高性能双管荧光灯电子镇流器

直管形荧光灯仍然是目前工厂、大厦、商场、机关、学校和家庭照明的一种主要电光源。若采用电子镇流器驱动两支或两支以上的灯管，每支灯管只需要在半桥逆变器输出连接一路由很小的磁性元件和电容组成的lc串联谐振网络即可。因此，多灯共用一只电子镇流器驱动，是一种非常经济和实用的方案。 ----消费者对电子镇流器的要求越来越高。用户希望电子镇流器安全可靠，价格低廉，且不影响灯的使用寿命。电力部门则还要求其输入电流谐波必须在允许的限制范围之内，不能对电网造成污染，影响其它电器设备的安全经济运行。为此，ifc928（1990）、ifc929（1990）和gb/15143（1994）、gb/515144（1994）等标准详细规定了管形荧光灯电子镇流器的性能要求和安全要求。我国境内市场上流行的电子镇流器大多不符合产品标准要求。 ----本文介绍两款用美国仙童（快捷）公司近期推出的ka7526功率因数校正（pfc）控制器及ka7540/ka7543镇流器控制/驱动器ic设计的32w、36w和40w双管荧光灯电子镇流器电路，它能符合上述标准要求，可供有关设计人员参考。用ka6526和ka7540作为控制器的32w双管荧光灯电子镇流器 ---- 电路组成及主要技术指标 ----有源高功率因数高性能32w双管直管形荧光灯电子镇流器电路如图1所示。l1与c1～c4组成emi滤波器；d1～d4为桥式整流器；ka7526（ic1）和升压电感器l2、二极管d5和开关管q1等组成有源pfc升压变换器；ka7540（ic2）与t1、q2和q3等组成镇流器电路。 ----该镇流器的主要性能指标为：ac输入电压范围为90～265v（适用于国际供电线路），线路功率因数λ≥0.99，总电流谐波失真率thd90%，pfc预变换器输出电压vdc=400v，灯电流波峰因数<1%。工作原理有源pfc升压变换器 ----大家知道，常规的桥式整流和平滑电容滤波电路由于只有在ac电压高于滤波电容上的dc输出电压时，整流二极管才会导通，从而导致电流波形发生严重畸变，使谐波总量往往超过基波成份，线路功率因数λ在0.5～0.7范围之内。 ----在图1所示的电路中，以ic1为中心的有源pfc电路位于d1～d4与c9之间。d1～d4输出小电容c5用作高频噪声滤波。若c5选用2.2μf以上的大容量电容器，pfc电路的功能将会失效。有源pfc级电路实际上是采用双环控制的一种dc/dc开关型升压变换器。ac输入电压经全波整流被r1与r2分压通过ic1脚3（mult in）由ic1内的乘法器监测。pfc变换器dc输出电压经r8与r9分压通过ic1脚1（e·a inv）输至误差放大器。流过电感l2的电流通过q1源极电阻r7检测，并经脚4（c·s）输入到ic1内部的电流传感比较器。l2的副绕组作用有二：一是在ic1启动工作后，与d6、r6和c6组成辅助电源，为ic1脚8（vcc）提供工作电压；二是用作ic1脚5（idet）内零电流检测器的高灵敏度的传感元件。ic1内乘法器的输出电压控制脚4的门限，迫使流过l2的峰值电感电流ilp时刻按正弦规律跟踪ac输入电压的瞬时变化轨迹。只要il一降至零电平，ic1脚7则输出pwm脉冲驱动q1导通。在q1开通期间，d5则截止，il从零线性增加到峰值。一旦il沿向上的斜坡达到峰值，ic1内逻辑电路使脚7输出低电平，q1则关断，l2中的贮能通过d5释放，il线性减小。只要il一降落到零电平，q1再次导通，新的开关周期开始。通过l2的电流为高频三角波，在两个开关周期之间有一个没有电流的间隙，但不存在死区时间，这就意味着ac输入电流通过二极管可连续流动。图2为有源pfc升压变换器的相关电压和电流波形。由图2可知，峰值电感电流的包迹波正比于ac输入电压，其平均电流（即全波整流电流），呈平滑的正弦波，且与ac输入电压趋于同相位，使负载呈纯电阻性，因而功率因数趋于1。 ----为防止工作频率过低影响pfc电路稳定工作，要求pfc升压变换器的dc输出电压高于最大峰值ac输入电压。当最高ac输入为265v或270v时，一般设定vdc=400v。当ac输入电压在大范围波动时，pfc变换器能输出稳定的dc调整电压，纹波很小，且呈100hz的正弦波。dc电压稳定，可使灯功率恒定，光输出稳定，灯电流波峰比远远小于1.7，保证灯光通维持率不受影响，有利于延长灯使用寿命。以ka7540为控制器的镇流器电路 ----在通电后，全波整流输出电压经r12对c10充电（见图1）。当c10上的电压增加到ic2（ka7540）脚8（vcc）的启动门限（12.5v）后，ic2则被启动。ic2脚6和脚7输出脉冲电压经t1耦合驱动q2、q3开关后，c14、d7、d8等组成的辅助工作电流源为ic2脚8提供电流。 ----连接于脚1（cs）与地之间的电容c11为软启动电容，c11上的电压决定预热、稳态工作或调光模式状态。脚2（ct）上的c12为定时电容，其数值决定ic2内振荡器工作频率。ic2被启动之后，首先输出比通常工作频率高1.33倍的高频（约67khz），对灯丝加热。由于扼流圈l3、l4对高频起衰减作用，故在灯两端不会产生一个高电压。当预热时间约达0.7s后，随c11上电压的升高，ic2的输出频率下降，一旦接近l3、c15和l4、c16串联谐振电路的固有频率，则发生lc串联谐振，分别在c15、c16上产生一个约1000v的高压脉冲使灯管击穿引燃。此时，c11上电压升至2v，开关频率fsw保持在稳态工作频率fsw（nor）上。预热启动过程中频率与c11上电压变化关系曲线如图3所示。 ----ic2脚3（vdim）开路，该脚电压为10v，荧光灯在额定状态下工作，产生“满光”输出。脚3上的电压电平可以控制ic2的开关频率，因而能实现调光功能。在调光模式中，开关频率线性增加，灯电流则减小，灯光则变暗（dimming）。 ----r14、r15、r18与r19和r14、r16、r17与r19分别组成灯检测电路。只要施加到脚4（ldet）上的电压低于2v，ic2则关断其输出，q2和q3随之停止开关。用ra7526和ka7543作控制器的高功率因数、高可靠、可调光双管荧光灯电子镇流器 ----用ka7526和ka7543作控制器的高功率因数、高可靠、可调光双管荧光灯电子镇流器电路如图4所示。有源pfc预变换级电路与图1所示的pfc升压变换器电路基本相同。在la7543作为控制器镇流器电路中，c14、d6和d7组成的辅助电源电路同时为ic2脚3（vcc）和ic1脚8提供工作电流。ic2脚4（cc）上的电容c13为补偿输入元件，该脚上的电压决定最高预热启动频率。脚10（cs）上的外接电容c22决定预热启动时间（0.8～1s）。r10（6.2ω）为电流检测电阻，ic2脚6（vfb）为负反馈输入。脚8（vid）为灯检测输入，脚7（vab）为异常保护输入。当有一支灯未接入时，另一支灯仍可以正常工作。当两支灯都未接入或在故障条件下，ic2则关断脚1与脚14上的输出，使q2和q3停止开关。脚9（vdm）为调光控制输入，脚t1（cdm）为软调光控制输入。当该脚电压为0v时，灯在满光下工作。调光电压范围为0～2v。利用遥控器调光的原理与彩电音量和色度的遥控调节是一样的。
图4：用ka7526/ka7543作为控制器的高功率因数、
高可靠、可调光双管荧光灯电子镇流器电路。
----l1电感值为80mh，t1采用ei2820磁芯绕制，初、次级绕线分别为100匝和5匝，初级线圈电感量为1.2mh。t2采用ee1614磁芯，匝数分别为35t、24t、24t，初级电感值为1.2mh。 ----当负载分别为32w、36w和40w双管荧光灯时，个别元件参数选取略有差别，如表1所列。

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