新型電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)

摘要：討論兩種采用高頻能量反饋技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器，它利用無(wú)源濾波技術(shù)來(lái)改善電子鎮(zhèn)流

器的波峰比、總諧波失真和功率因數(shù)。從而提高電路工作的可靠性和適用性。

Abstract:Discussed two electronic ballasts for using high－ frequency energy feedback technique.Use passive filter technique for improving wave peak ratio ,total harmonic distortion and power factor of electronic ballast,so that increases reliability and suitability of circuit work.

關(guān)鍵詞：電子鎮(zhèn)流器無(wú)源濾波功率因數(shù)高頻能量反饋有源濾波

Keywords:Electronic ballast， Passive filter， Power factor， High－ frequency energy feedback， Active filter

1電子鎮(zhèn)流器及有關(guān)問(wèn)題

　　電子鎮(zhèn)流器的負(fù)載是一種特殊負(fù)載，要求電子鎮(zhèn)流器工作時(shí)具有能為負(fù)載提供穩(wěn)定電流的能力。由于它具有節(jié)能、效率高、節(jié)省金屬材料（銅、硅鋼）等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，所以引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。

　　電子鎮(zhèn)流器采用高頻開(kāi)關(guān)變換技術(shù)，體積可以做得很小。但由于高頻開(kāi)關(guān)和整流運(yùn)行的原因，它又存在源側(cè)諧波失真大、電磁輻射干擾嚴(yán)重等缺點(diǎn)，當(dāng)大批電子鎮(zhèn)流器同時(shí)工作時(shí)，高頻諧波會(huì)使電源中線嚴(yán)重偏離零電位，同時(shí)引入極大的峰值電源電流，嚴(yán)重干擾電源系統(tǒng)供電質(zhì)量，甚至造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

2電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展

　　從時(shí)間上劃分，電子鎮(zhèn)流器主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：

　　第一階段是80年代中期到90年代初期。這期間，電力電子技術(shù)由低頻向高頻發(fā)展，APFC（有源功率因數(shù)校正）也開(kāi)始起步，電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)缺點(diǎn)開(kāi)始顯現(xiàn)出來(lái)。這一階段電子鎮(zhèn)流器的主要特征是：

　?。?）鎮(zhèn)流器的輸入端采用不可控整流和大電容（或不用電容）濾波，輸入電流波形嚴(yán)重畸變，當(dāng)大量使用時(shí)，會(huì)造成中線電流增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起鎮(zhèn)流器大量損壞甚至造成火災(zāi)。

　?。?）采用“逐流”無(wú)源濾波技術(shù)，使得PF>0.9，THD30％ 。 但 是 9次 諧 波 的 波 峰 因 子 Cf≈ 2， 超 過(guò) 標(biāo) 準(zhǔn) 。 有 人 把 采 用 這 種 “ 逐 流 ” 無(wú) 源 濾 波 技 術(shù) 的 電 子 鎮(zhèn) 流 器 叫 作 第 二 代 電 子 鎮(zhèn) 流 器 。

　　第二階段是90年代初期到90年代中期。這期間，由于APFC技術(shù)已成熟，并推出了相關(guān)專用集成芯片。電子鎮(zhèn)流器電路主要采用兩級(jí)功率變換，第一級(jí)采用APFC（常用BOOST型PFC電路），第二級(jí)采用功率DC/AC逆變。人們常將采用這種技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器叫作第三代電子鎮(zhèn)流器。由于它采用了PFC技術(shù)，所以PF可達(dá)0.99，THD及各次諧波指標(biāo)均能滿足要求。但是這種電子鎮(zhèn)流器采取了兩級(jí)高頻功率變換，所以整機(jī)效率在80％～90％，甚至更低，同時(shí)電路復(fù)雜，成本高，一時(shí)難于大范圍推廣。

　　第三階段是典型電路采用單級(jí)多功能電子鎮(zhèn)流器，發(fā)展方向主要有：

　?。?）美國(guó)VEPC提出的高頻能量反饋的電荷泵電路，主要指標(biāo)可達(dá)PF>0.995，THD5％ ， Cf1.6。

　　（2）CUK等人提出的單管電子鎮(zhèn)流器。

本文主要討論兩種采用高頻能量反饋技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器和它們的工作原理。

3電子鎮(zhèn)流器的主要參數(shù)

　　評(píng)價(jià)電子鎮(zhèn)流器的指標(biāo)有很多，下面介紹一些常用指標(biāo)：

　?。?）輸入側(cè)功率因數(shù)一般要求PF>0.9；

　?。?）輸入側(cè)電流總諧波失真THD20％ ～ 30％ ， 并 且 要 求 三 次 諧 波 成 分 與 基 波 成 分 （ I3/I1） 17％ ；

　?。?）瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)由于供電電網(wǎng)中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)高幅值（如1kV左右）的瞬態(tài)脈沖電壓，但電子鎮(zhèn)流器由于受成本的限制，功率變換器件的參數(shù)余量不大。為使電子鎮(zhèn)流器可靠工作，應(yīng)對(duì)這種高幅值的瞬態(tài)干擾加以抑制；

　?。?）軟起動(dòng)功能電子鎮(zhèn)流器開(kāi)起時(shí)，起動(dòng)電流比正常工作電流大許多，降低了負(fù)載工作壽命，所以電子鎮(zhèn)流器應(yīng)配以軟起動(dòng)電路來(lái)減小起動(dòng)電流；

　?。?）空載電壓電子鎮(zhèn)流器剛開(kāi)始工作瞬間，負(fù)載還未工作，這時(shí)電子鎮(zhèn)流器的輸出電壓既不能太高，又不能太低。太低，燈管不能起輝；太高，又易降低燈管工作壽命；

　?。?）負(fù)載觸發(fā)起動(dòng)方法常用的負(fù)載觸發(fā)起動(dòng)方法有兩種：

　?、俨捎谜郎囟认禂?shù)的熱敏電阻法。由于熱敏電阻的熱慣性，負(fù)載穩(wěn)態(tài)工作時(shí)會(huì)對(duì)負(fù)載工作特性產(chǎn)生不利影響；

　　②瞬間觸發(fā)起動(dòng)，由于負(fù)載沒(méi)有預(yù)熱過(guò)程，而直接加上較高的觸發(fā)電壓，會(huì)降低燈管陰極使用壽命；

　?。?）電流波峰因子Cf對(duì)電子鎮(zhèn)流器要求Cf1.7， 過(guò) 大 會(huì) 降 低 負(fù) 載 壽 命 ；

　?。?）效率η由于電子鎮(zhèn)流器較普通鎮(zhèn)流器的優(yōu)點(diǎn)就是效率高，效率提高了就會(huì)達(dá)到節(jié)能效果；

　　（9）溫升由于自激振蕩的電子鎮(zhèn)流器或采用APFC技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器中采用了磁性元件，而磁性元件的磁導(dǎo)率和溫度有關(guān)。實(shí)用中應(yīng)采用高Bs值的磁性材料，同時(shí)應(yīng)選用溫度系數(shù)低的磁性元件，特別是振蕩線圈磁性材料；

　?。?0）應(yīng)力參數(shù)由于高頻功率變換器寄生參數(shù)的存在，功率開(kāi)關(guān)器件工作時(shí)，會(huì)有高頻振蕩現(xiàn)象產(chǎn)生。產(chǎn)生較大的dv/dt、di/dt，即所謂的動(dòng)態(tài)電壓、電流應(yīng)力。過(guò)大的動(dòng)態(tài)應(yīng)力會(huì)造成功率變換器件的損壞。這點(diǎn)可采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)來(lái)降低動(dòng)態(tài)應(yīng)力值。

4采用無(wú)源濾波技術(shù)和有源濾波技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器

4.1采用電荷泵無(wú)源濾波技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器電路

　　該電路工作框圖如圖1所示。

圖1采用無(wú)源濾波的電子鎮(zhèn)流器電路