高性能雙管熒光燈電子鎮(zhèn)流器

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

----本文介紹兩款用美國仙童（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)動器IC設(shè)計的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)準要求，可供有關(guān)設(shè)計人員參考。

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

----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（適用于國際供電線路），線路功率因數(shù)λ≥0.99，總電流諧波失真率THD10%，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，整流二極管才會導(dǎo)通，從而導(dǎo)致電流波形發(fā)生嚴重畸變，使諧波總量往往超過基波成份，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電路的功能將會失效。有源PFC級電路實際上是采用雙環(huán)控制的一種DC/DC開關(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IC1腳3（MULT IN）由IC1內(nèi)的乘法器監(jiān)測。PFC變換器DC輸出電壓經(jīng)R8與R9分壓通過IC1腳1（E·A INV）輸至誤差放大器。流過電感L2的電流通過Q1源極電阻R7檢測，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的門限，迫使流過L2的峰值電感電流ILP時刻按正弦規(guī)律跟蹤AC輸入電壓的瞬時變化軌跡。只要IL一降至零電平，IC1腳7則輸出PWM脈沖驅(qū)動Q1導(dǎo)通。在Q1開通期間，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，新的開關(guān)周期開始。通過L2的電流為高頻三角波，在兩個開關(guān)周期之間有一個沒有電流的間隙，但不存在死區(qū)時間，這就意味著AC輸入電流通過二極管可連續(xù)流動。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，使負載呈純電阻性，因而功率因數(shù)趨于1。

----為防止工作頻率過低影響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，一般設(shè)定VDC=400V。當(dāng)AC輸入電壓在大范圍波動時，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，燈電流波峰比遠遠小于1.7，保證燈光通維持率不受影響，有利于延長燈使用壽命。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C10充電（見圖1）。當(dāng)C10上的電壓增加到IC2（KA7540）腳8（Vcc）的啟動門限（12.5V）后，IC2則被啟動。IC2腳6和腳7輸出脈沖電壓經(jīng)T1耦合驅(qū)動Q2、Q3開關(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為定時電容，其數(shù)值決定IC2內(nèi)振蕩器工作頻率。IC2被啟動之后，首先輸出比通常工作頻率高1.33倍的高頻（約67kHz），對燈絲加熱。由于扼流圈L3、L4對高頻起衰減作用，故在燈兩端不會產(chǎn)生一個高電壓。當(dāng)預(yù)熱時間約達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)生一個約1000V的高壓脈沖使燈管擊穿引燃。此時，C11上電壓升至2V，開關(guān)頻率fsw保持在穩(wěn)態(tài)工作頻率fsw（nor）上。預(yù)熱啟動過程中頻率與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的開關(guān)頻率，因而能實現(xiàn)調(diào)光功能。在調(diào)光模式中，開關(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

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

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