如何实现设计一款电子镇流器？

电子镇流器(Electronic ballast)，是镇流器的一种，是指采用电子技术驱动电光源，使之产生所需照明的电子设备。与之对应的是电感式镇流器(或镇流器)。现代日光灯越来越多的使用电子镇流器，轻便小巧，甚至可以将电子镇流器与灯管等集成在一起，同时，电子镇流器通常可以兼具启辉器功能，故此又可省去单独的启辉器。电子镇流器还可以具有更多功能，比如可以通过提高电流频率或者电流波形(如变成方波)改善或消除日光灯的闪烁现象;也可通过电源逆变过程使得日光灯可以使用直流电源。传统电感式整流器的一些缺点使它正在被日益发展成熟的电子镇流器所取代。

0世纪70年代出现了世界性的能源危机，节约能源的紧迫感使许多公司致力于节能光源和荧光灯电子镇流器的研究，随着半导体技术飞速发展，各种高反压功率开关器件不断涌现，为电子镇流器的开发提供了条件，70年代 末，国外厂家率先推出了第一代电子镇流器，是照明发展史上一项重大的创新。由于它具有节能等许多优点，引起了全世界的极大关注和兴趣，认为是取代电感镇流器的理想产品，随后一些著名的企业都投入了相当的人力、物力来进行更高一级的研究与开发。由于微电子技术突飞猛进，促进了电子镇流器向高性能高可靠性方向发展，许多半导体公司推出了专用功率开关器件和控制集成电路的系列产品，1984年，西门子公司开发出了TPA4812等有源功率因数校正电器IC，功率因数达到0.99。随后一些公司相继推出集成电子镇流器，89年芬兰赫尔瓦利公司又成功推出可调光单片集成电路电子镇流器，电子镇流器在全世界特别是发达国家已全国推广应用。

中国对电子镇流器的研究开发起步较晚，技术起点低，早期对这一产品的难度和复杂性认识不足，专用半导体器件开发未跟上，产品质量过不了关，而且市场极不规范，大量的低价劣质品被抛向市场，使消费者蒙受损失，严重损害了电子镇流器的形象。90年代后期，由于生产水平有了迅速发展和提高，从电路设计到了电子器件的配套都进入了较成熟阶段，优质产品进入建筑工程，随着中国绿色照明工程的实施，为电子镇流器推广应用铺平了道路，国产电子镇流器必将迅速赶上国际先进水平，在竞争的国际市场中占有一席之地。

电子镇流器电路图设计要点

设计110V的电子镇流器比220V的电子镇流器难度要高点，尤其是高功率因数的，下面以几副常规的原理图引领文章的主题。

为何110V的EB比220V的EB难度要高，最直接的影响是灯的启动问题，尤其是整灯在高温低压时，容易出现灯管不能成功启动，只有两边灯丝发红。

原因是在高温时磁环和三极管的驱动能力降低，以至灯启动电压和灯启动电流供应不足而不能使灯管成功引燃。灯启动电压和启动电流供应不足也影响低温低压时灯的启动。

另外，要想EB输出相同的功率，110V的EB的输出电流自然要比220V的输出电流大一倍，输出电流受控的关键点是EB的输出电感(也称扼流圈)，此电感的选值太大，输出功率不足。

选值太小，便会引至EB的工作频率严重超标，三极管的开关损耗会上升，引至管子发热。

在线路的拓朴上,以上四副原理图是一样的,都是串联谐振正反馈电路，只是有一些巧妙的地方和元器件的数值选取不同。

此电路的最佳工作状态，必须符合：

式中：Fw为工作频率。Fo为整个谐振电路的固有频率。

以简单的词语说明就是：工作频率与输出电感和谐振电容的固有频率要相等，电路才能工作于最佳状态，此时负载电路等效于一个电阻，可提高整个EB的效率，降低热损耗，整机性能上升。

图1是常规的220V原理图，图2是110V经过倍压的原理图。图3为110V双谐振电容直接驱动原理图，图4是双谐振电容与灯丝交叉的直接驱动原理图。

图1不适宜用在110电路当中，何解?是因为要维持确定的功率，输出电感L2必须选得很小，要符合上式，谐振电容C6将要选取得很大，而C6不能选取得太大，因为太大了，启动电压将降低。

原因是：设有一高频电流流过灯丝，C6增大，等效于C6的电阻减小，C6两端的电压便下降，输出电感和灯丝的压降便上升，C6两端的电压下降，等于灯管电压下降，便很容易出现前文所述的高温不能启动问题。

因为这样，人们便研究出了如图2所示的倍压整流电路，D1，D1，C1构成倍压全波整流滤波电路，整流滤波后的电压可用下式表示：

式中：Vo为输出直流电压，Vin为输入交流电压。此电路的缺点是在120V以上的线路当中难以被采用，如127V的电子节能灯，原因?

你可以按上式算一算120V的节能灯，在正110%的电压环境132V交流电压供给的情况下整流滤波后的电压有多高，耐压差一点的三极管受得了吗?

还得提醒你：三极管在高温时它的最高耐压值比常温耐压值是会有小许下降的。当供电电压超过三极管最高耐压值，三极管便出现二次击穿，引起集电极和发射极短路。

图3中比图1增加了补偿电容C0，可有效的符合谐振公式(式1)，令EB的效率提高了很多，启动性能也大为提高，是较为理想的直接驱动电路。此电路的磁环材料宜选用BS温度曲线较为平坦的2K或2.5K材料。

三极管的集电极电流Ic和放大倍数β宜大些。此电路也有一个较大的缺点，就是当灯工作了一定时间后，灯管阴极完全老化，灯丝开路，EB电路因C0的接入仍然构成串联谐振正反馈电路，线路仍然工作，线路功率会比正常时大一倍，若此时EB不损坏，灯管两端发红，温度很高，足可以将固定灯管的塑料件溶掉。

图4是比图3更理想的直接驱动电路，采用双谐振电容与灯丝交叉的方法取得更好的启动性能，工作频率与固有频率更为贴近。

图1和图2整流滤波后的电路对电流要求不高，并且供电电压比价高，故负反馈电阻(也即发射极电阻)可选得大些，以15W的EB为例，可选用2.2欧姆的。但图3和图4中反馈电阻适宜小点或甚至直接不用。

电解电容的选取，必须保证灯的电流波峰系数小于1.7，保证这个参数的前提条件是增大电解电容的容量，增大电解电容的容量以后会导致输入电流总谐波的提高，有些国家或地区是对电流总谐波有要求的;

例如我国的台湾地区，节能灯的输入电流总谐波不能高于120%，有时为了使两者都符合要求，一般在电源输入端串联一个3-10Ω的大功率线绕电阻,提高阻性负载来降低电流总谐波，此电阻的阻值不宜过大，以免过高的功耗而使其严重发热。还有，不能选用炭膜电阻，因为炭膜电阻抗电流冲击的能力并不是那么理想的。