隨著綠色照明工程的推出，電子鎮(zhèn)流器的作用日益突出,。但在實(shí)際中,，電子鎮(zhèn)流器在性能和可靠性上仍存在一些問(wèn)題，主要是熒光燈須有較大的電流在一定時(shí)間內(nèi)給燈絲預(yù)熱,，600～800 V的高電壓使燈點(diǎn)燃,，穩(wěn)定的工作頻率使其工作在額定功率狀態(tài)。
    電子鎮(zhèn)流器是一個(gè)通過(guò)電子電路,，將工頻電源變換成直流電源,，再將直流電源變換成數(shù)十kHz甚至更高頻率，集點(diǎn)燃和限流于一體的逆變裝置,，它給熒光燈提供一個(gè)較高較合適頻率的電源,。頻率對(duì)其性能和可靠性的影響至關(guān)重要，為了提高裝置的性能和可靠性,，解決熒光燈預(yù)熱啟動(dòng)與燈管的匹配問(wèn)題,，對(duì)電子鎮(zhèn)流器進(jìn)行相關(guān)電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)熒光燈的頻率特性進(jìn)行詳細(xì)的分析,。

1 頻率對(duì)電子鎮(zhèn)流器的影響
    頻率對(duì)電子鎮(zhèn)流器性能和可靠性的影響可以分為以下幾個(gè)方面：
    (1)光效,。熒光燈的光效取決于其內(nèi)部參數(shù)和外部條件等多種因素。提高工作頻率，熒光燈的光效會(huì)隨之提高,。
    (2)損耗,。元器件介質(zhì)的損耗與頻率有關(guān)。當(dāng)損耗太高時(shí),，不僅造成能量的浪費(fèi),，而且這些能量會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量，使鎮(zhèn)流器的溫度升高,，導(dǎo)致各種元器件的特性變壞,，引起鎮(zhèn)流器的穩(wěn)定性和可靠性下降。
    (3)噪音,。在交變電場(chǎng)的作用下,，電子鎮(zhèn)流器中的磁性元器件會(huì)產(chǎn)生噪音。如果頻率>20 kHz,，人耳朵聽不到,，有利于保護(hù)工作和生活環(huán)境。

2 電子鎮(zhèn)流器頻率的確定
    熒光燈點(diǎn)亮前處于開路狀態(tài),，點(diǎn)亮后具有動(dòng)態(tài)的負(fù)阻特性,，是一種典型的非線性對(duì)象。當(dāng)在兩電極間加上電壓,，燈管沒(méi)點(diǎn)亮前,，流過(guò)燈管的電流非常小，熒光燈可視為開路,，等效電路模型如圖1所示,。圖中C0為高頻電子鎮(zhèn)流器的輸出電容，RL為電感L的等效電阻,，尺f1和Rf2為熒光燈管的燈絲電阻，受溫度影響其阻值為幾到幾十Ω,，Cres為諧振電容,。鎮(zhèn)流器輸出V是峰值為200 V，占空比為50％的交流高頻方波,。

    設(shè)計(jì)電路時(shí)以Philips 40 W日光燈為例,，日光燈的預(yù)熱時(shí)間為1 s，預(yù)熱電流的有效值0．6 A,，觸發(fā)電壓的峰值范圍600～800 V,，燈管兩端有效值電壓103 V，電流的有效值0．33 A,。
    根據(jù)燈管的額定參數(shù)及額定電壓和電流,，計(jì)算燈管等效電阻R，本次設(shè)計(jì)中R=312 Ω。
    實(shí)際測(cè)量燈絲電阻Rf1和Rf2,，經(jīng)過(guò)測(cè)量多個(gè)燈管后,，可以近似認(rèn)為Rf1=Rf2=7．7 Ω。
    根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),，選擇諧振電容Cres=6 800 pF,。
    選擇期望的運(yùn)行頻率：為了燈管可靠的點(diǎn)火并正常進(jìn)入工作狀態(tài)，通常選擇fpre>fign>frun(fpre,，fign分別為預(yù)熱頻率和點(diǎn)火頻率),，而點(diǎn)火頻率fign大于串聯(lián)諧振頻率fres，因此確定了fres也基本確定了frun的數(shù)值范圍,。
2．1 預(yù)熱頻率fpre
    電子鎮(zhèn)流器接通電源后,，逆變電路工作頻率較高，而燈管兩端的電壓較低,，在冷態(tài)下無(wú)法使燈管激活啟輝,，避免燈絲因硬擊穿而受損。從電源接通時(shí)刻,，在tpre時(shí)間內(nèi)振蕩頻率保持fpre不變,，電路處于預(yù)熱階段。
    確定預(yù)熱頻率fpre：此時(shí)預(yù)熱電流I=0．6 A,，應(yīng)滿足式(1),。
   
    設(shè)L=2 mH，C0=0．1μF,，代入相關(guān)參數(shù),，求得fpre≈59．5 kHz。
2．2 觸發(fā)頻率fign
    電路的固有諧振頻率由式(2)確定,。
   
    當(dāng)振蕩頻率移近電路的固有頻率fres時(shí),，燈兩端電壓會(huì)急劇上升到其點(diǎn)燃電壓，使燈點(diǎn)燃,，設(shè)L=2 mH,，Cres=6 800 pF，C0=0．1μF,，代入式(2),，可求得fign=fres≈44．6 kHz，
2．3 運(yùn)行頻率frun
    當(dāng)熒光燈正常發(fā)光時(shí),，其運(yùn)行電壓和電流也確定了,，此時(shí)熒光燈可等效為電阻R，等效電路模型如圖2所示,。此時(shí)R不能忽略,，由正常工作的管電壓和管電流確定,。

    電路中燈絲電阻Rf1和Rf2與諧振電容Cres串聯(lián)，然后與燈管電阻R并聯(lián),，當(dāng)頻率降到燈的正常工作頻率時(shí),，燈便工作在額定頻率下，此時(shí)電流I=0．33 A,，滿足式(3),。
   
    設(shè)L=2 mH，C0=0．1μF,，R=312 Ω,，V=180 V，RL=1 Ω,，由ω=2πf,，求得frun≈39．5 kHz。
    由計(jì)算可得頻率和時(shí)間的關(guān)系曲線如圖3所示,。

    在燈未啟動(dòng)前,，輸出回路是一個(gè)LCR回路，頻率先從一個(gè)很高的起始頻率下降到預(yù)熱頻率點(diǎn),，經(jīng)過(guò)0．4～1 s的預(yù)熱后,，使頻率逐漸過(guò)點(diǎn)燃點(diǎn)，最后使燈在額定功率下工作,。
    為了使熒光燈能夠安全,，可靠地工作，在輸出回路中正確合理地選擇L和C的數(shù)值,，再由L和C的值確定燈的3個(gè)頻率點(diǎn)與燈管的電氣特性是否匹配,。

3 應(yīng)用電路設(shè)計(jì)
    采用熒光燈電子鎮(zhèn)流器控制器IR2520驅(qū)動(dòng)雙極型晶體管功率開關(guān)組成的逆變器電路如圖4所示。

    電路工作時(shí),，首先由IC內(nèi)的振蕩器產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào),，然后在IR2520的6腳輸出電壓驅(qū)動(dòng)MOSFET管導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)LC諧振電路,，產(chǎn)生一個(gè)高壓脈沖,，只要燈管完好并且擊穿，日光燈即可被點(diǎn)燃,。
    燈管正常啟動(dòng)后，對(duì)其兩端的電壓和電流波形進(jìn)行測(cè)量,。如圖5所示,，燈電壓與燈電流的實(shí)驗(yàn)波形可見，設(shè)計(jì)的鎮(zhèn)流器使燈的電壓和電流基本接近標(biāo)準(zhǔn)工作電壓103 V,，電流0．33 A,。

4 結(jié)束語(yǔ)
    本文以Philips 40 W日光燈為例，介紹了電子鎮(zhèn)流器從預(yù)熱、啟動(dòng)到正常運(yùn)行的頻率特性,。當(dāng)電子鎮(zhèn)流器與燈管達(dá)到最佳參數(shù)匹配時(shí),，日光燈可以從電子鎮(zhèn)流器中獲得最佳電能，從而提高系統(tǒng)的光效和可靠性,，延長(zhǎng)燈管的使用壽命,。