小功率荧光灯电子镇流器的设计

小功率荧光灯电子镇流器的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 分类号 TM923 单位代码 10642 密 级 公 开 学 号 200408033035 重庆文理学院 学士学位论文 论文 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目:小功率荧光灯电子镇流器的设计 论 文 作 者: 胡海亮 指 导 教 师: 郭仿军 副教授 专 业: 电子信息科学与技术 提交论文日期: 2008年5月20日 论文答辩日期: 2008年5月23日 学位授予单位: 重庆文理学院 中 国 , 重 庆 2008年05月 Graduate Thesis of Chongqing University of Arts and sciences Design of the Low-power fluorescent electronic-ballast Candidate: Hu Hai-liang Supervisor: Guo Fang-jun Major: Electronic Information Science and Technology Department of Physics & Information Engineering Chongqing University of Arts and Sciences May, 2008 重庆文理学院本科毕业论文(设计) 目录 目 录 摘 要 ................................................................... I Abstract .................................................................. II 1引言 .................................................................... 1 2荧光灯电子镇流器系统组成框图及其工作原理 ................................ 1 2.1荧光灯电子镇流器原理框图 ............................................ 1 2.2荧光灯电子镇流器设计电路原理图 ...................................... 2 2.3荧光灯电子镇流器工作过程 ............................................ 2 3电子镇流器工作特点 ...................................................... 3 4 20W荧光灯电子镇流器元件参数 ........................................... 3 5电子镇流器的接线图 ...................................................... 4 6电子镇流器的元器件选择 .................................................. 4 6.1整流滤波电路 ........................................................ 4 6.2启动电路 ............................................................ 5 6.3半桥式逆变器电路 .................................................... 5 6.4输出谐振电路 ........................................................ 8 7调试 ................................................................... 10 8 结束语 ................................................................ 11 参考文献 ................................................................ 12 致 谢 .................................................................. 13 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 中文摘要 摘 要 荧光灯电子镇流器的工作原理及其组成电路决定了荧光灯电子镇流器比电感镇流器节能。但由于大多数荧光灯电子镇流器的电路设计存在缺陷、生产商偷工减料等原因～其节能作用没有得到广泛认可。随着性能优异的新产品的不断出现及绿色照明工程的不断深入～荧光灯电子镇流器的节能作用会越来越受人们的重视。 本文介绍了一种性能优良的荧光灯电子镇流器的电路结构～工作原理及其设计路线。这种由整流滤波电路、启动电路、半桥式逆变器电路、输出谐振电路组成的半桥逆变式荧光灯电子镇流器电路～具有低压启动、快速启动、效率高、自身耗电小、体积小、重量轻、适应电源电压范围宽等优点。实验结果证明这种电子镇流器具有良好的工作性能。 关键词:荧光灯电子镇流器,高频振荡,串联谐振,节能 I 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 英文摘要 Abstract The working principle and composing circuits of fluorescence lamp electronic-ballast ensure it more energy-saving than induction ballast. Because there are defects in circuits designing of most fluorescence lamp electronic-ballasts and the manufacturers use inferior materials, energy-saving function of electronic-ballast hasn’t been wildly recognized. With the appearance of new productions with excellent performances and the development of the Green Lighting Project , people will attach more importance to the energy-saving function of fluorescence lamp electronic-ballast. In this paper we analyze the circuit structure of a electric-ballast, working principle and design line. This rectification by the rectifier filter circuit, the start circuit, half-bridge inverter circuits, the output resonant circuit half-bridge inverter fluorescence lamp electronic-ballast circuit, start with the advantages of low-voltage start, quick start, high efficiency, small power consumption of their own, small size, light weight, to wide supply voltage range. The experiments show that these electronic-ballasts worked stably and reliably. Keywords:fluorescence lamp electronic-ballast;high-frequency oscillation;series resonance; energy-saving II 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 1引言 电力危机是当今制约经济发展的一大难题，它不但造成巨大的经济损失,同时也给人们的日常生活带来诸多的不便。要从根本上解决电力危机，一是扩大电力供应能力;二是提高 [1]电力使用效率，即寻找最好的节电技术。在电力供应增长滞后于社会经济发展的情况下，提高电力使用效率更为可行。 据统计，我国的照明用电占总发电量的12%左右,近几年推广节能照明产品的实践经验证明,用高效照明产品代替传统的低效照明产品,不仅具有节约电量、电力的双重作用，而且与电力开发建设相比具有投入少、见效快的显著特点，是终端用电设备中节电率和发电污染减排率较高、成本效益较好的一项节电措施，被国际社会公认为是实施能源可持续发展的成 [2]功典范。 照明节电的措施有很多种，如使用高效电光源、高效灯具、智能照明控制器、高效镇流 [3]器等等。荧光灯电子镇流器就是一种节电效果显著、影响面广的节能照明产品。 荧光灯管是通过气体弧光放电工作的。为使灯管中的水银蒸气产生弧光放电，必须在灯管两端加一瞬时高压。因气体放电具有负伏安特性，工作时要将其与一具有正伏安特性的元 [4]器件串联使用，这个元器件即为镇流器。目前，我们使用的荧光灯电路大都由灯管、镇流器、启辉器等组成。其中，镇流器作用之一就是由其自感作用产生瞬时高压，配合启辉器启动荧光灯管发光;之二就是灯管启动后，利用其本身感抗限制流过灯管的电流(即端电压)。这种镇流器启动电路简单，寿命长，但工作时镇流器本身也以热能形式耗能，而且其功率因数低，低电压时启动频繁，甚至不能启动。 电子镇流器是近年发展起来的，是人们一直致力研究的一种新型荧光灯镇流器。它可取代传统电感镇流器，启动迅速、功率因数高、无频闪、一次性启动、低电压下仍能正常工作， [5]既节约能源，又能有效地延长灯管使用寿命。并且它价格适中(市价每个在1O-l5元)，是我们使用荧光灯时首选镇流器。 2荧光灯电子镇流器系统组成框图及其工作原理 2.1荧光灯电子镇流器原理框图 整流 高频 串联 滤波 振荡 谐振 50Hz 脉动 30KHz 荧光 交流电 直流电 左右交流电 灯管 图1-1 荧光灯电子镇流器原理框图 如图1-1，从工作原理上看，电子镇流器与传统的电感镇流器基本是一样的。它是把传统的电感镇流器的低频50Hz交流电经过全波桥式整流滤波电路，变为平稳的脉动直流电，用来驱动两只功率管及脉冲变压器等组成的高频振荡电路，使其产生约30KHz左右的高频交流电，使输出的RLC串联电路产生串联谐振，用来提供启动荧光灯所需高压，从而点燃 [6]荧光灯管的。 第 1 页，共 13 页 小功率荧光灯电子镇流器的设计 2.2荧光灯电子镇流器设计电路原理图 图1-2 荧光灯电子镇流器设计电路原理图 电路如上图1-2，本电路可分为4个部分(其中2、3部分可合并)。 1)整流滤波电路:采用由 D1,D4、C1、C2组成的全波桥式整流滤波电路。 2)启动电路:由R1、R5、C3、D5、C4构成。 3)高频振荡电路:由Q1、Q2、R2、R3、R4以及有三个绕组L1、L2、L3的脉冲变压器BT组成。 4)串联谐振电路:由C1、L4、灯管及C3、C5构成。 2.3荧光灯电子镇流器工作过程 荧光灯交流电子镇流器都是利用桥式整流电路将交流电源转换成直流电源的。未采取功率因数校正(PFC)措施的电子镇流器，大多都是采用电解电容作为滤波器，将全桥整流电 [7]路输出的脉动直流电压变成纹波较小的平滑直流电压，作为高频逆变器的供电电源。 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左右的脉动直流电压，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。 R1、R5、C3、C4、D5等元件构成逆变电路的启动电路，电子镇流器接通220V、50Hz的交流电源，由全波桥式整流滤波后输出脉动直流电压，此电压经 R1，R5加于 Q2的基极上，使其饱和导通，又由于其基极回路中串入电容C4，所以能使输出回路的谐振延时，对灯丝有延时预热作用。 由Q1、Q2、R2、R3、R4、L1、L2、L3等组成变异的变压器馈电半桥式逆变电路。在荧光灯电子镇流器中逆变器是最关键的组成部分之一。它实质上是一个DC/AC变换电路，用以产生20KHz以上的高频电压和电流。晶体管发射极串联电阻R2起反馈作用。晶体管的存储效应随温度升高而加强，R2可以抑制晶体管存储时间随温度增高变化的速率。D5接于Q2的基极与发射极之间，起续流保护之用。 第 2 页，共 13页 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 由于Q2的导通，输出回路中，整流滤波输出的直流电压经由电源正极?C1?灯丝?C5?灯丝?L4?BT的L1与L3的耦合?R4?Q2?电源负极的充电回路对C5充电，充电电流经 L4时形成左正右负的感应电动势，C5上电压U为上正下负，而在BT绕组L1上形成C5 上负下正的感应电动势。由绕组同名端可知，L3上产生上正下负的感应电动势，也能保证Q2饱和导通，对地形成充电回路。同时，在L2绕组上产生上负下正的感应电动势，保证Q1截止。随着充电电流逐渐增加，当绕组L1储能饱和时，回路电流最大，L1感应电动势为零。之后，电流下降，L1释放能量，其上感应电动势上正下负，由于BT耦合作用，L3绕组中产生上负下正的感应电动势，使Q2截止，与此同时L2上则产生上正下负的感应电动势，使Q1饱和导通，给C5提供放电途径;C5正端?灯丝?C3?R1?Q1?R2?L1?L4?灯丝?C5负端。而BT绕组中充电电流与放电电流正好方向相反，L1感应电动势上正下负，随着放电电流增加，C5上电压U减小，L1反向储能增加。当达到饱和时，反向电流最大，C5 L1感应电动势又为零。之后，电流再反向减小，L1感应电动势又为上负下正，Q2又饱和导通，Ql截止，C5再次充电。 如此周而复始，重复上述充放电过程，回路中电容上就可产生高频高压振荡，并且由于BT绕组L1的反馈作用及其与L2、L3的耦合作用，保证了功率管Q1，Q2的轮翻导通，给C5提供充放电途径，从而使振荡电路不断从电源摄取能量，把高频等幅振荡电压加于荧光灯管两端(即L4、C5组成的LC串联电路发生谐振，在C5两端产生一个高压脉冲，将荧 [8]光灯管中的汞蒸汽电离击穿形成导电通路)，将荧光灯管点燃。正常工作以后扼流圈L4还仍起限流作用。 与此同时，回路中C3还起到相位补偿作用，D5对Q2起保护作用，当绕组 LI、L2中产生大的反电动势时提供泄放回路，从而有效地保护了Q1，Q2的正常工作。 3电子镇流器工作特点 1)一次启动，启动速度快，工作频率高(一般在30KHz以上)，无频闪，可有效地延长灯管的使用寿命;而电感镇流器启动时频闪严重，甚至有时不能启动。 2)低温低压下启动良好，市电电压降至80V以上仍能一次启动，灯管仍能正常工作，且亮度随电压变化不明显;普通电感镇流器，市电电压低于170V后，一般不能启动。 3)无声响，温升低。荧光灯正常工作后，电子镇流器无“嗡嗡”叫声，温升也特别低 ，能降低火灾事故的发生;电感镇流器则常伴有“嗡嗡”声，工作时内部也以热能形式聚能，温度升高容易引起填充物外溢，甚至发生火灾。 4)节约能源。经过实际计算，对一只20W普通荧光灯管，使用电子镇流器要比电感镇 [9]流器大约节能l5%左右。 另外，电子镇流器还有功率因数高，重量轻，节约材料，安装简便等许多优点。但也不可否认，普遍存在的问题是电子镇流器所用元件多，若因某一元件质量不台格易发生损坏，造成寿命稍短。我们的科学工作者正致力于这一问题的深人研究，相信不久就会给人们带来更新、更耐用的产品。 4 20W荧光灯电子镇流器元件参数 C1=4.7uf/250V C2=4.7uf/250V C3=2.2nf/630V C4=10uf/50V C5=3.9nf/1000V R1=390K R2=5 R3=15 R4=15 R5=680K Q1、Q2为ALJ13002，D1,D5为IN4007，L1=6圈、L2=2圈、L3=2圈在Φ7的磁环用单芯导线绕制。L4=5.3mH用E5的磁芯在骨架上绕150圈。 第 3 页，共 13 页 小功率荧光灯电子镇流器的设计 5电子镇流器的接线图 图1-3 电子镇流器的接线图 6电子镇流器的元器件选择 给定电子镇流器AC的输入电压为220V(50Hz)，工作频率f=30KHz，配套荧光灯功率P=20W，额定工作电压V=100V(灯点火电压V=800V)，对其它技术指标未提出特别要LLtrig 求。 根据上述主要技术要求，我们可以选择普通半桥逆变式荧光灯电子镇流器电路。 下面我们将根据如图所示的电路，逐一进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，并在此基础上来确定元件参数的选取。 6.1整流滤波电路 (1)整流二极管 D1,D4组成桥式整流器。在桥式整流器中，每支二极管所承受的反向峰值电压为 ,V。当交流电源电压V=220V时1V=220310V。考虑到在用电低谷期，222ACACAC ,电网电压往往高达270V，此情况下其峰值电压为270382V，故二极管的耐压应不低2 于400V。 设电子镇流器效率η=80%，AC输入电流为I=P/ V?η=20/220?80%=0.11A。在整流INOIN [10]二极管的选取上，一般要求其稳态电流容量至少是计算值的2倍。据此可选用IN4007型硅整流二极管，其电流容量为1A，耐压为1000V。 (2)滤波用铝电解电容器 设滤波电容C(C1、C2串联)两端的直流输出电压纹波峰峰值电压?V=35V，C维持电压电平的时间(或C提供电流的时间)为交流输入电压的半周期，即t=10ms，整流滤波电 ,路DC输出电压E300V，负载电流I=P/E?η=20/300×80%=0.08A,将这几个数据代入滤CLLC 波电容的计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ,得到: ItL,C= (1-1) ,V ,30.081010，，,C=2.3(uf) 35 0即C1、C2可选用相同的4.7uf/250V的高温型(105C)铝电解电容器。 第 4 页，共 13页 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 6.2启动电路 R1、R5、C3、C4和D5等组成半桥振荡器的启动电路，其作用是为触发低端开关Q2导通提供足够的基极电流，从而启动振荡电路建立振荡。 为避免启动电阻R1的损耗过大，通过R1的电流一般控制在0.5,1mA。由于直流电压约300V，可选取R1=390,470kΩ，功耗不低于0.25W。 由于Q2的基-射极之间连接有R4、L3、C4、R4的电阻值较小，属于低阻抗基极网络，故要求C3能提供足够大的放电电流脉冲注入到Q2的基极。RC时间常数一般应为晶体管开通时间的5%左右，本设计要求500ns，可选取C3=2.2nf，耐压为630V。 该电路没有使用双向触发二极管，故在变压器BT的次级绕组L3上串接一个电解电容 [11]C4，相对成本要低很多，且不容易烧坏。可选取C4=10uf，耐压为50V。在电源接通之后，Q2首先由R1、R5提供一个基极触发电流而导通，尔后依靠变压器BT的电感正反馈耦合建立振荡。可选取R5=680,820kΩ，功耗不低于0.25W。二极管D5可选用IN4007。 6.3半桥式逆变器电路 Q1、Q2和脉冲变压器BT等，组成半桥式逆变器电路。这部分电路是电子镇流器设计的核心和重点内容。 (1)功率开关晶体管的选择 ?击穿电压 由于Q1、Q2的集-射极之间连接有电解电容C1、C2，当Q1或Q2截止时，其集电极-发射极之间施加的最高电压，是整流滤波电路的DC输出电压V。根据桥式整流器中电解电容CC ,耐压的选取原则，要求Q1、Q2的BV400V。 CEO ?集电极电流 在稳态工作条件下,灯电流I=P/V=20/100=200mA。设单个高频灯电流为正弦波,峰值LLL 灯电流则为:I=I=200=280mA。设输出网络中,LC串联谐振电路的品质因数Q=3,22LPL ，在灯启动期间的脉冲电流峰值I=I?Q=0.283=0.84A。因此要求Q1、Q2的集电极额定工SPLP 作电流应在0.2A到0.5A之间，并且应能承受1.5A以上的峰值电流。 ?直流电流增益h FE 生产厂家在晶体管参数表上提供的h值，是在一定的V和I下测量出的结果。高压FECEC 功率开关二极管的h都比较低，这主要是由于要求耐压较高必须选用电阻率较高的半导体FE 材料而决定的。在一定的温度和V下，h是随I变化而变的，并且在某一电流I下有一CEFECC个最大值h(PK)。下图1-4示出的是高压功率晶体管典型的h—I曲线。 FEFEC 图1-4 高压功率晶体管典型的h—I曲线 FEC 第 5 页，共 13 页 小功率荧光灯电子镇流器的设计 从理论上讲，为在晶体管工作电流较大时，具有较小的基极驱动电流和较低的饱和降压，减小输出及驱动电路的开通损耗，h应尽可能高一些。但是，考虑到晶体管开关速度和电FE 压容限等其他方面的一些因素，并非是h愈高愈好。如果晶体管的h过高，往往会导致FEFE 温升加剧。在本设计中，作为折衷权衡，在V=5V和I=0.2A条件下,h=5,20即可满足CECFE要求。 ?开关时间 由于晶体管在作为开关使用时，其基极注入电流比较大，所以影响晶体管开关速度的参数并不是延迟时间和上升时间，而是晶体管的存储时间t。在设计中，一般要求t应低于电ss子镇流器开关周期的20%。由于f=30KHz，振荡器周期为33.3μs，所以要求晶体管的存储时间t〈5.7μs。 s 根据以上分析要计算，功率开关Q1、Q2选用ALJ13002型晶体管。其主要参数指标是:BV400V，BV700V，I=0.2A，t=2.6,3.8μs，h7。 CEOCBOCSFE,,, (2)晶体管发射极电阻 Q1的发射极串联电阻R2对晶体管工作点起稳定作用。R2数值的选择应该在其所允许 [12]的功耗和所需的反馈电压之间做折衷考虑。R2两端的反馈电压必须大于Q1基—射极之间的导通电压。对于20W的灯管，选取R2=5Ω，功率为1/2W。 (3)脉冲变压器 电子镇流器中的脉冲变压器都采用可饱和环形磁芯。为使半桥逆变器具有良好的开关特性，产生优良的振荡波形，要求脉冲变压器磁环具有如图所示的近似矩形的磁滞回线。 图1-5 典型磁环的(B—H)磁滞回线 在图1-5中，B为饱和点对应的最大磁通密度，B为磁场强度H=0时的剩余磁通，Hmrm为最大磁场强度点，H为矫顽(磁)力。在S形的特性曲线图中，若以a点为起点，从a点e 到b点，再到c点和d点，最后回到原始a点，这样就得到一个完整的磁化周期。这样的磁性材料的磁滞回线有明显的饱和点和饱和段，而且具有良好的对称性。近似矩形的磁滞回线 [13]可使线圈中的电流波形前、后沿较陡，能较好地满足晶体管的驱动要求。如果磁芯的S形特性曲线在B的方向上被“压扁”，会严重影响逆变器的开关特性，导致晶体管温升加剧。 脉冲变压器磁芯和初级绕组的匝数及电压对半桥逆变器的工作频率有着决定性的影响。在理论上，计算振荡器振荡频率的公式为: 第 6 页，共 13页 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 4V10,Pf= (1-2) 4,,,NBAPSe式中，V:变压器初级绕组(Ta)两端的电压(V); P1 N:变压器初级绕组匝数; P B:磁芯饱和磁通密度(T); S 2 A:磁芯有效截面积(cm); e f:振荡器频率(Hz); 事实上，考虑到开关晶体管集电极存储时间t的影响后，半桥逆变器的实际开关频率为: S 11f=+ (1-3) t2,t1S公式中，t为脉冲变压器磁芯的磁化周期，t为晶体管存储时间。 1S 磁性材料的磁饱和和磁场强度由下式决定: ,NIPPH= (1-4) SIE式中，N:脉冲变压器初级绕组匝数; P I:流入变压器初级线圈的电流(A); P I:磁芯有效磁路长度(cm); E H:饱和磁场强度(A/cm); S 在半桥逆变器电路中的每一个开关晶体管导通时，集电极电流都通过变压器初级绕组 (Ta)。下图1-6是开关晶体管典型的基极电流和集电极电流波形。 1 图1-6(a)基极电流波形 图1-6 (b) 集电极电流波形 第 7 页，共 13 页 小功率荧光灯电子镇流器的设计 从上图1-6中可以发现，在晶体管进入存储时间阶段，集电极电流呈增长趋势。因此，在磁环进入饱和时，不宜用晶体管峰值集电极电流I作为I值。在半桥式逆变电路的设计CPP 中，一般都取I=0.5I。对于20W的灯管，功率开关晶体管集电极峰值电流I=0.28A，所PCPCP以I=0.5I=0.14A。 PCP 脉冲变压器绕组匝数往往是根据有关参数和所选定的磁芯特性来确定。磁芯性能及其特性曲线由生产厂家提供。由于在设计中总是存在一些假设条件，所以理论计算的结果只能作为参考数据。计算数值与实际之间的偏差，可以在样机调试过程中通过试验进行处理。 根据电子镇流器设计者先者的经验，参考文献[14]，对于20W电子镇流器可选用Φ7型磁环。该规格磁环的I=2.2cm，H=0.40A/cm，根据式(1-3)，变压器初级绕组匝数为: ES ,2.2，0.40IHESN===6.3(匝) P0.14IP 选取N=6匝。假设V=2.7V，振荡器频率为: PP 44V10,10，2.7Pf===36765(Hz) 4,,,NBA4，6，0.51，0.06PSe ALJ13002型开关晶体管的存储时间t约为3.2μs，每只开关的实际开通时间应为: S 11-6-6-6-6t=+ t=+3.5×10=13.6×10+3.2×10=16.8×10(s) onS2f2，36765 因此，实际工作频率为: 11f== -=29762(Hz) ,62t2，17.1，10on 该工作频率与设计指标中指定值很接近，因而选用Φ7磁环是合适的。 在电流源驱动模块的半桥逆变器中，功率开关晶体管的基—射极之间的驱动绕组即为脉冲变压器的次级绕组N，设流入N的电流为I，那么，变压器次级绕组匝数为: SSS IPN=N? (1-5) SPIS 对于所选定的ALJ13002型开关晶体管,在I=2A、V=1V下，h值不低于5;而在多CCEFE 数情况下，当I为0.28A左右时，晶体管的h值一般不低于0.7，从而产生一个0.4A的CFE 最小基极电流。0.28A的集电极电流恰是本电子镇流器功率开关晶体管实际工作电流(0.20A)的峰值，因此，流入变压器初级绕组的电流I可近似为晶体管峰值集电极电流的P 一半，即I=0.5×0.28=0.14A。将I=0.14A、I= I=0.4A和N=6匝代入公式(1-5)，可求出PPSBP 脉冲变压器每一个次级绕组的匝数: 0.14N=6?=6×0.35=2(匝) S0.4 根据以上近似处理和计算，当选用Φ7型磁环时，初级绕组L1=6匝，两个次级绕组L2=L3=2匝。 Q1、Q2的基极串联电阻R3和R4，阻值范围为6.8,15Ω。当R3和R4的数值小一点时，变压器次级基极驱动绕组的匝数一般也相应减小。 6.4输出谐振电路 在原理图1-2中，扼流圈L4和与灯并联的启动电容C5组成LC串联谐振网络。由于 第 8 页，共 13页 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) C1》C5，所以谐振时的频率主要由L4和C5的数值所决定(f,1/2)。在灯被启L4,C5,0 动之后，L4用作限制灯电流。在LC串联谐振电路中，若设总直流电阻为R，那么，RLC串联电路的阻抗为: 122,Z= (1-6) R，(L,),C 公式中，W=2f。在正常的工作频率下，假设忽略直流电阻R。在每一个功率开关开, 通时，流过脉冲变压器初级线圈的电流为I。而L1是与扼流圈相串联的，如果用灯电流近P 似为通过扼流圈L4的电流，LC串联电阻的阻抗为: V,VCCLZ= (1-7) IL4 式中，V?300V，为半桥逆变器电路的直流供电电压; CC V=100V，为灯点燃时在灯管两端的电压降; L I?I=0.2A，为通过L4的电流。 L4L 300V,100V因此可得:Z==1000(Ω) 0.2A 若忽略半桥逆变器无源支路上电解电容C1的阻抗，那么，L4的电感量为: ZL4= (1-8) 2,f Z3将Z=1000Ω、f=30×10Hz代入式L4=，得到: 2,f 1000L4==5.3(mH) 2，3.14，30000 在有的外文文献中，通过扼流圈L4的电流I的取值采用2I(即开关晶体管集电极工L4P 作电流的峰值)，以此计算出来的扼流圈L4的电感量仅约4.2mH，与实验应该选取的电感量(5.3,5.5mH)相比较偏差较大。试验表明，利用式(1-7)和式(1-8)求出的扼流圈电感量，比较接近于实际。 当电感量确定以后，磁芯的选取可参考前者的经验来选择磁芯的型号，参考文献[15]，对20W的荧光灯管可选用E5的磁芯。 这种型号的磁性材料的未加磁缝间隙的A值为236nH，而所需的电感量值为5.3mH，所以有: 5.3mHLN===150(匝) A236nH 在LC串联电路中，启动电容C5的计算建立在两个假设条件之上:一是在启动期间，在较大的电流下晶体管的h比较低，晶体管存储时间比较短;一是由于非常高的di/dt，使FE 磁环迅速进入饱和。在灯启动时的频率是比较高的，设f=60KHz，C5的容量可用下面公式0 求出: 1C5= (1-9) 224,,f,L04 3-3将f=60×10Hz、L4=5.3×10H代入式(1-9)，可得: 0 1C5==3.5(nF) 22,34，3.14，(60000)，5.3，10 第 9 页，共 13 页 小功率荧光灯电子镇流器的设计 选取C5=3.9nF/1kV的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 电容器。在C5=3.9nF时,LC串联电路的谐振频率约为58KHz。 7调试 1(首先是焊接的问题。在焊接之前应合理安排元件的布局(特别是使用万能板制作电路)，使电路看起来整齐、清晰。焊接的顺序很重要，应该是先焊体积比较小的元件，再焊体积比较大的元件;并且按功能划分焊接，一个功能块一个功能块的焊接。焊接好一个功能块便调试该功能块，看是否能正常工作，这样就更容易找到问题的所在。 2(如果各功能块的电路出现了问题，可以按以下步骤进行调试: 1) 对照电路原理图，看电路是否连接正确。 2) 仔细观察电路板上的元件是否有接错或接反的情况。 3) 用万用表检查电路是否有虚焊、短路、开路现象。 4) 接入电源，测试各关键点电压是否正常。 3(对电子镇流器电路实现功能进行调试。试验数据的采集与分析如下表一、二、三 表一 220V正常电压启动测试数据 参数 电感镇流器 电子镇流器 U 220V 220V I(mA) 422.3 422.4 422.4 78.88 78.91 78.94 P 32.48 32.56 32.64 10.76 10.84 10.88 cos , 0.3496 0.3504 0.3512 0.6200 0.6244 0.6265 P(cos=) ,UI 0.3504 0.6236 cos, 表二 低电压启动(电感镇流器工作的最低电压)测试数据 参数 电感镇流器 电子镇流器 U 170V 170V I(mA) 295.3 295.4 295.4 72.12 72.16 72.18 P 22.24 22.28 22.32 8.10 8.13 8.16 cos , 0.4430 0.4437 0.4445 0.6607 0.6627 0.6650 P(cos=) ,UI cos, 0.4437 0.6627 第 10 页，共 13页 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 表三 低电压启动(电子镇流器工作的最低电压)测试数据 cos , U I(mA) P 类型 cos,P(cos=) ,UI 58.32 3.51 0.6687 90V 0.6773 电子镇流器 58.35 3.55 0.6760 58.38 3.61 0.6871 把电子镇流器两端接一荧光灯管，通电后灯管可在瞬间点亮，且长时间工作无不正常现象发生。达到试验预期的效果。通过以上数据分析表明，电子镇流器优于电感镇流器。 8 结束语 设计的20W荧光灯电子镇流器具有低压启动、快速启动、效率高、自身耗电小、体积小、重量轻、适应电源电压范围宽等优点，通过以上理论验证和多次实验验证，本文所设计的20W荧光灯电子镇流器电路在冷灯启动及稳态工作情况下均能满足正常工作要求，这种镇流器较好地达到了荧光灯用电子镇流器的各项性能要求,具有良好的应用前景。 第 11 页，共 13 页 小功率荧光灯电子镇流器的设计 参考文献 [1] 杨蔚然,常裕国编译.荧光灯电子镇流器的发展.中国照明电器,1996,(3):41,46 [2] 俞安琪.电子镇流器的现状及发展趋势.光源与照明,2007,(02) [3] 庞蕴繁,毕晶全.照明节能与环境保护.照明,2004,(4):37,40 [4] 电子报社编.电子报(合订本).成都:电子科技大学出版社出版,1996年07月(4) [5] 虫生发.电子镇流器代替电感镇流器的越幕[J].电世界,1998,(4) [6] 新品快报.电子制作,2007,(08) [7] 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 [8] 孙希纯.电路分析基础[M].人民邮电出版社,1993 [9] 王泓泉.浅谈电源电子设备的电磁兼容性.黑龙江科技信息,2008(03) [10] 毛兴武,祝大卫等编著.电子镇流器原理与制作.人民邮电出版社2004年6月 [11] 田伟.一种节能日光灯电路.农村新技术,2008,(01) [12] 王守志.一种高功率因数可调光双管荧光灯电子镇流器.光源与照明,2007(03) [13] 童显海,曾武,丁航等.中国绿色照明工程节电效果和经济效益统计计算方法的研究中国照明电器,2003 [14] 童诗白.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,1990 [15] 路秋生.电子镇流器的设计与调光控制.科学出版社.2005年10月 第 12 页，共 13页 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 致 谢 本文的写作是在指导老师郭仿军副教授的精心指导和悉心关怀下完成的，首先感谢郭老师的精心指导和热心关怀。从论文的选题、研究到撰写，老师都及时地给予了许多建设性的指导和建议，并为之倾注了大量的心血，为本文的顺利进行创造了良好的制作环境和实验条件。指导老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。从尊敬的指导老师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。 感谢唐朝远、尹贻虎同学在实验过程中给予的大力帮助，同时还要感谢同寝室的几个同学在生活上、学习中给予的关心。 在此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意～ 胡海亮 2008年5月 于重庆 第 13 页，共 13 页 重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得有研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庆文理学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 论文作者签名: 日期: 版权与使用授权声明 重庆文理学院有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权重庆文理学院教务处办理。 论文作者签名: 日期: 指导教师签名: 日期: