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電子鎮(zhèn)流器的檢修
日光燈電子鎮(zhèn)流器的檢修★※☆
日光燈電子鎮(zhèn)流器與電感式的相比,重量輕,便于懸掛;低壓易啟動(dòng);發(fā)光無(wú)閃爍,最突出的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能。很多產(chǎn)品的電子鎮(zhèn)流器分成兩部分放在燈架兩頭(如圖所示,把A板和B板分放燈架兩端),連同燈架一體銷(xiāo)售,安裝更容易,只要插上燈管,接人市電,便可使用。但廉價(jià)的電子鎮(zhèn)流器故障率高,尤其是市電波動(dòng)大的地方更是如此。其實(shí),同一品牌的產(chǎn)品,一般也只有一個(gè)或局部幾個(gè)元件質(zhì)量欠佳而損壞,檢修后仍可使用。測(cè)繪電路如附圖(大多數(shù)用分立元件組裝的電子鎮(zhèn)流器線路類(lèi)同,供參考)。并總結(jié)出一些快速修理電子鎮(zhèn)流器的方法如下:

一、檢修前的準(zhǔn)備工作

電子鎮(zhèn)流器用市電直接整流,然后進(jìn)行半橋逆變,點(diǎn)亮日光燈管。它與市電不隔離,如同電視機(jī)的熱底板,電路板上各處都帶電,人體接觸公共線(地線)都有觸電危險(xiǎn),檢修時(shí)要特別注意人身安全。加電后,切勿用手接觸線路板上的任何金屬部分,尤其不要雙手拿電路板。

檢修時(shí)卸下燈管,從燈架兩頭R的塑料罩中取出兩塊電路板A、B,把燈絲彈簧片的四根接線1-4焊下,依次焊到燈管兩頭的燈絲引腳上,在市電引人端接上開(kāi)關(guān)SWi和電源插頭。接上5w1是非常必要的。筆者在維修時(shí)發(fā)現(xiàn),不接SW1,在插接加電過(guò)程中,多次損壞電子鎮(zhèn)流器,這是因?yàn)椴褰舆^(guò)程中,往往會(huì)出現(xiàn)多次通、斷的情況,這樣會(huì)產(chǎn)生很高的尖脈沖電壓擊穿易損元件。

二、檢修步驟

1.日光燈最多的故障是燈管不亮,開(kāi)燈無(wú)任何反應(yīng)。首先,測(cè)量R0是否燒斷。RO本身就是起保險(xiǎn)作用,一旦過(guò)流就會(huì)燒斷,以免損壞更多的元件。有的鎮(zhèn)流器在RO處接的就是0. 5A的保險(xiǎn)管。若RO燒斷,必存在過(guò)流故障。更換R05寸在a處斷開(kāi)(見(jiàn)附圖),用指針式萬(wàn)用表Rx10k擋測(cè)市電引線兩端的電阻應(yīng)為2Mf以上(R1+R2的串聯(lián)值);對(duì)調(diào)表筆測(cè)試,也應(yīng)一樣。若為二,整流橋中有二極管燒斷;若小于2Md2較多,則C1、C2漏電;若此電阻值符合一要求,可加電測(cè)a,b兩點(diǎn)間應(yīng)有大約300V的直流電壓。但有時(shí)一加電就燒斷RO,這是整流橋中有短路的二極管,應(yīng)逐一側(cè)量D1-D4的正反向電阻。整流二極管損壞的概率很小,而濾波電容損壞的較多,特別是像附圖那樣,C1和C2串聯(lián)使用,會(huì)引起連鎖反應(yīng),一個(gè)電容擊穿,另一個(gè)也隨之損壞。更換時(shí),最好選用耐壓300V的電容。

2.在確定整流濾波電路良好后,再著手檢查以后的電路。由于a處斷開(kāi),用萬(wàn)用表RX10k擋正測(cè)a,b兩點(diǎn)間的電阻(紅表筆接b,黑表筆接a),此值應(yīng)大于500kSZ。若為00,應(yīng)查R10,VT2的c-e極間是否燒斷;若在470kn左右,則在VT2的c-e極間嚴(yán)重漏電,甚至短路,這里提出一個(gè)容易誤判的問(wèn)題,當(dāng)鋇」a,b之間的電阻時(shí)只有30kf左右,好像是VT2漏電,其實(shí)不然,因?yàn)橛? OkS2擋測(cè)量,表內(nèi)9V電壓加在a,b間,給VT2注人偏流,VT2處于導(dǎo)通狀態(tài),所以c-e間電阻小,不是漏電。

3.確定a,b間電阻正確后,用萬(wàn)用表Rxlk檔測(cè)VTl和VT2的兩個(gè)PN結(jié)電阻,大致判斷這兩只三極管的性能。需注意的是,測(cè)VT1的PN結(jié)電阻時(shí),要斷開(kāi)R5,才能獲得正確讀數(shù)。用Rxl擋測(cè)R5至1110的電阻值,這些電阻都有燒斷的例子。燒斷119,1110更是常見(jiàn)的,這兩只電阻使用過(guò)久阻值會(huì)增加,只要它們的值大于2dZ,電路就不容易起振,燈不亮,應(yīng)重點(diǎn)檢查。至于D5、D6、C4的耐壓較高,磁環(huán)變壓器Trl繞組線徑粗,絕緣也好,這些都不可能損壞。

4.經(jīng)過(guò)以上靜態(tài)測(cè)量,檢查完故障元件,把電路復(fù)原,仔細(xì)檢查一下電路板上的焊點(diǎn)及元件有無(wú)短路、觸碰、松動(dòng)、斷裂的地方。經(jīng)校正無(wú)誤后加電,大多數(shù)情況下,日光燈都能恢復(fù)正常工作,但還可能出現(xiàn)以下故障,應(yīng)逐一排除。

(1)仍然出現(xiàn)過(guò)流,繼續(xù)燒RO,這主要是VT1或VT2的c-e間耐壓一F降,存在高壓軟擊穿,必須選用耐壓足夠的三極管更換。另外,C3或C5的耐壓不足,用萬(wàn)用表檢查不出來(lái),最好焊下用500V的搖表測(cè)它的絕緣電阻應(yīng)為o0,否則視為漏電。

(2)燈管兩端發(fā)紅,亮度明顯不足。這時(shí),首先用萬(wàn)用表的交流擋測(cè)燈管兩端的電壓,應(yīng)為100V左右。這僅為參考值,并非是實(shí)際數(shù),因?yàn)闊艄軆啥穗妷翰ㄐ尾⒉皇菢?biāo)準(zhǔn)的正弦波,且頻率在20kHz以上,超過(guò)萬(wàn)用表的頻響范圍。若此電壓低于100V較多,可能是VT1或VT2的性能下降,導(dǎo)通程度不足。無(wú)示波器的情況下,用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)兩管的b-e極電壓約為一0.4V,若偏差太大,甚至為正值,說(shuō)明管子未處在飽和導(dǎo)通狀態(tài),宜換管子試驗(yàn),不要盲目調(diào)整電路。

若燈管端壓已達(dá)100V,仍然發(fā)光不正常,則是燈管性能不佳。通常判定日光燈管好壞,只是測(cè)其燈絲電阻,若燈絲未斷,管內(nèi)無(wú)大面積發(fā)黑,就視其完好。但是,劣質(zhì)燈管雖其燈絲未斷,管內(nèi)無(wú)發(fā)黑的痕跡,但卻不能正常使用。

(3)燈管亮度不足,管內(nèi)有螺旋狀的光圈,這是流過(guò)燈管的電流小,其主要原因是C5的容量下降太多,不妨在C5兩端并接一只2.2nF1630V的電容試試。各種牌號(hào)的電子鎮(zhèn)流器中,諧振電容C5的容量不一樣,、,大致在3-10nF之間.其容量過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使燈管不能正常發(fā)光。
 

電子鎮(zhèn)流器的主要電路型式

 

 

電子鎮(zhèn)流器的主要電路型式 

 

1、  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(shí)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(huì)在交流供電的每半個(gè)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(diǎn)。電容鎮(zhèn)流器工作原理如圖2所示。

(3)       電感鎮(zhèn)流

電感鎮(zhèn)流是一種得到廣泛應(yīng)用的鎮(zhèn)流方法,但它的損耗比電容鎮(zhèn)流要大,但是燈電流在50Hz交流供電頻率下的失真較電容鎮(zhèn)流要小得多,使用時(shí)需配用啟動(dòng)器。電感鎮(zhèn)流器工作原理如圖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(chǎng)合。電感鎮(zhèn)流具有以下特點(diǎn):

①     相對(duì)電阻鎮(zhèn)流損耗低。

②     電路簡(jiǎn)單。

但是也有以下的缺點(diǎn):

①     由于電路中有一個(gè)電感,所以燈電壓、燈電流之間有一個(gè)相位差,從而造成電路的功率因數(shù)較低(一般在0.5左右)。

②     燈的啟動(dòng)點(diǎn)火電流較大,一般是燈額定工作電流的1.5倍。

③     燈工作電流對(duì)電源供電電壓的變化較敏感,故鎮(zhèn)流效果不太穩(wěn)定。

④     電感鎮(zhèn)流器的體積和質(zhì)量較大。

(4)       電容、電感鎮(zhèn)流

電容、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(shí)的工作情況不同,這時(shí)燈的工作電壓(電流)超前電源電壓一定的相位,所以又被稱(chēng)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(diǎn)火能力較差。這是為何當(dāng)燈的電流過(guò)零時(shí),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(méi)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(shí)可以互換,易于實(shí)現(xiàn)智能控制(如DALI),在工廠、辦公樓、家庭等應(yīng)用場(chǎng)合,高頻交流電子鎮(zhèn)流器有很大的市場(chǎng)。

一個(gè)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。

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(gè)工作頻率的大小還和具體的燈管型號(hào)有關(guān),同時(shí)還應(yīng)考慮到電子鎮(zhèn)流器在高頻工作時(shí)產(chǎn)生的高頻干擾信號(hào)對(duì)工作于紅外工作頻段的家用電器等的影響。例如對(duì)工作于RC5系統(tǒng)的紅外遙控電路它工作于36kHz,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30~40kHz這個(gè)頻率范圍已基本被紅外遙控系統(tǒng)使用,所以在設(shè)計(jì)電子鎮(zhèn)流器時(shí),不應(yīng)選擇這個(gè)工作頻率范圍。

2、  電子鎮(zhèn)流器的分類(lèi)

(1)       根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的供電方式分類(lèi)

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(lèi):

①     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(chǎng)合。

·應(yīng)急照明系統(tǒng),例如交流供電驟然斷電時(shí),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。

·公共交通工具,例如汽車(chē)、輪船和飛機(jī)等應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)合。

②     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(gè)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(lèi):

根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用,可以分為以下幾類(lèi):

①     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所示。

②     獨(dú)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)。

③     預(yù)熱啟動(dòng)或冷啟動(dòng)工作方式的電子鎮(zhèn)流器。

④     具有有源功率因數(shù)校正(補(bǔ)償)功能的雙級(jí)/單級(jí)變換電子鎮(zhèn)流器。

⑤     采用無(wú)源功率因數(shù)校正(補(bǔ)償)的電子鎮(zhèn)流器。

⑥     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(lèi)。

一些常見(jiàn)的電子鎮(zhèn)流器和控制器產(chǎn)品如圖8~圖13所示。

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(gè)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(jìn)行變換,為燈負(fù)載提供供電電源,并且要求這個(gè)燈負(fù)載供電電源電路應(yīng)能滿足燈負(fù)載對(duì)燈絲預(yù)熱、點(diǎn)火、正常工作和在燈負(fù)載電路有故障狀態(tài)的保護(hù)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。

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(shí)間、燈管預(yù)熱電壓)、燈管開(kāi)路電壓、燈管點(diǎn)火電壓、燈管工作電壓等參數(shù)。

20世紀(jì)80年代后期,我國(guó)研制和生產(chǎn)電子鎮(zhèn)流器的單位日益增多,為改變?cè)S多生產(chǎn)單位無(wú)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(shí)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(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并于1990年2月1日開(kāi)始實(shí)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(kāi)始實(shí)施,但是考慮到當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器諧波含量都嚴(yán)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(kāi)始執(zhí)行,以便使企業(yè)在推遲期內(nèi)高設(shè)法將產(chǎn)品的諧波含量技術(shù)參數(shù)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。

ZBK74011和ZBK74012這兩項(xiàng)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(guó)電子鎮(zhèn)流器的實(shí)際水平,對(duì)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(guó)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(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這兩項(xiàng)國(guó)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(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),后者為推薦標(biāo)準(zhǔn),均于1995年1月1日開(kāi)始實(shí)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(kāi)關(guān)晶體管VT1和VT2為半橋功率變換級(jí)的兩只開(kāi)關(guān)管,電容C3和C4組成無(wú)源支路,燈負(fù)載接在無(wú)源支路的中點(diǎn)和半橋開(kāi)關(guān)組成的有源支路的中點(diǎn)之間,燈負(fù)載電流由C3、C4提供,電阻R1、電容C2和雙向觸發(fā)二極管VD2組成半橋自激振蕩電路的啟動(dòng)電路。

當(dāng)電路加電后,流經(jīng)電阻R1的電流對(duì)電容C2充電,當(dāng)電容C2兩端的電壓達(dá)到雙向觸發(fā)二極管VD2的觸發(fā)電壓(大約為35V左右)時(shí),VD2雪崩擊穿,這時(shí)電容C2通過(guò)開(kāi)關(guān)管VT2的基極

發(fā)射極放電,VT2因發(fā)射結(jié)正偏而導(dǎo)通,在VT2導(dǎo)通期間,電流路徑為:+VDC
C3
燈管燈絲FL1
C2
燈絲FL2
鎮(zhèn)流電感L1
T1初級(jí)線圈T1a
VT2的集電極
VT2的發(fā)射極
地,開(kāi)關(guān)管VT2集電極電流的瞬時(shí)變化為
,通過(guò)振蕩線圈T1a的兩個(gè)次級(jí)繞組T1b和T1c產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性如圖15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(jìn)一步增大,由于正反饋的原因,使開(kāi)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(dòng)電容C2通過(guò)雙向二極管VD2和開(kāi)關(guān)管VT2的發(fā)射結(jié)放電。

啟動(dòng)電路R1、C2和VD2為電路的起振提供起振工作條件,一旦電路振蕩起來(lái)后,電路維持振蕩是通過(guò)振蕩線圈T1a、T1b和T1c所提供的正反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT2達(dá)到飽和后,振蕩線圈T1a、T1b和T1c中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,VT2的基極電位開(kāi)始下降,Ib2下降,致使Ic2下降,而這時(shí)VT1的基極電位開(kāi)始上升,這種變化由于正反饋的作用,使VT2截止,VT1飽和導(dǎo)通,在VT1飽和導(dǎo)通期間,燈負(fù)載的電流通路為:VT1的集電極

VT1的發(fā)射極
T1a
L1
燈絲FL2
C2
燈絲FL2
C4
地。當(dāng)VT1飽和導(dǎo)通后,導(dǎo)致振蕩正反饋變壓器T1又進(jìn)入磁飽和狀態(tài),同樣由于T1的正反饋又重新使VT2飽和,VT1截止,如此周而復(fù)始,VT1和VT2交替飽和、截止,使電路進(jìn)入振蕩工作狀態(tài),通過(guò)L1和C2組成的諧振電路發(fā)生串聯(lián)諧振,在諧振電容C2的兩端產(chǎn)生一個(gè)高電壓脈沖加到燈管兩端,使燈管啟動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。

由于電路工作于高頻振蕩工作狀態(tài),所以鎮(zhèn)流電感L1的值可以取得很小,例如對(duì)40W的熒光燈如果采用電感鎮(zhèn)流則需要大約800mH的電感量的鎮(zhèn)流電感,體積和質(zhì)量都較大,而對(duì)高頻振蕩的電子鎮(zhèn)流電路,同樣對(duì)40W的熒光燈電子鎮(zhèn)流器中的鎮(zhèn)流電感L1的電感量?jī)H需2mH,所以體積和質(zhì)量都要小很多。

圖16(a)和(b)分別表示VT1導(dǎo)通、VT2截止和VT1截止、VT2導(dǎo)通時(shí)的燈電流流向圖,RL表示熒光燈工作時(shí)的等效電阻。由圖16可知,在VT1導(dǎo)通、VT2截止和VT1截止、VT2導(dǎo)通兩種天關(guān)工作狀態(tài)下,通過(guò)燈負(fù)載的電流方向是相反的,開(kāi)關(guān)管VT1和VT2輪流導(dǎo)通、截止,使通過(guò)熒光燈管的電流為高頻交流電。

在LC電路諧振時(shí)的諧振頻率可利用下式計(jì)算:

                 (1)

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(duì)圖15所示的電路,由于L1》LT1a,C2《C3=C4,所以燈電路的諧振頻率主要由L1和C2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(shí),ZL1=ZC2,有Z=R,這時(shí)燈電路的工作電流最大,為

。而諧振電路的Q值(品質(zhì)因數(shù))可利用下式計(jì)算:

=

                (3)

由于R《2πfL1(或

),所以燈負(fù)載諧振電路的Q》1。

代入Q的表達(dá)式后,有

                     (4)

這時(shí)由于

,在燈負(fù)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(shí),在諧振電感或諧振電容上的電壓要比電源電壓Vin高Q倍,利用在諧振電容C2上的這個(gè)諧振電壓足以使燈負(fù)載完成點(diǎn)火工作。一旦燈完成點(diǎn)火工作后,燈負(fù)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(jìn)入燈負(fù)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f0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,則燈電路的電流越小。在熒光燈電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)中,應(yīng)適當(dāng)選取L和C的數(shù)值,使電路的Q值在3左右。

(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(jí)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(gè)電容,由于燈負(fù)載的啟動(dòng)電容C4通過(guò)燈絲FL1和電容C3串聯(lián)在一起,所以LC諧振回路的諧振頻率由下式?jīng)Q定:

               (5)

當(dāng)電路接上供電電源后,由R1、C2和雙向觸發(fā)二極管VD2組成的啟動(dòng)電路為VT2的基極提供一個(gè)觸發(fā)電流,使VT2首先導(dǎo)通,在VT2導(dǎo)通期間,電流的流動(dòng)方向?yàn)?VDC

C3
燈絲FL1
C4
燈絲FL2
L1
T1a
VT2的集電極
VT2的發(fā)射極
地,當(dāng)VT2截止而VT1導(dǎo)通時(shí),電流通路為C4
燈絲FL1
C3
VT1的發(fā)射極
VT1的集電極
T1a
L1
燈絲FL2
C4,由于振蕩變壓器T1的正反饋?zhàn)饔?,使VT1和VT2交替導(dǎo)通,使L1、C3和C4組成的串聯(lián)電路諧振,在電容C4兩端產(chǎn)生一個(gè)幅度足夠高的諧振電壓,使燈負(fù)載點(diǎn)火,并進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

對(duì)這種電路,由于某種原因(如燈漏氣)燈負(fù)載不能正常啟動(dòng),或由于啟動(dòng)緩慢以致不能啟動(dòng),電路將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)很大的電應(yīng)力,將開(kāi)關(guān)管VT1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(kāi)關(guān)管電流相同的情況下,輸出功率要比半橋式變換電路的功率要大,較適合于高強(qiáng)度氣體放電燈的應(yīng)用場(chǎng)合,電路工作原理框圖如圖19所示。

橋功率變換電路中需要4只功率晶體管,對(duì)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。

(4)       常用高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路與改進(jìn)

①     單級(jí)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(qiáng)、工作可靠,對(duì)開(kāi)關(guān)管耐壓要求較低等一系列優(yōu)點(diǎn),所以采用半橋諧振式逆變電路為燈負(fù)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(dòng)電路;串聯(lián)諧振高頻逆變電路;保護(hù)電路;燈負(fù)載等幾部分電路組成。典型單級(jí)半橋諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路原理如圖21所示。

這是一個(gè)典型的自激振蕩、自啟動(dòng)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、C3、C4完成,利用諧振時(shí)C4上的高頻電壓點(diǎn)亮燈負(fù)載,當(dāng)燈負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí),會(huì)影響諧振回路的Q值,從而影響諧振電容C4上的諧振電壓,以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燈負(fù)載電流的作用。

由于這種電路采用元件少、造價(jià)低,所以目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上見(jiàn)到的高頻交流電子鎮(zhèn)流器大多采用類(lèi)似的這種電路。但這種電路存在以下缺點(diǎn):

·無(wú)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(shí)間一長(zhǎng),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(jí)供電,所以會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)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(shí),會(huì)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(jí)工作在高頻開(kāi)關(guān)逆變狀態(tài),所以產(chǎn)生的高次諧波,會(huì)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(méi)有設(shè)保護(hù)電路,所以一旦市電電源供電發(fā)生故障(如電網(wǎng)電壓過(guò)高)或燈管發(fā)生破裂等故障時(shí),易造成電路元件損壞,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生火災(zāi)事故。

②     雙級(jí)變換諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器。針對(duì)單級(jí)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(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出了雙級(jí)諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路。它主要在普通的單級(jí)諧振高頻交流電子鎮(zhèn)流器的基礎(chǔ)上,再加了一級(jí)有源功率因數(shù)校正(APFC)電路,用以進(jìn)行交流市電輸入整流濾波的功率因數(shù)校正,并限制高次諧波成分,從而達(dá)到減小電磁輻射干擾,提高輸入側(cè)功率因數(shù)(PF)的目的。并且由于有源功率因數(shù)校正(APFC)還有預(yù)穩(wěn)壓的作用,同時(shí)還可以調(diào)光(調(diào)節(jié)APFC輸出電壓),所以既可提高電子鎮(zhèn)流器的電性能,又可以提高電子鎮(zhèn)流器的工作可靠性。

有源功率因數(shù)校正按電路構(gòu)成,可分為降壓式、升/降壓式、反激式及升壓式等幾種。而按制市電輸入電流的工作原理又可分為平均電流型、滯后電流型、峰值電流型及電壓控制型等幾種。按功率因數(shù)校正電路中電感電流的工作方式又可分為電流連續(xù)型(CCM)和電流不連續(xù)型(DCM)等。

由于升壓式有源功率因數(shù)校正電路具有PF值高、THD小、效率高,但需輸出電壓高于輸入電壓,適用于75W~2kW的應(yīng)用場(chǎng)合,目前應(yīng)用最為廣泛。而由于DCM型APFC電路簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)管應(yīng)力小的優(yōu)點(diǎn),所以在電子鎮(zhèn)流器中應(yīng)用廣泛。

兩級(jí)式具有APFC功能的可調(diào)光高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路原理如圖22所示。

由于兩級(jí)變換的電子鎮(zhèn)流器電路增加了一級(jí)有源功率因數(shù)校正,所以增加了電路的元器件數(shù)量,并使電路成本提高許多,因此雖然雙級(jí)式高頻交流電子鎮(zhèn)流器性能好,但是由于成本、體積等原因很難在大范圍內(nèi)推廣使用。

針對(duì)兩級(jí)式有源功率因數(shù)校正電路的缺點(diǎn),人們又試圖探討采用無(wú)源功率因數(shù)校正的方法來(lái)提高高頻交流電子鎮(zhèn)流器的性能,如經(jīng)常提到的有采用3只二極管和兩只電容器組成的逐流電路的無(wú)源功率因數(shù)校正和高頻復(fù)合能量反饋等方法,這無(wú)疑也是一個(gè)很好的發(fā)展方向。

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