电子镇流器电磁兼容性(EMC)的解决方案（完整版）

1、电子镇流器电磁兼容性(EMC)的解决方案摘要：电子镇流器电磁兼容性(EMC)的解决方案：1辐射干扰的技术方案；2传导 干扰的技术方案；3电流谐波畸变的技术方案；4.EMI传导干扰滤波器；5由厚 膜EMC专用IC组成的电子镇流器电磁兼容电路方案。2电子镇流器电磁兼容性的特征2.1 传导干扰(conducted)电子镇流器的传导干扰主要在“电源输入线和 “大地之间产生。这种干扰有两种类型即差模(DM)与共模(CM);差模(DM)信号以骚扰电压的形式出现在“电源输入线"之间，而与“地无关，共模(CM)干扰电压那么在 “电源输入线'与 “大地'中间产生，共模信号 电流从干扰电

2、源出发，通过分布电容入地，沿地线传播，再经每一电源线返回，传导干扰的主要特征集中在 “路'上。相对而言，差模(DM)信号较共模(CM)信号容易控制些。2.2 辐射干扰(RFI)电子镇流器电路电流，通过自身磁场、电场或输入、输出导线及负载(灯管)与周边电子、 电器设备间以电磁波传播形式而形成的骚扰称为辐射干扰(RFI)o辐射干扰的主要特征表达在“场上。2.3 抗干扰度 (EMS)当电子镇流器受到外部干扰源的高能脉冲、 瞬间过压、 静电放电、 瞬态电磁场和雷击等 电磁骚扰的情况下，电子镇流器应具备在一定范围内的承受能力并且能保证正常工作或无 损，如果说传导和辐射干扰是对环境传染 “病， 那

3、么抗干扰度就是电子镇流器的抗 “病 能力。2.4 输入电流谐波畸变低功率因数电路(NPFC)或功率因数校正电路处置不当的电子镇流器其输入电流将产生严重波形畸变，这种畸变同辐射干扰(RFI一样被认为是电源污染，在解决电子镇流器 EMI的 同时必须同步兼顾处置，使之符合 GB17625.1-2003 标准要求。3 电子镇流器电磁兼容性的关键技术和设计制造难点3.1 关键技术一般来说， 解决电子镇流器电磁兼容性的技术并不存在关键理论问题，而是由于目前电子镇流器现状所带来的，众所周知，为了到达电子镇流器提高输入功率因数降低谐波限值， 同时又不希望导致电子镇流器制造本钱大幅度增加的目的，采用有源功率因数

4、校正电路 (APFC)技术方案难以适合国情。目前我国大量应用和制造的电子镇流器实际都是无源功率因数校正电路(PPFC，特别是“高频泵"式电路，这种电路的一个主要技术措施就是将电子镇流器输出端的高频电流反应到电子镇流器的输入端。从而引起电子镇流器差模(DM)和共模(CM)传导骚扰明显上升，再加上目前为了有效降低光源的“频闪效应'，克制照明“环境污染，已将电子镇流器的振荡频率提高到 40 kHz 以上，这些均无异乎在解决电子而脱离镇流器电磁兼容性上 “ 雪上加霜， 如果不能突破电子镇流器的这些相关技术关键， 实际泛泛探讨电子镇流器的电磁兼容性和局限常规 EMI 滤波器的设计观念，

5、要想在实际制作和市场销售中有效、 可靠地解决以及监控电子镇流器的电磁兼容性问题， 无疑将是 “ 隔靴搔痒难以解决实际问 题。3.2 设计制造难点3.2.1 本钱难点电子镇流器在我国起步较早， 但起点较低， 市场低价格机制业已形成， 从市场经济角度 出发，留给解决电子镇流器电磁兼容性的制作 “ 本钱空间近乎为 “零， 这就给照明电器 行业提升电子镇流器的品质和执行“ 3C"认证带来了一个几乎无法逾越的障碍和形成了一个极大的 “本钱瓶颈。 因此如何依靠 “创新性的技术手段以低本钱科学而巧妙地实现电 子镇流器的电磁兼容性，是任何一个科研设计工作者无法否认也无法回避的现实难题。3.2.2 体

6、积难点由于灯具设计的紧凑性、经济性和小型化及细管径灯管（T8、T6、T5、T4 等）的推广，要求电子镇流器同步向 “小“细 “紧方向开展。因此电子镇流器的 EMI 设计电路必 须实现体积的小型化，而这恰恰与 EMI 滤波器滤波电感为防止磁饱和以及滤波电容增加容 量需要体积增大形成锋利的对立。3.2.3 工艺制作难点由于电子镇流器体积限制和适应灯具形状要求， 在电路设计排版时， 元器件特别是电感 元件的相对位置，输出 / 输入回路、连接导线，甚至印刷线路板的铜箔。都可能产生高频磁 场感应和电场感应，导致 EMI 传导干扰的某些频段超标，这时即使加大滤波器的电感和电 容，也将收效甚微。3.2.4

7、可靠性难点电子镇流器如果不解决可靠性问题、 保障长寿命 (>30 000 h) 工作，要想大面积推广和扭 转“ 节能不节钱的印象， 即便各项技术指标包括电磁兼容性在内的测试数据水平再高， 也 终将是 “花瓶一个， 或者充其量也只能称为科研样品而已， 明显没有实际意义， 因此在设 计电子镇流器 EMI 电路时务必将可靠性牢牢摆在首位。3.2.5 稳定性难点电子镇流器是一种需要大规模复制生产的产品， 往往在设计和研制时， 因刻意性制作和 精选材料，可以使其符合 “3C"认证的EMC要求，而一旦进入批量生产，那么面目全非， 即便从严掌握， 也是时过时不过， 偶然性高于必然性。 按经典

8、 EMC 电路设计采用的元器件， 对材质要求极高。其中特别是 EMI 磁性材料材质更是如此，国外企业之所以 EMC 处置较 好，其中一个重要的原因是其所用磁性材料一致性、稳定性质量优良，当然价格也较高，3.2.6 兼顾性难点严格说，电子镇流器特别是 PPFC 电路的电子镇流器毕竟是一种经科学而巧妙的设计手 段组合而成的电子产品。同时又要集强电、弱电、光学、电真空、电磁学等多种学科高技术 为一体。因此设计上的任何改变， 均将导致其它性能指标的改变， 往往是 “牵一发而动全身 因此在设计探讨电子镇流器 EMI 滤波器时一定要全面、慎重并兼顾电子镇流器的输入电流 谐波含量(THD)、输入功率因数(P

9、F)、灯电流波峰比(CF卜灯启动特性、电能转换效率、匹配 特性、灯功率、异常状态保护、振荡频率、上下温特性、平安性能和高可靠性能等方面，切 不可顾此而失彼。4 电子镇流器电磁兼容的一般方案4.1 辐射干扰的技术方案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具有接 “地点的金属外壳，连同灯具金属壳体可靠接地的方法解 决。一般说来，这种辐射电磁干扰对调幅(AM)无线电设施。例如收音机和调幅发射/接收设 备影响较大， 但由于灯具通常都安装在较高的位置， 因此在有效的解决好传导干扰的根底上， 辐射干扰对电子镇流器和照明灯而言，不是解决EMC主

10、要技术难点。需要补充说明的一点是，美国联邦通讯委员会(FCC)将电子镇流器的 EMI分为“ A"级(classA)和“B"级(class B), 前者适用于工厂企业、商业和户外;后者适用于办公、住宅和家庭。由于办公、住宅和家庭的照明电器可能距其他电子、电器装置较近，因之更容易产生干扰，“ B"级较“A"级的电磁干扰限制更为严格。4.2 传导干扰的技术方案探讨电子镇流器电磁兼容性 (EMC)技术方案的本质，实际上是探讨差模(DM)和共模(CM) 传导干扰的抑制方法， 更具体的说是 “ 滤波器的设计。 滤波器技术方案是抑制传导干扰最 有效和最经济的手段，由于

11、传导干扰在电源输入接口处最严重，故EMI 滤波器均插入到电子镇流器的电源输入端和整流电路之间(见图 1)。4.3 电流谐波畸变的技术方案如何提高电子镇流器的功率因数和改善输入电流波形畸变，国内外均有大量专著介绍， 积累了相当丰富的成功经历和推出了不少成熟电路， 在此不予赘述， 需要指出的是电子镇流 器特别是采用 PPFC 的电子镇流器，当插入 EMI 滤波器网络后，可能会在输入电流谐波总 量（THD），输入功率因数（PF）和灯电流波峰比（CF）等技术指标上造成一定的影响，甚至是负面 影响，需要兼顾解决之。4.4 EMI 传导干扰滤波器目前普遍采用的 EMI滤波器有“L"型（一电感加一

12、电容）、“T"型（二电感加一电容 卜 “n '型（一电感加二电容）和双“n '型（共扼电感加二电容）等，典型的双 “n '型和复合 型EMI滤波器电路分别如图 1（a）（b）所示。关于经典 EMI 滤波器的工作原理、设计和参数设置选择，请参阅相关文献，但有一点 应特别注意，EMI滤波器所用滤波电容（C1、C2）由于要长期、连续地承受电源电压的作用， 故应使用“X"电容，接“地'电容（C3、C4）在故障情况下，将流过一定量的“地"电流，并且在电子镇流器耐压测试时外壳接 “地点与 “电源输入线间应能承受 2 倍电源电压 加1000 V、

13、20 mA历时1 min而不击穿的实验。因此应特别注意C3、C4 “Y"电容的耐压和质量。5 由厚膜 EMC 专用 IC 组成的电子镇流器电磁兼容电路方案5.1 厚膜 EMC 专用 IC电子镇流器专用厚膜IC(创造专利)由数个“丫电容和相关元件按特定电路集中封装而 成，外形几何尺寸如图 2。该厚膜 IC 与相应外围滤波元件组合， 既可适应 8250 W 荧光 灯电子镇流器， 也可以适用于无极灯、金卤灯、高压钠灯等电子镇流器和其他电器、电子设 备的 EMC 电路，工作性能稳定，故障率极低，综合本钱较合格的经典 EMC 电路降低约 5%15%。5.2 采用 SY/EMC203A 的 EM

14、I 滤波器5.2.1 电原理图采用 SY/EMC203A 厚膜 IC 组成的 EMI 滤波器在适当调整外围滤波电感和电容的根底 上。可全面适用于 APFC、 PPFC、 NPFC 各类电子镇流器。相应指标符合 IE61000-3-2(3) 、 GB17743及欧盟EN55015、和美国FCC(class B等标准要求。电原理图见图3所示：5.2.2 器件的设计和选择5.2.2.1 EMI 滤波器L1、 L2 为共扼绕制的两组线圈，共用一套磁芯(材质无特殊要求 )，绕制线圈线径及磁芯的大小，依据电子镇流器的功率大小确定，根本原那么是既能满足抑制EMI共模 (CM)干扰信号的要求，同时功耗又不明显增加。L3、 L4 为两个采用 “ 工'字形