新型电子镇流器
[编者注]该文是中国电源学会“三专委”联合主办的“2000年全国电源技术应用研讨会”收到的第一篇征文，因
为欲形成一个“电子镇流器”栏目，所以延至本期刊出。
新型电子镇流器 new type electronic ballast 摘要：讨论两种采用高频能量反馈技术的电子镇流器，它利用无源滤波技术来改善电子镇流
器的波峰比、总谐波失真和功率因数。从而提高电路工作的可靠性和适用性。
abstract:discussed two electronic ballasts for using high－ frequency energy feedback technique.use passive filter technique for improving wave peak ratio ,total harmonic distortion and power factor of electronic ballast,so that increases reliability and suitability of circuit work.
关键词：电子镇流器无源滤波功率因数高频能量反馈有源滤波
keywords:electronic ballast， passive filter， power factor， high－ frequency energy feedback， active filter
1电子镇流器及有关问题
电子镇流器的负载是一种特殊负载，要求电子镇流器工作时具有能为负载提供稳定电流的能力。由于它具有节能、效率高、节省金属材料（铜、硅钢）等优点，具有很高的经济效益和社会效益，所以引起社会各界的广泛关注。
电子镇流器采用高频开关变换技术，体积可以做得很小。但由于高频开关和整流运行的原因，它又存在源侧谐波失真大、电磁辐射干扰严重等缺点，当大批电子镇流器同时工作时，高频谐波会使电源中线严重偏离零电位，同时引入极大的峰值电源电流，严重干扰电源系统供电质量，甚至造成重大经济损失。
2电子镇流器的发展
从时间上划分，电子镇流器主要经历了以下几个阶段：
第一阶段是80年代中期到90年代初期。这期间，电力电子技术由低频向高频发展，apfc（有源功率因数校正）也开始起步，电子镇流器的优缺点开始显现出来。这一阶段电子镇流器的主要特征是：
（1）镇流器的输入端采用不可控整流和大电容（或不用电容）滤波，输入电流波形严重畸变，当大量使用时，会造成中线电流增加，严重时会引起镇流器大量损坏甚至造成火灾。
（2）采用“逐流”无源滤波技术，使得pf>0.9，thd0.995，thd<5％ ， cf0.9；
（2）输入侧电流总谐波失真thd<20％ ～ 30％ ， 并 且 要 求 三 次 谐 波 成 分 与 基 波 成 分 （ i3/i1） <17％ ； （3）瞬态过电压保护由于供电电网中有时会出现高幅值（如1kv左右）的瞬态脉冲电压，但电子镇流器由于受成本的限制，功率变换器件的参数余量不大。为使电子镇流器可靠工作，应对这种高幅值的瞬态干扰加以抑制；
（4）软起动功能电子镇流器开起时，起动电流比正常工作电流大许多，降低了负载工作寿命，所以电子镇流器应配以软起动电路来减小起动电流；
（5）空载电压电子镇流器刚开始工作瞬间，负载还未工作，这时电子镇流器的输出电压既不能太高，又不能太低。太低，灯管不能起辉；太高，又易降低灯管工作寿命；
（6）负载触发起动方法常用的负载触发起动方法有两种：
①采用正温度系数的热敏电阻法。由于热敏电阻的热惯性，负载稳态工作时会对负载工作特性产生不利影响；
②瞬间触发起动，由于负载没有预热过程，而直接加上较高的触发电压，会降低灯管阴极使用寿命；
（7）电流波峰因子cf对电子镇流器要求cf0.97，电流谐波在18％左右，cf在1.6左右。由于电路简单，工作又比较可靠，所以比较适用于电子镇流器电路。
图5双泵式电子镇流器电路
表4能量反馈式电子镇流器输入特性
参数名称 电压 电流 有功功率9.4w功率因数pf=0.973电源频率50.07hz
有效值 220.7v 0.044a
峰值 304.0v 0.067a
波峰因数cf 1.38 1.54
失真度thd％ 1.9 18.9
图6高频泵式电子镇流器电路
表5不同滤波电路的电子镇流器综合比较
类别 逐流电路 电感－电子 有源滤波（apfc） 双泵式 高泵式
电源电流波形
pf 0.9～0.96 0.96～0.98 >0.99 0.93～0.94 >0.99
thd 0.20～0.35 0.10～0.15 <0.1 0.25～0.35 <0.1
hd3 0.2～0.3 <0.12 <0.1 0.2～0.3 <0.1
cif <1.7 <1.5 <1.7 <1.7 0.9 0.88～0.9
udc(v) 225～230 270～280 ≥400 225～230 300～350
5双泵和高频泵电子镇流器电路及实验结果对比
下面分别介绍采用双泵式（双向自供辅助电源式）和高频泵（高频能量反馈）的无源滤波电子镇流器电路和实验结果。
图5为双泵式电子镇流器工作原理图。电容c1、c2，电解电容c3、c4和二极管v1～v4构成了正、负双向辅助电荷泵。电子镇流器通电后短时间内，v1～v4及c3、c4构成一个寄生二极管和电容滤波回路，使电路工作。灯管点亮后，高频电流的一部分经由c1、c2返回电源，另一部分经过v1、v2整流，由c3、c4滤波，形成正、负两个辅助电压±△u，经由v3、v4与桥式整流后的100hz脉动直流电压相叠加，形成一个波峰比cf比较小的供电电源为功率变换级供电。适当选择电容器的取值，可使电流的波峰比cf<1.7的 同 时 ， 使 pf和 thd值 保 持 在 一 个 比 较 理 想 的 范 围 。 对 典 型 的 220v/36w电 子 镇 流 器 采 用 这 种 方 法 后 ， 可 得 到 ： pf=0.945， thd=32％ ， 三 次 谐 波 含 量 hd3=0.28， cf=1.61， η=0.93， f=24.5khz。 由 于 这 种 电 子 镇 流 器 的 高 频 电 流 得 到 了 再 生 利 用 ， 所 以 电 路 工 作 效 率 较 高 。 由 于 灯 电 流 cf值 较 小 ， 所 以 发 光 效 率 也 比 较 高 。 源 电 压 范 围 为 160～ 270vac。 整 个 电 路 对 元 器 件 无 特 殊 要 求 。 图6为采用无源滤波技术的高频泵式电子镇流器电路原理图。电容c1、c2，二极管v1、v2组成高频泵反馈回路。当电子镇流器工作后，高频电流通过电容c1、c2和v1、v2构成正、负两个回路，正半周由v2对c0充电，填充低谷，波峰比变小，负峰波由v1返回电源，对整流管而言，产生高电平时的负阻状态，从而提高了pf值。适当选择元器件参数，可使电路的效率得到提高。对采用这种方法的220v/36w电子镇流器典型参数为：pf=0.994，thd=0.068，hd3=0.051，cf=1.62，η=0.89，f=25.3khz。
6结论
对采用不同滤波电路的电子镇流器综合比较结果，见表5。
由表5可以看出，采用apfc的电子镇流器总体指标最好，但它造价相对高些，电路相对也复杂些，一时难于普及。而高频泵和双泵式电子镇流器电路，总体指标较好，三次谐波含量hd3：双泵式为0.2～0.3，而高频泵式小于0.1，有源滤波式小于0.1。由于采用双泵和高频泵能量反馈电路只添加几个无源元件，造价低，所以较具有实用价值。当然要提高整体电子镇流器的性能、工作可靠性等指标，还和功率变换电路形式（如谐振软开关）、元器件的质量有关。
参考文献
1王乔康，杨长根．两种适合我国国情的电子镇流器方案．灯与照明，1998.8
2张卫平．高性能电子镇流器、开关电源技术培训班讲义．1999.8
3钱建平．功率因数与无功补偿．低压电器，1995.6
4陈新亮．电子镇流器的谐波分析．中国照明电器，1994.5
5王大有．荧光灯用交流电子镇流器的输入电流谐波．中国照明电器，1994.4
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（2）采用“逐流”无源滤波技术，使得pf>0.9，thd0.995，thd<5％ ， cf0.9；
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6结论
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参考文献
1王乔康，杨长根．两种适合我国国情的电子镇流器方案．灯与照明，1998.8
2张卫平．高性能电子镇流器、开关电源技术培训班讲义．1999.8
3钱建平．功率因数与无功补偿．低压电器，1995.6
4陈新亮．电子镇流器的谐波分析．中国照明电器，1994.5
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