电子镇流器原理.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：首先提供一个电子镇流器原理图然后再分析电子镇流器的工作原理由于气体放电灯（如荧光灯、霓虹灯、金卤灯等）是一种具有如图1所示V-I特性的负阻性电光源即为负值从图1可以看出当灯电流上升时灯管的工作电压下降但是供电电压不会下降多出的这点电压加到灯管后会使灯电流进一步上升如此循环最终烧坏灯管或灯管熄灭所以要使灯管正常工作应配以如图2所示的镇流元件用以限制和稳定灯电流。这个限流装置叫做镇流器。目前气体放电灯常用的镇流器有两种：电感式镇流器和高频交流电子镇流器。由于电感式镇流器工作在工频市电频率体积大、笨重还需消耗大量铜和硅钢等金属材料散热困难、工作效率低、灯发光有频闪所以现在一些电光源界的科技工作者纷纷寻找新的镇流方法而高频交流电子镇流器就是一种有效方法。镇流原理如图3所示镇流电路的工作特性曲线如图4所示。灯电路串以电感镇流器的工作原理图目前世界上一些著名的大专院校、科研院所、公司都投入了较大的力量进行高频交流电子镇流器的科研开发、生产。如美国弗吉尼亚大学功率电子研究中心（VPEC）李泽元教授领导的科研中心每年都有相关论文和实验报告在IEEE功率电子学学刊刊出并提出了如高频能量反馈、采用电荷泵功率因数校正的电子镇流器等概念美国加州理工大学（UCT）的S.CUK教授关于单级高功率因数电子镇流器一种用于紧凑型荧光灯的E类电子镇流器西班牙、巴西、我国台湾和香港地区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员、实验室进行科研开发。同时国内一些著名科研院所、大学等都投入了较大力量进行科研开发。这一点可从国内相关科技文献看出。但是勿容置疑的是我国是世界上电子镇流器的一个生产大国有较多的公司、企业从事这种“绿色电光源”产品的生产。特别是自20世纪80年代末、90年代初IEC928（1990）、GB15143（1994）《管形荧光灯用交流电子镇流器一般要求和安全要求》及IEC929（1990）、GB/T15144《管形荧光灯用交流电子镇流器的性能要求》等技术标准相继颁布与实施使交流电子镇流器的研究、开发、生产有了统一技术规范。由于高频交流电子镇流器要求体积小、造价低并且对电磁辐射干扰、输入功率因数、波峰因数、可靠性等技术指标要求严格所以要做出一个满足高性能、低价格、体积小、低电磁辐射干扰、使用安全可靠等要求的高频交流电子镇流器并非易事所以往往让人感到看似简单的一个电子产品但是技术含量很高是一个涉及电路拓扑、高频电子变换、谐振开关（ZVS、ZCS）、LC串、并联谐振、功率因数校正（PFC）、电磁干扰抑制（EMC、EMI）、信号传感、采集和控制、电子元器件、电光源器件等电力电子技术方方面面的电子产品。同时如何测量高频交流电子镇流器的技术参数如功率、高频谐波成分、效率、电磁辐射干扰（EMI）也是高频交流电子镇流器的研究热点。实践证明要做出一只高性能的高频交流电子镇流器还需对它的灯负载技术特性、灯负载对电源的技术要求有所了解否则要做出一只高性能的高频交流电子镇流器也是件不现实的事。2、荧光灯50Hz交流市电供电时的发光闪烁和发光条纹现象由于交流市电供电的过零会使荧光灯在工作过程中出现发光“闪烁”效应相对于50Hz的交流市电供电“闪烁”效应的频率为100Hz当然“闪频”效果和荧光灯所使用的荧光粉的“余辉”时间大小有关“余辉”时间大的荧光粉“闪频”效应会弱些。同样如果供电频率增加“闪频”效应会弱些所以采用高频电子镇流对改善荧光灯的发光“闪频”效应会有帮助。荧光灯在50Hz交流市电供电时的“闪频”效应如图5所示。3、荧光灯的供电频率与灯发光效率之间的关系气体放电灯在交流供电情况下工作时气体或金属蒸气放电的特性取决于交流电的频率和镇流元件的类型。气体放电灯在交流50Hz/60Hz供电时灯的阻抗在整个交流供电周期内一直不停地变化从而导致了灯的非正弦的电压和电流波形产生了谐波成分。当气体放电灯的工作频率大约为1kHz时灯内的电离状态不再随着灯的工作电流而迅速变化从而在整个工作周内形成几乎恒定的等离子体密度和灯阻抗这时灯的V-I特性趋于线性灯电流波形失真随之降低灯的工作频率与50Hz供电时的灯发光效率对比曲线如图6所示。从图6可以看出当气体放电灯的交流供电频率大于20kHz时荧光灯的发光效率比50Hz交流供电时荧光灯的发光效率η值高据统计可以提高10%~20%同时荧光灯工作在高频交流供电状态时可以有效地克服荧光灯的发光闪烁现象。这也是高频交流电子镇流器相对于电感镇流器的优点之一。由于高频交流电子镇流器采用高频开关电子变换电路的方法实现镇流具有无频闪、效率高、体积小、质量轻、可调光、不使用大量铜材和硅钢材料等一系列优点所以自20世纪70年代以来高频