電子鎮(zhèn)流器是鎮(zhèn)流器的一種，是指采用電子技術(shù)驅(qū)動電光源，使之產(chǎn)生所需照明的電子設(shè)備。與之對應(yīng)的是電感式鎮(zhèn)流器。現(xiàn)代日光燈越來越多的使用電子鎮(zhèn)流器，輕便小巧，甚至可以將電子鎮(zhèn)流器與燈管等集成在一起，同時，電子鎮(zhèn)流器通常可以兼具起輝器功能，故此又可省去單獨(dú)的起輝器。電子鎮(zhèn)流器還可以具有更多功能，比如可以通過提高電流頻率或者電流波形改善或消除日光燈的閃爍現(xiàn)象；也可通過電源逆變過程使得日光燈可以使用直流電源。

　　1 頻率對電子鎮(zhèn)流器的影響

　　頻率對電子鎮(zhèn)流器性能和可靠性的影響可以分為以下幾個方面：

　?。?）光效。熒光燈的光效取決于其內(nèi)部參數(shù)和外部條件等多種因素。提高工作頻率，熒光燈的光效會隨之提高。

　?。?）損耗。元器件介質(zhì)的損耗與頻率有關(guān)。當(dāng)損耗太高時，不僅造成能量的浪費(fèi)，而且這些能量會轉(zhuǎn)化為熱量，使鎮(zhèn)流器的溫度升高，導(dǎo)致各種元器件的特性變壞，引起鎮(zhèn)流器的穩(wěn)定性和可靠性下降。

　?。?）噪音。在交變電場的作用下，電子鎮(zhèn)流器中的磁性元器件會產(chǎn)生噪音。如果頻率>20 kHz，人耳朵聽不到，有利于保護(hù)工作和生活環(huán)境。

　　2 電子鎮(zhèn)流器頻率的確定

　　設(shè)計電路時以Philips 40 W日光燈為例，日光燈的預(yù)熱時間為1 s，預(yù)熱電流的有效值0.6 A，觸發(fā)電壓的峰值范圍600～800 V，燈管兩端有效值電壓103 V，電流的有效值0.33 A。

　　根據(jù)燈管的額定參數(shù)及額定電壓和電流，計算燈管等效電阻R，本次設(shè)計中R=312 Ω。

　　實(shí)際測量燈絲電阻Rf1和Rf2，經(jīng)過測量多個燈管后，可以近似認(rèn)為Rf1=Rf2=7.7 Ω。

　　根據(jù)工程設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，選擇諧振電容Cres=6 800 pF。

　　選擇期望的運(yùn)行頻率：為了燈管可靠的點(diǎn)火并正常進(jìn)入工作狀態(tài)，通常選擇fpre>fign>frun，而點(diǎn)火頻率fign大于串聯(lián)諧振頻率fres，因此確定了fres也基本確定了frun的數(shù)值范圍。

　　2.1 預(yù)熱頻率fpre

　　電子鎮(zhèn)流器接通電源后，逆變電路工作頻率較高，而燈管兩端的電壓較低，在冷態(tài)下無法使燈管激活啟輝，避免燈絲因硬擊穿而受損。從電源接通時刻，在tpre時間內(nèi)振蕩頻率保持fpre不變，電路處于預(yù)熱階段。

　　確定預(yù)熱頻率fpre：此時預(yù)熱電流I=0.6 A，應(yīng)滿足式（1）。

　　設(shè)L=2 mH，C0=0.1μF，代入相關(guān)參數(shù)，求得fpre≈59.5 kHz。

　　2.2 觸發(fā)頻率fign

　　電路的固有諧振頻率由式（2）確定。

　　當(dāng)振蕩頻率移近電路的固有頻率fres時，燈兩端電壓會急劇上升到其點(diǎn)燃電壓，使燈點(diǎn)燃，設(shè)L=2 mH，Cres=6 800 pF，C0=0.1μF，代入式（2），可求得fign=fres≈44.6 kHz，

　　2.3 運(yùn)行頻率frun

　　當(dāng)熒光燈正常發(fā)光時，其運(yùn)行電壓和電流也確定了，此時熒光燈可等效為電阻R，等效電路模型如圖2所示。此時R不能忽略，由正常工作的管電壓和管電流確定。

　　電路中燈絲電阻Rf1和Rf2與諧振電容Cres串聯(lián)，然后與燈管電阻R并聯(lián)，當(dāng)頻率降到燈的正常工作頻率時，燈便工作在額定頻率下，此時電流I=0.33 A，滿足式（3）。

　　設(shè)L=2 mH，C0=0.1μF，R=312 Ω，V=180 V，RL=1 Ω，由ω=2πf，求得frun≈39.5 kHz。

　　由計算可得頻率和時間的關(guān)系曲線如圖3所示。

　　在燈未啟動前，輸出回路是一個LCR回路，頻率先從一個很高的起始頻率下降到預(yù)熱頻率點(diǎn)，經(jīng)過0.4～1 s的預(yù)熱后，使頻率逐漸過點(diǎn)燃點(diǎn)，使燈在額定功率下工作。

　　為了使熒光燈能夠安全，可靠地工作，在輸出回路中正確合理地選擇L和C的數(shù)值，再由L和C的值確定燈的3個頻率點(diǎn)與燈管的電氣特性是否匹配。

　　3 應(yīng)用電路設(shè)計

　　采用熒光燈電子鎮(zhèn)流器控制器IR2520驅(qū)動雙極型晶體管功率開關(guān)組成的逆變器電路如圖4所示。

　　電路工作時，首先由IC內(nèi)的振蕩器產(chǎn)生一個高頻信號，然后在IR2520的6腳輸出電壓驅(qū)動MOSFET管導(dǎo)通，經(jīng)過LC諧振電路，產(chǎn)生一個高壓脈沖，只要燈管完好并且擊穿，日光燈即可被點(diǎn)燃。

　　燈管正常啟動后，對其兩端的電壓和電流波形進(jìn)行測量。如圖5所示，燈電壓與燈電流的實(shí)驗(yàn)波形可見，設(shè)計的鎮(zhèn)流器使燈的電壓和電流基本接近標(biāo)準(zhǔn)工作電壓103 V，電流0.33 A。

　　本文以Philips 40 W日光燈為例，介紹了電子鎮(zhèn)流器從預(yù)熱、啟動到正常運(yùn)行的頻率特性。當(dāng)電子鎮(zhèn)流器與燈管達(dá)到參數(shù)匹配時，日光燈可以從電子鎮(zhèn)流器中獲得電能，從而提高系統(tǒng)的光效和可靠性，延長燈管的使用壽命。

參考文獻(xiàn):

[1]. Rf1 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/Rf1_1190180.html.
[2]. Rf2 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/Rf2_1190133.html.
[3]. IR2520 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/IR2520_406989.html.