電子鎮流器工作原理

首先提供一個,然后再分析電子鎮流器的工作原理，由于氣體放電燈（如熒光燈、霓虹燈、金鹵燈等）是一種具有如圖1所示V-I特性的負阻性led/' target='_blank'>電光源，即為負值，從圖1可以看出，當燈電流上升時，燈管的工作電壓下降，但是供電電壓不會下降，多出的這點電壓加到燈管后會使燈電流進一步上升，如此循環，最終燒壞燈管或燈管熄滅，所以要使燈管正常工作，應配以如圖2所示的鎮流元件，用以限制和穩定燈電流。這個限流裝置叫做鎮流器。目前氣體放電燈常用的鎮流器有兩種：電感式鎮流器和高頻交流電子鎮流器。由于電感式鎮流器工作在工頻市電頻率，體積大、笨重，還需消耗大量銅和硅鋼等金屬材料，散熱困難、工作效率低、燈發光有頻閃，所以現在一些電光源界的科技工作者紛紛尋找新的鎮流方法，而高頻交流電子鎮流器就是一種有效方法。鎮流原理如圖3所示，鎮流電路的工作特性曲線如圖4所示。

目前，世界上一些著名的大專院校、科研院所、公司都投入了較大的力量進行高頻交流電子鎮流器的科研開發、生產。如美國弗吉尼亞大學功率電子研究中心（VPEC）李澤元教授領導的科研中心每年都有相關論文和實驗報告在IEEE功率電子學學刊刊出，并提出了如高頻能量反饋、采用電荷泵功率因數校正的電子鎮流器等概念，美國加州理工大學（UCT）的S.CUK教授關于單級高功率因數電子鎮流器，一種用于緊湊型熒光燈的E類電子鎮流器，西班牙、巴西、我國臺灣和香港地區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員、實驗室進行科研開發。同時，國內一些著名科研院所、大學等都投入了較大力量進行科研開發。這一點可從國內相關科技文獻看出。但是勿容置疑的是我國是世界上電子鎮流器的一個生產大國，有較多的公司、企業從事這種“綠色電光源”產品的生產。特別是自20世紀80年代末、90年代初，IEC928（1990）、GB15143（1994）《管形熒光燈用交流電子鎮流器一般要求和安全要求》及IEC929（1990）、GB/T15144《管形熒光燈用交流電子鎮流器的性能要求》等技術標準相繼頒布與實施，使交流電子鎮流器的研究、開發、生產有了統一技術規范。

由于高頻交流電子鎮流器要求體積小、造價低，并且對電磁輻射干擾、輸入功率因數、波峰因數、可靠性等技術指標要求嚴格，所以要做出一個滿足高性能、低價格、體積小、低電磁輻射干擾、使用安全可靠等要求的高頻交流電子鎮流器并非易事，所以往往讓人感到，看似簡單的一個電子產品，但是技術含量很高，是一個涉及電路拓撲、高頻電子變換、諧振開關（ZVS、ZCS）、LC串、并聯諧振、功率因數校正（PFC）、電磁干擾抑制（EMC、EMI）、信號傳感、采集和控制、電子元器件、電光源器件等電力電子技術方方面面的電子產品。同時，如何測量高頻交流電子鎮流器的技術參數，如功率、高頻諧波成分、效率、電磁輻射干擾（EMI），也是高頻交流電子鎮流器的研究熱點。

實踐證明，要做出一只高性能的高頻交流電子鎮流器，還需對它的燈負載技術特性、燈負載對電源的技術要求有所了解，否則要做出一只高性能的高頻交流電子鎮流器也是件不現實的事。

2、熒光燈50Hz交流市電供電時的發光閃爍和發光條紋現象

由于交流市電供電的過零會使熒光燈在工作過程中出現發光“閃爍”效應，相對于50Hz的交流市電供電，“閃爍”效應的頻率為100Hz，當然“閃頻”效果和熒光燈所使用的熒光粉的“余輝”時間大小有關，“余輝”時間大的熒光粉“閃頻”效應會弱些。同樣如果供電頻率增加，“閃頻”效應會弱些，所以采用高頻電子鎮流對改善熒光燈的發光“閃頻”效應會有幫助。熒光燈在50Hz交流市電供電時的“閃頻”效應如圖5所示。

3、熒光燈的供電頻率與燈發光效率之間的關系

氣體放電燈在交流供電情況下工作時，氣體或金屬蒸氣放電的特性取決于交流電的頻率和鎮流元件的類型。氣體放電燈在交流50Hz/60Hz供電時，燈的阻抗在整個交流供電周期內一直不停地變化，從而導致了燈的非正弦的電壓和電流波形，產生了諧波成分。當氣體放電燈的工作頻率大約為1kHz時，燈內的電離狀態不再隨著燈的工作電流而迅速變化，從而在整個工作周內形成幾乎恒定的等離子體密度和燈阻抗，這時燈的V-I特性趨于線性，燈電流波形失真隨之降低，燈的工作頻率與50Hz供電時的燈發光效率對比曲線如圖6所示。

從圖6可以看出，當氣體放電燈的交流供電頻率大于20kHz時，熒光燈的發光效率比50Hz交流供電時熒光燈的發光效率η值高，據統計可以提高10%~20%，同時熒光燈工作在高頻交流供電狀態時，可以有效地克服熒光燈的發光閃爍現象。這也是高頻交流電子鎮流器相對于電感鎮流器的優點之一。

由于高頻交流電子鎮流器采用高頻開關電子變換電路的方法實現鎮流，具有無頻閃、效率高、體積小、質量輕、可調光、不使用大量銅材和硅鋼材料等一系列優點，所以自20世紀70年代以來，高頻交流電子鎮流器一經問世，就受到了廣大用戶的歡迎。

4、電子鎮流器的主要功能

熒光燈的工作性能在很大程度上與相配套工作的電子鎮流器性能有關，在使用中應使熒光燈的工作性能和電子鎮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，使用中電子鎮流器應滿足以下功能要求：

①能夠限制和穩定熒光燈的工作電流。

②在交流市電過零時，也能正常工作。

③應能為燈的點火提供所需的點火電壓。

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。

當然電子鎮流電路的體積小、工作壽命長和低功耗也是很重要的技術要求。

同時電子鎮流器也應具備以下控制功能：

①有高的功率因數。

②能限制交流輸入市電的總諧波失真（THD）。

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。

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。

⑤當燈電路不能正常點火時能自動關斷燈電路，這對電子鎮流器電路是比較重要的。

⑥在交流市電供電電壓變化時，能穩定燈的工作電壓、電流和功率。

以上幾項基本要求，在電子鎮流器產品標準GB15143（IEC928）和GB/T15144（IEC929）中都有明確的規定。它們對熒光燈交流電子鎮流器的性能和安全要求是設計和生產電子鎮流器的指南，是電子鎮流器必須具有和達到的基本技術條件。

5、照明裝置的分類與安全性

（1）照明裝置的分類

根據照明裝置所涉及到的有關設計和結構，照明裝置可以分為以下三大類（它們在電子鎮流器電路的設計過程中需引起注意）。

①照明裝置提供的抗電擊安全保護特性。

②抗外界物體進入照明裝置的特性（例如防灰塵、防潮特性）。

③照明裝置的安裝表在抗燃特性。

（2）照明裝置的安全性

IEC對照明裝置的安全性分為四類，分別如下：

0類——表示符號為□。