新型電子鎮流器設計

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

器的波峰比、總諧波失真和功率因數。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：電子鎮流器無(wú)源濾波功率因數高頻能量反饋有源濾波

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

1電子鎮流器及有關(guān)問(wèn)題

　　電子鎮流器的負載是一種特殊負載，要求電子鎮流器工作時(shí)具有能為負載提供穩定電流的能力。由于它具有節能、效率高、節省金屬材料（銅、硅鋼）等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的經(jīng)濟效益和社會(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)和整流運行的原因，它又存在源側諧波失真大、電磁輻射干擾嚴重等缺點(diǎn)，當大批電子鎮流器同時(shí)工作時(shí)，高頻諧波會(huì )使電源中線(xiàn)嚴重偏離零電位，同時(shí)引入極大的峰值電源電流，嚴重干擾電源系統供電質(zhì)量，甚至造成重大經(jīng)濟損失。

2電子鎮流器的發(fā)展

　　從時(shí)間上劃分，電子鎮流器主要經(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（有源功率因數校正）也開(kāi)始起步，電子鎮流器的優(yōu)缺點(diǎn)開(kāi)始顯現出來(lái)。這一階段電子鎮流器的主要特征是：

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

　?。?）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 準 。 有 人 把 采 用 這 種 “ 逐 流 ” 無(wú) 源 濾 波 技 術(shù) 的 電 子 鎮 流 器 叫 作 第 二 代 電 子 鎮 流 器 。

　　第二階段是90年代初期到90年代中期。這期間，由于A(yíng)PFC技術(shù)已成熟，并推出了相關(guān)專(zhuān)用集成芯片。電子鎮流器電路主要采用兩級功率變換，第一級采用APFC（常用BOOST型PFC電路），第二級采用功率DC/AC逆變。人們常將采用這種技術(shù)的電子鎮流器叫作第三代電子鎮流器。由于它采用了PFC技術(shù)，所以PF可達0.99，THD及各次諧波指標均能滿(mǎn)足要求。但是這種電子鎮流器采取了兩級高頻功率變換，所以整機效率在80％～90％，甚至更低，同時(shí)電路復雜，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多功能電子鎮流器，發(fā)展方向主要有：

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

　?。?）CUK等人提出的單管電子鎮流器。

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

3電子鎮流器的主要參數

　　評價(jià)電子鎮流器的指標有很多，下面介紹一些常用指標：

　?。?）輸入側功率因數一般要求PF>0.9；

　?。?）輸入側電流總諧波失真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)電壓保護由于供電電網(wǎng)中有時(shí)會(huì )出現高幅值（如1kV左右）的瞬態(tài)脈沖電壓，但電子鎮流器由于受成本的限制，功率變換器件的參數余量不大。為使電子鎮流器可靠工作，應對這種高幅值的瞬態(tài)干擾加以抑制；

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

　?。?）空載電壓電子鎮流器剛開(kāi)始工作瞬間，負載還未工作，這時(shí)電子鎮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；

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

　?、俨捎谜郎囟认禂档臒崦綦娮璺?。由于熱敏電阻的熱慣性，負載穩態(tài)工作時(shí)會(huì )對負載工作特性產(chǎn)生不利影響；

　?、谒查g觸發(fā)起動(dòng)，由于負載沒(méi)有預熱過(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對電子鎮流器要求Cf1.7， 過(guò) 大 會(huì ) 降 低 負 載 壽 命 ；

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

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

　?。?0）應力參數由于高頻功率變換器寄生參數的存在，功率開(kāi)關(guān)器件工作時(shí)，會(huì )有高頻振蕩現象產(chǎn)生。產(chǎn)生較大的dv/dt、di/dt，即所謂的動(dòng)態(tài)電壓、電流應力。過(guò)大的動(dòng)態(tài)應力會(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)的電子鎮流器

4.1采用電荷泵無(wú)源濾波技術(shù)的電子鎮流器電路

　　該電路工作框圖如圖1所示。

圖1采用無(wú)源濾波的電子鎮流器電路