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1、学士学位论文论文题目：小功率荧光灯电子镇流器的设计目 录摘要IABSTRACTII1引言12荧光灯电子镇流器系统组成框图及其工作原理12.1荧光灯电子镇流器原理框图12.2荧光灯电子镇流器设计电路原理图22.3荧光灯电子镇流器工作过程23电子镇流器工作特点34 20W荧光灯电子镇流器元件参数35电子镇流器的接线图46电子镇流器的元器件选择46.1整流滤波电路46.2启动电路56.3半桥式逆变器电路56.4输出谐振电路87调试108 结束语11参考文献12致13 / 摘 要荧光灯电子镇流器的工作原理及其组成电路决定了荧光灯电子镇流器比电感镇流器节能。但由于大多数荧光灯电子镇流器的电路设计存在缺陷
2、、生产商偷工减料等原因,其节能作用没有得到广泛认可。随着性能优异的新产品的不断出现及绿色照明工程的不断深入,荧光灯电子镇流器的节能作用会越来越受人们的重视。本文介绍了一种性能优良的荧光灯电子镇流器的电路结构,工作原理及其设计路线。这种由整流滤波电路、启动电路、半桥式逆变器电路、输出谐振电路组成的半桥逆变式荧光灯电子镇流器电路,具有低压启动、快速启动、效率高、自身耗电小、体积小、重量轻、适应电源电压围宽等优点。实验结果证明这种电子镇流器具有良好的工作性能。关键词：荧光灯电子镇流器；高频振荡；串联谐振；节能AbstractThe working principle and composing ci
3、rcuits of fluorescence lamp electronic-ballast ensure it more energy-saving than induction ballast. Because there are defects in circuits designing of most fluorescence lamp electronic-ballasts and themanufacturers use inferior materials, energy-saving function of electronic-ballast hasnt been wildl
4、y recognized. With the appearance of new productions with excellent performances and the development of the Green Lighting Project , people will attach more importance to the energy-saving function of fluorescence lamp electronic-ballast.In this paper we analyze the circuit structure of a electric-b
5、allast,working principle and design line.This rectification by the rectifier filter circuit,the start circuit,half-bridge inverter circuits,the output resonant circuit half-bridge inverter fluorescence lamp electronic-ballast circuit,start with the advantages of low-voltage start,quick start,high ef
6、ficiency,small power consumption of their own,small size,light weight,to wide supply voltage range.The experiments show that these electronic-ballasts worked stably and reliably.Keywords:fluorescence lamp electronic-ballast;high-frequency oscillation;series resonance; energy-saving1引言电力危机是当今制约经济发展的一
7、大难题,它不但造成巨大的经济损失,同时也给人们的日常生活带来诸多的不便。要从根本上解决电力危机,一是扩大电力供应能力；二是提高电力使用效率,即寻找最好的节电技术1。在电力供应增长滞后于社会经济发展的情况下,提高电力使用效率更为可行。据统计,我国的照明用电占总发电量的12%左右,近几年推广节能照明产品的实践经验证明,用高效照明产品代替传统的低效照明产品,不仅具有节约电量、电力的双重作用,而且与电力开发建设相比具有投入少、见效快的显著特点,是终端用电设备中节电率和发电污染减排率较高、成本效益较好的一项节电措施,被国际社会公认为是实施能源可持续发展的成功典2。照明节电的措施有很多种,如使用高效电光源
8、、高效灯具、智能照明控制器、高效镇流器等等。荧光灯电子镇流器就是一种节电效果显著、影响面广的节能照明产品3。荧光灯管是通过气体弧光放电工作的。为使灯管中的水银蒸气产生弧光放电,必须在灯管两端加一瞬时高压。因气体放电具有负伏安特性,工作时要将其与一具有正伏安特性的元器件串联使用,这个元器件即为镇流器4。目前,我们使用的荧光灯电路大都由灯管、镇流器、启辉器等组成。其中,镇流器作用之一就是由其自感作用产生瞬时高压,配合启辉器启动荧光灯管发光；之二就是灯管启动后,利用其本身感抗限制流过灯管的电流。这种镇流器启动电路简单,寿命长,但工作时镇流器本身也以热能形式耗能,而且其功率因数低,低电压时启动频繁,甚
9、至不能启动。 电子镇流器是近年发展起来的,是人们一直致力研究的一种新型荧光灯镇流器。它可取代传统电感镇流器,启动迅速、功率因数高、无频闪、一次性启动、低电压下仍能正常工作,既节约能源,又能有效地延长灯管使用寿命5。并且它价格适中,是我们使用荧光灯时首选镇流器。2荧光灯电子镇流器系统组成框图及其工作原理2.1荧光灯电子镇流器原理框图50Hz交流电脉动直流电30KHz左右交流电荧光灯管整流滤波高频振荡串联谐振图1-1 荧光灯电子镇流器原理框图如图1-1,从工作原理上看,电子镇流器与传统的电感镇流器基本是一样的。它是把传统的电感镇流器的低频50Hz交流电经过全波桥式整流滤波电路,变为平稳的脉动直流电
10、,用来驱动两只功率管及脉冲变压器等组成的高频振荡电路,使其产生约30KHz左右的高频交流电,使输出的RLC串联电路产生串联谐振,用来提供启动荧光灯所需高压,从而点燃荧光灯管的6。2.2荧光灯电子镇流器设计电路原理图图1-2 荧光灯电子镇流器设计电路原理图电路如上图1-2,本电路可分为4个部分。1整流滤波电路：采用由 D1D4、C1、C2组成的全波桥式整流滤波电路。 2启动电路：由R1、R5、C3、D5、C4构成。 3高频振荡电路：由Q1、Q2、R2、R3、R4以及有三个绕组L1、L2、L3的脉冲变压器BT组成。4串联谐振电路：由C1、L4、灯管及C3、C5构成。2.3荧光灯电子镇流器工作过程荧
11、光灯交流电子镇流器都是利用桥式整流电路将交流电源转换成直流电源的。未采取功率因数校正PFC措施的电子镇流器,大多都是采用电解电容作为滤波器,将全桥整流电路输出的脉动直流电压变成纹波较小的平滑直流电压,作为高频逆变器的供电电源7。由D1D4与两个参数完全相同的电容器C1、C2组成桥式整流与滤波电路,为后边的电路及灯管点燃提供一个峰值为310 V左右的脉动直流电压,C1与C2串联能有效地降低市电线路中电压波形产生的畸变。R1、R5、C3、C4、D5等元件构成逆变电路的启动电路,电子镇流器接通220V、50Hz的交流电源,由全波桥式整流滤波后输出脉动直流电压,此电压经 R1,R5加于 Q2的基极上,
12、使其饱和导通,又由于其基极回路中串入电容C4,所以能使输出回路的谐振延时,对灯丝有延时预热作用。由Q1、Q2、R2、R3、R4、L1、L2、L3等组成变异的变压器馈电半桥式逆变电路。在荧光灯电子镇流器中逆变器是最关键的组成部分之一。它实质上是一个DC/AC变换电路,用以产生20KHz以上的高频电压和电流。晶体管发射极串联电阻R2起反馈作用。晶体管的存储效应随温度升高而加强,R2可以抑制晶体管存储时间随温度增高变化的速率。D5接于Q2的基极与发射极之间,起续流保护之用。由于Q2的导通,输出回路中,整流滤波输出的直流电压经由电源正极C1灯丝C5灯丝L4BT的L1与L3的耦合R4Q2电源负极的充电回
13、路对C5充电,充电电流经 L4时形成左正右负的感应电动势,C5上电压UC5为上正下负,而在BT绕组L1上形成上负下正的感应电动势。由绕组同名端可知,L3上产生上正下负的感应电动势,也能保证Q2饱和导通,对地形成充电回路。同时,在L2绕组上产生上负下正的感应电动势,保证Q1截止。随着充电电流逐渐增加,当绕组L1储能饱和时,回路电流最大,L1感应电动势为零。之后,电流下降,L1释放能量,其上感应电动势上正下负,由于BT耦合作用,L3绕组中产生上负下正的感应电动势,使Q2截止,与此同时L2上则产生上正下负的感应电动势,使Q1饱和导通,给C5提供放电途径；C5正端灯丝C3R1Q1R2L1L4灯丝C5负
14、端。而BT绕组中充电电流与放电电流正好方向相反,L1感应电动势上正下负,随着放电电流增加,C5上电压UC5减小,L1反向储能增加。当达到饱和时,反向电流最大,L1感应电动势又为零。之后,电流再反向减小,L1感应电动势又为上负下正,Q2又饱和导通,Ql截止,C5再次充电。如此周而复始,重复上述充放电过程,回路中电容上就可产生高频高压振荡,并且由于BT绕组L1的反馈作用及其与L2、L3的耦合作用,保证了功率管Q1,Q2的轮翻导通,给C5提供充放电途径,从而使振荡电路不断从电源摄取能量,把高频等幅振荡电压加于荧光灯管两端即L4、C5组成的LC串联电路发生谐振,在C5两端产生一个高压脉冲,将荧光灯管中
15、的汞蒸汽电离击穿形成导电通路,将荧光灯管点燃8。正常工作以后扼流圈L4还仍起限流作用。与此同时,回路中C3还起到相位补偿作用,D5对Q2起保护作用,当绕组 LI、L2中产生大的反电动势时提供泄放回路,从而有效地保护了Q1,Q2的正常工作。3电子镇流器工作特点1一次启动,启动速度快,工作频率高,无频闪,可有效地延长灯管的使用寿命；而电感镇流器启动时频闪严重,甚至有时不能启动。2低温低压下启动良好,市电电压降至80V以上仍能一次启动,灯管仍能正常工作,且亮度随电压变化不明显；普通电感镇流器,市电电压低于170V后,一般不能启动。 3无声响,温升低。荧光灯正常工作后,电子镇流器无嗡嗡叫声,温升也特别低 ,能降低火灾事故的发生；电感镇流器则常伴有嗡嗡声,工作时部也以热能形式聚能,温度升高容易引起填充物外溢,甚至发生火灾。4节约能源。经过实际计算,对一只20W普通荧光灯管,使用电子镇流器要比电感镇流器大约节能l5%左右9。另外,电子镇流器还有功率因数高,重量轻,节约材料,安装简便等许多优点。但也不可否认,普遍存在的问题是电子镇流器所用元件多,若因某一元件质量不台格易发生损坏,造成寿命稍短。我们的科学工作者正致力于这一问题的深人研究,相信不久就会给人们
