1、項目九 電子鎮流器節能燈一、教學目標 認識13001系列高壓三極管，熟悉它們的三個重要參數。 了解E型電感的結構和電性能特性。 了解相位控制變壓器的結構，理解它的電性能特性。 了解普通鎮流器式日光燈起動的特點和工作原理。 掌握電子鎮流器式日光燈起動的特點和工作原理，理解功率因數的意義。二、電路結構本電路可分為幾大部分，它們分別為整流濾波電路、啟動及推挽電路、相位控制電路和LC振蕩電路。1整流濾波電路：由整流二極管D1-D4和電解電容C1、C2組成；2啟動及推挽電路：由電阻R1、R8和高壓三極管Q1、Q2組成；3相位控制電路：由相位控制變壓器及阻容元件組成；4LC振蕩電路：由日光燈管、高壓電容和

2、E型電感組成。三、認識特殊器件1高壓電容 參考<項目二>。213001系列高壓三極管13001只是13001系列高壓三極管之一，它們的重要區別是最大電流和封裝不同。13003基本參數（功耗、集電極最大電流和集電極-發射極擊穿電壓）和引腳封裝如圖9.1所示。圖9.1 13003基本資料圖 圖9.2 型電感3E型電感E型電感實際上是把銅線繞在E型磁芯而構成的電感，雖然它的骨架有四只引腳（這類骨架一般作為小型開關電源的高頻變壓器），實際應用時僅用兩只引腳，外型如圖9.2所示。4相位控制變壓器相位控制變壓器實際上是一個磁環繞三組線圈，每組匝數參見原理圖標示，其中2、3腳并不是繞組繞制時連接

3、在一起，而是PCB板布線時才連接的。四、普通日光燈電路的組成及發光原理（一）、日光燈電路的組成日光燈電路是由日光燈管、鎮流器、啟輝器及開關組成，如圖9.3。1燈管日光燈管內壁涂有熒光粉，燈管兩端各有一個由鎢絲繞成的燈絲，燈絲上涂有易發射電子的氧化物，管內抽成真空并充有一定的氬氣和少量水銀（氬氣具有使燈管易發光和保護電極延長燈管壽命的作用）。2鎮流器 它是一個具有鐵心的線圈，在電路中的作用：（1）、在接通電源的瞬間，使流過燈絲的預熱電流受到限制，以防預熱電流過大而燒斷燈絲。（2）、日光燈起動時和啟輝器配合產生一個瞬時高電壓，促使管內水銀蒸氣發生弧光放電，致使燈管管壁上的熒光粉受激發而發光。（3）

4、、燈管發光后，保持穩定放電，并使其兩端電壓和通過的電流降到并限制在規定值內。圖9.3 普通日光燈電路 圖9.4 啟輝器結構圖3啟輝器其作用是在燈管發光前接通燈絲電路，使燈絲通電加熱后又突然切斷電路，好似一個自動開關。啟輝器的外殼是用鋁或塑料制成的，殼內有一個充有氖氣的小玻璃泡和一個紙質電容器，其結構如圖9.4所示。紙質電容器的作用是避免啟輝器的觸片斷開時產生的火花將觸片燒壞，也防止燈管內氣體放電時產生的電磁波輻射對收音機、電視機等的干擾。（二）、日光燈發光原理在圖9.3中，當接通電源后，電源電壓全部加在啟輝器的靜觸片和雙金屬片兩端，由于兩只金屬片之間的高電壓的電場較強，故使氖氣游離而放電(紅色

5、輝光)。放電時產生的熱量使雙金屬片彎曲與靜觸片連接，電流經鎮流器、燈管燈絲及啟輝器構成通路。電流流過燈絲后，燈絲發熱并發射電子，致使管內氬氣電離，水銀蒸發為水銀蒸汽。之后，啟輝器玻璃泡內兩觸片連接，故電場消失，氖氣也即停止放電，隨之玻璃泡內溫度下降，則雙金屬片因冷卻而又恢復原狀，使電路斷開。此時，鎮流器的電流突變、在鎮流器兩端產生一個很高的自感電動勢，這個自感電動勢和電源電壓串聯后，全部加到燈管兩端形成一個很強的電場，致使管內水銀蒸汽產生弧光放電，在弧光放電時產生的紫外線激發了燈管壁上的熒光粉使燈管發出白色的光。弧光放電時產生的紫外線激發燈壁熒光粉，發出白色的光鎮流器的電流突變，產生強自感電動

6、勢自感電動勢和電源電壓串聯，形成強電場使管內水銀蒸汽產生弧光放電啟輝器溫度下降燈絲發熱并發射電子：氬氣電離，水銀蒸發放電生熱使啟輝器的靜觸片和雙金屬片接合強電場致啟輝器輝光放電接通電源日光燈發光啟動簡化流程如下：圖9.5 燈管兩端電壓波形 圖9.6 鎮流器兩端電壓波形正常工作時燈管兩端電壓波形如圖9.5，這個較低的電壓它不足于使啟輝器的氖氣游離放電，啟輝器里的兩只觸片不會連接（短路），因此燈管兩端一直保持適當電壓，故而保證連續工作。正常工作時鎮流器兩端電壓波形如圖9.6。五、電子鎮流器工作原理CN1和CN2是本電路的兩個輸出接口，它們外接日光燈管兩端燈絲。高壓二極管D1-D4組成橋式整流電路，

7、電容C1和C2串聯濾波，用萬用表電壓直流擋測量P1點直流電壓約280V（直流擋測試結果為平均值）。P2點電壓約為P1點的一半（P1、P2點是為了描方便而設定的，沒有特別的電路意義）。整流、濾波后的電壓有一定幅度的紋波，示波器測量紋波頻率為工頻（電網頻率）的2倍，如圖9.7。圖9.7CH1是P1點波形，CH2是P2點波形1Q1截止、Q2導通（電流的方向以“點線”表示）Q2導通時相位控制變壓器產生反極性電動勢阻止其電流的改變，正負（腳為正極性、腳為負極性，下同）。根據同名端可知正負，-繞組（電壓）促使Q2在極短時間內飽和導通；同時，相位控制變壓器正負，-繞組（電壓）促使基極反向偏置而截止。提示：Q

8、1截止、Q2導通過程中電容C1放電（電壓降低）、C2充電（電壓升高）。2Q1導通、Q2截止（電流的方向以“虛線”表示）Q1導通時相位控制變壓器極性反轉，因此其負正。根據同名端可知負正，-繞組（電壓）促使Q1在極短時間內飽和導通；同時，相位控制變壓器負正，-繞組（電壓）促使Q2基極反向偏置而截止。提示：Q1導通、Q2截止過程中電容C1充電（電壓升高）、C2放電（電壓降低）。C1和C2的作用相當于兩個能量槽，儲存一部分能量，這兩個能量槽在高頻方式下完成充放電功能。從上面的描述可知功率三極管Q1、Q2交替導通（任何時侯Q1、Q2都不可能同時導通，這就是相位控制變壓器的作用），類似于推挽功放輸出電路。

9、由于相位控制變壓器-繞組只有2匝，忽略它們兩端的壓降及紋波電壓，電路等效成一個非常簡化的情形，如圖9.8這個簡化等效電路非常便于我們理解它的工作過程。圖9.8 電子鎮流器等效電路模型讀者可能會問：這個電路剛上電時是如何啟動的呢？究竟是Q1先通還是Q2先通呢？答：Q2為它的基極通過電阻接P1。一旦起Q2導通，相位控制變壓器就承擔起控制Q1/Q2輪流導通，振蕩就會連續不斷進行下去。如圖9.8，Q1/Q2如同一個單刀雙擲的開關，Q1導通接280V，Q2導通接GND，而日光燈管另一端接140V電源（在Q1/Q2一個開/關周期基本不變），于是日光燈管、高壓電容C4和E型電感L2在140V的電壓差下自由振

10、蕩。P4是本電路最重要的電路節點！為了弄清該點的工作狀態，借助示波器觀察它的工作狀態。CH1接P1、CH2接P4，如圖9.9a、b分別是低頻測試和高頻測試的波形。a) 低頻測試 b) 高頻測試圖9.9CH1是P1點，CH2是P4點 由圖9.9a可以看出在工頻的半個周期內Q1/Q2開關數百次，所以波形很密。圖9.19b拉開波形高頻測試Q1/Q2開關脈沖高度隨工頻電壓的紋波增大而上升（當然，也會隨紋波減小而下降）。由于日光管燈絲電阻很小（2W的日光管燈絲約3），它們的壓降也很小，所以CN2兩端電壓波形基本一樣。六、動態觀察正常工作時并聯在日光管燈絲兩端電容C4兩端的波形近似三角波，如圖9.10。圖

11、中顯示峰-峰值為200V，這么低的電壓怎么能使燈管內的惰性氣體電離而引起弧光放電呢？為了弄清這個問題，筆者借助示波器、選擇“強制觸發”功能捕捉上開始通電瞬時C4兩端波形實測顯示該電壓非常之高。為了示波器的安全，在C4兩端并聯10K+1K電阻，然后開啟電源、捕捉1K電阻兩端波形，如圖9.11。圖9.11顯示1K電阻兩端波形從無到有、從小到大直至穩定的過程。振蕩頻率約45KHz, 峰-峰值約120V，根據電阻分壓推算出C4兩端峰-峰值應該為1320V，即電壓峰值620，這么高的電壓足擊穿燈管內的惰性氣體，使電離而引起弧光放電。提示：這么高的電壓是高壓電容C3和E型電感L2高頻振蕩產生的！C3是一個

12、關鍵器件，對它的耐壓要求很高，所以圖紙中標注它的耐壓為1.2KHz。圖9.10正常工作時電容C4兩端的波形 圖9.11 上電時1K電阻兩端的波形七、節能燈1工作原理參考2W節能燈電路圖。CN1和CN2是電路板到節能燈的兩個輸出接口，與節能燈管兩端的燈絲相連。高壓二極管D1-D4組成橋式整流電路，C1是濾波電容，用萬用表電壓直流擋測量P1點直流電壓約280V（直流擋測試結果為平均值）。整流、濾波后的電壓有一定幅度的紋波，示波器測量紋波頻率為工頻的2倍，如圖9.12之通道CH1。P2點平均電壓約為P1點的一半，與前面介紹的電子鎮流器P1點電壓稍有不同，P2點電壓隨開關管Q1/Q2互補導通而略有起伏，P4點電壓波形如圖9.13。圖9.12CH1是P1點波形，CH2是P2點波形 圖9.13P4點波形2器件介紹DB3是玻璃封裝雙向觸發