1 引言
　　
　　近年來,，高頻熒光燈電子鎮(zhèn)流器以其高效,、體積小、重量輕,、無頻閃,、燈壽命長等優(yōu)點(diǎn)而逐漸為人們所接受。
　　
　　我國對電子鎮(zhèn)流器的研究和發(fā)展是在上世紀(jì)80年代末到90年代初,。在初期,，很多廠家為了節(jié)約成本，選用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較簡單，性能指標(biāo)往往無法達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),，而且極易損壞,，這無疑給電子鎮(zhèn)流器的普及造成了更多障礙。目前,一些人直接套用國外先進(jìn)的電路拓?fù)?，致使設(shè)計(jì)方法紛繁復(fù)雜,，甚至有些根本不適于在220V/50Hz電網(wǎng)下工作。隨著節(jié)能問題越來越受到關(guān)注,，高性能的熒光燈電子鎮(zhèn)流器需要增加調(diào)光功能,，在不必要滿功率輸出的場合，降低輸出功率,，不僅節(jié)能,，延長燈的使用壽命，而且還能起到變換視覺效果的目的,。因此,研究出高性能,、更貼近燈特性、且功能齊全的電子鎮(zhèn)流器迫在眉睫,。
　　
　　2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　
　　2．1 概述
　　
　　調(diào)光功能實(shí)際上是指具有調(diào)節(jié)燈上的輸出功率的功能,。當(dāng)照明裝置并不需要滿功率輸出時，研究表明,，應(yīng)用調(diào)光系統(tǒng)可節(jié)能50％,。
　　
　　在傳統(tǒng)的無調(diào)光系統(tǒng)鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)中，由于燈在高頻下且穩(wěn)定工作時,，輸出功率也恒定，可以近似認(rèn)為燈是定常電阻,。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動,，或由于其它原因使燈電流、燈電壓發(fā)生變化,，即燈電壓,、燈電流RMS值及燈功率發(fā)生改變時，只要通過閉環(huán)控制就可以使燈穩(wěn)定地工作在額定點(diǎn)附近,，燈電阻就不會發(fā)生很大的變化,。然而，在調(diào)光工作模式下設(shè)計(jì)變得復(fù)雜了,，如果仍然把燈等效成純阻性負(fù)載,，會產(chǎn)生相當(dāng)大的偏差，因?yàn)樵诓煌恼{(diào)光等級,，熒光燈所表現(xiàn)出的負(fù)阻特性是不同的,。因此設(shè)計(jì)調(diào)光式電子鎮(zhèn)流器不能用簡單的電阻負(fù)載來等效燈。
　　
　　近年來，由于采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使電力電子裝置設(shè)計(jì)過程大大簡化,，并且可以得到更多的電路工作信息,。常用的仿真軟件有PSPICE、MATLAB等等,，而在電力電子裝置的設(shè)計(jì)中以使用PSPICE居多,。因此，建立熒光燈的PSPICE模型成為迫切需要解決的問題,。
　　
　　2．2 熒光燈的建模
　　
　　熒光燈的建模主要有兩種方法,，一種是物理建模，它是基于燈的物理放電現(xiàn)象,，然而這種建模方法都要涉及較復(fù)雜的方程式和很多變量,，不適合電路仿真；另一種是采用曲線擬和的方法,，它是利用燈的V－I特性曲線建模,，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果用含有待定系數(shù)的曲線方程去近似，其中,，有的用立方曲線方程,，還有用指數(shù)曲線方程、拋物線曲線方程,、甚至用線性方程去擬和,。
　　
　　PSPICE模型可以是靜態(tài)模型也可以是動態(tài)模型。靜態(tài)模型需計(jì)算出在不同工作點(diǎn)時燈所表現(xiàn)的阻抗值,再進(jìn)行分布仿真,，通常這類模型建立起來比較簡單,，但應(yīng)用十分不便。動態(tài)模型需要在工作點(diǎn)變化時,，把此時燈所呈現(xiàn)出來的阻抗值直接反映出來,，包括它的啟動過程，這樣的模型通常稱之為調(diào)光模型,，這種模型非常適用于調(diào)光式電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì),。圖1是一個熒光燈PSPICE動態(tài)模型[1]。它是基于指數(shù)曲線擬和而成的,，此模型是針對32W－T8燈建立的,。

圖1 熒光燈PSPICE模型

　　2．3 調(diào)光方式
　　
　　調(diào)光是指調(diào)節(jié)傳遞到燈上的能量,從而改變燈功率。一個調(diào)光控制系統(tǒng)中一般通過控制四個參量達(dá)到調(diào)光目的,，即
　　
　　1）調(diào)頻
　　
　　2）調(diào)節(jié)占空比
　　
　　3）調(diào)節(jié)直流母線電壓
　　
　　4）調(diào)節(jié)諧振阻抗值[2],。
　　
　　頻率控制指的是改變開關(guān)頻率fs，使工作頻率遠(yuǎn)離諧振網(wǎng)絡(luò)的自然諧振頻率而減少燈功率,，此時保持占空比D恒定不變,。占空比調(diào)制是指在fs恒定的情況下,，改變開關(guān)的導(dǎo)通時間，導(dǎo)通時間的減少使傳遞到燈上的能量減少從而使燈上的功率減少,。占空比調(diào)制范圍是從0變化到0.5,，因此，限制了調(diào)光范圍,。調(diào)節(jié)直流母線電壓指的是改變直流母線電壓的幅值,，同時保持fs和D不變,，這種控制方式只能用于雙級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,。阻抗控制是指改變諧振網(wǎng)絡(luò)的Ls、Cr的參數(shù)值,，這種控制方式實(shí)現(xiàn)起來較復(fù)雜,。其中,，采用調(diào)頻方式的電路結(jié)構(gòu)較簡單，且容易控制,，因此,，實(shí)際應(yīng)用最多。但它卻有著在整個調(diào)光范圍內(nèi),，不易實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),；在輕載時，器件應(yīng)力很大,；且硬開通和硬關(guān)斷使電磁騷擾問題嚴(yán)重等缺點(diǎn),。為了擴(kuò)大調(diào)光范圍，則需擴(kuò)大頻率變化范圍,，而頻率范圍又受電磁元件,、門極驅(qū)動電路所限制，燈電流近似與逆變器頻率成反比,，因此設(shè)計(jì)電感等電磁元件時要考慮這方面的影響,。
　　
　　2．4 模型的驗(yàn)證
　　
　　圖2使用一個簡單電路驗(yàn)證一下燈模型，拓?fù)鋬H由一個CLASS－D逆變器構(gòu)成,。參數(shù)為Ls=1.56mH,，Cr=5.6nF,，fs=45kHz,，D=0.45。

圖2 CLASS?D型逆變器電路拓?fù)?br />

　　從圖3中可以明顯地看出,，在整個調(diào)光范圍內(nèi)燈電壓幾乎不變,，燈電流隨著頻率的增加而逐漸降低。當(dāng)fs接近75kHz時,，燈電流急劇下降,，繼續(xù)增大頻率，燈將會熄滅。由此說明此模型能夠很好地反映燈特性,。

（a） f=45kHz,D=0.45

(b) f=70kHz,D=0.45

(c) f=75kHz,D=0.45

圖3 不同頻率下燈電壓,、燈電流仿真波形

　　3 設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
　　
　　3.1 主電路拓?fù)?br /> 　　
　　主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。
　　
　　電子鎮(zhèn)流器的主電路由PFC電路和諧振電路兩部分組成,?？紤]到兩級結(jié)構(gòu)的成本過高,因此將兩級中的功率開關(guān)管共用變成單級結(jié)構(gòu)。圖4所示主電路拓?fù)渚褪菍uck－Boost型PFC電路與并聯(lián)負(fù)載串聯(lián)諧振電路合成在一起,，燈模型采用前面所提到的模型,。

圖4 調(diào)光式熒光燈電子鎮(zhèn)流器主電路拓?fù)?/strong>