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电子节能灯作为新一代的电照明设备，具有节电、明亮、易启动、无频闪、功率因数高、电源电压范围宽等突出优点，得到越来越广泛的应用。 1.整体电路分析 电子节能灯由节能荧光灯管和高效电子镇流器两部分组成。节能荧光灯管采用三基色荧光粉制造，发光效率大大提高，是白炽灯的5～6倍，比普通荧光灯提高40%左右。高效电子镇流器采用开关电源技术和谐振启辉技术，工作频率40～60kHz，不仅效率和功率因数进一步提高，而且彻底消除了普通荧光灯的频闪和“嗡嗡”噪声，对保护眼睛也极为有利。 电子节能灯电路图如图10-28所示，除节能灯管以外的电路，习惯上称为电子镇流器。电子镇流器的作用，是将50Hz交流220V市电变换为50kHz高频交流电，再去点亮节能灯管。电路图左边～220V处为电路输入端，右边节能灯管为最终负载，电路图的走向为从左到右的习惯画法。 图10-28 电子节能灯电路 (1)划分单元电路 电子镇流器由以下4个单元电路组成，图10-29所示为整机电路方框图。 图10-29 电子节能灯方框图 整流二极管VD1～VD4和滤波电容器C1组成的整流滤波电路，其功能是将交流市电转变为直流电。 晶体管VT1、VT2和高频变压器T等组成的高压高频振荡电路，其功能是产生高频交流电。 电阻R1、电容C2和双向二极管VD8等组成的启动电路，其功能是在刚接通电源时启动振荡电路。 电容C5、电感L等组成的谐振启辉电路，其功能是产生节能灯管所需要的启辉高压。 (2)电路简要工作原理 50Hz的交流220V市电接入电路后，直接经整流二极管VD1～VD4桥式整流、滤波电容器C1滤波后，输出约310V的直流电压(空载时)，作为高频振荡器的工作电源。 功率开关管VT1、VT2和高频变压器T等组成开关式自激振荡器，将310V直流电压变换为50kHz、约270V的高频交流电压，作为节能灯管的工作电压，通过C5和L组成的谐振启辉电路送往节能灯管。 C5和L组成串联谐振电路，谐振电容C5上的谐振电压为回路电压的Q倍(约600V)，加在节能灯管两端使其启辉点亮。在刚接通电源时，由R1、C2、VD8组成的启动电路使自激振荡器起振。 2.市电直接整流滤波电路 高频振荡器所需要的直流工作电源直接由交流220V市电整流获得，彻底摒弃了电源变压器，因此电源效率大为提高，设备体积大为缩小。市电直接整流滤波电路如图10-30所示，交流220V电源不经过电源变压器而直接由整流二极管VD1～VD4桥式整流，再经滤波电容器C1滤除交流成分后，在A端即可输出+310V(空载时)的直流电压。 图10-30 市电直接整流滤波电路 3.高压高频振荡器 高压高频振荡器是电子节能灯的核心电路，它由振荡电路和启动电路组成。 (1)振荡电路 功率开关管VT1、VT2和高频变压器T等组成开关式自激振荡器，为节能灯管提供高压高频交流电压。 接通电源后，VT2在启动电路的触发下导通，此时+310V直流电压经C4、灯管上端灯丝、C5、灯管下端灯丝、L、T-3、VT2的集电极-发射极形成回路，对谐振电容C5充电，充电电流I充如图10-31中点画线箭头所示，C5上电压为上正下负。 图10-31 谐振电容充电回路 由于高频变压器T各绕组的耦合作用，VT2很快由导通变为截止，VT1则由截止变为导通，此时谐振电容C5通过灯管上端灯丝、C4、VT1的集电极-发射极、T-3、L、灯管下端灯丝放电，放电电流I放如图10-32中虚线箭头所示。 图10-32 谐振电容放电回路 同样由于高频变压器T各绕组的耦合作用，VT1很快也由导通变为截止，VT2则又由截止变为导通，如此周而复始，VT1、VT2交替导通形成振荡，其振荡频率取决于C5、L串联谐振电路(本电路谐振频率约为50kHz)。 电容C4的作用是隔直流、通交流，阻止+310V的直流电压直接进入节能灯管，允许50kHz的高频交流电压通过。R3、VD6和R4、VD7分别接在VT1和VT2基极回路，为T-1和T-2提供负半周时的泄放通道。 (2)启动电路 由于功率开关管VT1、VT2的基极偏置电压均取自高频变压器T的振荡反馈电压，电路未起振时两管均因无基极偏置电压而截止，因此在刚接通电源时必须由启动电路使电路起振。 如图10-33所示，接通电源后，+310V直流电压开始经R1对C2充电，当C2上电压上升到双向二极管VD8的阈值时，VD8导通，向VT2基极提供偏置电压使其导通，引起振荡。VT2导通后，通过VD5将C2上已充的电压放掉，不影响电路正常振荡。 图10-33 启动电路 4.谐振启辉电路 节能灯管的工作原理要求必须首先有一个高电压作用于其两端使其启辉，然后再将电压降低维持点亮即可。在普通铁芯镇流器荧光灯中，由启辉器完成这一任务。在电子节能灯中，则采用了谐振启辉电路。 谐振启辉电路工作过程如图10-34所示。高压高频振荡器提供的50kHz、约270V的交流电压，加在C5、L串联谐振回路两端并产生谐振，于是在谐振电容C5两端即产生一个Q倍于回路电压的高电压(约600V)，如图10-34(a)所示。 图10-34 谐振启辉电路工作过程示意图 节能灯管并接于谐振电容C5两端，C5两端的电压即为节能灯管的工作电压。串联谐振时C5两端的约600V高压将节能灯管内的气体击穿而使其启辉。 当节能灯管点亮后，其内阻急剧下降，该内阻并联于C5两端，使C5、L串联谐振电路Q值大大下降，故C5两端(即灯管两端)的高启辉电压(约600V)即下降为正常的工作电压(约80V)，维持节能灯管稳定地正常发光，如图10-34(b)所示。 |
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