畢業(yè)設計----高性能電子鎮(zhèn)流器的電路設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　目前世界上各發(fā)達國家和有關發(fā)展中國家紛紛制訂了“綠色照明計劃”，我國也于1997年10月1日正式啟動了“綠色照明工程”。這是我國照明技術領域內的一項重大決策和舉措，必將我國的能源、電光源和照明技術，甚至環(huán)境保護等各個領域產生巨大的影響，對確保我國國民經濟可持續(xù)發(fā)展具有非常重大的意義。</p><p>

2、;　　電子鎮(zhèn)流器采用高頻開關變換電子技術的方法實現負阻性氣體放電燈的鎮(zhèn)流，具有無頻閃、效率高、體積小、重量輕、可調光、不使用大量銅材和硅鋼材料、適應供電電壓范圍寬和節(jié)能燈一系列優(yōu)點，所以自20世紀70年代問世以來，受到了用戶的歡迎。</p><p>　　據統(tǒng)計，世界上照明用電占了世界上總發(fā)電量的1/4如僅將現用的200億只燈泡中的50億只換成節(jié)能的電子鎮(zhèn)流器燈泡，每年就可節(jié)省約200GW的電能。由于高頻交流電子鎮(zhèn)

3、流器的節(jié)能和巨大的市場潛力，進入20世紀90年代后，各種負阻性氣體放電燈采用高效、節(jié)能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器已是大勢所趨，形成了一個“綠色照明”的新興產業(yè)?？梢哉f，綠色照明工程是21世紀最具魅力的產業(yè)之一，并已成為各國政府大力推行的一項基本國策。用氣體放電燈（低壓放電燈——熒光燈;高壓放電燈——汞弧燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等）取代耗電多、效率低的白熾燈漸成大趨勢。</p><p>　　關鍵詞：綠色照明、節(jié)能、

4、高頻交流電子鎮(zhèn)流器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The world's developed countries and the developing countries have drawn up a "Green Lighting Plan", China is also in October

5、 1, 1997 officially launched the "Green Lights Program." This is the field of lighting technology as one of the major policy decisions and initiatives, will China's energy, power source and lighting technol

6、ogy, environmental protection and other fields and even have an enormous impact, to ensure sustainable development of China's national economy has a very significant sign</p><p>　　Electronic ballast usin

7、g high frequency switching method of transformation of electronic technology to achieve negative resistance of the gas discharge lamp ballast with no stroboscopic, high efficiency, small size, light weight, adjustable li

8、ght, do not use a large number of copper and silicon steel materials to adapt to a wide range of supply voltage and energy-saving lamps are a number of advantages, so since the advent of the 20th century, since the 70

9、9;s, has been welcomed by users.</p><p>　　According to statistics, the world's electricity lighting up the world's total generating capacity of 1 / 4, such as is used in only 20 billion light bulbs i

10、n the five billion into energy-saving electronic ballast bulb, each year would save about 200GW power. As a result of the exchange of high-frequency electronic ballasts for energy saving and huge market potential, the be

11、ginning of the 20th century, after the 90's, all kinds of negative resistance of the gas discharge lamp using high-performa</p><p>　　Keywords: green lighting, energy saving, high-frequency electronic bal

12、last exchange.</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論…………………………………………………………………………………………………（5）</p><p><b>　　第一章電子鎮(zhèn)流器</b></p><p>　　1.1 電子鎮(zhèn)流器的概述……………………

13、……………………………………………（6）</p><p>　　1.2 電子鎮(zhèn)流器的工作原理……………………………………………………………（6）</p><p>　　1.3 電子鎮(zhèn)流器的分類及產品介紹 ………………………………………………（7）</p><p>　　1.3.1 電子鎮(zhèn)流器的分類………………………………………………………………（7）</p>

14、<p>　　1.3.2 電子鎮(zhèn)流器的產品介紹…………………………………………………………（7）</p><p>　　1.4 電子鎮(zhèn)流器的性能及工藝………………………………………………………（8）</p><p>　　1.5 電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)點 ………………………………………………………………（8）</p><p>　　1.6 電子鎮(zhèn)流器的主要功能 ………

15、…………………………………………………（11）</p><p>　　1.7 高性能電子鎮(zhèn)流器的電路結構………………………………………………（11）</p><p><b>　　第二章熒光燈</b></p><p>　　2.1熒光燈的結構及其工作原理……………………………………………………（13）</p><p>　　2

16、.2熒光燈正常工作三要素及用途………………………………………………（14）</p><p>　　2.3熒光燈的種類…………………………………………………………………………（14）</p><p>　　2.4熒光燈對電子鎮(zhèn)流器的基本要求……………………………………………（15）</p><p>　　第三章節(jié)能燈的內部結構有哪些組成 </p><p

17、>　　3.1節(jié)能燈工作原理……………………………………………………………………（17）</p><p>　　3.2 3U型緊湊型節(jié)能燈內部結構…………………………………………………（17）</p><p>　　3.3緊湊型電子節(jié)能熒光燈的組成………………………………………………（18）</p><p>　　第四章電子鎮(zhèn)流器的主要電路型式</p>

18、<p>　　4.1常用的鎮(zhèn)流方法 ……………………………………………………………………（18）</p><p>　　4.2電子鎮(zhèn)流器的基本電路…………………………………………………… ……（21）</p><p>　　第五章電子鎮(zhèn)流器的保護電路</p><p>　　5.1電子鎮(zhèn)流器中常用的保護電路………………………………………………（21）</p

19、><p>　　5.2電子鎮(zhèn)流器的異常保護…………………………………………………………（24）</p><p>　　致謝…………………… ………………………………………………………………………（26）</p><p>　　參考文獻…………………… ………………………………………………………………（27）</p><p><b>　　緒

20、論</b></p><p>　　當前，能源形勢嚴峻，尤其是世界能源危機。據目前的開采速度，煤炭可供應169年，天然氣僅僅可以供應65年，石油只可用到2050年。而我國的能源形勢更為嚴峻，據《1997年世界能源統(tǒng)計評論》估計，中國的煤炭在以后的88年內，石油和天然氣資源分別在20.2年和49.3年內將面臨枯竭。</p><p>　　節(jié)能歷來為世界各國所重視</p>

21、<p>　　在日本：節(jié)能已成為國民的生活方式，節(jié)能產品不斷更新換代。在德國：節(jié)能和發(fā)展可再生能源是政府重要的能源政策，并且把節(jié)電作為節(jié)能重點。在美國：政府把旨在節(jié)能的“能源之星”計劃推向普通家庭?？梢钥闯?，節(jié)能以及建設節(jié)約社會已成為發(fā)達國家的共識。</p><p>　　我國政府非常重視節(jié)能和節(jié)約。</p><p>　　1997年11月1日我國頒布了《中華人民共和國節(jié)約能源法》，節(jié)

22、能已經是法律上的規(guī)定，是我國重要國策之一。我國于1995年制訂了《節(jié)約能源法》，于1996年正式啟動中國綠色照明工程。1996～2000年和2001～2005年分別為中國綠色照明工程的第一期工程和第二期工程。由于電子鎮(zhèn)流器采用高頻開關變換電子技術的方法實現負阻性氣體放電燈的鎮(zhèn)流，具有無頻閃、效率高、體積小、重量輕、可調光、不使用大量銅材和硅鋼材料、適應供電電壓范圍寬和節(jié)能燈一系列優(yōu)點。所以，中國綠色照明工程的內容之一是大力推廣應用CFL

23、和T8、T12細管徑直管熒光燈和電子鎮(zhèn)流器。</p><p>　　第一章電子鎮(zhèn)流器</p><p>　　1.1電子鎮(zhèn)流器的概述</p><p>　　20世紀70年代出現了世界性的能源危機，節(jié)約能源的緊迫感使許多公司致力于節(jié)能光源和熒光燈電子鎮(zhèn)流器的研究，隨著半導體技術飛速發(fā)展，各種高反壓功率開關器件不斷涌現，為電子鎮(zhèn)流器的開發(fā)提供了條件，70年代末，國外廠家率先

24、推出了第一代電子鎮(zhèn)流器，是照明發(fā)展史上一項重大的創(chuàng)新。由于它具有節(jié)能等許多優(yōu)點，引起了全世界的極大關注和興趣，認為是取代電感鎮(zhèn)流器的理想產品，隨后一些著名的企業(yè)都投入了相當的人力、物力來進行更高一級的研究與開發(fā)。由于微電子技術突飛猛進，促進了電子鎮(zhèn)流器向高性能高可靠性方向發(fā)展，許多半導體公司推出了專用功率開關器件和控制集成電路的系列產品，1984年，西門子公司開發(fā)出了TPA4812等有源功率因數校正電器IC，功率因數達到0.99。隨后一

25、些公司相繼推出集成電子鎮(zhèn)流器，89年芬蘭赫爾瓦利公司又成功推出可調光單片集成電路電子鎮(zhèn)流器，電子鎮(zhèn)流器目前在全世界特別是發(fā)達國家已全國推廣應用。</p><p>　　我國對電子鎮(zhèn)流器的研究開發(fā)起步較晚，技術起點低，早期對這一產品的難度和復雜性認識不足，專用半導體器件開發(fā)未跟上，產品質量過不了關，而且市場極不規(guī)范，大量的低價劣質品被拋向市場，使消費者蒙受損失，嚴重損害了電子鎮(zhèn)流器的形象。90年代后期，由于生產水平有

26、了迅速發(fā)展和提高，從電路設計到了電子器件的配套都進入了較成熟階段，優(yōu)質產品進入建筑工程，隨著我國綠色照明工程的實施，為電子鎮(zhèn)流器推廣應用鋪平了道路，國產電子鎮(zhèn)流器必將迅速趕上國際先進水平，在競爭的國際市場中占有一席之地。</p><p>　　1.2電子鎮(zhèn)流器的工作原理</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器是一個將工頻交流電源轉換成高頻交流電源的變換器，其基本工作原理是：工頻電源經過射頻干擾（RF

27、I）濾波器，全波整流和無源（或有源）功率因數校正器（PPFC或APFC）后，變?yōu)橹绷麟娫?。通過DC/AC變換器，輸出20KHZ-100KHZ的高頻交流電源，加到與燈連接的LC串聯諧振電路加熱燈絲，同時在電容器上產生諧振高壓，加在燈管兩端，但使燈管"放電"變成"導通"狀態(tài)，再進入發(fā)光狀態(tài)，此時高頻電感起限制電流增大的作用，保證燈管獲得正常工作所需的燈電壓和燈電流，為了提高可靠性，常增設各種保護電路，

28、如異常保護，浪涌電壓和電流保護，溫度保護等等。</p><p>　　1.3電子鎮(zhèn)流器的分類及產品介紹</p><p>　　1.3.1電子鎮(zhèn)流器的分類： </p><p>　　A、按安裝模式可分為：a、獨立式 b、內裝式 c、整體式</p><p>　　B、按性能特點可分為：a、普通型 b、高功率因數型 c、高性能型　</p>&

29、lt;p>　　d、 高性價比型 e、可調光型五大類</p><p>　　序號 類型 性能 特點 </p><p>　　功率因數 諧波含量 三次諧波 燈電流波峰比。</p><p>　　1.普通型 0.6 ≥120% 90% 1.4～1.6 高頻化使之小型 、輕、有節(jié)電功能。</p><p>　　2.高功率因數型H級 ≥0.9≤30% ≤

30、18%　1.7～2.1采用無源濾波和異常保護。</p><p>　　3.高性能電子鎮(zhèn)流器L級 ≥0.95 ≤20% ≤10% 1.4～1.7 有完善的異常保護功能，電磁兼容。</p><p>　　4.高性價比電子鎮(zhèn)流器L級 ≥0.97 ≤10% ≤5% 1.4～1.7 采用集成技術和恒功率電路設計，電壓波動影響照度小。</p><p>　　5.可調光電子鎮(zhèn)流器 ≥0

31、.96 ≤10% ≤5% ≤1.7 采用集成技術和有源可變頻率諧振技術。</p><p>　　1.3.2電子鎮(zhèn)流器的產品介紹</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器可分為4大系列15個品種：</p><p>　　1、一拖一，普通型與燈箱型專用電子鎮(zhèn)流器分為20W、30W、40W共6個品種 </p><p>　　2、一拖二，普通型與燈箱型專用電子

32、鎮(zhèn)流器分為2 X 20W、2 X 30W、2 X 40W共6個品種</p><p>　　3、環(huán)形燈用電子鎮(zhèn)流器分為22W、32W共2個品種</p><p>　　4、石英殺菌燈鎮(zhèn)流器適用于35-60W共1個品種</p><p>　　注：20W、40W是針對T10、T12管來說的，18W、36W是針對T8燈管來說的。所以有時我們講20W，也可以理解為18W，同時T8管的

33、36W我們也可以理解為T10、T12的40W，因為它們的鎮(zhèn)流器是通用的。</p><p>　　1.4電子鎮(zhèn)流器的性能及工藝</p><p>　　1）、高功率因數，功率因數>0.9</p><p>　　2）、流明系數>95%</p><p>　　3）、工作溫度 -15℃-+50℃</p><p>　　4）、最

34、高溫升15℃</p><p>　　5）、工作電壓范圍 160VAC-240VAC</p><p>　　6) 、產品設計與加工程序嚴格按ISO9002的質量保證體系來運作,原材料層層把關,篩選,成品最終要全部檢驗、老煉，合格方可入倉。</p><p>　　1.5電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)點</p><p>　　自1938年熒光燈問世以來,人們一直采用電感式

35、鎮(zhèn)流器與啟輝器來使熒光燈工作.這種電感式鎮(zhèn)流器存在重量重、體積大、自身耗能多、噪聲大、熒光燈發(fā)光有嚴重的閃爍等缺點，而電子鎮(zhèn)流器則可以克服電感式鎮(zhèn)流器的這些缺點。電子鎮(zhèn)流器主要具有一下的優(yōu)點：</p><p>　　1）電子鎮(zhèn)流器的能耗低，工作效率高 </p><p>　　電感的功耗較大，例如，一支40W的熒光燈所用是電感鎮(zhèn)流器大約要消耗8W的功率，而用了電子鎮(zhèn)流器只要消耗4W的功率，如果

36、用一支電子鎮(zhèn)流器驅動2或3支燈管，它所增加的功耗并不多，此時電子鎮(zhèn)流器的效率會更高，節(jié)能的效果會更加明顯。在大量采用照明燈具的場所如工廠、學校及機關等，通過采用高效節(jié)能燈管和電子鎮(zhèn)流器，就可以大量節(jié)約用電，減少因發(fā)電而產生SO2、CO、CO2及NO2等廢氣和塵埃，達到減少污染、保護環(huán)境的目的可見綠色照明歸根到底就是節(jié)能。</p><p>　　2)氣體放電燈的發(fā)光效率高，光色柔和</p><p&

37、gt;　　熒光燈的發(fā)光效率（簡稱光效）和供電電源的效率有關，發(fā)光效率隨工作頻率的升高而升高。當熒光燈的工作頻率由50HZ增加至20KHZ以上時，光效可以提高10%左右。美國“能源之星”要求節(jié)能燈的工作效率在40KHZ以上，其目的之一就是提高熒光燈的光效。</p><p>　　3）電子鎮(zhèn)流器的重量輕，發(fā)光無閃爍且無工作噪聲</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器一般工作在20KHZ以上的工作頻率下，

38、他沒有電感式鎮(zhèn)流器所特有的令人十分厭煩的“嗡嗡”噪聲，提高了照明環(huán)境質量。由于電子鎮(zhèn)流器的工作頻率高只須用體積很小、重量很輕的鐵氧體磁芯做成鎮(zhèn)流電感，整個電子線路占用的空間很小，很容易實現熒光燈和電子鎮(zhèn)流器的一體化，即所謂的緊湊熒光燈。這種熒光燈能直接代替白熾燈，安裝與更換十分方便，并且發(fā)光效率很高，省電，發(fā)熱少，外形美觀，是家庭裝修的一種理想電光源。如果電子鎮(zhèn)流器的電路設計合理，燈電流就比較平滑，燈電流波峰系數（CF）就較小，不會出現

39、閃爍現象，可以有效地避免人眼的視覺疲勞。</p><p>　　4)電子鎮(zhèn)流器電路有異常工作狀態(tài)保護控制功能</p><p>　　在燈負載出現異常工作狀態(tài)，如燈絲斷開、燈不啟動、燈管不在位等時，電子鎮(zhèn)流器都會得不到保護而不致損壞，從而延長了電子鎮(zhèn)流器的使用壽命。</p><p>　　5)電子鎮(zhèn)流器易啟動燈負載</p><p>　　在啟動時，裝有

40、電子鎮(zhèn)流器的燈負載不會像裝有電感式鎮(zhèn)流器的燈負載那樣出現閃爍、多次反復啟輝的現象。在交流市電供電電壓低或交流市電供電電壓波動范圍較大時，也能很容易將燈負載啟動，對于電網電壓波動較大的地區(qū)，這是很重要的。用電感式鎮(zhèn)流器的燈負載，在冬天交流市電供電電壓很低時往往不容易啟動，而采用電子鎮(zhèn)流器的燈負載就不會出現這種情況。如電子鎮(zhèn)流器加有預熱措施，則可以有效延長燈負載的使用壽命。</p><p>　　6）電子鎮(zhèn)流器可以實現

41、調光和智能控制</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器在采用調頻、調寬、調節(jié)脈沖占空比和光控等技術的前提下，很容易實現可調光電子鎮(zhèn)流器和智能化的照明系統(tǒng)。</p><p>　　7）電子鎮(zhèn)流器具有高功率因數</p><p>　　電感式鎮(zhèn)流器的功率因數一般只有0.4～0.85，而在電子鎮(zhèn)流器中，只要采用功率因數校正電路或使用專用功率因數校正控制集成電路，其功率因數很容易做到0.

42、95以上，甚至達到0.99。這是電感式鎮(zhèn)流器難以比擬的。由于功率因數的提高，可以有效地提高供電系統(tǒng)的電網利用率，改善了電網供電質量，節(jié)約了電能。除此之外，它還能在電網電壓波動的的情況下，保持燈功率和光輸出的恒定，這也是電感式鎮(zhèn)流器所不能做到的。表1-1對采用電子鎮(zhèn)流器與采用電感鎮(zhèn)流器的40W燈負載的性能進行了比較。</p><p>　　表1-1 采用電子鎮(zhèn)流器與采用電感鎮(zhèn)流器的40W燈負載的工作性能比較<

43、/p><p>　　1.6電子鎮(zhèn)流器的主要功能</p><p>　　熒光燈的工作性能在很大程度上與相配套工作的電子鎮(zhèn)流器性能有關，在使用中應使熒光燈的工作性能和電子鎮(zhèn)流器的工作性能相匹配（如燈阻抗和燈的工作特性），以使熒光燈能工作在最佳狀態(tài)，使用中電子鎮(zhèn)流器應滿足以下功能要求：</p><p>　　1）能夠限制和穩(wěn)定熒光燈的工作電流。</p><p&g

44、t;　　2）在交流市電過零時，也能正常工作。</p><p>　　3）應能為燈的點火提供所需的點火電壓。</p><p>　　4）在燈點火工作期間，應能控制燈點火能量，使燈電極被適當預熱，并確保燈絲電極保持正常工作溫度。</p><p>　　當然電子鎮(zhèn)流電路的體積小、工作壽命長和低功耗也是很重要的技術要求。</p><p>　　同時電子鎮(zhèn)流器

45、也應具備以下控制功能：</p><p>　　1）有高的功率因數。</p><p>　　2）能限制交流輸入市電的總諧波失真</p><p>　　3）能限制燈電路的短路工作電流或避免由于燈電極電流過大而熱過載。</p><p>　　4）能有效地抑制電磁輻射干擾，避免它干擾相鄰電子設備的正常工作。</p><p>　　5）當

46、燈電路不能正常點火時能自動關斷燈電路，這時電子鎮(zhèn)流器電路是比較重要的。</p><p>　　6）在交流市電供電電壓變化時，能穩(wěn)定燈的工作電壓、電流和功率。</p><p>　　以上幾項基本要求，在電子鎮(zhèn)流器產品標準GB15143（IEC928）</p><p>　　和GB/T15144(IEC929)中都有明確的規(guī)定。它們對熒光燈交流電子鎮(zhèn)流器的性能和安全要求是設計

47、和生產電子鎮(zhèn)流器的指南，是電子鎮(zhèn)流器必須具有和達到的基本技術條件。</p><p>　　1.7高性能電子鎮(zhèn)流器的電路結構</p><p>　　高性能電子鎮(zhèn)流器電路結構如圖1-1所示。電路中RFI和EMI濾波器將來自電網的射頻干擾和電磁干擾濾除，同時防止鎮(zhèn)流器電路產生的射頻干擾及電磁干擾進入電網，起到雙向隔離作用。橋式整流電路將輸入220V/50HZ市電變換成300V左右的直流電壓，經功率因

48、數校正后加至高頻逆變電路。通過燈電路匹配網絡將高頻逆變電路輸出的高頻交流電供給熒光燈。燈電路匹配網絡除了傳遞電功率之外，還要完成熒光燈燈絲的預熱、燈管共組狀態(tài)信號的取樣、反饋及阻抗匹配變換等功能。燈工作狀態(tài)的反饋信號取自燈電路匹配網絡和調光信號，經控制電路完成逆變電路中開關器件的控制。</p><p>　　圖1-1 高性能電子鎮(zhèn)流器的電路結構</p><p>　　高頻逆變電路最主要的功能是

49、將功率因數校正電路輸出的300V左右的直流電壓變換為供熒光燈使用的高頻交流電。圖2-2給出了電子鎮(zhèn)流器中常用的推挽零電壓開關諧振逆變電路及相關波形。圖中功率開關推挽管（VT1和VT2）在占空比為50%的驅動脈沖控制下交替通斷，并在由功率變壓器初級電感和電容構成的并聯諧振回路中的電流過零時換向，實現零電壓開關，完成DC/AC高頻變換。零電壓開關能消除由開關管的輸出電容和寄生電容充放電引起的開關損耗。圖1-2右側表示功率變壓器初級的電壓和電

50、流波形。由于功率變壓器次級耦合得到的高頻交流電是直接饋送到燈電路網絡中的，所以燈電流（即功率變壓器次級電流）與逆變電路的輸出電流（即功率變壓器初級電流）同相位。 </p><p>　　圖1-2推挽零電壓開關諧振逆變電路及相關波形</p><p><b>　　第二章熒光燈</b></p><p>　　2.1熒光燈的結構及其工作原理<

51、/p><p>　　圖2-1直管熒光燈結構示意圖</p><p>　　這里以直管熒光燈為例，它的結構如圖2-1所示。在直玻璃管的兩端各有一個燈絲，燈絲上涂有電子發(fā)射材料三元碳酸鹽（碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鈣），俗稱電子粉，在交流電壓作用下，燈絲交替地作為發(fā)射電子的陰極和接收電子的陽極——電極。而在燈管內壁涂有熒光粉。管內充有400Pa-500Pa（1mm Hg=133.3Pa）壓力的氬氣和少量的汞(

52、一般氣壓在3×104Pa以下者稱為低壓氣體放電光源，3×104～3×105Pa者稱為高壓氣體放電光源，3×105Pa以上者則稱為超高壓氣體放電光源)熒光燈屬于低壓氣體放電光源。</p><p>　　熒光燈的工作原理是這樣的：通電后，液態(tài)汞蒸發(fā)成壓力為0.8Pa的汞蒸氣。在電場作用下，汞原子不斷從原始狀態(tài)被激發(fā)成激發(fā)態(tài)，繼而自發(fā)躍遷到基態(tài)，并輻射出波長253.7nm和185n

53、m的紫外線 (主峰值波長是253.7nm，約占全部輻射能的70-80％；次峰值波長是185nm，約占全部輻射能的10％)，以釋放多余的能量。熒光粉吸收紫外線的輻射能后發(fā)出可見光。熒光粉不同，發(fā)出的光線也不同，這就是熒光燈可做成白色和各種彩色的緣由。由于熒光燈所消耗的電能大部分用于產生紫外線，因此，熒光燈的發(fā)光效率遠比白熾燈和鹵鎢燈高，是目前最節(jié)能的電光源。</p><p>　　2.2熒光燈正常工作三要素及用途&l

54、t;/p><p>　　三要素：燈管、啟輝器、鎮(zhèn)流器（或以電子鎮(zhèn)流器取代啟輝器、鎮(zhèn)流器）</p><p>　?、?燈管：陰極預熱啟動式。</p><p>　?、?啟輝器：控制燈絲加熱時間。</p><p>　　③ 鎮(zhèn)流器：產生比電源電壓高得多的電動勢。</p><p>　　熒光燈用途：熒光燈的發(fā)光效率與光管長度有關。增長光管

55、長度有利于提高熒光燈的發(fā)光效率。為增長光管長度，緊湊型節(jié)能熒光燈的光管大都做成多U形、多U形、H形、多H形、∏形、多∏形、螺旋形、多螺旋形等形狀。為了適應各種照明場合的需要，其標稱功率也較多，常見的有5W、7W、9W、11W、13W、18W、20W、24W、26W、32W、36W、40W和50W。大功率單端緊湊型節(jié)能熒光燈的標稱功率有65W、85W、105W。管徑用9.0mm和12.0mm。</p><p>&l

56、t;b>　　2.3熒光燈的種類</b></p><p><b>　?、?直管形熒光燈 </b></p><p>　　這種熒光燈屬雙端熒光燈。常見標稱功率有4W，6W，8W，12W，15W，20W，30W，36W，40W，65W，80W，85W和125W。管徑用T5，T8，T10，T12。燈頭用G5，G13。目前較多采用T5和T8。T5顯色指數＞30，

57、顯色性好，對色彩豐富的物品及環(huán)境有比較理想的照明效果，光衰小，壽命長，平均壽命達10000小時。適用于服裝、百貨、超級市場、食品、水果、圖片、展示窗等色彩絢麗的場合使用。T8色光、亮度、節(jié)能、壽命都較佳，適合賓館、辦公室、商店、醫(yī)院、圖書館及家庭等色彩樸素但要求亮度高的場合使用。</p><p>　　為了方便安裝、降低成本和安全起見，許多直管形熒光燈的鎮(zhèn)流器都安裝在支架內，構成自鎮(zhèn)流型熒光燈。</p>

58、<p>　?、?彩色直管型熒光燈</p><p>　　常見標稱功率有20W，30W，40W。管徑用T4，T5，T8。</p><p>　　燈頭用G5、G13。彩色熒光燈的光通量較低，適用于商店</p><p>　　櫥窗、廣告或類似場所的裝飾和色彩顯示。</p><p><b>　?、?環(huán)形熒光燈</b>&l

59、t;/p><p>　　除形狀外，環(huán)形熒光燈與直管形 </p><p>　　這熒光燈沒有多大差別。常見標稱功率 </p><p>　　有22W，32W，40W。燈頭用G10q.。 </p><p>　　主要提供給吸頂燈、吊燈等作配套光源， </p><p>　　供

60、家庭、商場等照明用。</p><p>　?、?單端緊湊型節(jié)能熒光燈</p><p>　　這種熒光燈的燈管、鎮(zhèn)流器和燈頭緊密地聯成</p><p>　　一體（鎮(zhèn)流器放在燈頭內），除了破壞性打擊，</p><p>　　無法把它們拆卸，故被稱為“緊湊型”熒光燈。</p><p>　　由于無須外加鎮(zhèn)流器，驅動電路也在鎮(zhèn)流器內，

61、</p><p>　　故這種熒光燈也是自鎮(zhèn)流熒光燈和內啟動熒光燈。整個燈通過E27等燈頭直接與供電網連接，可方便地直接取代白熾燈。</p><p>　　2.4熒光燈對電子鎮(zhèn)流器的基本要求</p><p>　　根據熒光燈的特性，當熒光燈與電子鎮(zhèn)流器配套工作時，為保證燈能可靠啟動和正常工作，對等的性能不造成損害，電子鎮(zhèn)流器必須滿足一下幾個方面的基本要求。</p&g

62、t;<p>　　一是能為熒光燈在啟動之前提供燈陰極預熱。對于絕大多數陰極預熱型熒光燈來說，在燈管啟動之前對燈絲先進行預熱是絕對必要的。燈陰極預熱不僅可延長燈管的使用壽命，而且還能降低燈管的啟動電壓。燈陰極的預熱時間通常不小于0.4S（大多0.7~2S），燈陰極預熱電壓和預熱電流必須滿足產品標注規(guī)定的要求。</p><p>　　二是能為熒光燈提供可靠啟動的高電壓。對于不同類型和不同功率的熒光燈，其啟動

63、電壓一般在600~1500V之間。目前絕大多數電子鎮(zhèn)流器是利用LC串聯諧振電路來產生高壓脈沖對燈管緊系點火的。高性能的電子鎮(zhèn)流器在燈觸發(fā)失敗之后應能自動重新啟動。若接連數次啟動均失敗，鎮(zhèn)流器應能自動關閉。</p><p>　　三是在燈管成功啟動之后，能為燈管提供大小合適且穩(wěn)定的工作電流。若燈管電流偏小，則會影響燈管亮度；若燈管電流偏大，高于燈管的額定值，則會影響燈管壽命。電子鎮(zhèn)流器的輸出電流和輸出功率，必須與所驅

64、動的燈管參數相匹配。</p><p>　　四是應采取功率因數校正（PFC）技術，有效抑制輸入電流諧波失真，提高線路的功率因數。如果交流電子鎮(zhèn)流器的AC－DC變換器只是采用橋式整流和電容濾波電路，則會使交流輸入電流波形發(fā)生畸變，污染電網，成為一種“電力公害”，同時導致線路功率因數只有0.55~0.6的水平,嚴重影響節(jié)電效果。為此，當電子鎮(zhèn)流器的功率較大時（如25W以上），必須采用PFC電路。由于電子鎮(zhèn)流器一般在25

65、~45KHZ的高頻下工作，還應對電磁干擾（EMI）和射頻干擾(RFI)采取濾波措施，將其限制在可以接受的程度。</p><p>　　五是具有較高的安全性和可靠性。電子鎮(zhèn)流器的安全性和可靠性，是關系到能否取得用戶認可及其推廣應用的重要環(huán)節(jié)。對電子鎮(zhèn)流器啊安全性與可靠性的基本要求是：在燈沒有接入或燈不能啟動等異常條件下，電子鎮(zhèn)流器應不受損害；電子鎮(zhèn)流器用絕緣材料應具有足夠的耐熱和耐火性能；電子鎮(zhèn)流器中所用零部件應具有

66、良好的防潮和防腐蝕性能；電子鎮(zhèn)流器應具備防止意外接觸帶電體的保護功能，電子鎮(zhèn)流器在故障狀態(tài)下工作時不得產生易燃氣體，不得噴出火焰或熔化金屬，也不得使防止意外接觸帶電體的保護裝置受到損傷。</p><p>　　第三章節(jié)能燈的內部結構有哪些組成</p><p>　　3.1節(jié)能燈工作原理</p><p>　　節(jié)能燈又叫緊湊型熒光燈（國外簡稱CFL燈）它是1978年由國外

67、廠家首先發(fā)明的，由于它具有光效高（是普通燈泡的5倍），節(jié)能效果明顯，壽命長（是普通燈泡的8倍），體積小，使用方便等優(yōu)點，受到各國人民和國家的重視和歡迎，我國于1982年，首先在復旦大學電光源研究所成功研制SL型緊湊型熒光燈，二十年來，產量迅速增長，質量穩(wěn)步提高，國家已經把它作為國家重點發(fā)展的節(jié)能產品（綠色照明產品）作為推廣和使用。</p><p>　　節(jié)能燈的工作原理：節(jié)能燈主要是通過鎮(zhèn)流器給燈管燈絲加熱，大約在

68、1160K溫度時，燈絲就開始發(fā)射電子（因為在燈絲上涂了一些電子粉），電子碰撞氬原子產生非彈性碰撞，氬原子碰撞后獲得了能量又撞擊汞原子，汞原子在吸收能量后躍遷產生電離，發(fā)出253.7nm的紫外線，紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光，由于熒光燈工作時燈絲的溫度在1160K左右，比白熾燈工作的溫度2200K-2700K低很多，所以它的壽命也大提高，達到5000小時以上，由于它不存在白熾燈那樣的電流熱效應，熒光粉的能量轉換效率也很高，達到每瓦50流明以上。這

69、種結構的燈具，將小型電子鎮(zhèn)流器 安裝于燈具全密封塑殼中。由于燈管的安裝方式不同其應用場合亦不同。</p><p>　　3.2節(jié)能燈的工作流程</p><p>　　不管是分立元件的電子鎮(zhèn)流器，還是集成電路的電子鎮(zhèn)流器，其最基本的結構都是由整流電路、觸發(fā)控制電路、振蕩逆變電路、燈管負載電路及啟動電路組成，見圖3-1實線框內的部分</p><p>　　圖3-1 節(jié)能燈的工

70、作流程圖</p><p>　　為了改善節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器的工作狀態(tài)或工作性質，有些電子鎮(zhèn)流器中還沒有各種附加電路。如為了提高電能的利用率，減少無功電能的損耗，有些電子鎮(zhèn)流器加有功率因數校正電路。電子鎮(zhèn)流器在燈管負載電路出現斷路、短路的情況下，逆變輸出電壓或電流將會成位增加，很容易燒壞電路元件，因此有些電子鎮(zhèn)流器中設有過壓，過流保護電路，當負載電路出現異常時，迫使逆變輸出電路停止工作，避免燒壞電子元件。經過振蕩逆變電

71、路輸出的高頻交流電必然反射干擾市電網，為了防止交流信號干擾，電子鎮(zhèn)流器電路中，還設有防干擾電路等，如圖3-1虛線框內部分所示。</p><p>　　3.3 緊湊型電子節(jié)能熒光燈的組成</p><p>　　緊湊型電子節(jié)能熒光燈是由異形節(jié)能熒光燈管、電子節(jié)能鎮(zhèn)流器所組成的。為做到安裝使用方便，這種電子節(jié)能熒光燈均配用了螺紋燈頭，以與普通螺紋燈口相配合。由于小型電子鎮(zhèn)流器外殼采用了密封形式，電子

72、鎮(zhèn)流器內部所產生的熱量要求進一步降低，并且內部的連接引線均選用阻燃型塑料引線。</p><p>　　第四章電子鎮(zhèn)流器的主要電路型式</p><p>　　4.1常用的鎮(zhèn)流方法</p><p><b>　?。?）電阻鎮(zhèn)流</b></p><p>　　電阻鎮(zhèn)流器工作原理如圖4-1所示。電阻鎮(zhèn)流的工作效率低，要確保電阻鎮(zhèn)流電

73、路正常工作，應使電源供電電壓不低于2倍的燈工作電壓。實用中應用不多。</p><p><b>　?。?）電容鎮(zhèn)流</b></p><p>　　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，則會在交流供電的每半個供電周期內產生很大的峰值電流，具有鎮(zhèn)流工作效率高的優(yōu)點。電容鎮(zhèn)流器工作原理如圖4-2所示。</p><p><

74、;b>　?。?）電感鎮(zhèn)流</b></p><p>　　電感鎮(zhèn)流是一種得到廣泛應用的鎮(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，使用時需配用啟動器。電感鎮(zhèn)流器工作原理如圖4-3所示。</p><p>　　電感鎮(zhèn)流幾乎可以應用于所有的氣體放電燈應用場合。電感鎮(zhèn)流具有以下特點：</p><p>　?、傧?/p>

75、對電阻鎮(zhèn)流損耗低。</p><p><b>　?、陔娐泛唵?。</b></p><p>　　但是也有以下的缺點：</p><p>　?、儆捎陔娐分杏幸粋€電感，所以燈電壓、燈電流之間有一個相位差，從而造成電路的功率因數較低（一般在0.5左右）。</p><p>　?、跓舻膯狱c火電流較大，一般是燈額定工作電流的1.5倍。&l

76、t;/p><p>　?、蹮艄ぷ麟娏鲗﹄娫垂╇婋妷旱淖兓^敏感，故鎮(zhèn)流效果不太穩(wěn)定。</p><p>　?、茈姼墟?zhèn)流器的體積和質量較大。</p><p>　?。?）電容、電感鎮(zhèn)流</p><p>　　電容、電感鎮(zhèn)流電路工作原理如圖4-4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)流電路時的工作情況不同，這時燈

77、的工作電壓（電流）超前電源電壓一定的相位，所以又被稱為超前型鎮(zhèn)流電路。</p><p>　　電容、電感鎮(zhèn)流電路有較好的穩(wěn)定特性，但是重復點火能力較差。這是為何當燈的電流過零時，電源電壓的峰值和燈電壓的方向正好相反的原因。</p><p>　?。?）高頻交流電子鎮(zhèn)流器</p><p>　　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用。但是采用高頻交流

78、電子鎮(zhèn)流器可以提高燈管的發(fā)光效率，沒有電感鎮(zhèn)流器特有的50Hz工頻噪聲，減小了鎮(zhèn)流器的體積和質量。高頻交流電子鎮(zhèn)流器和普通電感鎮(zhèn)流器在使用時可以互換，易于實現智能控制（如DALI），在工廠、辦公樓、家庭等應用場合，高頻交流電子鎮(zhèn)流器有很大的市場。</p><p>　　一個性能優(yōu)良的高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路的工作原理框圖如圖4-5所示。</p><p>　　從電子鎮(zhèn)流器的噪聲角度而言，電子鎮(zhèn)流

79、器的工作頻率應大于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，一般不應大于100kHz，并且這個工作頻率的大小還和具體的燈管型號有關，同時還應考慮到電子鎮(zhèn)流器在高頻工作時產生的高頻干擾信號對工作于紅外工作頻段的家用電器等的影響。例如對工作于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工作在18kHz或36kHz，現在30~40kHz這個頻率范圍已基本被紅外遙控系

80、統(tǒng)使用，所以在設計電子鎮(zhèn)流器時，不應選擇這個工作頻率范圍。</p><p>　　4.2電子鎮(zhèn)流器的基本電路</p><p>　　從工作原理而言，電子鎮(zhèn)流器是一個電源變換電路，它將交流輸入市電電源的波形、頻率和幅度等參數進行變換，為燈負載提供供電電源，并且要求這個燈負載供電電源電路應能滿足燈負載對燈絲預熱、點火、正常工作和在燈負載電路有故障狀態(tài)的保護功能要求。常用的電子鎮(zhèn)流器直流/交流變換電

81、路（DC/AC）如圖4-6所示。</p><p>　　第五章電子鎮(zhèn)流器的保護電路</p><p>　　5.1電子鎮(zhèn)流器中常用的保護電路</p><p>　?。?）保護電路的基本工作原理</p><p>　　為確保電子鎮(zhèn)流器安全可靠地工作，最簡單的辦法就是在電源輸入回路中串聯一只保險絲，以防止電子鎮(zhèn)流器由于過載而發(fā)生故障。另一種更有效的方法

82、就是采用自動復位的熱開關電路，一旦電子鎮(zhèn)流器的工作溫度超過安全值，保護電路動作，切斷電子鎮(zhèn)流器的直流供電。一般這個安全工作溫度范圍為85~100℃，但是電路要復雜些。</p><p>　　在電子鎮(zhèn)流器的啟動期間，必須確保電子鎮(zhèn)流器已正確地安裝了燈負載，否則有可能因為連續(xù)工作在諧振啟動狀態(tài)而損壞電子鎮(zhèn)流器電路。這種聯系諧振啟動的電流可能很大，并且會以迅速超過功率開關管的電流額定值而損壞功率開關管。當然啟動電路還應提

83、供足夠的延時，以確保能預熱燈絲和啟動燈負載。</p><p>　　一般采用使自激振蕩電路停振的方法來實現電子鎮(zhèn)流器電路的保護控制，這可以采用使半橋變換電路下面的功率開關管基極驅動電路接地的辦法來實現。具體可采用圖5-1所示的電路，通過和基極回路相連接的晶閘管VS或一只小信號三極管來實現。</p><p>　　也可利用晶閘管來同時關斷VT1、VT2的基極驅動電路來實現保護功能，具體實現電路如

84、圖5-2所示。圖中由于晶閘管VS的飽和導通，VT1、VT2的基驅動信號通過變壓器短路到地，從而實現保護功能。如需重新啟動，只需斷開電源供電后使電路復位，在重新通電，電路即可重新開始工作。</p><p>　　如圖5-3所示是另一種采用斷開VT2開關管發(fā)射極對地通路的辦法來實現保護的電路，但這種保護電路較復雜，造價也較高。</p><p>　?。?）交流輸入市電過電壓保護</p>

85、<p>　　如果采用在電子鎮(zhèn)流器的交流市電輸入回路中并接一個氧化鋅壓敏電阻RV的方法，也可以進行電子鎮(zhèn)流器的輸入過電壓保護。當電子鎮(zhèn)流器的交流市電供電輸入出現高電壓尖峰脈沖或錯接入380V電壓時，壓敏電阻RV由高電阻變?yōu)榈碗娮瑁ㄍㄟ^大電流），從而完成過電壓吸收、削波和限幅的控制功能，保護電子鎮(zhèn)流器電路免于受損。</p><p>　　5.2電子鎮(zhèn)流器的異常保護</p><p>

86、　?。?）電子鎮(zhèn)流器電路的異常工作狀態(tài)保護電路</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器電路的異常工作狀態(tài)一般指燈負載開路、短路、過載、不啟動等。</p><p>　　燈負載開路時，由于諧振電容兩端產生持續(xù)700V以上的高電壓和大諧振電流，極易損壞功率開關管。當燈負載的兩個陰極發(fā)射電子不對稱時，形成單向導電，使輸出電流正、負半周出現失配，形成大電流，易損壞電子鎮(zhèn)流器。燈負載座引線較長，線間分布電容增

87、大（約100pF）,也會使電路產生振蕩，損壞電子鎮(zhèn)流器。</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器異常工作狀態(tài)保護電路的設計原則與要求如下：</p><p>　　保護應快速、準確，使電路停振或切斷主電路電源。</p><p>　　起控靈敏度適中。起控靈敏度過高，會影響電子鎮(zhèn)流器的正常啟動；起控靈敏度過低，電子鎮(zhèn)流器電路無保護作用或保護范圍窄。</p><p

88、>　　在電子鎮(zhèn)流器電路中，為了防止交流市電輸入電壓過低或過高，保護電路的起控電壓一般取160~260V。</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器異常工作狀態(tài)保護電路的實現方法如下：</p><p>　　峰值檢測型。分別用雙極型晶體管、MOSFET和可控硅等器件作為控制器件。</p><p>　　幅度與相位檢測型。由高速電壓比較器實現。</p><p

89、><b>　　繼電器控制型等。</b></p><p>　?。?）電子鎮(zhèn)流器的過電流保護電路</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器過電流保護電路的實現方法如下：</p><p>　　利用有源功率因數校正電路的浪涌電流抑制電路。</p><p>　　采用分立元器件組成限電流電路。</p><p>　

90、?。?）電子鎮(zhèn)流器的過熱保護電路</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器中的熱量產生源有：</p><p>　　工作在高頻開關狀態(tài)下的功率開關管。</p><p>　　LC串聯諧振電路中的鎮(zhèn)流電感線圈。</p><p>　　脈沖變壓器中的磁環(huán)。</p><p><b>　　濾波電解電容器。</b><

91、/p><p>　　過熱保護實現辦法如下：</p><p>　　給功率開關管加裝一定形狀和尺寸的散熱器。</p><p>　　給功率開關管和磁芯加接溫度保險絲（作為過熱保護器），一般保護溫度為</p><p><b>　　+85℃。</b></p><p>　　由熱敏電阻或保護控制集成電路組成過熱保護電

92、路。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導老師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，是很難完成這個設計的。 </p><p>　　在這里首先要感謝我的指導老師****老師。*老師平日

93、里雖工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計等整個過程中都給予了我悉心的指導。在此謹向*老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意！</p><p>　　其次要感謝和我工作崗位上的葉師傅以及一起工作的同事，他們在本次設計中都給了我很大的幫助，在此向他們表示衷心的感謝！</p><p>　　然后還要感謝大學三年來所有的老師，為我們打下自動化

94、專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。</p><p>　　再次感謝所有支持和幫助過我的老師、領導、同事、同學們和親朋好友。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?）黃忠琴. 電工電子實驗實訓教程. 蘇州大學出版社,2005</p>&l

95、t;p>　?。?）柳 涌. 建筑安裝工程施工圖集. 中國建筑工業(yè)出版社</p><p>　?。?）鄒天漢. 照明器具及其應用電路. 電子工業(yè)出版社,2002</p><p>　?。?）路秋生. 電子鎮(zhèn)流器的設計與調光控制. 科學出版社, 2005</p><p>　?。?）路秋生. 高頻交流電子鎮(zhèn)流技術與應用. 人民郵電出版社,2004</p&g

96、t;<p>　?。?）路秋生. 高頻交流電子鎮(zhèn)流技術與典型應用電路. 人民郵電出版社,2007</p><p>　?。?）陳傳虞. 電子節(jié)能燈與電子鎮(zhèn)流器的原理與制造. 人民郵電出版社,2004</p><p>　?。?）趙紅順蔡大華. 電工技術基礎. 蘇州大學出版社,2004</p><p>　?。?）毛興武祝大衛(wèi). 新型電子鎮(zhèn)流器電路原理