新型电子镇流器设计
采用高Bs值的磁性材料,同时应选用温度系数低的磁性元件,特别是振荡线圈磁性材料;
(10)应力参数由于高频功率变换器寄生参数的存在,功率开关器件工作时,会有高频振荡现象产生。产生较大的dv/dt、di/dt,即所谓的动态电压、电流应力。过大的动态应力会造成功率变换器件的损坏。这点可采用软开关技术来降低动态应力值。
4采用无源滤波技术和有源滤波技术的电子镇流器
4.1采用电荷泵无源滤波技术的电子镇流器电路
该电路工作框图如图1所示。
图1采用无源滤波的电子镇流器电路
电路的输出及输入特性分别见表1及表2。
表1输出特性
参数名称 | 灯管电压 | 灯管电流 | 阴极电压 | 阴极电流 | 工作频率(kHz) |
---|---|---|---|---|---|
有效值 | 110.3V | 0.168A | 1.9V | 0.187A | 37.1 |
峰值 | 117.7V | 0.294A | 3.3V | 0.308A | |
波峰因数Cf | 1.61 | 1.83 | 1.73 | 1.65 |
表2输入特性
参数名称 | 电压 | 电流 | 有功功率18.9W功率因数PF=0.964电源频率50或60Hz |
---|---|---|---|
有效值 | 228.8V | 0.089A | |
峰值 | 382.8V | 0.132A | |
波峰因数Cf | 1.38 | 1.48 | |
失真度THD% | 1.9 | 24.3 |
电源侧电压、电流波形见图2。
图2电源侧电压、电流波形
图3采用无源PFC的电子镇流器电路
图4电源侧电压、电流波形
从图1、2和表1、2可以看出,电路各项性能指标都有所兼顾和改善,PF值大于0.95,THD值在25%左右,但电流导通角还有一定的死区。波峰因数Cf有很大改进,在1.70~1.80。由于这种电路简单,成本低,所以很有实用价值。
4.2采用能量反馈的无源功率因数校正的电子镇流器
电路工作原理见图3。
电源侧电压、电流波形见图4。
电路输出特性见表3。
表3能量反馈式电子镇流器输出特性
参数名称 | 灯管电压 | 灯管电流 | 阴极电压 | 阴极电流 | 工作频率(kHz) |
---|---|---|---|---|---|
有效值 | 57.6V | 0.138A | 1.7V | 0.142A | 37.8 |
峰值 | 67.2V | 0.231A | 2.7V | 0.234A | |
波峰因数Cf | 1.51 | 1.68 | 1.65 | 1.65 |
电路输入特性见表4。
从图3、4和表3、4中有关数据可以看出,它的输入电流导通角为180°,没有死区,电压、电流基本同相位。PF>0.97,电流谐波在18%左右,Cf在1.6左右。由于电路简单,工作又比较可靠,所以比较适用于电子镇流器电路。
图5双泵式电子镇流器电路
表4能量反馈式电子镇流器输入特性
参数名称 | 电压 | 电流 | 有功功率9.4W功率因数PF=0.973电源频率50.07Hz |
---|---|---|---|
有效值 | 220.7V | 0.044A | |
峰值 | 304.0V | 0.067A | |
波峰因数Cf | 1.38 | 1.54 | |
失真度THD% | 1.9 | 18.9 |
图6高频泵式电子镇流器电路
表5不同滤波电路的电子镇流器综合比较
类别 | 逐流电路 | 电感-电子 | 有源滤波(APFC) | 双泵式 | 高泵式 |
---|---|---|---|---|---|
电源电流波形 | |||||
PF | 0.9~0.96 | 0.96~0.98 | >0.99 | 0.93~0.94 | >0.99 |
THD | 0.20~0.35 | 0.10~0.15 | 0.1 | 0.25~0.35 | 0.1 |
HD3 | 0.2~0.3 | 0.12 | 0.1 | 0.2~0.3 | 0.1 |
Cif | 1.7 | 1.5 | 1.7 | 1.7 | 1.7 |
η | 0.88~0.9 | 0.8~0.85 | 0.8~0.85 | >0.9 | 0.88~0.9 |
UDC(V) | 225~230 | 270~280 | ≥400 | 225~230 | 300~350 |
5双泵和高频泵电子镇流器电路及实验结果对比
下面分别介绍采用双泵式(双向自供辅助电源式)和高频泵(高频能量反馈)的无源滤波电子镇流器电路和实验结果。
图5为双泵式电子镇流器工作原理图。电容C1、C2,电解电容C3、C4和二极管V1~V4构成了正、负双向辅助电荷泵。电子镇流器通电后短时间内,V1~V4及C3、C4构成一个寄生二极管和电容滤波回路,使电路工作。灯管点亮后,高频电流的一部分经由C1、C2返回电源,另一部分经过V1、V2整流,由C3、C4滤波,形成正、负两个辅助电压±△U,经由V3、V4与桥式整流后的100Hz脉动直流电压相叠加,形成一个波峰比Cf比较小的供电电源为功率变换级供电。适当选择电容器的取值,可使电流的波峰比Cf1.7的 同 时 , 使 PF和 THD值 保 持 在 一 个 比 较 理 想 的 范 围 。 对 典 型 的 220V/36W电 子 镇 流 器 采 用 这 种 方 法 后 , 可 得 到 : PF=0.945, THD=32% , 三 次 谐 波 含 量 HD3=0.28, Cf=1.61, η=0.93, f=24.5kHz。 由 于 这 种 电 子 镇 流 器 的 高 频 电 流 得 到 了 再 生 利 用 , 所 以 电 路 工 作 效 率 较 高 。 由 于 灯 电 流 Cf值 较 小 , 所 以 发 光 效 率 也 比 较 高 。 源 电 压 范 围 为 160~ 270VAC。 整 个 电 路 对 元 器 件 无 特 殊 要 求 。
图6为采用无源滤波技术的高频泵式电子镇流器电路原理图。电容C1、C2,二极管V1、V2组成高频泵反馈回路。当电子镇流器工作后,高频电流通过电容C1、C2和V1、V2构成正、负两个回路,正半周由V2对C0充电,填充低谷,波峰比变小,负峰波由V1返回电源,对整流管而言,产生高电平时的负阻状态,从而提高了PF值。适当选择元器件参数,可使电路的效率得到提高。对采用这种方法的220V/36W电子镇流器典型参数为:PF=0.994,THD=0.068,HD3=0.051,Cf=1.62,η
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