隨著綠色照明工程的推出,，電子鎮(zhèn)流器的作用日益突出,。但在實際中，電子鎮(zhèn)流器在性能和可靠性上仍存在一些問題,，主要是熒光燈須有較大的電流在一定時間內給燈絲預熱，600～800 V的高電壓使燈點燃,，穩(wěn)定的工作頻率使其工作在額定功率狀態(tài),。
電子鎮(zhèn)流器是一個通過電子電路，將工頻電源變換成直流電源,，再將直流電源變換成數十kHz甚至更高頻率,，集點燃和限流于一體的逆變裝置，它給熒光燈提供一個較高較合適頻率的電源,。頻率對其性能和可靠性的影響至關重要,，為了提高裝置的性能和可靠性，解決熒光燈預熱啟動與燈管的匹配問題,，對電子鎮(zhèn)流器進行相關電路設計時,，需要對熒光燈的頻率特性進行詳細的分析,。
1 頻率對電子鎮(zhèn)流器的影響
頻率對電子鎮(zhèn)流器性能和可靠性的影響可以分為以下幾個方面：
(1)光效。熒光燈的光效取決于其內部參數和外部條件等多種因素,。提高工作頻率,，熒光燈的光效會隨之提高。
(2)損耗,。元器件介質的損耗與頻率有關,。當損耗太高時，不僅造成能量的浪費,，而且這些能量會轉化為熱量,，使鎮(zhèn)流器的溫度升高，導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。在交變電場的作用下,，電子鎮(zhèn)流器中的磁性元器件會產生噪音,。如果頻率>20 kHz，人耳朵聽不到,，有利于保護工作和生活環(huán)境,。
2 電子鎮(zhèn)流器頻率的確定
熒光燈點亮前處于開路狀態(tài)，點亮后具有動態(tài)的負阻特性,，是一種典型的非線性對象,。當在兩電極間加上電壓，燈管沒點亮前,，流過燈管的電流非常小,，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,。
設計電路時以Philips 40 W日光燈為例，日光燈的預熱時間為1 s,，預熱電流的有效值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,。
根據燈管的額定參數及額定電壓和電流,，計算燈管等效電阻R，本次設計中R=312 Ω,。
實際測量燈絲電阻Rf1和Rf2,，經過測量多個燈管后，可以近似認為Rf1=Rf2=7．7 Ω,。
根據工程設計經驗,，選擇諧振電容Cres=6 800 pF。
選擇期望的運行頻率：為了燈管可靠的點火并正常進入工作狀態(tài),，通常選擇fpre>fign>frun(fpre,，fign分別為預熱頻率和點火頻率)，而點火頻率fign大于串聯諧振頻率fres,，因此確定了fres也基本確定了frun的數值范圍,。
2．1 預熱頻率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,。從電源接通時刻,，在tpre時間內振蕩頻率保持fpre不變，電路處于預熱階段,。
確定預熱頻率fpre：此時預熱電流I=0．6 A,，應滿足式(1)。
設L=2 mH,，C0=0．1μF,，代入相關參數，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,。
當振蕩頻率移近電路的固有頻率fres時，燈兩端電壓會急劇上升到其點燃電壓,，使燈點燃,，設L=2 mH，Cres=6 800 pF,，C0=0．1μF，代入式(2),，可求得fign=fres≈44．6 kHz,，
2．3 運行頻率frun
當熒光燈正常發(fā)光時，其運行電壓和電流也確定了,，此時熒光燈可等效為電阻R,，等效電路模型如圖2所示,。此時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,，然后與燈管電阻R并聯，當頻率降到燈的正常工作頻率時,，燈便工作在額定頻率下,，此時電流I=0．33 A，滿足式(3),。
設L=2 mH,，C0=0．1μF，R=312 Ω,，V=180 V,，RL=1 Ω，由ω=2πf,，求得frun≈39．5 kHz,。
由計算可得頻率和時間的關系曲線如圖3所示。
在燈未啟動前,，輸出回路是一個LCR回路,，頻率先從一個很高的起始頻率下降到預熱頻率點，經過0．4～1 s的預熱后,，使頻率逐漸過點燃點,，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的數值，再由L和C的值確定燈的3個頻率點與燈管的電氣特性是否匹配,。
3 應用電路設計
采用熒光燈電子鎮(zhèn)流器控制器IR2520驅動雙極型晶體管功率開關組成的逆變器電路如圖4所示,。
電路工作時，首先由IC內的振蕩器產生一個高頻信號,，然后在IR2520的6腳輸出電壓驅動MOSFET管導通,，經過LC諧振電路，產生一個高壓脈沖,，只要燈管完好并且擊穿,，日光燈即可被點燃。
燈管正常啟動后,，對其兩端的電壓和電流波形進行測量,。如圖5所示，燈電壓與燈電流的實驗波形可見，設計的鎮(zhèn)流器使燈的電壓和電流基本接近標準工作電壓103 V,，電流0．33 A,。
4 結束語
本文以Philips 40 W日光燈為例，介紹了電子鎮(zhèn)流器從預熱,、啟動到正常運行的頻率特性,。當電子鎮(zhèn)流器與燈管達到最佳參數匹配時，日光燈可以從電子鎮(zhèn)流器中獲得最佳電能,，從而提高系統的光效和可靠性,，延長燈管的使用壽命。