 L1 T1初级线圈 T1a VT2的集电极 VT2的发射极 地，开关管 VT2集电极电流的瞬时变化为 ，通过振荡线圈 T1a的两个次级绕组 T1b和 T1c产生相应的感应电动势，其感应电动势的极性如图 15 所示，其结果是 VT2的基极电位升高，基极电流和集电极电流进一步增大，由于正反馈的原因，使开关管 VT2 跃变到了饱和导通工作状态，在 VT2 饱和导通期间，启动电容 C2 通过双向二极管 VD2和开关管 VT2 的发射结放电。启动电路 R1、C 2和 VD2为电路的起振提供起振工作条件，一旦电路振荡起来后，电路维持振荡是通过振荡线

12、圈 T1a、T 1b和 T1c所提供的正反馈来实现。当开关管 VT2达到饱和后，振荡线圈 T1a、T 1b和 T1c中的感应电动势为零，VT 2的基极电位开始下降，I b2下降，致使 Ic2下降，而这时 VT1的基极电位开始上升，这种变化由于正反馈的作用，使 VT2截止，VT 1饱和导通，在 VT1饱和导通期间，灯负载的电流通路为：VT 1的集电极 VT1的发射极 T1a L1 灯丝 FL2 C2灯丝 FL2 C4 地。当 VT1饱和导通后，导致振荡正反馈变压器 T1又进入磁饱和状态，同样由于 T1的正反馈又重新使 VT2饱和，VT 1截止，如此周而复始，VT1和 VT2交替饱和、截止，使电路

13、进入振荡工作状态，通过 L1和 C2组成的谐振电路发生串联谐振，在谐振电容 C2的两端产生一个高电压脉冲加到灯管两端，使灯管启动进入工作状态。由于电路工作于高频振荡工作状态，所以镇流电感 L1的值可以取得很小，例如对 40W 的荧光灯如果采用电感镇流则需要大约 800mH 的电感量的镇流电感，体积和质量都较大，而对高频振荡的电子镇流电路，同样对 40W 的荧光灯电子镇流器中的镇流电感 L1的电感量仅需 2mH，所以体积和质量都要小很多。图 16(a)和(b)分别表示 VT1导通、VT 2截止和 VT1截止、VT 2导通时的灯电流流向图，R L表示荧光灯工作时的等效电阻。由图 16 可知，在 V

14、T1导通、VT 2截止和 VT1截止、VT 2导通两种天关工作状态下，通过灯负载的电流方向是相反的，开关管 VT1和 VT2轮流导通、截止，使通过荧光灯管的电流为高频交流电。在 LC 电路谐振时的谐振频率可利用下式计算：(1)式中，L 为镇流电感的电感值，单位为享利（H）；C 为电容 C2的值，单位为法拉（F）；f 谐振 为谐振频率，单位为 Hz。对图 15 所示的电路，由于 L1LT 1a，C 2C 3=C4，所以灯电路的谐振频率主要由 L1和 C2的参数决定。如果在 LC 串联电路中的等效直流电阻为 R，则灯电路的总阻抗 Z 可利用下式有示：（2）当灯电路发生谐振时，Z L1=ZC2，有

15、Z=R，这时灯电路的工作电流最大，为。而谐振电路的 Q 值（品质因数）可利用下式计算：= （3）由于 R2fL 1（或 ），所以灯负载谐振电路的 Q1。将 代入 Q 的表达式后，有（4）这时由于 ，在灯负载并联的谐振电容 C2上产生的电压为由以上的讨论可知，在灯电路发生谐振时，在谐振电感或谐振电容上的电压要比电源电压 Vin高 Q 倍，利用在谐振电容 C2上的这个谐振电压足以使灯负载完成点火工作。一旦灯完成点火工作后，灯负载的等效电阻急剧变小，致使谐振电容上的电压下降（ Q 值下降），转而进入灯负载的正常工作状态。LC 谐振电路的谐振阻抗特性如图 17 所示，由图 17 可以看出，在谐振频率f0处， L/R 值越大，则谐振电路的 Q 值越高，灯电路的电流也就越大，反之，L/R 值越小，则灯电路的电流越小。在荧光灯电子镇流器的设计中，应适当选取 L 和 C 的数值，使电路的 Q 值在 3 左右。（2） 变异的电压型半桥变换电子镇流器电路图 18 表示一种变异的电压型半桥结构的电子镇流器功率级输出电路，和图15 所示的典型电压型半桥功率输出电路相比较，这种变异的电压型半桥结构比典型的电压型半桥结构少了一个电容，由于灯负载的启动电容 C4通过灯丝 FL1和电容 C3串联在一起，所以 LC 谐振回路的谐振频率由下式决定：（5）当电路接上供电电源后，由 R1、C 2和双向触发