电子镇流器防电磁干扰设计方案

1、电子镇流器防电磁干扰设计方案2013年4月18H 来源：大比特半导体器件网1电子镇流器电子镇流器（Electricalballast）,是镇流器的一种，是指采用电子技术 驱动电光源，使之产生所需照明的电子设备。与之对应的是电感式镇流器（或 镇流器）。现代日光灯越来越多的使用电子镇流器，轻便小巧，甚至可以将 电子镇流器与灯管等集成在一起，同时，电子镇流器通常可以兼具起辉器功 能，故此又可省去单独的起辉器。电子镇流器还可以具有更多功能，比如可 以通过提髙电流频率或者电流波形（如变成方波）改善或消除日光灯的闪烁 现象；也可通过电源逆变过程使得日光灯可以使用直流电源。2电子镇流器的组成电子镇流器由抗干

2、扰滤波器、整流滤波电路、功率因数调整器、高频变 换、谐振电路、异常状态保护电路和荧光灯组成，各部分作用如下：1）抗干扰滤波器：防止电子镇流器产生的高频干扰信号进入到电网造成 幅射。2）整流滤波电路：将220Y的工频（50Hz或60Hz）交流电变换成310V的直 流电，作为电子镇流器的电源。3）功率因数调整器：对本机的功率因数进行调整和补偿。4）髙频变换电路：电子镇流器的心脏电路，将直流电源变换成20K 50KHz左右高频电源，去驱动荧光灯。本电路通常采用一对功率管（三极管或 场效应管）组成的自激振荡器来实现。5）谐振电路：用来取代普通荧光灯的启辉器，它在荧光灯起辉前，可以 等效为一个串联谐振电

3、路，其振荡频率与高频变换电路的频率一致，谐振时， 在电容C上产生一个很髙的电压，确保灯管着火点亮。灯管点亮英等效电阻 减小，此电阻与电容C并联，大大地降低了谐振电路的Q值，该电路又成为 了一个RL串联电路，L变成了一个限流器。6）异常状态保护电路：当荧光灯不能正常点亮时，很高的谐振电压会使 功率器件烧毁，本电路的作用是保护功率器件在异常状态时不会饶毁。7) 荧光灯：作用是将20K50KHz左右高频电能变换成光能。3电子镇流器中电磁干扰的来源及其影响3. 1传导干扰的来源及其影响电子镇流器工作时所产生的电磁噪声通过输入电源线传导到电网中，引 发传导干扰，对周围环境造成污染并影响相关电子设备或系统

4、的正常工作。 电子镇流器的传导干扰源主要来自以下几个方而：(1) 元器件的固有噪声。主要有热噪声、散粒噪声、接触噪声等。(2) 半导体二极管在开关过程中产生的电磁噪声。在快速开通和关断的同 时，瞬时变化的电压和电流会形成很强的电磁噪声。(3) 功率半导体器件在开关过程中，会产生很髙的瞬态电压或电流并引起 振荡。开关速度越快，开关电流越大，所引起的瞬态电磁噪声也越大。功率 半导体器件在交流电网上产生直接的传导干扰，这种噪声分差模与共模。(4) 在采用髙频泵或双泵电路的无源功率因数校正结构中，功率开关管的 髙频开关信号通过反馈元件加到输入端，经过电源进线送入电网中，形成传 导干扰。3.2辐射干扰的

5、来源及其影响电子镇流器工作时，形成的磁场、电场通过输入、输出导线及负载或某 些元器件以电磁波的形式向外辐射，与周边电子、电器设备之间以电磁波传 播而形成的骚扰称为辐射干扰。辐射干扰主要以磁场的形式存在，是通过磁 场产生的干扰，由导体间的互感引起的。当电路中电流发生突变时，交链到 电路的磁通也随之发生变化，进而感应出干扰电压。3.3谐波干扰的来源及其影响由于电子镇流器的负载属非线性负载，工作时会产生谐波。另外，低功 率因数电路或功率因数校正电路处宜不当的电子镇流器，其输岀电流波形将 产生严重谐波畸变。谐波的影响和危害主要表现在：增加电路的损耗，提高 温升，降低效率和使用寿命；增加绝缘中的介质损耗

6、和局部放电疑，加速绝 缘老化；增加噪音等。4电子镇流器电磁干扰的抑制措施4.1传导干扰的抑制措施1）合理接地传导干扰是通过电子镇流器的公共接地线以及接地网络中的公共阻抗产 生的。应该合理安排接地，地线尽量短，而且输入地和输岀地分开，使用独 立地线并联一点的接地方式，这样可以防止各个地之间的传导耦合，减少控 制信号之间的干扰。外壳接地可以实现对电场的屏蔽，用屏蔽削弱对内外电 路的干扰。例如电源的相线及中线通过Y电容接外壳及大地，可以减小系统 的传导1扰噪声。2）在直流供电电路中加去耦电路在开关管供电电路中加RC去耦电路，使开关管开通瞬间所需的电流不再 由电源提供，而由去耦电容为器件提供一个电流补

7、偿源，以减少电源及接地 系统中所引起的电流波动而形成的噪声。此外，在电子镇流器的半桥逆变电路中， 半桥中点到地之间所接的电容，可以减小厶U/At及【/t,有助于抑制电 磁干扰噪声。3）采用无源滤波器采用无源的EMI滤波器是抑制传导干扰最有效的办法。即在电路中插入 一个带通滤波器，让50 Hz交流电畅通，英余频率的信号受阻。但要严格控 制滤波器LC元件的寄生参数，它们的制作工艺、安装位宜、進线方式，都 会影响EMI滤波效果。加接图1所示的滤波电路，可以控制通过传导耦合进 入电网的噪声电平。图1 EMI滤波器电路滤波器的输出端与噪声源相接，而输入端则与电网相接，目的是防止各种高频及瞬态噪声通过传导

8、方式进入电网。滤波器抑制电磁噪声的效果，可 由插入损耗来衡量：插入损耗越大，滤波效果越好，对传导干扰的抑制作用 越大。传导干扰主要表现为差模干扰和共模干扰。(1) 共模干扰抑制I11 二1图2带共模扼流圈的滤波器共模扼流圈是共模插入损耗中起主导作用的电感元件。根据电磁感应原 理，在图2中，由于共模电流(Icm和I em)方向相同，所以在磁环中所形成 的磁力线是相互叠加的，即磁通相互叠加。由于磁通。二LI,故共模扼流圈 的总电感L二(l + e2)/Icm。若将共模扼流圈串在电路中，则相当于在电路 中串入了一个低通滤波元件，起到了共模抑制作用。(2) 差模干扰抑制差模扼流圈是差模插入损耗中起主导

9、作用的电感元件。它采用单个绕组 结构绕制，其线上的信号电流在磁环中也产生一立量的磁通，故很容易达到 饱和。因此差模扼流圈电感值较小，数疑级一般在U Ho共模扼流圈在一个 磁心上采用两个相同绕组的结构，两个绕组电流方向相反，其信号电流在磁 环中产生的磁通相互抵消，故不会存在磁饱和现象。因此其电感值可以较大， 共模磁环的数疑级一般在mHo220VC-r-犷qr2*ZE-X.O图3带差模扼流圈的滤波器根据电磁感应原理，在图3中，由于差模电流（Idm和I，dm）的作用，在 磁环中产生磁通，因而产生电感，所以在电路中串入了一个低通滤波元件， 从而起到了差模抑制作用。当然，由于Icm同样会产生磁通，进而产

10、生电感， 所以差模扼流圈对共模干扰同样有抑制，但抑制共模干扰需要产生较大的电 感，而差模扼流圈产生的电感量较小，所以对共模干扰的抑制作用较小。同样，根据电磁感应原理，由于差模电流（Idm和I dm）方向相反，所以 在磁环中所形成的磁力线是相互抵消的，即磁通相互抵消，因此共模扼流圈 对差模电流五抑制作用。在实际生产中，由于两条线（1和2）不可能做到完全 平衡（引线长度和漏感的不完全对称），所以存在不平衡电感Le, Le的值一 般小于L/1OO。因此，共模扼流圈对差模干扰也起作用，但作用很小。上述无源EMI滤波器是互易的，它既能抑制电子镇流器的电磁干扰送入 电网，又能抑制电网内的电磁干扰进入电子镇

11、流器中。带共模电感的EMI滤波器的元件参数，不能按没有互感的滤波器所得到 的公式进行计算。通常要先决泄所采用的电路结构，然后利用共模等效电路， 用网络分析理论，求出它的共模插入损耗。4. 2辐射干扰的抑制措施1）屏蔽电子镇流器虽然自身产生辐射干扰，并且输出导线和灯管也产生辐射电 磁干扰，但可以通过将电子镇流器装进带有接地点的金属屏蔽外壳，连同灯 具金属壳体可靠接地的方法解决。屏蔽是减少辐射干扰最有效的办法。2）隔离电子镇流器内部电路产生的辐射干扰，在电路周围以电磁场的形式，通 过电磁耦合对其它线路形成干扰。防止这种干扰最简单有效的方法是将电子 镇流器与英它线路隔离开来，切断或削弱它们之间的电磁耦合。隔禽的原则 和方法是：（1）干扰线路和其它线路尽可能不要平行排列；（2）敏感线路与一般线路如平行排列，苴间距应大于50 mm;（3）电源馈线与信号线应予隔离。4.3谐波干扰的抑制