荧光灯中电子镇流器应用.doc

毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目： 荧光灯中电子镇流器应用姓 名： 田弯弯 编 号： 20082003305 平顶山工业职业技术学院 2011 年02月 23 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 田弯弯 专业 应用电子技术专业 任 务 下 达 日 期 2011 年 3 月 1 日设计（论文）开始日期 2011 年 3 月 6 日设计（论文）完成日期 2011 年 5 月 20 日设计（论文）题目： 电子镇流器在荧光灯中的应用 A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 王绍武 系（部）主 任 韩莉 2011 年 6 月 2 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 自动化 系应用电子技术专业专业，学生 田弯弯于 2011 年 06 月 10 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 电子镇流器在荧光灯中的应用 专题（论文）题目： 指导老师： 王绍武 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 田弯弯 专业 应用电子技术专业 年级 08级 毕业设计（论文）题目： 电子镇流器在荧光灯中的应用 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 目录第一章 前言1第二章 背景22.1传统荧光灯启动及发光原理22.2电子镇流器22.2.1电子镇流器的基本分类及电子镇流器与电感镇流器主要区别32.2.2电子镇流器的基本电路及工作原理52.2.3电子镇流器的浪涌电流92.2.4电子镇流器应用问题112.3节能效果显着主要表现在以下四方面122.4日趋完善的可靠性和其性价比奠定了坚实的前行路13第三章 电子镇流器在智能荧光灯中的应用153.1关于荧光灯的灯丝预热153.1.1荧光灯的预热启动153.1.2灯阴极预热启动可分为以下两种情况163.1.3荧光灯的非预热启动183.1.4荧光灯灯丝的几种常用预热方法与特点183.2 NE5565的功能及其工作原理233.2.1灯电压调整器243.2.2低电压锁定电路243.2.3启动与PFC电路过电压保护253.2.4电容性负载保护253.2.5半桥振荡器253.2.6缓冲器电路253.2.7脉冲宽度调制器253.2.8过电流保护263.2.9功率因数放大器263.2.10直流误差放大器263.2.11调光26第四章 电子镇流器发展及取得的成就33第五章 致谢35第六章 参考文献36 第一章 前言20世纪80年代后期，美国将环型电感镇流器应用在紧凑型节能荧光灯上，1988年Midwest Toriod公司开始批量生产。我国相继于90年代初，由中美合资青岛太平洋照明有限公司采用环型铁芯生产插拔式节能荧光灯电感镇流器，至今已有10多年历史。随着科技的飞速发展和人类社会的不断进步，人们对照明的高校控制和照明效果多样化的要求也不断提高，同时对能源的需求也越来越巨大，智能照明系统充分利用电子技术、通信技术和计算机网络技术，运用有效的管理和控制粗略，实现高效、环保、节能、舒适的照明效果。照明用电的猛增以及发电能源消耗的加剧，将使我国的供电势态和环境与生态保护的现状日益严峻。如果无限制地建设水力发电设施，将会频临破坏自然环境的生态灾害；如果不断增设火力发电站，又将更进一步恶化业已存在的能源危机。因此，可持续发展的科学观要求，一是加强可再生能源的利用，加快太阳能、风能、生物质能、核聚变能等各种发电技术的发展；二是加速节能高效光源和灯具的研究、应用与发展。自我国在20世纪80年代末90年代初研制并生产电子镇流器和电子节能灯以来，这一新兴的绿色照明产业，已经得到长足发展，目前我国已成为世界上照明电器产品生产规模最大的国家，产量居世界首位。以及它们的制造工艺，并对工厂生产起到指导作用的书籍尚不多见。尽管多年来国内有不少遗憾的是，长期以来能系统讲清电子镇流器和电子节能灯的工作原理、组件参数的选择以志刊物发表了许多这方面的文章，在各地历年召开的照明会议上也有不少论文宣读，有的已汇编成册。但整体说来，这些材料均过于零散，论述也不够系统；至于在工厂生产中所遇到的一些疑难问题，更少有人涉及，更少有人从理论上加以阐述并提出中肯的解决办法。本文主要讨论荧光灯和LED光源等高发光效率的节能光源及其灯具在设计应用发面的要点。重点阐述荧光灯真正实现节能应用的能耗评估发展和设计要素。第二章 背景2.1传统荧光灯启动及发光原理电灯(启动)时，电流流过电极并加热，从灯丝向内发射出热电子，并开始放电。放电产生的流动电子跟管内的水银原子碰撞，发生紫外线(253.7nm)。这种紫外线照射荧光物质，变成可见光。随着荧光物质的种类不同，可发出多种多样的光色。2.2电子镇流器2.2.1电子镇流器的基本分类及电子镇流器与电感镇流器主要区别1.电子镇流器按安装模式可分为：（1）独立式；（2）内装式；（3）整体式。2.电子镇流器按性能特点可分为：（1）普通型，高频化使之小型、轻、有节电功能；（2）高功率因数型H级，采用无源滤波和异常保护；（3）高性能电子镇流器L级，有完善的异常保护功能，电磁兼容；（4）高性价比电子镇流器L级，集成技术和恒功率电路设计，电压波动影响照度小；（5）可调光电子镇流器，采用集成技术和有源可变频率谐振技术。图5传统荧光灯与现代荧光灯比较3.节能效果显着主（1）灯管（泡）在采用了高频或低频方波电流点灯工作后，其系统发光效率得到大幅度提高。在同等条件下，要得到相同的照度，相对于传统电感镇流器，使用电子镇流器其输入功率普遍可减少10%以上；（2）电子镇流器自身的损耗小。市面上较好点儿的400W电子镇流器效率可达93%以上；（3）功率因数高，可达0.99；（4）输出灯功率稳定，市面上较好的电子镇流器，电源电压输入变化15%时，输出灯功率变动小于3%，不致造成灯泡短时过载，而缩短灯寿命，也避免了不必要的浪费。 4.节约资源生产电感镇流器需要消耗大量的硅钢片和漆包线，而电子镇流器则可以大大减少资源损耗。以400W金卤灯（CWA镇流器）为例，需要铜2.0公斤，硅钢片4.0公斤，而使用电子镇流器，只需要铜约0.4公斤，不需要硅钢片。5.点灯参数优越电子镇流器比电感镇流器有更优越的点灯参数，可以取得更好的点灯效果。输出灯功率恒定，电路设计可以做到输入电源电压在120265V的宽范围中变化，其输出的灯功率变化3%，对于供电质量不高，电源电压波动大的场合，电子镇流器将更显其优势。等的启动过程中，灯电压逐渐上升，灯电流逐渐减小，其灯功率随灯电压增加而增大，当灯功率达到额定功率值时，其灯功率基本不再随灯电压变化而变化，即灯功率保持不变，由于灯输出功率恒定，进而可有：（1）点灯功率恒定，使得灯泡色参数一致性比较好。（2）气体放电光源有负阻工作特性的同时，尤其在其寿命的后期，灯泡（管）管压会逐步升高，这时电感镇流器的输出特性基本上为恒流输出，灯电流变化很少，使灯功率提高，这会加速灯的老化，进而又使灯管管电压提高，如此下去，将使灯泡管快速寿终。6.具有自动保护功能高压气体放电灯的点灯电路一般采用高压启动，一些灯泡启动特性差，或是点过一段时间后启动困难，特别是在热启动的时候，传统的点灯电路就极易产生辉光拉弧放电，这样长时间无法进入弧光放电过程，这会损伤电弧管里面的电极，使灯泡寿命缩短。一些采用间隔脉冲触发的新型电子镇流器可以有效地解决因启动困难而缩短灯泡寿命的困难。同时还有明显的保护效果，当灯出现输出短路，输出开路，过热等异常情况时，具有自动保护功能，可以很大程度上提高电子镇流器工作的可靠性。7.实现了自动控制功能实现了各种自动控制，如对灯光的智能化控制，根据灯泡的特性，钠灯泡可调范围为40100%，而金卤灯泡也可达50100%，满足了照明的多时段多场合的需要，这对于许多场合是非常必要的，提升了照明品质的同时还可以大量节约电力。（1）通常采用如下方法来实现对灯光的控制：1）采用红外传感器。通过检测人体信号进行控制。如在超市、仓库、加油站、停车场等。2）应用光敏组件。根据自然光或其它光源信号，自动调节灯功率，实现自动调光，可应用于办公室、工矿照明、农业照明等多种场合。3）时钟控制。典型应用于路灯照明，设定不同程序，使路灯在每天24小时不同时段内，有不同的光照度输出。道路、街道、隧道等采用这种控制可以大量地节能。4）手动调光。高压钠灯、金卤灯都可以在宽范围内通过调节输入到灯泡的功率大小来实现连续无抖动的调节。2.2.2电子镇流器的基本电路及工作原理从工作原理而言，电子镇流器是一个电源变换电路，它将交流输入市电电源的波形、频率和幅度等参数进行变换，为灯负载提供供电电源，并且要求这个灯负载供电电源电路应能满足灯负载对灯丝预热、点火、正常工作和在灯负载电路有故障状态的保护功能要求。常用的电子镇流器直流/交流变换电路（DC/AC）如图1所示。图1常用的电/交流变换电路图2典型电子镇流器应用电路图2所示电子镇流器电路的工作原理如下：功率开关晶体管VT1和VT2为半桥功率变换级的两只开关管，电容C3和C4组成无源支路，灯负载接在无源支路的中点和半桥开关组成的有源支路的中点之间，灯负载电流由C3、C4提供，电阻R1电容C2和双向触发二极管VD2组成半桥自激振荡电路的启动电路,如图（1）。图（1）启动电路当电路加电后，流经R1的电流对电容C2充电，当电容C2两端的电压达到双向触发二极管VD2的触发电压（大约为35V左右）时，VD2雪崩击穿，这时电容C2通过开关管VT2的基极发射极放电，VT2因发射极正偏而导通，在VT2导通期间，电流路径为：+VDCC3灯管灯丝FL1C2FL2真流电感L1T1初级线圈T1aVT2的集电极VT2的发射极地，开关管VT2集电极电流的瞬时变化为di/dt，通过振荡线圈T1a的两个次级绕组T1b和T1c产生相应的感应电动势，其感应电动势的极性如图15所示，其结果是VT2的基极电位升高，基极电流和集电极电流进一步增大，由于正反馈的原因，使开关管VT2跃变到了饱和导通工作状态，在VT2饱和导通期间，启动电容C2通过双向二极管VD2和开关管VT2的发射结放电。图（2）正反馈电路启动电路R1、C2和VD2为电路的起振提供起振工作条件，一旦电路振荡起来后，电路维持振荡是通过振荡线圈T1a、T1b和T1c所提供的正反馈来实现，如图（2）。当开关管VT2达到饱和后，振荡线圈T1a、T1b和T1c中的感应电动势为零，VT2的基极电位开始下降，Ib2下降，致使Ic2下降，而这时VT1的基极电位开始上升，这种变化由于正反馈的作用，使VT2截止，VT1饱和导通，在VT1饱和导通期间，灯负载的电流通路为：VT1的集电极VT1的发射极T1aL1灯丝FL2C2灯丝FL2C4地。当VT1饱和导通后，导致振荡正反馈变压器T1又进入磁饱和状态，同样由于T1的正反馈又重新使VT2饱和，VT1截止，如此周而复始，VT1和VT2交替饱和、截止，使电路进入振荡工作状态，通过L1和C2组成的谐振电路发生串联谐振，在谐振电容C2的两端产生一个高电压脉冲加到灯管两端，使灯管启动进入工作状态。图（3）串联谐振电路由于电路工作于高频振荡工作状态，所以镇流电感L1的值可以取得很小，例如对40W的荧光灯如果采用电感镇流则需要大约800mH的电感量的镇流电感，体积和质量都较大，而对高频振荡的电子镇流电路，同样对40W的荧光灯电子镇流器中的镇流电感L1的电感量仅需2mH，所以体积和质量都要小很多。 1） 2）图3电流的流向图图3 1）和2）分别表示VT1导通、VT2截止和VT1截止、VT2导通时的灯电流流向图，RL表示荧光灯工作时的等效电阻。由图3可知，在VT1导通、VT2截止和VT1截止、VT2导通两种天关工作状态下，通过灯负载的电流方向是相反的，开关管VT1和VT2轮流导通、截止，使通过荧光灯管的电流为高频交流电。LC谐振电路的谐振阻抗特性如图4所示，由图4可以看出，在谐振频率f0处，L/R值越大，则谐振电路的Q值越高，灯电路的电流也就越大，反之，L/R值越小，则灯电路的电流越小。在荧光灯电子镇流器的设计中，应适当选取L和C的数值，使电路的Q值在3左右。图4 LC谐振电路的谐振阻抗特性2.2.3电子镇流器的浪涌电流是否遇到过这种情况?当完成了一项大型照明翻新改造工程的设计，在工程中用先进的电子镇流器取代上千个荧光灯灯具中的旧式磁性镇流器。客户满怀期望通过这一改造节省能源，降低维修成本，并得到较好的照明效果。不幸的是，电器承包商却发现了你设计中明显的问题，因为照明控制系统的组件在安装期间已经开始损坏。很快人们发现机械继电器触点被熔在了一起，但是为什么会发生这种情况?电路是根据国家电器法规(NEC)的需要设计的，承包商按照工程师的图纸施工，电子镇流器是列入UL认证目录(UL-listed)中的产品，而照明控制继电器的额定负载的最值设计是合理。那么为什么继电器的触点会熔在一起呢?最合理的答案是：这是由电子镇流器的浪涌电流造成的。1.什么是浪涌电流浪涌电流对于照明设计者来说不是一个新的问题，在IES照明手册上可以迅速查到白炽灯的钨丝在冷却状态下存在相当低的电阻，当首次提供电能时，通过钨丝的电流量要比当钨丝达到正常工作温度时通过的电流量大2025倍。幸运的是，这种情况通常发生在零点几毫秒之内。因此为白炽灯负载设计的机械继电器通常具有超尺寸的触点以便处理这种电流的初始冲击。浪涌电流对用于荧光灯的磁芯和线圈镇流器影响不大。流向灯内的电流由一个电感器来控制，当首次提供电能时电感器具有较高的阻抗。通常可在不到10毫秒的时间内将浪涌电流量限制在10倍或限制在工作电流值上。因此，为白炽灯负载设计的电路也适用于处理由荧光灯普通镇流器负载引起的浪涌电流。然而时代已经变了。作为设计选择，国家器具能源保护条例几乎取消了常规磁性镇流器，最新的设计是电子镇流器。电子镇流器具有体积小、轻便、低能耗、消除频闪，能为先进的灯提供调光特性等优点。电子镇流器的可靠性问题在早期的设计中已经得到解决，而遗留下来的唯一的缺陷就是浪涌电流问题。电子镇流器的设计概念比较简单。在这种简单设计中有两个主要问题。首先，只有当来自整流器的输入电压大于电容器的电压时电流才能流入电容器。在每次AC周期的峰值上电容器都有被充满电的情况发生，其结果是输入电流不是正弦波，从而使转换器出现大量的谐波失真。这可以造成电源线路过热，给公用事业公司造成很大的麻烦。镇流器的制造商在处理这个问题上有两个设计上的选择。首先，他们可以安装一个由电感器、电容器和电阻组成的被动滤波器，在电路中放置在AC-DC转换器之前。这个滤波器使电流平稳地流入桥式全波整流器，以产生谐波失真(THD)总量被控制在20%30%之间的正弦波(这同样有助于提高镇流器的功率因数)。第二个设计选择是采用一个主动滤波器，将其安装在桥式全波整流器之后。这实际上是一个既可以过滤流入电容器的电流又可为电子镇流器提供一个高功率因数的电子开关。镇流器的制造商们通常愿意选择主动滤波器，这有几个理由：主动滤波器能将谐波失真控制得比被动滤波器低，一般低于10%。更重要的是采用电子组件的主动滤波器具有比被动滤波器便宜、体积小、重量轻和节省能源等优点。2.短路问题由于电感组件的作用，被动滤波器通常可将浪涌电流限制在合理值上。一般最大值是工作电流的30倍，并持续5毫秒。而另一方面，主动滤波器就无法提供这样的内在利益。在浪涌电流100倍于工作电流的情况下，一个装在20A电路上的16A电子镇流器转换为一个1600A振荡器作为照明控制继电器和电路自动断路器!这就大大超过了最大电路自动断路器和继电器的设计限制。装置在墙上的开关和照明控制组件(特别是固态装置)同样有损坏的危险。大流涌电流的两个附带的影响是电压降低和瞬时谐波失真。假设一座大型办公楼的一整层的电器设备同时开启，在上千安培电流中测量到的电流波的影响将可能是一个整个建筑电源供应瞬息电位差和严重的谐波失真。造成的不良结果可能包括计算机和办公设备的重新启动，同时可能造成探测器和火警传感器错误发出警报。你可能认为对于镇流器制造商来说这是一个重要问题。但问题是他们中的大多数并不重视这个问题。几乎没有制造商在产品目录中公布详细的浪涌电流数据，并且从他们那里获取特殊镇流器的数据也常常是很困难的。2.2.4电子镇流器应用问题1.可靠性难以保证。HID灯用电子镇流器电路结构远比荧光灯电子镇流器要复杂得多，选用的电子组件数量数倍于荧光灯用电子镇流器，电子组件失效概率也高。同时，中国HID灯泡生产厂家参差不齐，实际执行标准不一，灯泡与电子镇流器很难实现真正意义上的匹配，使用效果便可想而知了。2.工作环境难以如愿。电子镇流器对使用环境的要求使得对灯具设计提出了新要求。比如钠灯主要用于户外道路照明，每天工作时间平均在12小时左右，工作时间较长，且露天工作，直接受到一年四季较大温差、狂风暴雨、闪电雷击的影响。另外，还要考虑到镇流器和灯泡都安装在密封的灯具外壳内，大功率灯泡所发出的热量远远高于夏季环境温度。镇流器若能经得起高温这一关的考验，寿命就不成问题！3.散热问题是老大难。 散热问题是影响电子镇流器寿命的重要因素（尤其大功率电子镇流器）。对目前大量发展的一体化灯具，难以安装使用，主要是电子镇流器一般要求工作环境温度应低于55，使电子镇流器外壳温度保持在75以下，来保证电子镇流器的使用寿命。而实际运行中却很困难，因此，设计美观大方，有良好散热效果的灯具，是时代所需。从行业整体现状看设计实用型的大功率电子镇流器还有待于完善。4.成本期待百姓价。电子镇流器虽然其综合经济效益高，但是由于一次性投资高，在使用一年后才能逐渐显现其运行成本的优势，还难以被人们广泛接受。还有要提高可靠性，成本必然更会大幅增加。但随着电子技术水平的快速发展，以上问题都将陆续得到改善，电子镇流器必将成为绿色照明的重头戏而被广泛的关注和应用。2.3节能效果显着主要表现在以下四方面 1.节约资源生产电感镇流器需要消耗大量的硅钢片和漆包线，而电子镇流器则可以大大减少资源损耗。以400W金卤灯（CWA镇流器）为例，需要铜2.0公斤，硅钢片4.0公斤，而使用电子镇流器，只需要铜约0.4公斤，不需要硅钢片。2.电灯参数优越电子镇流器比电感镇流器有更优越的点灯参数，可以取得更好的点灯效果。输出灯功率恒定，电路设计可以做到输入电源电压在120V265V的宽范围中变化，其输出的灯功率变化100ms的镇流器图图7 控制电流进行预热的镇流器对开了电压的要求如图7所示，开路电压和转换时间ts。在灯的启动过程中，当开路电压在te时间被提高，而阴极预热过程在te时间结束（预热电流中断），开路电压的转换时间ts应不大于100ms。在开路电压的转换时间内阴极始终保持发射状态的情况下，转换时间ts可以大于100ms。由于灯阴极在预热达到te时被加热到发射状态，因此在灯启动过渡阶段有效预热电流不得降低到绝对最小值（im）以下，以确保灯阴极处于发射状态。一些类型的灯规定达到te之前的开路电压最大值高于或等于达到te之后的开路电压的最小值，因此为这类灯设计的镇流器无需为了使灯可靠启动而提高开路电压。 （2）方均根电压和施加电压的时间。当阴极电压超过下列值并且电压施加的时间0.4s时，即可达到阴极发射温度。（低电阻阴极：3.0V/ms；高电阻阴极：6.0V/ms）。为了防止阴极温度过高，应规定施加电压的最大值。当施加电压大于10V/ms时，所有阴极两端都会出现横向弧光放电。（3）开路电压。在达到阴极热电子发射之前，如灯的开路电压低于可进行冷启动的值，则允许同时施加阴极预热电压和灯电压。虽然电子镇流器可以提供多种电压控制方式，但均应遵守在达到启动之前将灯电压保持在灯冷启动水平以下的原则。灯丝最大有效预热电流在预热过程中的任何时刻不得超过规定的最大值，预热时间不小于0.4s。（4）镇流器应向灯提供所需阴极预热电压、阴极工作电压和灯启动电压。（5）镇流器应按规定值向灯提供启动电压。启动电压可与阴极预热电压同时施加，也可在0.4s间隔后上升至该项值。但在0.4s之前施加的任何电压必须低于可导致灯启动的电压水平。一个性能良好的电子镇流器的预热、点火和荧光灯工作与电子镇流器工作频率之间的变化规律如图8所示，电子镇流器的预热、点火和荧光灯工作与工作频率变化关系曲线如图9所示。图9电子镇流器的预热、点火和荧光灯工作与工作频率变化关系曲线3.1.3荧光灯的非预热启动荧光灯的非预热启动是指灯电极不需加热，利用高开路电压引起灯电极场致发射使灯触发启动。非预热启动是利用向灯两端施加的瞬时高开路电压引起的电极场致发射使灯启动。开路电压的水平及镇流器的源阻抗，决定着灯从放电的辉光电流阶段过渡到完全弧光放电状态所需的时间。造成灯端部发黑而过早损坏的原因之一，是在启动过程中产生过长过大的持续性辉光放电电流，为了尽量减小辉光放电电流的破坏性，必须确保提供的开路电流为最小值，并且镇流器应能驱动灯迅速通过此阶段而不会导致重复启动时间超过100ms。3.1.4荧光灯灯丝的几种常用预热方法与特点1.单灯电流灯丝预热型单灯电流灯丝预热型的电路结构如图10所示，在这种灯丝预热电路中，利用在电路预热期间通过灯丝与启动电容之间的电流实现灯丝预热。具有电路简单、易于实现的特点，实用中应用较多。2.单灯电压灯丝预热型单灯电压灯丝预热型电路结构如图11所示，在这种灯丝预热电路中，利用和镇流电感（L）绕在一起的两个灯丝绕组上的电压实现灯丝预热。特点是在灯的整个工作过程中，灯丝都有电压施加于灯丝两端。图10 单灯电流灯丝预热型 图11 单灯电压灯丝预热型3.双灯串联电压灯丝预热型双灯串联电压灯丝预热型电路结构如图11所示，在这种灯丝预热电路中，利用和镇流电感绕在一起的三个灯丝绕组（L）上的电压实现灯丝预热。特点是在灯的整个工作过程中，都有电压施加于灯丝两端，并且通过中间的灯丝绕组（L）的电流应为上、下两个灯丝绕组（L）灯丝电流的两倍。4.双灯串联电流灯丝预热型双灯串联电流灯丝预热型电路结构如图12所示，在这种灯丝预热电路中，利用和镇流电容串在一起的一个灯丝变压器（T2）上的次级电压实现灯丝预热。5.双灯并联平衡变压器灯丝预热型双灯并联平衡变压器灯丝预热型电路结构如图13所示，电路中利用一个平衡变压器（T）来实现灯丝的预热。电路工作原理同单灯电压灯丝预热型电路相同。电路特点是电路中的平衡变压器可使两只灯的工作电流一致。6.双灯并联电压灯丝预热型双灯并联电压灯丝预热型电路如图14所示，电路工作原理同单灯电压灯丝预热型电路。图12 双灯并联电流灯丝预丝预热型图13 双灯并联平衡变压器灯丝预热型 图14 双灯并联电压灯丝预热型3.2 NE6556电子镇流器控制器NE5565是飞利浦公司于1996年推出的电子镇流器控制器IC。这种双极性单片IC集成了功率因数控制器和镇流器半桥振荡器、驱动器及控制器电路。利用NE5565设计荧光灯交流电子镇流器，可以有效地减少组件数量，减少镇流器体积，减轻镇流器重量，并有利于提高电子镇流器的可靠性与安全性，延长电子镇流器和荧光灯的使用寿命。NE5565采用20脚DIP窄体封装，顶视图如图15所示。NE5565主要由功率因数（PF）放大器、直流（DC）误差放大器、PWM控制器、半桥振荡器、输出缓冲器、电压调整器、灯电压调节器、灯电流镇流器和欠电压锁定保护、容性负载保护、过电流保护等电路组成，其内部结构方框图如图16所示。表一 NE5565各个引脚功能引脚序号引脚符号功能1CT半桥振荡器电容器2CPPFC电路PWM电容器3DMAX占空因数、软启动和时间延迟R/C输入4RT设定半桥振荡器频率的定时电阻5RXCX启动电阻和电容输入、用作设定频率便宜时间6VLAMP灯电压调整器输入7GRECT灯电流整流器电容输入、调光控制输入8L12灯电流差分输入9L110CSE过电流保护电流传感输入11GND地12OLTPPFC电路栅极驱动输出13VCC电源电压（9.314）14OETR半桥（DMOS）电路栅极驱动输出15IPREM初级电流传感输入16VRCF参考电压（7.42、+%）17PF功率因数输入18OV过电压比较器输入19DC直流误差放大器输入20DCOCT直流误差放大器输出，外部连接滤波电容NE5565中的PFC电路是一种工作于断续电流传导模式的升压式DC-DC变换器，可使电子镇流器具有令人满意的低交流输入电流谐波和高达0.99的线路功率因数，并为镇流器电路提供约400V的高度稳定的低纹波直流电压。为防止由于负载去除时出现的过冲，PFC电路还具有电压保护功能。图15 20脚DIP窄体封装顶视图图16 NE6556在双管荧光灯调光镇流器中的典型应用电路原理图CTCPDMAXOET灯电源整流灯电压调整器欠电压锁过电流保护容性负载保护PWM半桥振荡器过电压保护缓冲器电路电压调节器功率因数与正反馈放大器1918171615141297810116432120VCCRT5RXCXVLAMGRECL12L1CSEGNDOLTPIPREMVRCFPFOVDCOCTDC图17 NE65556的内部结构方框图NE5565中半桥振荡器的作用是把PFC升压变换器的输出直流高压转换为高频电位。半桥控制器电路驱动外部两个高压功率开关MOSFET，并具有灯电流调节、峰值灯电压限制和在故障期间对功率开关保护等功能。NE5565控制器IC通过选择可变频率、可编程预热和点火程序。如果因某种原因点火失败，NE5565能够重新开始预热和点火程序，进行再启动。3.2 NE5565的功能及其工作原理在VREF脚输出一个7.42V的被调整的参考电压，作为控制逻辑电源电压的基准。VCC电压通常为12.7V，在VREF电路可以产生输出之前需要一个至少是9.3V的电压。在0到85的温度范围内。VREF输出电压的精度是+3.5%。3.2.1灯电压调整器R3C3C2CTCPR2RTR1RXC1CXR4R5荧光灯T2VX8972012431651561418191110121713EMI滤波 + _功率因数校正（PFC）电路直流电源VCC PF OUTP CSE GND DC OV OETR VLAMP IPREMRXCX VRCF RT DMAX CP CT DCOCT GRECT L1 L12半桥方波振荡器调光输入当在VLAMP脚上的电压超过VREF时，IC内灯电压比较器检测VLAMP上的电压后被启动。当灯电压达到最大允许开路电压值后，通过产生一个快速的频率增高以减小在VLAMP脚上的电压。在稳态工作期间，灯电压由灯管的弧光电压支配。在灯丝预热、灯点火或灯被移开条件下，控制电路可以限制灯管两端的最大开路电压，RXCX时间常数设定启动电路的频率偏移时间。图18 NE6556在双管荧光灯调光镇流器中的典型应用电路方框图3.2.2低电压锁定电路NE5565的保护电路利用带有电压参考的施密特触发器决定电源电压上限和下限门槛电压值。当VCC脚上的电源电压降至10V的下门限电压值以下时，PFC和半桥电路则均被上门限电压值之前，则不允许重新开通。电路最小的延迟时间有DMAX脚外部的组件数决定。3.2.3启动与PFC电路过电压保护半桥电路中的欠电压锁定电路检测PFC电路的直流输出电压。在PFC电路的输出电压达到预定值（如400V）之前，NE5565中的半桥振荡器的振荡频率不会向灯正常点燃时的工作频率偏移，因而则不会进入灯点火时许。过电压输入脚（OV）检测PFC电压，当OV脚上的输入超过5/7VREF时，频率由最高向最低值过渡，开始灯点火程序。过电压保护电路阻止PFC电路直流输出电压超过设定值。当OV脚上的电压远高于VREF时，PFC缓冲器栅极驱动输出OUTP则被关断。PFC电路中的过电压保护电路对于AC线路的传输电压不起抑制作用，只对PFC电路本身产生的过冲起保护作用。3.2.4电容性负载保护当电子镇流器等负载未接入或移开时，电容性负载保护电路用作防止半桥逆变器中功率晶体管失效。当频率在由半桥驱动的IC外部的LC网络的谐振频率以上时，电容性负载保护电路则限制半桥振荡器工作。当频率高于LC网络的固有谐振频率时，半桥LC负载网络的初级电压在相位上超前初级电流