电子镇流器及其辅助电路设计与异常状态保护

人工照明所消耗的电能在总发电量中占有相当大的比例，美国及其他发达国家约占25%，我国约占12%。据初步估计，照明节能率至少可以达到20%，照明节能蕴藏着巨大的潜力。照明节能的途径主要包括三个方面：采用和推广高效节能光源；重视照明设计；采取节能措施。目前在各种气体放电灯中采用电子镇流器已成为广泛采用的节能措施。

1.电子镇流器原理

由于气体放电灯的放电原理是负阻特性，因此，必须与镇流器配套使用才能使灯管正常工作，并处于最佳工作状态。传统的镇流器是电感式的，电感镇流器的构造本身就会产生涡流，发生功耗，加之镇流器本身使用的是硅钢片材料，这些都会加剧这一功耗使镇流器发热，一般电感整流器耗电大约是灯功率的20%。而电子镇流器的核心是高频变换电路。电子镇流器的基本结构框图如图7-66所示。

图7-66 电子镇流器的基本结构框图

工频市电电压在整流之前，首先经过射频干扰（RFI）滤波器滤波。RFI滤波器一般由电感和电容组成，用来阻止镇流器产生的谐波反馈到输入交流电网，以抑制对电网的污染和对电子设备的干扰，同时也可以防止来自电网的干扰侵入到电子镇流器。对于高品质的电子镇流器，在其整流器与大容量的滤波电解电容器之间，往往要设置一级功率因数校正（PFC）升压变换器，其作用就是获得低电流谐波畸变，实现高功率因数。DC-AC逆变器的功能是将直流电压变换成高频电压。逆变电路采用双极型功率管、场效应晶体管（MOS-FET）等全控型开关器件，开关频率一般为20～70kHz，主要有半桥式逆变电路和推挽式逆变电路两种形式。高频电子镇流器的输出级电路通常采用LC串联谐振网络。灯的起动通过LC电路发生串联谐振，利用起动电容两端产生的高压脉冲将灯引燃。在灯起动之后，电感对灯起限流作用。由于电子镇流器开关频率较高，故电感只需要很小体积即可胜任。

为使电子镇流器安全可靠地工作，还要设计辅助电路。有镇流器还在输出网络到DC-AC逆变器电路之间引入反馈网络，通过控制电路以保证与高频发生器频率同步化。目前比较流行的异常状态保护电路，是将电子镇流器的输出信号采样，一旦出现灯开路或灯不能起动等异常状态，则通过控制电路使振荡器停振，关断高频变换器输出，从而实现保护功能。

2.电子镇流器的主要优点(www.xing528.com)

（1）能耗低、效率高

电感镇流器的功耗较大，例如，一支40W的荧光灯所用的电感镇流器大约要消耗8W的功率，而用电子镇流器只要消耗4W的功率。如果用一只电子镇流器驱动2～3支灯管，它所增加的功耗也并不多，此时，电子镇流器的效率会更高，节能的效果会更加明显。

（2）发光效率高

荧光灯的发光效率（简称光效）和供电的频率有关，即随工作频率的增加而增加。当频率由50Hz增加到20kHz以上时，光效可以提高10%左右。美国能源之星要求节能灯工作频率在40kHz以上，其目的之一就是为了提高光效。

（3）具有高功率因数

电感镇流器的功率因数一般只有0.6～0.8，而在电子镇流器中，只要采用功率因数校正电路，镇流器的功率因数很容易做到0.95以上，甚至达到0.99，这是电感镇流器难以达到的。功率因数的提高，可以有效地提高供电系统和电网的利用率，改善供电质量，节约能源。除此之外，它还能在电网电压波动的情况下，保持灯功率和光输出的恒定，这也是电感镇流器所不能做到的。

高频电子镇流器不仅用于荧光灯，在进入1990年后，也开始用于霓虹灯、高压钠灯（HPS）和金属卤化物灯等高强度放电（HID）灯。电子镇流器已经逐步取代了电感镇流器。