【導(dǎo)讀】六、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯及最終成績(jī)?cè)u(píng)定表··················了解“綠色照明”的含義及其意義，掌握熒光燈的結(jié)構(gòu)、分類及其工作原理，定模版以及進(jìn)度安排及時(shí)完成符合規(guī)范要求設(shè)計(jì)論文。研究并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的鎮(zhèn)流器應(yīng)用電路。[8].路秋生.電子鎮(zhèn)流器計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件BDA簡(jiǎn)介[J].照明工程學(xué)報(bào)，

　　

【正文】 有以下 3種： (1)電流峰值控制。電流峰值控制實(shí)際上是把開關(guān)頻率器件規(guī)定，然后在工作在電流持續(xù)狀態(tài)下，選用 Boost 電路構(gòu)造，經(jīng)過測(cè)試開關(guān)電流控制。這種方式的電感電流峰值對(duì)噪聲敏感，所以易于發(fā)生控制誤差。 (2)電流滯環(huán)控制。電流滯環(huán)控制實(shí)際上是在開關(guān)頻率可變，工 作在電流持續(xù)模式下，選用 Boost 電路構(gòu)造，經(jīng)過測(cè)試電感電流控制。這種方式的負(fù)載值對(duì)開關(guān)頻率的變化比較敏感，因?yàn)殚_關(guān)頻率的變換幅度增大，選取輸出濾波器的時(shí)候，則需要按照最低開關(guān)頻率思考，所以很難確定體積和重量大小的設(shè)計(jì)。 （ 3）平均電流控制。平均電流控制實(shí)際上是吧開關(guān)頻率器件固定，然后隨便工作在什么模式，經(jīng)過測(cè)試電感電流控制，須要把電流誤差信號(hào)放大。這類方法能夠適用于任何拓?fù)洹? 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 3章 電子鎮(zhèn)流器常用逆變電路與諧振開關(guān) 目前中國(guó)的電子鎮(zhèn)流器應(yīng)用非常廣泛，為了提高功能效率，提高電子鎮(zhèn)流器的使用可靠性 ，在電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)中，電子鎮(zhèn)流器的逆變電路和諧振開關(guān)匹配顯得非常重要。 電子鎮(zhèn)流器的功能與構(gòu)成 因?yàn)闅怏w放電燈有負(fù)阻的特征，所以想要它能夠穩(wěn)定工作，則需要加一鎮(zhèn)流裝置這個(gè)鎮(zhèn)流裝置就是電子鎮(zhèn)流器，下面來了解電子鎮(zhèn)流器的功能與構(gòu)成。 電子鎮(zhèn)流器應(yīng)具備的功能 電子鎮(zhèn)流器的主要功能：熒光燈（ LED）的工作性能在很大程度上與相關(guān)工作的電子鎮(zhèn)流器性能有一定的關(guān)系，在應(yīng)用過程中應(yīng)當(dāng)使 LED 的工作特征和電子鎮(zhèn)流器的工作特征相互磨合，從而能夠使 LED 工作在最好狀況，所以電子鎮(zhèn)流器必須滿足下面的幾個(gè)功能規(guī) 定： （ 1）能夠限定和穩(wěn)定 LED 的正常工作電流。 （ 2）在交流電過零時(shí)，能夠正常的工作。 （ 3）在給燈點(diǎn)火的時(shí)候供應(yīng)一定的點(diǎn)火電壓。 （ 4）在給燈點(diǎn)火的時(shí)候，可以操控?zé)酎c(diǎn)火所需要的，從而使燈的電極能夠被得當(dāng)?shù)念A(yù)熱，并且保證燈絲的電極持續(xù)日常工作溫度。 當(dāng)然， 要 電子鎮(zhèn)流器電路體積小，壽命長(zhǎng)、低功率消耗 等一些特點(diǎn)，所以這個(gè)技術(shù)要求較高。 同時(shí)電子鎮(zhèn)流器也應(yīng)該具有如下幾個(gè)控制功能： （ 1）具有較高功率的因數(shù)。 （ 2）可以限定交流輸入電的總諧波失真（ THD）。 （ 3）可以限定燈電路的短路作業(yè)電流或者防止因?yàn)闊綦姌O電流 過熱而產(chǎn)生過載。 （ 4）能夠有效地抑制電磁輻射的干擾，避免干擾其它電子設(shè)備的正常工作。 （ 5）在燈電路不能夠日常點(diǎn)火的時(shí)刻可以自己斷開電路，這個(gè)方式對(duì)電子鎮(zhèn)流器電路是不可缺少的。 （ 6）當(dāng)在交流供電電壓不穩(wěn)定的時(shí)候，可以提供穩(wěn)定燈的工作電壓、電流以及功率。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 電子鎮(zhèn)流器的特點(diǎn) （ 1）節(jié)約能源：電子鎮(zhèn)流器正常是用的 1065kHZ 頻率提供給 LED，使燈管的功效比供電工頻升高了 15％，本身功率消耗也比較低，使得燈的總輸入功率降低了 30％，從而達(dá)到更加的節(jié)約能源的成效。 （ 2）消除閃爍，發(fā)光穩(wěn)定性高。可 以提升視覺分辨率和功能，能夠減少持續(xù)工作的視覺勞累，有益于保護(hù)眼睛。 （ 3）更可靠的起點(diǎn)。加熱燈管后首次就能夠成功，從而防止多次起點(diǎn)。 （ 4）功率因數(shù)高。符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的 20W 以上的熒光燈 (LED)，其功率因數(shù)高于 。但是應(yīng)該留意，國(guó)家規(guī)定對(duì) 20W 以下的燈管限制的諧波限值非常高，導(dǎo)致它的功率因數(shù)降低到 。 （ 5）噪聲很小。高電子效能電子鎮(zhèn)流器的雜音分貝可以到達(dá) 35db 以下，所以大家?guī)捉荒軌蚵牭綗艄艿碾s聲。 （ 6）調(diào)節(jié)光源。關(guān)于需要調(diào)光的場(chǎng)合，原來利用白熾燈或者鹵鎢絲燈調(diào)光的場(chǎng)合，用高性能電 子鎮(zhèn)流器代替，能夠在很寬的范圍調(diào)節(jié) 2%100%。 （ 7）能夠穩(wěn)定輸入功率和輸出光通量。 高質(zhì)量的產(chǎn)品是穩(wěn)定的，當(dāng)電源，電壓偏差大，仍然可以保持一個(gè)恒定光源照明，穩(wěn)定 光照度 ，有利于節(jié)能。 電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展 出現(xiàn)的電子鎮(zhèn)流器， 其性能優(yōu)勢(shì)更加明顯，如提高電路的效率，解決的瞬態(tài)光，無閃爍和噪聲小等，尤其是吸引了世界的眼球，其市場(chǎng)份額的銷售增加了，在中國(guó)，電力供需緊張，網(wǎng)格大幅度變化，污染十分嚴(yán)重，因此，需要高可靠性的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，參數(shù)傳遞和低成本的電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器市場(chǎng)現(xiàn)在非常流行的低功率因數(shù)和電 容二極管，的輸入功率因數(shù)、諧波是不合格的，對(duì)電網(wǎng) 有一定的損害 ， 后者輸出的燈電流波峰系數(shù)比較低。燈管的光源功效比較低的同時(shí)降低了燈光壽命，好一點(diǎn)的感性鎮(zhèn)流器與電子鎮(zhèn)流器又因?yàn)樾矢?，價(jià)格昂貴，難以普遍發(fā)展。 根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的研究、開發(fā)、出產(chǎn)過程，電子鎮(zhèn)流器的成長(zhǎng)可以分為如下幾個(gè)階段： （ 1） 選取功率晶體管的高頻開關(guān)電子鎮(zhèn)流器電路用來點(diǎn)亮氣體放電燈，取代粗重的電感式鎮(zhèn)流器，最主要的是在電子鎮(zhèn)流器電路和另外功率的氣體放電燈管之間的磨合。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 （ 2） 當(dāng)在工作的過程中氣體放電燈管出現(xiàn)的異樣工作狀態(tài)的時(shí)候，則要再點(diǎn)亮過程中增加保護(hù)電路 ，來保證氣體放電燈能夠正常工作和利用電子鎮(zhèn)流器電路具備預(yù)熱驅(qū)動(dòng)一些功效。 （ 3） 處理好電子鎮(zhèn)流器的使用和供電電網(wǎng)的關(guān)連，比如應(yīng)對(duì)電源電流波形及諧波含量和瞬時(shí)過電壓擊穿等一些問題，從而來更加深入一步改善電子鎮(zhèn)流器電路，如有源技術(shù)（ APFC）以及無源功率因數(shù)校正技術(shù)（ PPFC）。 （ 4） 更加深入的化簡(jiǎn)電路、減少成本、增加電子鎮(zhèn)流器的整個(gè)性價(jià)格比，選用新型電路拓?fù)?，例如具?PFC 功能的單級(jí)電子鎮(zhèn)流器等。 通過上述幾個(gè)階段，現(xiàn)在的電子鎮(zhèn)流器在現(xiàn)實(shí)使用中雖然已經(jīng)有較大的突破。但是要使它發(fā)展到更高的水平，還需解決以下幾個(gè)問題： （ 1） 按 照可靠性設(shè)計(jì)理論，來控制元器件個(gè)數(shù)。 （ 2） 減少功率開關(guān)晶體管等一些重要元器件的熱浪費(fèi)，戰(zhàn)勝在硬開關(guān)變化的時(shí)候發(fā)生的射頻干擾（ RFI），從而增加電子鎮(zhèn)流器的作業(yè)效率。 （ 3） 更加深入的升高電子鎮(zhèn)流器恒流特征，從而能夠使它不會(huì)因?yàn)樘峁╇妷翰▌?dòng)和瞬時(shí)過電壓沖擊，因此而產(chǎn)生氣體放電燈管的電流突然變化，最終使燈管發(fā)光閃爍和功率開關(guān)晶體管毀壞。 目前，這是一個(gè)關(guān)于電子鎮(zhèn)流器的世界發(fā)展方向的 樂觀狀態(tài) 。 電子鎮(zhèn)流器的電路結(jié)構(gòu) 圖 濾波器將來自射頻干擾和電磁干擾濾波電網(wǎng)傳輸，但也阻礙了射頻傳輸電磁波的干擾，鎮(zhèn)流器電 路生成網(wǎng)格。橋式整流電路的交流輸入轉(zhuǎn)換成直流電 。 功率因數(shù)校正電路來改善輸入電流波形，以確保正弦輸入電流與輸入電壓的相位，功率因數(shù)接近或等于 1。 實(shí)現(xiàn)直流高壓轉(zhuǎn)向高頻交流電壓的變換是逆變電路，經(jīng)過燈電路網(wǎng)絡(luò)將輸入功率最后傳達(dá)給了 LED。燈電路的作用是傳遞電功率還有起到熒光燈燈絲的預(yù)熱，以及燈管工作狀態(tài)信號(hào)的取樣和反饋的功能。燈工作形態(tài)的反饋信號(hào)來自于功率因子校正電路和調(diào)光信號(hào)，經(jīng)過控制電路處理而得出一個(gè)精準(zhǔn)的逆變電路中開關(guān)器件的啟動(dòng)脈沖。高性能電子鎮(zhèn)流器的電路結(jié)構(gòu)如圖 。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 高性能電子鎮(zhèn)流 器的電路結(jié)構(gòu) 常用逆變電路與諧振開關(guān) 大家都知道，半橋逆變器的輸入是非常重要的電子鎮(zhèn)流器電路，它是和頻率直接相關(guān)，同時(shí)開關(guān)損耗，轉(zhuǎn)換效率高，輸出功率和 EMC， THD， PF 的主要技術(shù)指標(biāo)，也有一定的影響。 以下來了解學(xué)習(xí)電子鎮(zhèn)流器常用的逆變電路和諧振開關(guān)。 電子鎮(zhèn)流器常用的電路拓?fù)? 從工作原理來說，下面介紹的是單端正激，單端反激開關(guān)逆變電路結(jié)構(gòu)都屬于單開關(guān)變換電路拓?fù)?。同時(shí)這個(gè)電路拓?fù)渲皇褂昧碎_關(guān)變壓器磁心磁化曲線的一半。單端反激開關(guān)逆變器輸出功率一般在 200W 以下，然而單端正 激開關(guān)逆變器的輸出功率較單端反激的開關(guān)逆變器要大一些。相對(duì)于電池供電的功率熒光燈一般選用單開關(guān)反激變換電路拓?fù)?，變換器輸出經(jīng)過一個(gè)電容結(jié)構(gòu)耦合到燈管，從而使燈管的工作電流為交流電，但是這種電路拓?fù)涞臒晒鉄魺艚z會(huì)一直通電，從而最終導(dǎo)致燈管的發(fā)光效率下降。 雙開關(guān)拓?fù)漭敵鲭p極性交流電。它利用了整個(gè)開關(guān)變壓器磁心磁化曲線。根據(jù)雙開關(guān)電路拓?fù)湓陔娮渔?zhèn)流器中的應(yīng)用，雙開關(guān)可以分為半橋，全橋推免串并聯(lián)諧振式電流和電壓型變換等幾種電路拓?fù)?。工作于雙開關(guān)電路拓?fù)涞碾娮渔?zhèn)流器由于它的輸出為交流，所以有利于延長(zhǎng)燈 管壽命。 常用電子鎮(zhèn)流器開關(guān)逆變器的類別 電子鎮(zhèn)流器的主要部份是逆變電路，可以將直流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電，輸出給燈負(fù)載使用。這個(gè)燈逆變電路應(yīng)能滿足燈負(fù)載對(duì)燈絲預(yù)熱、正常工作、點(diǎn)火和故障狀態(tài)保護(hù)的要求。 按控制方式開關(guān)逆變器可分為以下幾種： 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ 1） 脈寬調(diào)制方式（ PWM）：它是一類模擬控制的方法，按照相關(guān)載荷的轉(zhuǎn)變來調(diào)節(jié)晶體管基極或者 MOS 管 柵極偏置，以此來達(dá)成晶體管或者 MOS 管導(dǎo)通時(shí)期的變化，最終達(dá) 到開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的扭轉(zhuǎn)。這類方法能夠讓電源的輸出電壓在工作條件突變的時(shí)侯持續(xù)穩(wěn)定，是使用 微處理器 的數(shù)字信號(hào)對(duì) 模擬電路 來掌控的一類很是有用的方法。 逆變電路的控制方法是切斷裝置來控制，這樣一系列的等幅脈沖輸出，而不是正弦波或所需波形脈沖。這是半個(gè)周期的多脈沖產(chǎn)生的輸出波形，可以使每一個(gè)脈沖的等效電壓為正弦 波形，輸出平滑 而且 低諧波少。 （ 2）頻率調(diào)節(jié)控制方式（ FM）：這種控制方式是利用反饋來控制開關(guān)脈沖頻率，即開關(guān)脈沖周期的方式來實(shí)現(xiàn)脈沖占空比來 D 調(diào)節(jié)，來達(dá)到控制調(diào)節(jié)等輸出功率的目的。 （ 3）脈沖調(diào)頻、調(diào)寬控制方式（ PWFM）：這種控制方式利用既控制脈沖寬度又控制脈沖開關(guān)周期的方式來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)占空比，最終實(shí)現(xiàn)到掌控調(diào)節(jié)等輸出功率的結(jié)果。 （ 4）調(diào)壓方式：是利用調(diào)理逆變器的直流供電電壓的方法從而實(shí)現(xiàn)調(diào)理逆變器輸出交流電壓的幅度，最后實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)燈輸出功率的結(jié)果。 根據(jù)逆變器激勵(lì)方式開關(guān)逆變器可分為以下兩種： （ 1） 自激 式開關(guān)逆變器：這種逆變器是根據(jù)電路中的開關(guān)器件和高頻脈沖變壓器組成的正反饋環(huán)路來實(shí)現(xiàn)自激振蕩，從而使開關(guān)逆變器為燈負(fù)載供電。一般輸出功率在 100W 左右，電路很簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。 （ 2） 他激動(dòng)式開關(guān)逆變器：這種逆變器必須有一個(gè)振蕩器，振蕩器來產(chǎn)生開關(guān)脈沖，從而控制開關(guān)逆變器中的開關(guān)管，從而使開關(guān)逆變器輸出高頻交流電，為燈負(fù)載供電。輸出功率較自激式開關(guān)逆變器大，電路較復(fù)雜，造價(jià)較高。 按功率開關(guān)管的連接方式開關(guān)逆變器可分為以下幾種： （ 1） 單端正激式開關(guān)逆變器 （ 2） 單端反激式開關(guān)逆變器 （ 3） 半橋式開關(guān)逆變器 （ 4） 全橋式開關(guān)逆變器 （ 5） 推挽式 開關(guān)逆變器 根據(jù)逆變器的供電方法開關(guān)逆變器可以歸類為電壓型和電流型兩種： 電流型逆變器在它的直流供電輸出端之間接有一個(gè)大電感，從而使其直流供電輸入可以等效為一個(gè)電流源，它具有控制速度快、控制特性好的優(yōu)點(diǎn)，適合于多燈并聯(lián)應(yīng)用的場(chǎng)合。但此電路需要一個(gè)或者倆個(gè)大電感，而且對(duì)開關(guān)器件的耐壓值規(guī)格比較高。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 電壓型逆變器在它的直流供電輸出端之間接一個(gè)大電容，從而使其直流供電輸入電路可以等效為一個(gè)電壓源，對(duì)開關(guān)管的耐壓值比較低，控制特性比不上電流型逆變器。電流型逆變器是在電壓型逆變器之后發(fā)展起來的，電壓型逆變器常用于單燈 場(chǎng)合，電流型逆變器常用于多燈并聯(lián)場(chǎng)合。 諧振開關(guān)（軟開關(guān)） 開關(guān)損耗大。電路工作的時(shí)侯，開關(guān)管的電流上漲和電壓下落一起實(shí)行；斷開的時(shí)侯，電壓的上漲和電流下落一起實(shí)現(xiàn)。因此電壓、電流波形的重合發(fā)生了開關(guān)消耗，這種損耗根據(jù)開關(guān)頻率的增加而迅速提高。 感性關(guān)斷電尖峰大。在器件斷開的時(shí)侯，電路的感性器件感受到尖峰電壓，因此開關(guān)頻率越高，斷開也就越快，這個(gè)感應(yīng)電壓也就越高。如圖 所示。 圖 電極電壓電流和瞬時(shí)功率 容性開通電流尖峰大。開關(guān)器件在非常高的電壓下連接的時(shí)候，積聚在開關(guān)器件電容中的電量將會(huì)用電流形式整個(gè)消耗在這個(gè)器件內(nèi)部。所以頻率越高，連接電流尖峰越大，最終導(dǎo)致器件過熱而 毀壞。除此之外頻率越高，它的沖擊電流也就越大，從而對(duì)器件的正常工作存在隱患。 ，電路中的 DV / dt 和 di / dt 增加，這會(huì)導(dǎo)致電磁干擾（ EMI）增加，最終影響整流器和外圍電子器件的工作。 軟開關(guān)是用來接通和切斷裝置和方法的負(fù)載電路 ， 這種方法是逐步地由小到 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 大實(shí)現(xiàn)接通的進(jìn)程，然后逐漸地由大到小完成切斷的過程。日常生活中軟開關(guān)用于于照明回路，根據(jù)一盞燈開啟時(shí)由不亮到漸亮再到全亮逐步地慢慢地實(shí)現(xiàn)，關(guān)閉進(jìn)程則反之。軟開關(guān)的導(dǎo)入能夠整個(gè)免去燈光忽然變化給人眼帶來的刺激，尤其是在全黑暗的情況下分外重要 。實(shí)際中軟開關(guān)的完成方法有：根據(jù)白熾燈等電阻性負(fù)載經(jīng)常利用 可控硅 調(diào)整導(dǎo)通角的方法達(dá)成的，當(dāng)打開燈光時(shí)導(dǎo)通角由 0到180度漸變，在燈光關(guān)閉的時(shí)侯導(dǎo)通角則反過來由 180度漸變，由此便可以達(dá)到軟開關(guān)的開啟和關(guān)閉。根據(jù)熒光燈類負(fù)載則通過調(diào)整占空比的方法來達(dá)成。與此同時(shí)軟開關(guān)在原電路中增添了小電感、電容等諧振元器件，在開關(guān)過程前后引入諧振，解決電壓、電流的堆疊，下降開關(guān)損耗和開關(guān)雜音。 按照軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程能 夠?qū)④涢_關(guān)電路分為準(zhǔn)諧振電路和諧振 PWM電路。 準(zhǔn)諧振電路：準(zhǔn)諧振是開關(guān)技能的一次偉大的突破，它的功能是諧振元件參與能量變化的某一個(gè)時(shí)段，而不是全程參與。其電路如圖 。 圖 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路原理圖 由于正向和反向 LC 回路值不一樣，即振蕩頻率不同，電流幅值也不同，所以振蕩不能夠?qū)ΨQ。一般正向正弦半波略大過負(fù)向正弦半波，所以常稱為準(zhǔn)諧振。無論是串聯(lián) LC 或并聯(lián) LC 都會(huì)產(chǎn)生準(zhǔn)諧振。利用準(zhǔn)諧振現(xiàn)象，來使電子開關(guān)器件上的電壓或電流按正弦規(guī)律變化，從而最終創(chuàng)