高性能雙管熒光燈電子鎮(zhèn)流器

直管形熒光燈仍然是目前工廠、大廈、商場(chǎng)、機(jī)關(guān)、學(xué)校和家庭照明的一種主要電光源。若采用電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)兩支或兩支以上的燈管，每支燈管只需要在半橋逆變器輸出連接一路由很小的磁性元件和電容組成的LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)即可。因此，多燈共用一只電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)，是一種非常經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的方案。

----消費(fèi)者對(duì)電子鎮(zhèn)流器的要求越來(lái)越高。用戶希望電子鎮(zhèn)流器安全可靠，價(jià)格低廉，且不影響燈的使用壽命。電力部門(mén)則還要求其輸入電流諧波必須在允許的限制范圍之內(nèi)，不能對(duì)電網(wǎng)造成污染，影響其它電器設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此，IFC928（1990）、IFC929（1990）和GB/15143（1994）、GB/515144（1994）等標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了管形熒光燈電子鎮(zhèn)流器的性能要求和安全要求。我國(guó)境內(nèi)市場(chǎng)上流行的電子鎮(zhèn)流器大多不符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

----本文介紹兩款用美國(guó)仙童（快捷）公司近期推出的KA7526功率因數(shù)校正（PFC）控制器及KA7540/KA7543鎮(zhèn)流器控制/驅(qū)動(dòng)器IC設(shè)計(jì)的32W、36W和40W雙管熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路，它能符合上述標(biāo)準(zhǔn)要求，可供有關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。

用KA6526和KA7540作為控制器的32W雙管熒光燈電子鎮(zhèn)流器

---- 電路組成及主要技術(shù)指標(biāo)

----有源高功率因數(shù)高性能32W雙管直管形熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路如圖1所示。L1與C1～C4組成EMI濾波器；D1～D4為橋式整流器；KA7526（IC1）和升壓電感器L2、二極管D5和開(kāi)關(guān)管Q1等組成有源PFC升壓變換器；KA7540（IC2）與T1、Q2和Q3等組成鎮(zhèn)流器電路。

----該鎮(zhèn)流器的主要性能指標(biāo)為：AC輸入電壓范圍為90～265V（適用于國(guó)際供電線路），線路功率因數(shù)λ≥0.99，總電流諧波失真率THD<10%，輸出功率Po=32×2=64W，效率η>90%，PFC預(yù)變換器輸出電壓VDC=400V，燈電流波峰因數(shù)<1%。工作原理有源PFC升壓變換器

----大家知道，常規(guī)的橋式整流和平滑電容濾波電路由于只有在AC電壓高于濾波電容上的DC輸出電壓時(shí)，整流二極管才會(huì)導(dǎo)通，從而導(dǎo)致電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，使諧波總量往往超過(guò)基波成份，線路功率因數(shù)λ在0.5～0.7范圍之內(nèi)。

----在圖1所示的電路中，以IC1為中心的有源PFC電路位于D1～D4與C9之間。D1～D4輸出小電容C5用作高頻噪聲濾波。若C5選用2.2μF以上的大容量電容器，PFC電路的功能將會(huì)失效。有源PFC級(jí)電路實(shí)際上是采用雙環(huán)控制的一種DC/DC開(kāi)關(guān)型升壓變換器。AC輸入電壓經(jīng)全波整流被R1與R2分壓通過(guò)IC1腳3（MULT IN）由IC1內(nèi)的乘法器監(jiān)測(cè)。PFC變換器DC輸出電壓經(jīng)R8與R9分壓通過(guò)IC1腳1（E·A INV）輸至誤差放大器。流過(guò)電感L2的電流通過(guò)Q1源極電阻R7檢測(cè)，并經(jīng)腳4（C·S）輸入到IC1內(nèi)部的電流傳感比較器。L2的副繞組作用有二：一是在IC1啟動(dòng)工作后，與D6、R6和C6組成輔助電源，為IC1腳8（Vcc）提供工作電壓；二是用作IC1腳5（Idet）內(nèi)零電流檢測(cè)器的高靈敏度的傳感元件。IC1內(nèi)乘法器的輸出電壓控制腳4的門(mén)限，迫使流過(guò)L2的峰值電感電流ILP時(shí)刻按正弦規(guī)律跟蹤AC輸入電壓的瞬時(shí)變化軌跡。只要IL一降至零電平，IC1腳7則輸出PWM脈沖驅(qū)動(dòng)Q1導(dǎo)通。在Q1開(kāi)通期間，D5則截止，IL從零線性增加到峰值。一旦IL沿向上的斜坡達(dá)到峰值，IC1內(nèi)邏輯電路使腳7輸出低電平，Q1則關(guān)斷，L2中的貯能通過(guò)D5釋放，IL線性減小。只要IL一降落到零電平，Q1再次導(dǎo)通，新的開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始。通過(guò)L2的電流為高頻三角波，在兩個(gè)開(kāi)關(guān)周期之間有一個(gè)沒(méi)有電流的間隙，但不存在死區(qū)時(shí)間，這就意味著AC輸入電流通過(guò)二極管可連續(xù)流動(dòng)。圖2為有源PFC升壓變換器的相關(guān)電壓和電流波形。由圖2可知，峰值電感電流的包跡波正比于AC輸入電壓，其平均電流（即全波整流電流），呈平滑的正弦波，且與AC輸入電壓趨于同相位，使負(fù)載呈純電阻性，因而功率因數(shù)趨于1。

----為防止工作頻率過(guò)低影響PFC電路穩(wěn)定工作，要求PFC升壓變換器的DC輸出電壓高于最大峰值A(chǔ)C輸入電壓。當(dāng)最高AC輸入為265V或270V時(shí)，一般設(shè)定VDC=400V。當(dāng)AC輸入電壓在大范圍波動(dòng)時(shí)，PFC變換器能輸出穩(wěn)定的DC調(diào)整電壓，紋波很小，且呈100Hz的正弦波。DC電壓穩(wěn)定，可使燈功率恒定，光輸出穩(wěn)定，燈電流波峰比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1.7，保證燈光通維持率不受影響，有利于延長(zhǎng)燈使用壽命。以KA7540為控制器的鎮(zhèn)流器電路

----在通電后，全波整流輸出電壓經(jīng)R12對(duì)C10充電（見(jiàn)圖1）。當(dāng)C10上的電壓增加到IC2（KA7540）腳8（Vcc）的啟動(dòng)門(mén)限（12.5V）后，IC2則被啟動(dòng)。IC2腳6和腳7輸出脈沖電壓經(jīng)T1耦合驅(qū)動(dòng)Q2、Q3開(kāi)關(guān)后，C14、D7、D8等組成的輔助工作電流源為IC2腳8提供電流。

----連接于腳1（Cs）與地之間的電容C11為軟啟動(dòng)電容，C11上的電壓決定預(yù)熱、穩(wěn)態(tài)工作或調(diào)光模式狀態(tài)。腳2（CT）上的C12為定時(shí)電容，其數(shù)值決定IC2內(nèi)振蕩器工作頻率。IC2被啟動(dòng)之后，首先輸出比通常工作頻率高1.33倍的高頻（約67kHz），對(duì)燈絲加熱。由于扼流圈L3、L4對(duì)高頻起衰減作用，故在燈兩端不會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電壓。當(dāng)預(yù)熱時(shí)間約達(dá)0.7s后，隨C11上電壓的升高，IC2的輸出頻率下降，一旦接近L3、C15和L4、C16串聯(lián)諧振電路的固有頻率，則發(fā)生LC串聯(lián)諧振，分別在C15、C16上產(chǎn)生一個(gè)約1000V的高壓脈沖使燈管擊穿引燃。此時(shí)，C11上電壓升至2V，開(kāi)關(guān)頻率fsw保持在穩(wěn)態(tài)工作頻率fsw（nor）上。預(yù)熱啟動(dòng)過(guò)程中頻率與C11上電壓變化關(guān)系曲線如圖3所示。

----IC2腳3（Vdim）開(kāi)路，該腳電壓為10V，熒光燈在額定狀態(tài)下工作，產(chǎn)生“滿光”輸出。腳3上的電壓電平可以控制IC2的開(kāi)關(guān)頻率，因而能實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。在調(diào)光模式中，開(kāi)關(guān)頻率線性增加，燈電流則減小，燈光則變暗（dimming）。

----R14、R15、R18與R19和R14、R16、R17與R19分別組成燈檢測(cè)電路。只要施加到腳4（Ldet）上的電壓低于2V，IC2則關(guān)斷其輸出，Q2和Q3隨之停止開(kāi)關(guān)。

用RA7526和KA7543作控制器的高功率因數(shù)、高可靠、可調(diào)光雙管熒光燈電子鎮(zhèn)流器

----用KA7526和KA7543作控制器的高功率因數(shù)、高可靠、可調(diào)光雙管熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路如圖4所示。有源PFC預(yù)變換級(jí)電路與圖1所示的PFC升壓變換器電路基本相同。在LA7543作為控制器鎮(zhèn)流器電路中，C14、D6和D7組成的輔助電源電路同時(shí)為IC2腳3（Vcc）和IC1腳8提供工作電流。IC2腳4（Cc）上的電容C13為補(bǔ)償輸入元件，該腳上的電壓決定最高預(yù)熱啟動(dòng)頻率。腳10（Cs）上的外接電容C22決定預(yù)熱啟動(dòng)時(shí)間（0.8～1s）。R10（6.2Ω）為電流檢測(cè)電阻，IC2腳6（Vfb）為負(fù)反饋輸入。腳8（Vid）為燈檢測(cè)輸入，腳7（Vab）為異常保護(hù)輸入。當(dāng)有一支燈未接入時(shí)，另一支燈仍可以正常工作。當(dāng)兩支燈都未接入或在故障條件下，IC2則關(guān)斷腳1與腳14上的輸出，使Q2和Q3停止開(kāi)關(guān)。腳9（Vdm）為調(diào)光控制輸入，腳T1（Cdm）為軟調(diào)光控制輸入。當(dāng)該腳電壓為0V時(shí)，燈在滿光下工作。調(diào)光電壓范圍為0～2V。利用遙控器調(diào)光的原理與彩電音量和色度的遙控調(diào)節(jié)是一樣的。

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圖4：用KA7526/KA7543作為控制器的高功率因數(shù)、
高可靠、可調(diào)光雙管熒光燈電子 鎮(zhèn)流器電路。

----L1電感值為80mH，T1采用EI2820磁芯繞制，初、次級(jí)繞線分別為100匝和5匝，初級(jí)線圈電感量為1.2mH。T2采用EE1614磁芯，匝數(shù)分別為35T、24T、24T，初級(jí)電感值為1.2mH。

----當(dāng)負(fù)載分別為32W、36W和40W雙管熒光燈時(shí)，個(gè)別元件參數(shù)選取略有差別，如表1所列。