无极灯镇流器技术浅析.doc

阿拉丁论坛大多都是LED。最近比较关注无极灯。发一个无极灯镇流器技术分析的资料。希望对无极灯行业人士有所帮助。无极灯镇流器技术分析是来自江门市安达拓力电子有限公司的技术文章。感谢。无极灯镇流器技术浅析无极灯由灯管、耦合器、电子镇流器三部分组成。从电特性可知镇流器为驱动电路，耦合器与灯管是镇流器的负载。无极灯镇流器技术的核心是将85V265V 50Hz或者60Hz的电网电能高效率、高可靠性地转换为驱动灯管所需的高频形式能量，灯管特性决定了镇流器必须满足的技术指标，探讨镇流器技术，就是围绕灯管特性实现能量转换的分析。无极灯灯管具有三个明显特性：一是负阻特性，即灯管等效阻抗随温度T的上升，阻抗呈下降状态，若镇流器无限流功能，灯管功率将不断上升直至电路或灯管损坏;二是启动特性，启动时需高达数千伏特的电压和足够的功率，才能使灯管气体由高阻状态进入工作时的额定等效阻抗(从电特性对灯管工作的分析);三是温度特性，即环境温度的不同，使灯管的初始等效阻抗值相差巨大，这一特征对灯管在低温下启动有明显影响。解决负阻问题，与普通日光灯管的方法一样，负载与电源之间串接一只电感器，该电感器即镇流器电感或则叫扼流电感，电感器稳定负载电流的原理是一种负反馈调节，普通工频情况下，为达到镇流器所需的电感量，其体积大，重量重，为减小体积和重量，则要提高工作频率，因而引入了变频，这就是节能灯、无极灯电子镇流器。因变频以及提高功率因数又带来了电磁干扰问题，又不得不增加电路来解决电磁干扰，为实现镇流，把电路搞得复杂与庞大。启动问题，普通日光灯的启动是利用镇流器电感反向冲击电压与电源电压叠加实现高压启动。电子镇流器则利用谐振原理产生高压实现启动。启动时除了高压要求之外，另一个重要参数即功率，只有启动电流达到灯管启动功率要求，方可有效启动灯管。灯管的第三个特征，就是因温度下降，灯管初始等效阻抗大幅提高，使得在相同谐振电压情况下，启动电流减少，影响灯管的启动，造成启动困难。分析了无极灯的几个环节，可见无极灯镇流器要解决的技术问题为：变频、高转换效率、EMC滤波、谐振电路设计、异常情况下的保护。目前，各个厂家生产的无极灯电子镇流器其基本工作原理大体相同，只是在工艺方面、在电路保护方面、在参数设计方面有所区别。本人认为，产品质量的区别，正是来自于上述三个方面。我们江门安达拓力对这三个方面进行了重点研究，以较佳的工艺做保障，合理的参数设计做基础，使我厂生产的无极灯镇流器的质量得到了用户的认可。无极灯镇流器技术重点研究问题之一：变频过程中的效率问题镇流器效率的高低，直接反映出灯是否高效节能。在研究解决效率问题中，我们有自己的思路，即保障电路正常、安全工作的原则下，设计电路时一是尽可能减化电路，二是所有参数设计以降耗为第一原则，考虑成本放在其次。镇流电路中的元件都是实际元件，只要是实际元件必定会产生损耗，而不同的元件其产生损耗的性质是不一样的，可分为两类：第一类为固定损耗类，例如二极管、电阻、导线等。此类元件的参数设计简单，只需根据电路原理、功率、耐压等一些基本参数要求，精选元件就能实现最低能量损耗的电路设计。第二类为可变损耗类，如场管(三极管)、电容、电感，此类元件的参数设计是降耗的关键，设计得好功耗低、设计不好功耗大幅上升。设计中不仅要考虑单个元件的参数，而且要考虑电路的整体优化，是一项系统性很强的工作。在此列举一、二说明该问题。业内人士都知道场管作开关管时，驱动性能是影响场管功耗的重要原因，通常我们会设计一些电路来保证驱动波形的上升速率和下降速率，使波形陡峭。例如开通时的加速电路、关闭时抽取贮存电荷等等。测试部分厂家的电路，发现这样一种现象，有的镇流器波形虽好，但功耗仍较大、场管温度较高，时有烧管现象;有的产品波形虽一般，功耗并非想像中那麽差、温度也不很高，故障现象也不明显。如果只从驱动上分析，解释不通这种现象。但把驱动、电路、负载特性、电源供电、结合电路一起作理论分析，却能证明这种现象存在的合理性。我厂在设计、生产镇流器时是按优化电路模型计算、调整各个部分的参数，使产品功耗下降、可靠性也得以提高。贮能元件电容、电感，变压器的能耗参数设计是很多厂家忽视的一环，只考虑了电路功能的需要，而少在降耗上下功夫。贮能元件理想情况下只进行能量交换而耗能不多，但实际上参数设计、材料选取不同，最终出现耗能相差甚远，而这正是大功率无极灯镇流器设计生产中值得所有厂家深入研究的一环。无极灯镇流器技术重点研究问题之二：EMC滤波无极灯EMC干扰主要是辐射干扰和传导干扰，辐射干扰向空间发射，也叫射频干扰，传导干扰指对电网的干扰，主要来源于功率因数校正、变频输出、电路耦合等几个地方，相对来讲变频输出(镇流器工作频率)的干扰占大部分，由于无极灯工作频率极高，功率管在开关过程中的硬特性会产生大量的一次谐波与多次谐波干扰，在EMC检测中体现出来的就是工作频率与它的倍数频率附近的干扰明显增大，随着镇流器功率的增大，干扰强度增大，针对这个问题必须从输入级的滤波电路、功率因数校正电路、谐振电路上做出相应的处理。无极灯镇流器技术重点研究问题之三：谐振电路的参数设计谐振电路由镇流电感、耦合器、启动电容构成，在通电时产生谐振电压，灯亮后镇流电感与耦合器构成电压分配关系。在电路设计中要考虑的因素有工作频率、谐振频率、功率控制、谐振电压。无极灯的工作频率，目前有2.65M与250K两种，均为固定频率。当频率、灯管功率确定后由灯管功率向前反推设计参数。谐振参数设计时，可设灯管为开路状态，镇流器电感、耦合器电感、启动电容形成一串并联电路，则谐振频率 ，其中f0为谐振频率，L1为镇流电感，L2为耦合电感，C2为谐振电容。通常取L1，L2基本相等，则 ，根据灯管功率、灯管温度等，耦合器线径、匝数、磁环参数、电感量即可确定。灯亮后，耦合器与灯管等同变压器关系，其初级为耦合器，次级为灯管，次级电流将改变初级电感量，使谐振电路参数改变，f0向下偏移，镇流器则以恒定频率工作在感性负载状态之下。此时镇流电感起负反馈的作用调节灯管功率。提高谐振电压幅度，在考虑低温启动时保留充足余量，是设计中关键的问题，也是本厂产品优势之一。无极灯镇流器技术重点研究问题之四：异常情况下的保护无极灯的异常情况保护主要有几方面：高温保护、过电压保护、工作中保护、启动保护。由于无极灯电子镇流器为电子元器件，镇流器在超过70度以上工作时，里面的容性元件的使用寿命会大大降低，故而在工作中必须设置高温保护电路来保证镇流器的寿命与稳定性。在雷击等异常情况下，电网供电电压会产生极短时间的高压浪涌，若没有有效的电路把这种瞬间的能量导出电路以外，会对镇流器产生永久性的破坏，根据浪涌等级的不同，需要设置不同强度的保护电路。工作中保护是指在灯管正常点亮之后，在管壳破裂、漏气、功率激增的异常情况的保护，这种异常情况下，若保护电路反应时间过长或者没有保护的话，镇流器会在极短时间之内