一个实用电子镇流器的设计,但没有具体的参数
实用电子镇流器的设计
成亚萍 曾向阳 涂浩
摘要：介绍一套简易的日光灯电子镇流器实用电路，阐明了它的电路组成、工作原理，并进行了简单的电路分析．
主题词 镇流器；电路；设计
分类号 TM46
DESIGN OF PRACTICAL ELECTRONIC BALLAST
Cheng Yaping Zeng Xiangyang Tu Hao
(Institute of MECHANICAL ＆ Electrical ENGINEERING,Xiangtan UNIVERSITY,411105,CHINA)
Abstract In this article,the authors design a simple and easy practical CIRCUIT of fluorescent lamp electron ballast,and clarify the composition of CIRCUIT,working principle,then carry on a simple CIRCUIT analysis.
Subject words ballast,CIRCUIT,design
采用新型的半导体，可以做成用主电源供电的许多荧光灯和放电灯的电子镇流器，通常这些电子镇流器的工作频率范围为20～100 Hz．
本文所设计的电子镇流器是利用振荡电路将直流电变换成高频交流电，给荧光灯提供一个20 kHz以上的高频交流电压，并具有以下特点：
a.提高电路效率，即降低镇流器的消耗；b.减轻重量，尤其对大尺寸的灯更为明显；c.无闪烁；d.消除可听得见的镇流器噪声；e. 降低启动电压和启动时间；f. 提高灯的使用寿命．
1 电气原理图及工作原理
接通市电，对C1、C2充电、滤波，同时通过R3对C4充电．当C4两端电压大于双向触发二极管D6的转折电压(＞36 V)时，D6导通，BG2同时导通，C2、C3、L1、L2通过BG2形成回路，同时对C3充电．当充电结束，L2在L3上感应一反相电压，使BG2截止；同时在L4上产生一同相电压，使BG1导通．由于BG1导通，C3、L1、L2、C1形成放电回路．当放电结束时，L2又在L3上感应一电压使BG2导通，在L4上感应一电压使BG1截止，又形成充电回路．如此反复循环，BG1、BG2轮流导通，很快形成20 kHz自激振荡．由于C2容量远大于C3，故在C3两端产生足够高谐振电压(约500～600 V)，启动灯管工作．当灯管点亮后，LC串联电路失谐，灯管两端压降为100 V左右，L2只起限流作用，C3通过极小电流对灯丝加热． |
图1 电气原理图
2 组成部分
整个电子镇流器实用电路由保护装置、整流滤波电路、启动电路、振荡电路、开关电路、预热电路和过压保护电路等部分组成．
2.1 保护装置
在交流输入端串联一个1 A的保险丝，当灯管漏气、老化而启动不亮或线路异常等故障时，线路输入回路中电流大增，而烧断保险丝，从而切断电源．
2.2 整流滤波电路
由D1～D4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．
2.3 启动电路
由R3、C4、D5、D6组成，其中R3与C4组成积分电路．当电子镇流器与市电接通时，积分电路开路充电；当C4上的电压达到触发二极管D6的转折电压时，触发二极管导通，C4经D6向三极管BG2的基极放电，形成基极电流，从而激励三极管BG2导通．
启动电路只是在两支三极管导通之前，才需要靠它来激励三极管导通工作．当三极管导通之后，则不需要它来激励．此时，若启动电路仍在继续工作，将会使两支三极管发生“共同导通”而烧坏．因为这两支三极管的正常导通方式是轮流导通的．为了阻止启动电路在三极管导通之后继续对三极管BG2产生激励信号，对积分电容C4设置了一个放电回路(由D5和BG2组成)．当三极管BG2导通之后，使放电回路导通，将C4中存储的电荷放掉，即C4通过D5放电．当BG1导通，BG2截止时，虽然放电回路不导通，C4又可充电，使C4上的电压升高，但由于R3较大，C3上的电压上升缓慢，在达到触发二极管D6的转折电压之前，BG2又导通了，所以C4不能继续对BG2产生激励信号．
所以二极管D5就是专门为C4放电而设置的，当它出现开路故障时，后果将是不难想象的．
2.4 振荡电路及开关电路
当BG2导通时，C2、C3、L1、L2形成一个充电回路，其中C2、C5、L1构成一个振荡电路．当充电结束时，L2会在L3上产生一个反相电压，这个反相电压是由反馈变压器B自动产生的．反馈变压器是利用小磁环作为磁芯的，由三个线圈组成，其中初级线圈L2串联在振荡回路中，以便取得振荡电流信号，次级线圈L3、L4将振荡电流的振荡情况反馈给两支三极管，并控制两支三极管轮流导通与截止．当L2中的电流增大至一定程度时，磁芯发生饱和，结果使次级线圈L3和L4上的电压极性发生倒相变化，L3上的电压使BG2截止，L4上的电压使BG1导通，从而通过BG1构成一个放电回路；当放电电流增大到一定程度时，反馈变压器磁芯又发生饱和，L2在L3和L4上产生的电压又使BG1截止，BG2导通，又接通这个充电回路；两支三极管就这样在变压器B的控制下，周而复始地轮流导通，按照振荡电路固有频率来接通其充电和放电回路，很快形成频率为20 kHz的自激振荡，形成一个等幅的正弦振荡电流，进而使荧光灯得到一个高频交流电源．
2.5 预热电路
在C3两端并联约2 kΩ，居里点在85°℃左右，正温度系数的热敏电阻．利用其常温下只有2 kΩ，通电后可达10 MΩ的特性，可有效地对灯丝进行预热，达到软启动的目的，从而提高灯的使用寿命．
2.6 过压保护电路
当BG2由导通转变为截止状态时，由于电感L1上的电压(与电流的变化率成正比)和电容C2、C3上的电压叠加在BG2的集电极上(此电压高达上千伏)，这样高的电压会使三极管烧毁．要使电感L1上的电压减小，就应设法使其电流不能突然中断，即在BG2关断时，设法给L1提供一个泄放电流的通路，防止电感L1上的电流突然中断而产生过高的电压．因此电容C5就是为降低这一高压而设置的一个电路．
3 电路分析
a.滤波电容C1、C2在充电时，会使市电线路中的电压波形畸变．从这个角度上说，C1、C2的容量越小越好．但从日光灯及其控制线路的工作要求上看，C1、C2的容量不能过小，否则灯管会出现闪烁或亮度不稳现象．此外，C1、C2的容量小容易发热，会影响电容器的寿命．因此，C1、C2取值为10～22 μf，耐压大于350 V．由上述分析可知，若C1、C2发生开路故障或失效，灯管将会出现闪烁或亮度不稳现象．
b.触发二极管D6的转折电压的大小对三极管BG2的启动工作有一定影响．它的转折电压值越大，C4中积累的电荷数量则越多，形成的基极电流就越大，因而使三极管容易导通工作．反之，启动性能差．
此外，C4的容量大小也对启动性能有影响，它的容量越大，存储的电荷数量越多，形成的基极电流就越大，就越容易使三极管导通工作．但是C4的容量过大，放电电流会使触发二极管D6烧坏．因此在实际的电路中，C4的取值为0.01～0.22 μf．
c.振荡电路的固有频率主要由C3、C5、L1决定．但灯管点燃之前，主要由C3和L1决定．因此，灯管启动时的电压大小与C3和L1两元件有较大关系．一般Q值越高、启动电压也越高；当镇流器难以启动灯管时，可以适当减小C5以提高回路的Q值；Q值对灯管的寿命是有影响的，因此C5的容量不能太小．
为了使两个三极管的开关动作能够与振荡电路的固有频率同步动作，两个三极管开关动作的控制信号取自振荡电路中的振荡电流．
作者单位：湘潭大学机械工程学院，湘潭，411105
参考文献
［1］电子报社编.电子报(合订本)成都:电子科技大学出版社出版，19960714(4)
［2］张重荣主编．家电维修技术精华丛书.北京：电子工业出版社，1992
［3］马斯登(英国)主编.光源与照明.上海：复旦大学出版社，1992
［4］王乃康主编.实用电子电 |
| 2楼： |
>>参与讨论 |
作者： sillboy 于 2006/9/5 13:08:00 发布：
如果把这个电路做成7W的,各个参数该怎么取值???
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| 3楼： |
>>参与讨论 |
作者： sillboy 于 2006/9/11 12:37:00 发布：
如何计算启动频率和工作频率及电压
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| 4楼： |
>>参与讨论 |
作者： conwh 于 2006/9/11 15:02:00 发布：
这个镇流器原则上是不允许上市的，起多次谐波高达70%以上。
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