（电路与系统专业论文）无极灯电子镇流器的研究.pdf

摘要 摘要 无电极荧光灯是在上世纪9 0 年代才被开发出来的新型产品，和普通的荧光灯 相比，由于其寿命长，光效高，绿色环保等特点，有较大的市场前景，正普遍地 被公共照明和道路照明所接受，而且国内外很多公司投入较大的人力、物力研发 无极灯及相应的电子镇流器。但是由于无极灯的成本，电磁干扰( e m i ) ，散热， 可靠性等问题制约了它的发展、应用，导致了目前无极灯还不能被广泛推广应用。 论文首先介绍了无极灯的背景和国内外现状，然后结合无极灯的工作特性和 文献，建立了无极灯变压器模型，然后通过电路等效，得出无极灯的l - r 等效模 型。结合半桥逆变谐振电路，分析了感性负载和容性负载特性。由于现在无极灯 半桥逆变电路工作频率较高，很难找到相应的驱动芯片，本文介绍了几种半桥驱 动方案。并测试了相应的芯片。通过l c 谐振回路分析给出了判定负载特性的方法， 而且给出了l c 谐振回路的计算步骤，为后面的实验奠定了理论基础。 考虑到目前无极灯的成本较高，通过b u c k 功率因数校正器( p f c ) 和c l a s s e 谐振逆变器中有源功率管的复用，提出了一种新的单级单开关的电子镇流器拓 扑结构，该结构仅使用了一个有源功率管从而节省了元器件和相应的控制电路， 简化了结构。文章在第四章对该拓扑做了理论分析和p s p i c e 仿真，其中包括无极 灯模型和荧光灯模型，仿真结果也得到了与理论分析一致性，同时满足i e c1 6 0 0 0 c l a s sc 标准。 最后，利用前面给出的设计方法和步骤，试制了一款2 3 w 电感耦合无极灯样 机，并详细阐述了样机设计过程，其中包括e m i 电路，半桥逆变谐振电路，n e 5 5 5 和i r 2 1 1 1 组成的驱动电路等的设计。实验和仿真波形也证明了前面的无极灯模型 的准确性。 关键词：无极灯，模型，电子镇流器，单级单开关，p s p i c e a b s t r a c t a b s t r a c t t h ee l e c t r o d e l e s sf l u o r e s c e n tl a m pw a sn e wp r o d u c te x p l o r e di nt h e19 9 0 l a s t c e n t u r y c o m p a r e d 州mt h et r a d i t i o n a lf l u o r e s c e n tl a m p ，b e c a u s eo fl o n gl i f e , h i g hl i g h t e f f i c i e n c y , g r e e na n de n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n , t h ee l e c t r o d e l e s sf l u o r e s c e n tl a m p s ，w h i c h h a db r i g h tf u t u r eo fg r e a tm a r k e t , w e r ea c c e p t e dw i t hp u b l i ca n dr o a di l l u m i n a t i o n f u r t h e r m o r e ，r e s e a r c h e r sa n de x p e r t sw o r l d w i d ew e r es t r e n u o u s l yw o r k i n gt od e v e l o p e l e c t r o d e l e s sl a m p sa n dr e l e v a n te l e c t r o n i cb a l l a s t s b u td u et ot h ec o s t , e l e c t r o m a g n e t i ci n t e r f e r e n c e ( e m i ) ，h e a te l i m i n a t i o na n d8 0o n ，e l e c t r o d e l e s sl a m p sw e r en o t p r e v a l e n ti nl i g h t i n ga p p l i c a t i o n sf o ri t sr e l i a b i l i t ya n da c o u s t i cr e s o n a n c e s t h i sp a p e rf i r s t l yi n t r o d u c e dt h eb a c k g r o u n da n ds t a t u sa th o m ea n da b r o a do f e l e c t r o d e l e s sl a m p s b a s e do nt h ep r i n c i p l e so ft h el a m p sa n dt h er e l e v a n tl i t e r a t u r e , b u i l tt h et r a n s f o r m e rm o d e lo fe l e c t r o d e l e s sl a m p sa n dt h r o u g hc i r c u i te q u i v a l e n t , a c q u i r e dl - rc i r c u i tm o d e l c o m b i n e dw i t hh a l f - b r i d g ei n v e r t e r , t h ep a p e ra n a l y z e dt h e c i r c u i tc h a r a c t e ro fr e a c t i v ea n dc a p a c i t i v el o a d s i n c et h ee l e c t r o d e l e s sl a m p sw o r ka t v e r yh i g hf i e q u e n c y , s oa st ob eh a r dt of i n dt h er e l e v a n ti c ( i n t e g r a t e dc i r c u i t ) t od r i v e h a l fb r i d g ei n v e r t e r , t h ep a p e ri n t r o d u c e ds o m ed r i v e rs c h e m e sa n dt e s t e dt h e c o r r e s p o n d i n gi c t h r o u g ha n a l y s e so fl cr e s o n a n tt a n k ，t h ed i s c r i m i n a n c eo fl o a d c h a r a c t e ra n dd e s i g na p p r o a c h e so fl cp a r a m e t e r sw e r eg i v e n , w h i c hp u tt h et h e o r e t i c b a s ef o rt h er e a re x p e r i m e n t c o n s i d e r i n gt h eh i g hc o s to fe l e c t r o d e l e s sl a m p s ，t h ep a p e rp r e s e n t e das i n g l e - s t a g e s i n g l e - s w i t c h e l e c t r o n i cb a l l a s t t o p o l o g yt h r o u g h t h e i n t e g r a t i o n o fab u c k p o w e r - f a c t o r - c o r r e c t i o n ( p f c ) a n dc l a s se r e s o n a n ti n v e r t e rw i t ho n l yo n ep o w e rs w i t c h t os a v es w i t c h e sa n dc o n t r o lc i r c u i t s ，t os i m p l i f yt h ec i r c u i ts t r u c t u r e i nt h ef o u r t h c h a p t e r , p s p i c es i m u l a t i o n ，i n c l u d i n gf l u o r e s c e n tl a m p sm o d e la n de l e c t r o d e l e s sl a m p s m o d e l ，p r o v e dt ob ei nc o n s i s t e n c ew i t ht h e o r e t i ca n a l y s i sa n dc o u l db ec o n t e n tw i t h i e c16 0 0 0c l a s scs t a n d a r d f i n a l l y , b a s e do nt h ef o r m e rm e n t i o n e dd e s i g n i n gm e t h o d ，ae l e c t r o n i cb a l l a s tw a g d e v e l o p e df o rt h e2 3 w e l e c t r o d e l e s sl a m p d e s i g n i n gp r o c e s si nd e t a i lw e r eg i v e ni nt h e p a p e r , i n c l u d i n ge m ic i r c u i t ，h a l g b r i d g er e s o n a n t i n v e r t e rc i r c u i t ，d r i v e rc i r c u i t a b s t r a c t c o m p o s e do fn e 5 5 5a n di r 2 111 e x p e r i m e n t a lw a v e f o r mp r o v e dt h ev a l i d i t yo ft h e m o d e lf o re l e c t r o d e l e s sl a m p s k e y w o r d s ：e l e c t r o d e l e s sl a m p , m o d e l ，e l e c t r o n i cb a l l a s t , s i n g l e - s t a g es i n g l e - s w i t c h , p s p i c e i i l 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 作及取得的研究成果。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 为获得电子科技大学或其它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己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：塞丝车日期：2 1 年4 月l 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：基盗军 导师签名：熊 日期：) 1 年4 月f 9 日 第一章引言 1 1 研究背景与意义 第一章引言 人造电光源发展到如今，大致可以划分为五代【i l ：第一代为自炽灯，第二代为 传统的有电极的荧光灯，第三代为高强度气体放电灯( h i d ) ( 包括高压水银灯， 金卤灯，高压钠灯等) ，第四代为无电极气体放电灯( 无极灯) ，第五代为大功率 发光二极管( l e d ) 。白炽灯由于其发光效率低，寿命短( 1 0 0 0 小时左右) ，耗能 大，不利于节能等缺点，逐渐会被新的光源取代，欧盟计划在2 0 1 0 年全面禁售白 炽灯。传统的有电极荧光灯目前应用比较广泛，但是相比无极灯，它存在需要热 启动电路，灯管容易发黑，寿命短( 3 5 0 0 小时左右) ，输出功率较小等缺点，主要 应用在室内小亮度照明场合。h i d 灯，尤其是金卤灯具有最佳的光学综合性能， 如很高的光效，非常好的光色，广泛应用于广场、舞台、娱乐场所、室内室外等 大亮度照明场合，但是h i d 灯的主要问题是它的声谐振现象。无极灯与其相比， 具有高显色性、无频闪、瞬时启动等优点。l e d 是目前比较热的光源【2 】，它和无 极灯有许多相似的特性，如寿命长、节能等，但是他们应用领域上各有偏重，l e d 灯单体功率小，目前主要用于景观、装饰、字幕广告等照明；而无极灯单体功率 大，主要以工矿和户外公共照明为主。 无极灯是近年来迅速发展的新光源，该类灯没有电极，不会产生电极氧化、 溅射、损耗和密封等问题引起的发黑现象。具有光效高、光色稳定、寿命长等特 点。近1 0 年来电感耦合放电的无电极荧光灯和微波耦合放电的微波硫灯已开始实 用化，市场上有相应的产品出售。电磁感应耦合的无电极金属卤化物灯正在进行 实用化的研究，表面放电的无汞平面荧光灯也已经面世。进入2 l 世纪无电极放电 灯将会进一步得到开发和应用，成为新世纪的高效、节能新光源。 无电极放电灯具有如下的特性【3 】：无电极寿命的限制，不会发生电极与填充 物的反应，因此灯的寿命可长达数万小时，适用于换灯频率少及维护保养困难的 场所；不会因电极蒸发或溅射引起发光管器壁发黑，因而提高了灯的光通维持 率，在充填有多种卤化物的无电极金卤灯中该效果更为明显；充填物的选择范 围更加广阔，无电极能量损耗，无需电极装置空间，使发光管紧凑可得到高的效 率；灯结构简单、发光管体积小，可采用电子镇流器高频点灯线路，易于启动 电子科技大学硕士学位论文 和二次热启动，不受环境温度的影响，可设定任意光色，易于控制调光和调色等。 无极灯气体放电灯照明技术是一个跨学科的新兴的技术，它涉及到电力电子 技术、气体放电和发光理论、等离子体理论、电磁场理论等许多领域。由于无极 灯有许多别的光源没有的优点，所以研究无极灯照明系统有实际的应用价值以及 潜在的巨大商业价值。目前国内关于无极灯照明系统方面的研究很少，所以它的 理论研究就成为广大电力电子科研工作者的任务。 1 2 国内外研究现状 早在1 9 0 7 年，p c h e w i r 就申请了感应无极灯原理的专利，但是由于当时电 子学技术水平的限制，所以这种灯只能在实验室存在，没有可能进入市场。无极 灯真正发展和进入实际应用是上世纪9 0 年代以后的事情。国外关于无极灯照明系 统的研究包括电磁场的理论研究、照明系统的建模和仿真、高频电子镇流器的理 论分析与研究等，国外高等院校以及研究所在理论方面的研究所做的工作比较多， 国内的理论研究几乎为空白。随着二十世纪九十时年代国内外无极灯商业应用的 热浪的扑来，国内的照明企业也是一拥而上，积极推进无极灯的发展。不过，目 前无极灯的研究基本上由几家照明行业巨头所主导降5 1 。 1 9 9 1 年松下公司推出了e v e r l i g h t 无极灯( 如图1 1 所示) 并投入日本市场， 这种感应灯没有使用磁芯进行能量耦合，而是直接在球形泡壳外绕上线圈，通以 1 3 6 5 m h z 的高频电流，感应泡壳内的等离子体发光。2 7 w 的e v e r l i g h t 无极灯荧 光灯的光效是3 7 l r n w ，平均寿命为4 0 ，o o o h 。 争1 1 7i _ l l r f 功警海 图1 - i 松下公司的“e v e r l i g h t ” 同在1 9 9 1 年，p h i l i p s 公司的q l 无极灯也投入市场，如图1 - 2 所示，它在一 梨形泡壳内置一中空管道，管道的上部插入绕以线圈的铁芯柱中，电子镇流器放 2 第一章引言 置在灯的外部。8 5 w 的q l 无极荧光灯工作频率为2 5 6 m h z ， 平均寿命为6 0 0 0 0 小时。 图1 - 2 t s f i l 晒公司的q l 灯 1 9 9 4 年t0 e 公司推出了g 咖无极荧光灯，如腰i - 3 所示，这是一种镇流 器与灯一体化的紧凑墼无极荧光灯。其结构与n i i 驷的q l 无撮荧光灯相禽【，井 形与反射型白炽灯相仿无需外加灯罩也可以达捌e m i 标准2 3 w 无极荧光灯工 作频率为2 5 6 m h z 。发光效率是5 0 1 m w ，平均寿命为1 5 ，0 0 曲。 幽i - 3 g e 公司的g u m 灯 1 9 9 6 年，o s l u m 公司推出了e n d u r a 无极荧光灯，如图1 - 4 所示，它采用闭合 放电回路，一个或多个绕有线圈的铁芯碰环绕在闭合放电恃上套在灯管上的铁 芯的作用犹如变压器的初级，而闭合的灯管的作用犹如变压罄的次级线圈，1 0 0 w e n d u e a 的工作频率为2 5 0 k l z ，发光效率为8 0 1 m w 平均寿命为6 0 ，0 0 0 小时 和26 5 m l f z 的无极灯相比，它降低了e m i 和电子镇流器的复杂度，提商了电路工 作效率。 电子科技太学硬士学位论文 圈1 - 4 0 m i m 公司的勘d m # j 国内无较灯发屡的较晚，在这个世纪初才有自己的产品，技术上和成本上郝 难以和丈公司匹敌，这样就形成了国外照明行业巨头所垄断的局面，不过国内并 没有因此放弃无极灯的研制与开发，而且还有一些公司取得了较好的成果，代表 性的公司是上拇宏源照明有限公司，它们生产的l v d 电磁盛应灯已具有国际先进 水平。而且还为自己的无极灯开发了1 i y 4 5 0 1 ( 半桥驱动律i n y 4 s 0 2 ( 功率因数校正) 专用驱动芯片旧。如图1 - 5 所示为宏源的“s a t u r n ”灯。5 7 w 的s a w a 灯工作频 率为2 5 0 k t l z ，发光效率为5 5 1 r a 月v ，平均寿命为3 0 ，0 0 0 小时。 幽i - 5 宏潭公司的“s a t u r n ”灯 国内对无援灯的应用也在逐步扩增加，例如2 0 0 3 年广州恒运电厂安装了5 0 0 盏g l - 1 0 0 照明无极灯，2 0 0 5 年四川成都五桂大桥安装了5 0 盏g l 6 0 景观照明无 饭灯门，但是无撮灯照明系统现在还存在以下一些技术以及理论难点p l ： ( 1 ) 功率有待提高 作为一种新型的绿色电光源，无撮灯虽然综合性能和效果极佳，但它的品种 比较少。电功率有待提高，目前作为点光源式低压气体无撮灯的电功率仍未突破 2 5 0 w 用于路灯其光通量难以与4 0 0 w 的高压钠灯或垒卤灯相匹敌。电功率的提 第一章引言 高受到泡体腔内功率磁体发热的制约，导热处理成为难题 ( 2 ) 系统发光效率需提高 改善灯泡的配方和制造工艺、减少高频电源自身的功率损耗是提高系统光效 的两个途径。目前标称系统光效6 3 1 m w ，离散性为5 8 7 0 1 m w 左右，和我们期望 的光效还有差距。 ( 3 ) 要防止电磁辐射，降低电磁噪音 无极灯是通过线圈的电磁感应激发灯放电发光，而灯管是环状的，其中的电 流自成回路，无极灯灯管好比一个环形天线，不断向周围环境辐射出电磁干扰无 极灯工作频率越高，灯电流越大，则辐射的电磁干扰会越大。因而在灯工作频率 附近区域，辐射噪声测试不容易达标。 最简单的方法是采用金属网来进行屏蔽嗍，屏蔽程度达8 5 ，松下公司的 e v e r l i g h t 灯就采用金属网屏蔽，p h i l i p s 公司q l 灯是采用反射镜型的屏蔽，但是有 人指出金属网大型化会引起短路，在横方向的配光也受到限制。 。( 4 ) 散热问题 无极灯虽然节能，但是发热就占了总能耗的4 8 。泡体导热是散热的最关键 部分，泡体内腔的耦合器工作时由于铜耗和磁芯的功率损耗( 磁滞损耗和涡流损 耗) 会产生热，泡体发光时产生的红外热量也会有一部分传至内腔，使内腔温度 升高，如果任其上升，当温度超过磁性材料的居里温度时，磁性材料的导磁率就 会发生急剧变化，导致工作回路谐振失调，电磁激励能量降低，不足以继续维持 等离子体的稳定工作，灯熄灭。 ( 5 ) 无法直接测量功率，间接测量功率的精度不甜9 】； 由于无电极荧光灯基本上是通过线圈的电磁感应激发灯放电发光的，测量功 率就只能通过光通量，以及发热量来间接测量，这样并不能准确反映灯的实际功 率大小。需要进一步研究来准确测量。 1 3 主要研究工作和论文组织 本文主要研究工作是陈星弼教授的“无极灯电子镇流器项目中的一部分， 本人完成的主要工作有： 熟悉无极灯的结构，结合国内外的无极灯模型的研究，采用了无极灯变压器 模型；分析了半桥逆变谐振电路负载特性，阐述了半桥驱动芯片的原理以及测试 结果，给出无极灯谐振回路参数的设计方法；通过有源功率m o s 管的复用，提出 5 电子科技大学硕士学位论文 一种无极灯的单级单开关的拓扑结构，并通过p s p i e e 仿真验证这种拓扑的结构的 可行性；结合无极灯谐振回路设计方法，试制了2 3 w 电感耦合无极灯电子镇流器， 并对前面提出的模型进行了验证。 论文的主要内容安排如下： 第一章，绪论。介绍了课题的研究背景和意义以及发展现状，以及本人所作 的主要工作。 第二章，电子镇流器和无极灯。介绍了电子镇流器的发展状况，电子镇流器 一般结构和电路拓扑，然后对无极灯的稳态模型理想变压器励磁电感漏感模 型，进行了理论分析。 第三章，无极灯电子镇流器回路分析和研究。分析了无极灯电子镇流器在感 性负载和容性负载工作的时候，电路的工作情况。对于半桥逆变功率管驱动i c ， 介绍了几种驱动方案，并给出了测试波形。然后从l c 谐振回路的阻抗分析入手， 给出了感性和容性负载的判别方法，最后给出了计算l c 谐振回路电感和电容的设 计步骤。 第四章，一种新颖的单级单开关电子镇流器。通过b u c kp f c 和c l a s se 谐振 逆变回路中的功率开关的复合，得出了一种新的单级单开关电路拓扑结构。通过 有源功率m o s 管的开启与关断，分析了这种拓扑结构的工作原理。最后通过p s p i c e 仿真，验证了分析过程。 第五章，电路硬件模块分析和实验验证。利用i r 2 11 l 和n e 5 5 5 产生2 3 0 k h z 的p w m 驱动半桥开关，结合l c 谐振回路设计方法，试制了2 3 w 无极灯电子镇 流器。并通过实验波形和仿真波形验证了无极灯模型的准确性。 第六章，总结。总结了全文，给出了下一步工作方向。 6 第二章电子镇流器和无极灯 第二章电子镇流器和无极灯 2 1 电子镇流器的基本知识点 2 1 1 电子镇流器的发展状况 电子镇流器是指安装在电网与一只或几只荧光灯之间的电力电子装置，其主 要功能是利用高频开关变换技术，将灯的电流限制到需要的值。由于电子镇流器 有很好的商业价值、学术价值和社会效益，得到了政府部门、商家和学者的重视【l o j 。 象飞利浦、s t 、西门子、摩托罗拉和三星等一些半导体巨商，从未停止电子镇流 器控制i c 的开发与生产。由于传统的电感镇流器体积和重量大、效率低、功率因 数低，还有噪声、频闪等问题，故早在5 0 年代，有人就曾提出过电子镇流器的设 想。半导体开关功率器件的出现，人们终于将这变为了现实。7 0 年代末8 0 年代初， 飞利浦公司率先推出了由分立元器件组成的电子镇流器，这是自1 9 3 8 年荧光灯问 世以来在技术上得一次重大突破。随着电子镇流器的发展，迫切需要指定国际性 标准。于是，i e c 9 2 8 、g b l 5 1 4 3 管型荧光灯用交流电子镇流器一般要求和安全 要求和i e c 9 2 9 、g b t 1 5 1 4 4 管型荧光灯用交流电子镇流器的性能要求应运 而生。我国对电子镇流器的研究始于8 0 年代中期，近年来该产品已形成一定的生 产规模。根据我国电子镇流器的发展情况，我国也先后颁布了z b k 7 4 0 1 1 8 9 和 z b k 7 4 0 1 2 9 0 专业标准。这些产品的一个重要特点就是对电子镇流器的性能要求 和安全性要求非常苛刻。例如“正常情况下使用时，应使灯启动，但不对灯性能 造成损坏 ；“灯两端电压的波峰因数不得超过1 8 、“在最低预热期间，不得产生 即使是极窄的、不影响有效值的电压峰值 等规定。 “施加阴极预热电压的最短 时间应少于0 4 s 。 电子镇流器作为一种绿色电源，必须将环境保护放在一个十分重要的位置上， 所谓绿色照明，是指一类既高效节能，又能与其周围环境协调相容的电子装置。 所以绿色照明不仅仅是要省电，还应该不会对电网及其他电器设备造成电磁污染 等优点，这样才能称得上绿色照明。目前国内也对绿色照明提出相应的要求，它 的内容和技术主要包括以下几个方面【i l j ： l 、节约能源：在保证电源的其他技术指标性能的前提下，节约能源，减小因 7 电子科技大学硕士学位论文 发电产生的废气、废水和废料等，达到环境保护的目的。与之相对应的技术是开 关变换技术和软开关技术。 2 、有效利用能源：提高电源输入侧的功率因数，减少无功功率和电源对电网 的谐波污染，使电源满足相应国际( i e c 610 0 0 3 2 ，i e c - 5 5 5 2 ，e n 6 0 5 5 5 - 2 ) 或者 国家标注。与之相对应的是功率因数校正技术和谐波抑制技术。 3 、功率电磁兼容：减少电力电子装置对环境的电磁污染，提高其抗电磁干扰 的能力，使电源满足电磁兼容( e m c ) 标准( 如加电磁屏蔽层) 。与之相对应的是 功率电磁兼容技术。 4 、电源与负载的匹配：针对灯负载的特性，研究新技术，新的拓扑结构等， 使电源与灯负载良好地匹配，减少灯负载对环境的污染。 5 、智能化电源管理：智能化电源管理是合理利用资源、实现节能的一种有效 的途径。 电子镇流器目前正朝着集成化、模块化、多功能、高可靠、长寿命和大功率 的方向迅速发展。飞利浦( p h i l i p s ) 、国际整流器公司( 瓜) 、 意法半导体( s t ) 、 德州仪器( t i ) 等国际i c 设计厂商均设计出多种电子镇流器专用控制i c ，可以将 多种功能集于一体，例如功率因数校正p f c 、半桥开关管驱动、自动扫频、各种 保护功能等等，这些芯片包括p h i l i p s 的u b a 2 0 2 4 、u b a 2 0 1 0 、u b a 2 0 1 3 等，瓜 公司的i r 2 1 5 3 、i r 2 1 5 7 、i r 2 1 6 7 等以及s t 公司的l 6 5 6 1 、l 6 5 6 9 、l 6 5 7 0 等专用 芯片。由于国内照明企业芯片开发能力有限，核心的控制i c 和m o s f e t 均依靠 进口，导致成本居高不下，因此国内很多企业生产的都是比较低端的产品。 2 1 2 电子镇流器的一般结构 电子镇流器将5 0 6 0 h z 的工频交流电通过整流转换成为直流电，再经过逆变 器转换成高频的交流电压来驱动灯具。镇流器的电路众多，但是根据电能转换电 路间的连接关系，可以将电子镇流器划分为三类，它们分别是1 2 】： ( 1 ) 双级电子镇流器：由前级的带功率因数校正( p f c ) 功能的a c d c 和后 级的d c a c 逆变器谐振环组成： 5 0 6 0 h z 交流 ， 有源或无源功率；一高频逆变器和 输入电源 因数校正电路ll 谐振环 ( 2 ) 单级双开关电子镇流器：例如电荷泵式电子镇流器和逐流式电子镇流器， 8 第二章电子镇流器和无极灯 复合开关镇流器等； 5 0 6 0 1 - i z 交流输入电 双开关实现的有源或无 - - 源功率冈数校正的高频 源 逆变器以及谐振环 ( 3 ) 单级单开关电子镇流器： 5 0 6 0 h z 交流输入电 单开关实现的有源或无 源功率因数校正的高频 源 逆变器以及谐振环 由于双级电子镇流器功率因数高，比较可靠，对电网适应性强，因而大功率 无极灯采用这种电路来驱动。双级电子镇流器的基本方框图由图2 一l 给出，其中各 部分的功能如下所述： 图2 1 双级电子镇流器示意图 ( 1 ) e m i 滤波器：用于抑制镇流器和电网之间噪声的相互干扰； ( 2 ) a c d c 整流器：整流器和p f c 电路用于调整直流输出电压和功率因数 校正。b o o s t 是电子镇流器p f c 电路中最常用的拓扑； ( 3 ) p f c 控制电路：可根据需要，选用商用化p f c 集成芯片；如 u c 3 8 5 4 ，l 6 5 6 2 ，t d a 4 8 6 2 ，s g 3 5 6 1 等； ( 4 ) d c a c 逆变器：逆变器用于产生高频方波电压，这部分对开关噪声最敏 感，电子镇流器故障中的大部分都来自于高频逆变器： ( 5 ) l c 谐振环电路：用于抑制高频噪声并为灯提供接近正弦波的电流。同 时在灯的电火阶段，谐振电路输出高压将灯点亮； ( 6 ) 逆变器控制电路：用于电子镇流器逆变器开关的驱动，谐振电路的容性 状态检测和保护，放电灯的预热点火和调光控制。 复合开关电子镇流器是将两级电子镇流器中功率因数校正电路开关和逆变桥 下桥臂开关合并复用，并且采用单一的芯片来控制功率因数校正和逆变桥，从而 将镇流器电路简化为单级。图2 2 给出了传统的b