大功率電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)的研究
大功率電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)的研究 【摘 要】電子鎮(zhèn)流器是世界節(jié)能、綠色環(huán)保的主產(chǎn)品之一,節(jié)能效果十分顯著.推行綠色照明工程就是要采用發(fā)光效率高的光源以及燈用電子電器附件，經(jīng)過科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來取代耗能大的光源產(chǎn)品，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的本文將以基于IR公司生產(chǎn)的IR2520D芯片為核心介紹電子鎮(zhèn)流器的原理,內(nèi)部介紹及其結(jié)合燈具的使用向大家展示電子鎮(zhèn)流器對(duì)于提高節(jié)能燈功率,結(jié)合L6561構(gòu)成的功率因數(shù)校正電路使節(jié)能燈功率因數(shù)達(dá)到0.99以上，高效運(yùn)用電能使其真正達(dá)到對(duì)能源的保護(hù)中所起的作用. 目錄引言……………………………………………………………………………………………21.研究背景………………………………………………………………………………………22.主要研究工作…………………………………………………………………………………23.主要內(nèi)容………………………………………………………………………………………2第一章 節(jié)能燈及電子鎮(zhèn)流器介紹……………………………………………………………31.1 節(jié)能燈原理……………………………………………………………………………….31.2 先進(jìn)的大功率電子節(jié)能燈……………………………………………………………….31.3 大功率電子節(jié)能燈的技術(shù)難點(diǎn)及解決方案…………………………………………… 31.3.1 溫度過高的問題……………………………………………………………………… 31.3.2 燈管、電路與器件的選擇………………………………………………………………41.4 電子鎮(zhèn)流器…………………………………………………………………………………51.4.1 電子鎮(zhèn)流器介紹…………………………………………………………………………………51.4.2 高性能電子鎮(zhèn)流器……………………………………………………………………………… 51.4.3 熒光燈電子鎮(zhèn)流器的節(jié)能原理……………………………………………………………6第二章 IR公司IR2520D芯片及其設(shè)計(jì)軟件……………………………………………………62.1 IR2520D簡(jiǎn)介………………………………………………………………………………62.2 IR2520D內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能……………………………………………………………62.3 IR2520D優(yōu)缺點(diǎn)和電氣特點(diǎn)………………………………………………………………72.4 IR2520D 鎮(zhèn)流器控制IC……………………………………………………………………82.5 電路描述…………………………………………………………………………………… 8 2.6 功能說明及其保護(hù)……………………………………………………………………… 92.6.1 功能說明……………………………………………………………………………… 92.6.2 適用于設(shè)計(jì)不同類型燈的設(shè)計(jì)步驟………………………………………………………102.7 BDA設(shè)計(jì)軟件基本介紹………………………………………………………………….112.8 BDA軟件具體操作流程……………………………………………………………………….11第三章 L6561芯片原理與介紹……………………………………………………………… 113.1 功率因數(shù)校正基本原理………………………………………………………………… 123.2 L6561芯片工作原理簡(jiǎn)介……………………………………………………………… 123.3 L6561芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)……………………………………………………………… 13第四章 基于IR2520大功率電子鎮(zhèn)流器…………………………………………………… 144.1 IR2520D芯片控制鎮(zhèn)流器電路與基本介紹…………………………………………… 144.1.1 鎮(zhèn)流器電路基本分析…………………………………………………………………………… 144.1.2 135W大功率電子鎮(zhèn)流器電路…………………………………………………………………. 154.2 電子節(jié)能燈設(shè)計(jì)規(guī)律…………………………………………………………………… 174.3 具體電路測(cè)試參數(shù)與分析…………………………………………………………… 17第五章 基于IR2520大功率電子鎮(zhèn)流器使用中的問題及分析…………………………….185.1 維修實(shí)例與故障排查………………………………………………………………….185.1.1 大功率電子鎮(zhèn)流器在實(shí)際使用中的問題………………………………………………….195.1.2 實(shí)踐維修中遇到的電子鎮(zhèn)流器損壞問題列總……………………………………………19結(jié)束語(yǔ)…………………………………………………………………………………………………20致謝語(yǔ)…………………………………………………………………………………………………..20參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………… 21引言1.研究背景“綠色照明”是90年代提出的照明領(lǐng)域的新方針,它是從節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境的角度提出實(shí)施綠色照明的宗旨是要在我國(guó)發(fā)展和推廣高照明器具,節(jié)約照明用電,建立優(yōu)質(zhì)高效,經(jīng)濟(jì),舒適.安全可靠,有益環(huán)境和改善人民生活質(zhì)量,提高工作效率,保護(hù)人民身心健康的照明環(huán)境,以滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和人民群眾的日益增長(zhǎng)的對(duì)照明質(zhì)量,照明環(huán)境的更高要求和減少環(huán)境污染的需要大功率電子鎮(zhèn)流器的使用使節(jié)能燈具有光效高,壽命長(zhǎng),顯色系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn),功率因數(shù)可達(dá)到0.99,打破小功率節(jié)能燈照度不夠用的使用局限，可以在高度高、空間大，對(duì)照度、亮度要求照明水平較高的樓、堂、館、所、候機(jī)廳、候車室、會(huì)議廳、攝影場(chǎng)、舞臺(tái)、廠礦、企業(yè)、大商場(chǎng)、影劇院、歌舞廳、酒樓、體育館學(xué)校等方面。
改善了環(huán)境照明使用狀況.龍巖京展照明公司專業(yè)生產(chǎn)的大功率電子鎮(zhèn)流器在閩西大學(xué)的測(cè)試中一盞京展節(jié)能燈比一盞普通日光燈省8.8度電,整個(gè)學(xué)校共計(jì)700盞燈,每月可節(jié)約電量5960度,達(dá)到節(jié)約能源,提高光效的目的.隨著人們生活水平,對(duì)于物質(zhì)生活的要求也越來越高,所以說我國(guó)的照明市場(chǎng)具有非常大的潛力.特別是對(duì)于大功率節(jié)能燈的需求與日俱增,至此本文著重介紹了與人們息息相關(guān)的照明設(shè)備電子鎮(zhèn)流器及節(jié)能燈的開發(fā),以至于達(dá)到減少污染,提高光效,節(jié)約能源的目的.這也是本文的重要論題.2.主要研究工作本文的題目是大功率電子節(jié)能燈及配套電子鎮(zhèn)流器的研究,本課題是一個(gè)與實(shí)踐緊密結(jié)合的課題,為此我在研究本論題的過程中深入福建龍巖某節(jié)能照明公司,在公司車間實(shí)習(xí)的一段時(shí)間,我所做研究包括如下; 1.把握大功率電子鎮(zhèn)流器的功能對(duì)其進(jìn)行初步的分析2.根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的原理,對(duì)IR公司芯片2520用于大功率電子鎮(zhèn)流器做一定的分析對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的維修保護(hù).3.與公司設(shè)計(jì)人員探討并研究了大功率節(jié)能燈設(shè)計(jì)的一些規(guī)律3.主要內(nèi)容根據(jù)所涉及的主要研究工作,本文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分:第一章簡(jiǎn)要敘述了節(jié)能燈和電子鎮(zhèn)流器的相關(guān)知識(shí)及其優(yōu)點(diǎn),緊接著第二章用較大篇幅介紹了主要器件IR2520D,包括其內(nèi)部結(jié)構(gòu),工作特性,并介紹了IR公司的設(shè)計(jì)軟件,第三章對(duì)電路中另一重要器件L6561做了簡(jiǎn)要的介紹,之后第四章是論文的核心部分介紹了基于IR2520D的大功率電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)的研究更包括一些數(shù)據(jù)的分析,故障的排查. 第一章 節(jié)能燈介紹及電子鎮(zhèn)流器1.1 節(jié)能燈原理 節(jié)能燈實(shí)際上就是一種緊湊型、自帶鎮(zhèn)流器的日光燈，節(jié)能燈點(diǎn)燃時(shí)首先通過電子鎮(zhèn)流器給燈管燈絲加熱，燈絲開始發(fā)射電子（因?yàn)樵跓艚z上涂了一些電子粉），電子碰撞充裝在燈管內(nèi)的氬原子，氬原子碰撞后獲得了能量又撞擊內(nèi)部的汞原子，汞原子在吸收能量后躍遷產(chǎn)生電離，燈管內(nèi)形成等離子態(tài)，燈管兩端電壓直接通過等離子態(tài)導(dǎo)通并發(fā)出253.7nm 的紫外線，紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光，由于熒光燈工作時(shí)燈絲的溫度在1160K左右，比白熾燈工作的溫度2200K-2700K低很多，所以它的壽命也大提高，達(dá)到5000小時(shí)以上，由于它使用效率較高的電子鎮(zhèn)流器，同時(shí)不存在白熾燈那樣的電流熱效應(yīng)，熒光粉的能量轉(zhuǎn)換效率也很高，達(dá)到每瓦50流明以上，所以節(jié)約電能。
所謂電子粉是指熔點(diǎn)高而逸出功低（吸收較低的能量就可發(fā)射電子）的金屬如釷、銫等粉末節(jié)能燈的術(shù)名叫自鎮(zhèn)流熒光燈，除了白色(冷光)的外，現(xiàn)在還有黃色（暖光）的一般來說，在同一瓦數(shù)之下，一盞節(jié)能燈比白熾燈節(jié)能80%，平均壽命延長(zhǎng)8倍，熱輻射僅20%非嚴(yán)格的情況下，一盞5瓦的節(jié)能燈光照可視為等于25瓦的白熾燈，7瓦的節(jié)能燈光照約等于40瓦的，9瓦的約等于60瓦的節(jié)能燈主要是通過鎮(zhèn)流器給燈管燈絲加熱，大約在1160K溫度時(shí)，燈絲就開始發(fā)射電子（因?yàn)樵跓艚z上涂了一些電子粉），電子碰撞氬原子產(chǎn)生非彈性碰撞，氬原子碰撞后獲得了能量又撞擊汞原子，汞原子在吸收能量后躍遷產(chǎn)生電離，發(fā)出253.7nm 的紫外線，紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光，由于熒光燈工作時(shí)燈絲的溫度在1160K左右，比白熾燈工作的溫度2200K-2700K低很多，所以它的壽命也大提高，達(dá)到5000小時(shí)以上，由于它不存在白熾燈那樣的電流熱效應(yīng)，熒光粉的能量轉(zhuǎn)換效率也很高，達(dá)到每瓦50流明以上1.2 先進(jìn)的大功率電子節(jié)能燈 ?目前國(guó)際先進(jìn)大功率節(jié)能燈在實(shí)際照明中體現(xiàn)出了很多其他電光源不具備的優(yōu)點(diǎn)： 一、顯色性指數(shù)高大大優(yōu)于顯色性指數(shù)僅為0.5左右的自鎮(zhèn)流汞燈。
可以使用在對(duì)色彩還原度高要求的攝影、電視轉(zhuǎn)播、印染廠、織布廠、試驗(yàn)室等重要場(chǎng)合 二、光效高：在45KHZ的工作頻率的實(shí)際應(yīng)用電路中， 傳統(tǒng)電感失熒光燈光效可達(dá)到58LM－68LM/W的技術(shù)水平采用先進(jìn)IC芯片IR2520及L6561所設(shè)計(jì)的電子鎮(zhèn)流器在相同的使用環(huán)境下，85W大功率節(jié)能燈的光效可達(dá)到70-80LM/W，相當(dāng)一支400W的白熾或350W自鎮(zhèn)流汞燈的亮度和照度節(jié)能效果右達(dá)到80％以上是替代淘汰自鎮(zhèn)流汞燈與白熾燈的新產(chǎn)品 三、高功率因數(shù)達(dá)到0.95－0.99以上，燈的使用壽命可達(dá)到15000小時(shí)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的燈使用壽命可達(dá)20000小時(shí)以上，是白熾燈的五倍是汞燈使用壽命的四陪以上 分體式大功率節(jié)能燈的整體的使用壽命可以達(dá)到20000小時(shí)以上，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯 四、特殊的色溫制造技術(shù)：大功率節(jié)燈的色溫制造技術(shù)，可以從300K的暗紅色至到20000K的蘭色高色溫這是大功率節(jié)能燈一大特點(diǎn) 1.3 大功率電子節(jié)能燈的技術(shù)難點(diǎn)要使lOOW 以上大功率電子節(jié)能燈真正做到足功率(標(biāo)稱功率與實(shí)際功率相符)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合IEC968、IEC969和IEC61000—3—2以及EN55015標(biāo)準(zhǔn)要求，還必須做到低價(jià)位、長(zhǎng)壽命，符合市場(chǎng)發(fā)展規(guī)律，只有這樣產(chǎn)品才能被市場(chǎng)接受，大功率電子節(jié)能燈方可真正取代能耗大的光源產(chǎn)品。
1.3.1 溫度過高的問題要使燈真正做到長(zhǎng)壽命就必須做到低溫升，只有解決燈的溫升問題才能使燈功率做足，做到標(biāo)稱功率與實(shí)際功率相符，使燈的光效真正發(fā)揮出來目前市場(chǎng)上的大功率電子節(jié)能燈幾乎都是欠功率的例如：一只標(biāo)稱105W 的大功率電子節(jié)能燈，其實(shí)際輸入功率僅為標(biāo)稱功率的50％ ～60％，最高也不過是70％其主要原因是沒有解決溫度過高的問題由于一體化存在管內(nèi)溫度較不易散熱的問題，我們采取了分體式的方案，但是由于分體式鎮(zhèn)流器元器件的發(fā)熱問題，我們采取以下解決方案從而使大功率電子節(jié)能燈真正滿足了足功率、低溫升，因而達(dá)到15 000h的較長(zhǎng)壽命解決方案方案(1)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)在滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，盡量使電路簡(jiǎn)化，讓每個(gè)元器件在不同的路徑中發(fā)揮其最佳的作用，做到系統(tǒng)調(diào)整簡(jiǎn)便眾所周知，多一個(gè)元件就多一分損耗，同時(shí)也就多一個(gè)損壞的概率采用雙極型功率管作高頻振蕩電路開關(guān)器件，在現(xiàn)有泵電路基礎(chǔ)上加以改良，使整燈的功率真正做到與標(biāo)稱相符使105～250W燈的損耗與熱損耗控制在6％ ～7％以內(nèi)，線路功率因數(shù)PF≥0．99(寬、窄頻一致)，電源電流諧波THD≤10％，燈電流波峰系數(shù)CFI≤1．7，傳導(dǎo)干擾值EMI達(dá)到B級(jí)，流明系數(shù)／1≥0．93。
方案(2)外圍措施 電子整流器外殼可安裝通風(fēng)口用于改善由于電子元器件的發(fā)熱而導(dǎo)致的溫度過高問題并可凃散熱膠加強(qiáng)散熱效果1.3.2 燈管、電路與器件的選擇分體式電子節(jié)能燈要真正做到足功率、長(zhǎng)壽命，除電子電路設(shè)計(jì)要優(yōu)化，結(jié)構(gòu)要合理，所用材料、器件的選擇也是個(gè)關(guān)鍵，尤其對(duì)于大功率電子節(jié)能燈顯得更為重要1) 燈管的選擇熒光燈的光效主要取決于熒光粉的成份和電弧電流，所以在選擇燈管時(shí)，首先要了解燈管的工作參數(shù)，即燈管的管壓、管流、燈絲冷阻以及燈管內(nèi)徑和燈管的有效長(zhǎng)度，才能計(jì)算并確定燈管的實(shí)際功率，然后采用潮濕、高溫、低溫、過壓、過載、欠壓加沖擊實(shí)驗(yàn)的方法，驗(yàn)證燈管的實(shí)際工作參數(shù)和實(shí)際工作壽命2)控制電路的設(shè)計(jì)與選擇熒光燈管為非線性負(fù)載，其特征與環(huán)境溫度、工作電流、工作頻率有很大的關(guān)系在啟動(dòng)瞬間，燈管呈高阻狀態(tài)，諧振電路的Q值很大，若諧振電路進(jìn)入容性區(qū)，電子鎮(zhèn)流器的可靠性將大大下降這是考驗(yàn)該電路設(shè)計(jì)調(diào)配是否合理的試金石(在排除元器件本身質(zhì)量和焊接質(zhì)量的前提下)整燈損壞一般都在啟輝瞬問，所以電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)要根據(jù)燈管的工作特性以及使用環(huán)境，采用布局合理的方法，使其燃點(diǎn)和工作在最佳狀態(tài) 關(guān)鍵元器件的選擇一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)合理的電子電路必須具備合理的選材。
大功率電子節(jié)能燈的選材首先要熟悉電路,知道每個(gè)元器件在電路上所起的作用,要承受的電壓,通過的電流,以及該路徑上的阻抗,這是關(guān)鍵其次是要熟悉元器件的工作特性及測(cè)量方法,更重要的是辨別方法根據(jù)燈的工作特性及使用環(huán)境,通過動(dòng)態(tài)折疊法驗(yàn)證這樣實(shí)驗(yàn)周期最短,而且最為科學(xué)例如:我們根據(jù)改良的泵電路特點(diǎn)及產(chǎn)品的使用環(huán)境,采用折疊法認(rèn)定電解電容器、磁性元件(扼流圈、磁環(huán)、抗干擾濾波器) 以及功率開關(guān)管和電容器,這些電子元器件是影響電子節(jié)能燈性能壽命的幾個(gè)關(guān)鍵性器件元件(1) :電解電容器的選用根據(jù)整燈功率、線路功率因數(shù),計(jì)算出電解電容所需容量范圍除按基本條件檢測(cè)耐壓、溫度、損耗角等技術(shù)參數(shù)外,更關(guān)鍵的是按我們?cè)O(shè)置的條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)破壞性實(shí)驗(yàn)元器件的科學(xué)選用是制造電子節(jié)能燈的關(guān)鍵元件(2) : 磁性材料(扼流圈、磁環(huán)、抗干擾濾波器) 的選擇根據(jù)整燈功率、功率因數(shù)設(shè)定電路工作頻率、工作溫度,用電流疊加法選擇適合電路工作的磁性材料的牌號(hào)、檔次,既簡(jiǎn)便又實(shí)用元件(3) :功率管的選擇電子節(jié)能燈的心臟部分是電子鎮(zhèn)流器,而電子鎮(zhèn)流器中最易損壞的關(guān)鍵元件是功率開關(guān)管因此開關(guān)晶體管由開到關(guān)及由關(guān)到開的轉(zhuǎn)換時(shí)間非常重要在電子鎮(zhèn)流器中,功率開關(guān)晶體管的損壞大多數(shù)都出現(xiàn)在燈啟輝和浪涌電壓波動(dòng)的瞬間,所以用常規(guī)的方法和測(cè)試手段來判斷功率開關(guān)晶體管質(zhì)量的好壞并不實(shí)用。
因?yàn)榉煮w式電子節(jié)能燈不同于其他電子產(chǎn)品,燈管的工作狀態(tài)是非線性的同一批燈管離散性都很大,因此在選用功率開關(guān)器件時(shí),首先要找出燈管的共同點(diǎn)和差異在確定其他器件和搭配合理的情況下,用折疊法來選擇適應(yīng)電路與燈管工作特性相匹配的開關(guān)功率管的型號(hào)、規(guī)格及相應(yīng)電參數(shù)范圍我們經(jīng)過大量的對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)同一功率的節(jié)能燈,采用不同的電路、不同的功率因數(shù)校正方法,不同的驅(qū)動(dòng)方式若調(diào)配不當(dāng),將對(duì)功率開關(guān)管造成不同的危害,甚至用較大的功率開關(guān)管,若驅(qū)動(dòng)電路調(diào)整不到位,在小功率的節(jié)能燈上同樣也要損壞功率開關(guān)晶體管;若選擇調(diào)配得當(dāng),哪怕是用較小一檔的功率開關(guān)管也能在較大功率的節(jié)能燈上正常工作,而且三極管的溫度極低,長(zhǎng)時(shí)間使用、沖擊都未見損壞所以我們認(rèn)為節(jié)能燈用電子鎮(zhèn)流器功率三極管的損壞,以及其他元器件的突然損壞,不一定全都是元器件自身的質(zhì)量問題,其中也有選擇實(shí)驗(yàn)方法不當(dāng),調(diào)試工作不到位的問題元件(4) :電容器的選擇LRC 振諧電路,燈管啟輝電容和移相電容的選擇同樣也是關(guān)鍵除需要較高的耐壓外,其電容量與燈管參數(shù)的匹配,以及在低、常、高三種溫度特性下參數(shù)值均有很大的關(guān)系若對(duì)該器件材質(zhì)的物理性能了解不夠,采用常規(guī)的選材和測(cè)試方法來選用該電容有可能造成其它器件如三極管、電解電容過早失效和損壞,使整燈壽命縮短。
較小功率的電子鎮(zhèn)流器均用一體化實(shí)現(xiàn),這樣有對(duì)于節(jié)省鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu),但是由于其的結(jié)構(gòu)所影響散熱效果一般較差,而對(duì)于所在實(shí)習(xí)公司的大功率電子鎮(zhèn)流器采用的是分體式,這樣對(duì)于其散熱效果較好,但是其分體式必然較為占空間.1.4 電子鎮(zhèn)流器1.4.1電子鎮(zhèn)流器介紹 電子鎮(zhèn)流器是利用半導(dǎo)體材料的特性限制電流的設(shè)備，由于氣體放電燈（如熒光燈、霓虹燈、鹵素?zé)?、金鹵燈等）是一種負(fù)阻性電光源要使其正常穩(wěn)定工作，需加一個(gè)限流裝置這個(gè)限流裝置叫做鎮(zhèn)流器電子鎮(zhèn)流器也應(yīng)具備以下控制功能：1.有高的功率因數(shù)?? 2.能限制交流輸入市電的總諧波失真（THD）3.能限制燈電路的短路工作電流或避免由于燈電極電流過大而熱過載4.能有效地抑制電磁輻射干擾，避免它干擾相鄰電子設(shè)備的正常工作5.當(dāng)燈電路不能正常點(diǎn)火時(shí)能自動(dòng)關(guān)斷燈電路，這對(duì)電子鎮(zhèn)流器電路是比較重要的6.在交流電供電電壓變化時(shí)，能穩(wěn)定燈的工作電壓，工作電流和功率1.4.2：高性能電子鎮(zhèn)流器要求電子鎮(zhèn)流器是一個(gè)高頻振蕩器，要維持高壓鈉燈的點(diǎn)燃功能必須滿足下列要求：??1、自身可靠性高??2、可靠地啟動(dòng) 3、線路的功率因數(shù)高 4、三次諧波（電壓）含量低 5、使用環(huán)境溫度廣 6、溫升低 7、燈管出故障時(shí)（開路或短路）鎮(zhèn)流器不損壞? 8、嚴(yán)重過、欠壓時(shí)，有自動(dòng)保護(hù)裝置。
?9、供電短時(shí)中斷，又立即恢復(fù)時(shí)能正常工作1.4.3 熒光燈電子鎮(zhèn)流器的節(jié)能原理熒光燈電子鎮(zhèn)流器由濾波電路、整流電路、功率因數(shù)校正電路(PFC)、DC濾波電路、逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、輸出諧振電路等幾部分組成功率因數(shù)校正(PFC)電路的作用是降低電流諧波畸變，獲得較高系統(tǒng)功率因數(shù)系統(tǒng)功率因數(shù)是高效鎮(zhèn)流器的重要參數(shù)，是衡量電能利用率的一個(gè)重要指標(biāo)普通電感鎮(zhèn)流器和燈配套工作時(shí)系統(tǒng)功率因數(shù)只有O．5左右，電路中有大量諧波，這些諧波不僅增加了電子鎮(zhèn)流器自身的損耗和溫升，而且還會(huì)進(jìn)入電網(wǎng)，干擾其他電器的正常工作，增大其功耗，并且使電網(wǎng)的功耗增加，電能利用率降低并且電感鎮(zhèn)流器的線路電流也較大，損耗的電能較多，使電網(wǎng)的負(fù)載能力降低電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)大于0．9，使得供電系統(tǒng)的損耗會(huì)降低70％左右，不但節(jié)約了電能，還改善了電網(wǎng)的供電質(zhì)量DC／AC逆變電路的作用是將直流電壓變換成高頻電壓熒光燈在高頻下工作時(shí)，易保持燈管內(nèi)部適度的電子密度，這意味著更小的持續(xù)電流便能產(chǎn)生相同的光輸出因此消耗的電能變小，系統(tǒng)光效提高；燈管的負(fù)荷降低，燈管的壽命隨之延長(zhǎng)另外，熒光燈工作在高頻狀態(tài)時(shí)，由于電極在作為陽(yáng)極的半周內(nèi)的振蕩消失了，所以電極位降損耗減少，熒光燈自身的光效可以提高20％ 。
電子鎮(zhèn)流器中包含交／直流和直／交流變換電路，從理論上講，這種電路的最大效率為95％ ，一般情況下能達(dá)到87％ 以上，只有5％ ～13％的能量消耗在電子鎮(zhèn)流器中電感鎮(zhèn)流器的核心器件是電感，電感損耗較大，而且還會(huì)產(chǎn)生較高溫升，溫升太高不但耗能更多，而且還會(huì)影響鎮(zhèn)流器的安全使用和熒光燈的發(fā)光效率電感鎮(zhèn)流器用于室內(nèi)時(shí)還會(huì)增加空調(diào)系統(tǒng)的能耗第二章 IR公司IR2520D芯片介紹及其設(shè)計(jì)軟件 電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)中,鎮(zhèn)流器的穩(wěn)定性能,性價(jià)比往往是要考慮的重要因素,公司生產(chǎn)的大功率電子鎮(zhèn)流器采用IR公司的2520芯片,該芯片功能齊全,自我保護(hù)措施非常的完善,同時(shí)價(jià)格較低廉,性價(jià)比非常好,以下具體介紹該款芯片.2.1 IR2520D簡(jiǎn)介 國(guó)際整流器公司的IR2520D是為了克服用分立元件設(shè)計(jì)的自振式鎮(zhèn)流器的缺點(diǎn),同時(shí)保持成本低而設(shè)計(jì)的高壓集成電路,用于驅(qū)動(dòng)CFL燈或者用于尺寸小的鎮(zhèn)流器.IR2520D包含預(yù)熱、點(diǎn)燃、正常運(yùn)作、CFL燈故障保護(hù)、交流電網(wǎng)低電壓保護(hù)等等必不可少的功能,以及600 V半橋電路的高壓邊和低壓邊驅(qū)動(dòng)器.雖然IR2520D集成了許多功能,它只有八個(gè)引出腳,使用標(biāo)準(zhǔn)的SO8或者DIP8封裝,可以把整個(gè)鎮(zhèn)流器的元件數(shù)量減少到最多只有二十個(gè)元件. 用IR2520D進(jìn)行的設(shè)計(jì)是非常簡(jiǎn)單的,因?yàn)樗挥袃蓚€(gè)控制引腳:VCO (振蕩器的輸入電壓為直流0-5 V )和FMIN.在把設(shè)計(jì)成用于功率不同的燈時(shí),只需要修改幾個(gè)外接元件.2.2 IR2520D內(nèi)部結(jié)構(gòu),引腳功能2.2.1 IR2520D內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖2-1 IR2520D內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.2.2 IR2520D引腳功能 引腳 名稱 功能 1 VCC電源電壓 2 COMIC信號(hào)和電源地 3 FMIN最小頻率設(shè)定 4 VCO電壓控制振蕩器輸入 5 LO低端柵極驅(qū)動(dòng)器輸出 6 VS高端浮置電源回復(fù) 7 HO高端柵極驅(qū)動(dòng)器輸出 8 VB高端柵極驅(qū)動(dòng)器浮置電源 表2-1 IR2520D引腳功能表2.3 優(yōu)缺點(diǎn)和電氣特點(diǎn)2.3.1. IR2520D優(yōu)缺點(diǎn)（1）.運(yùn)行頻率可調(diào)。
2）.預(yù)熱時(shí)間可調(diào)3）.燈絲開路和無燈保護(hù)4）.觸發(fā)失敗和無效燈保護(hù)5）.輸入交流線電壓過低保2.3.2. IR2520D電氣特點(diǎn)輸入功率：24W（220Vac 輸入）輸入電流：168mA（220Vac 輸入）起始頻率：100KHz平均運(yùn)行頻率：40KHz啟動(dòng)電壓：120Vac關(guān)斷電壓：70Vac 表2-2 IR2520D電氣特點(diǎn)2.4 IR2520D 鎮(zhèn)流器控制ICIR2520D 解決方案適合驅(qū)動(dòng)CFL 和TL 燈以CFL 或matchbox（小尺寸的鎮(zhèn)流器）方式它集成了燈所需的預(yù)熱、觸發(fā)和運(yùn)行功能，還帶有故障保護(hù)、輸入線電壓過低保護(hù)和600V 半橋驅(qū)動(dòng)器，它僅有8 個(gè)管腳因此適合標(biāo)準(zhǔn)的SO8 或者DIP8 封裝IR2520D 的設(shè)計(jì)克服了分離式自振蕩方案的缺點(diǎn)，而且保持低成本在CFL 市場(chǎng)上，由于低成本的緣故，自振蕩雙極晶體管方案仍舊比鎮(zhèn)流器控制IC 加場(chǎng)效應(yīng)管方案流行雙極晶體管方案本身非常簡(jiǎn)單但有以下缺點(diǎn)：DIAC 或者啟動(dòng)時(shí)需要附加電路，需要附加恢復(fù)二極管，工作頻率由雙極晶體管的存儲(chǔ)時(shí)間和飽和狀態(tài)所決定（不易設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品的誤差依賴性極大很難設(shè)置合適的頻率）預(yù)熱時(shí)采用的PTC 使燈絲處于“總是加熱”的不可靠狀態(tài)，在應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)失效，燈沒有觸發(fā)或無燈絲開路時(shí)無保護(hù)，在觸發(fā)期間頻率不是平滑下降，工作在容性模式，燈電流的波峰比很高。
這些能夠?qū)е聦?duì)元器件造成很大的沖擊和負(fù)載波動(dòng)擬或使鎮(zhèn)流器輸出級(jí)元器件損壞，縮短了燈的壽命IR2520D 具有自適應(yīng)零電壓最小電流開關(guān)（ZVMCS，適應(yīng)性運(yùn)行頻率轉(zhuǎn)換為零電壓開關(guān)），內(nèi)置波峰比和非零電壓開關(guān)（ZVS）保護(hù)，同時(shí)也集成了自舉二極管這個(gè)IC 的核心是一個(gè)具有外部編程最小頻率功能的壓控振蕩器（VCO）和0~5V 模擬電壓輸入IR2520D 的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)是利用VS 腳（半橋電壓）作過流保護(hù)和檢測(cè)非ZVS狀態(tài)（IR2520D 利用低端FET 導(dǎo)通時(shí)的Rdson 作為電流傳感電阻檢測(cè)高壓母線電壓一個(gè)內(nèi)置的600V FET 把VS 腳和VS 感應(yīng)電路相連接，在LO 腳為高電平期間可以使VS 腳被精確地測(cè)量，在一個(gè)開關(guān)周期的其它部分，當(dāng)高端FET 開通，VS 腳處在DC母線電位時(shí)能夠承受DC 母線的高壓）這樣能夠節(jié)省經(jīng)常用來檢測(cè)過電流的高精度電阻關(guān)于IR2520D 更進(jìn)一步的信息請(qǐng)參考IR2520D 的數(shù)據(jù)表和瀏覽此IC 的說明圖表作為IR2520D 特點(diǎn)的結(jié)果，電路利用IR2520D 成為一個(gè)完全CFL 方案比自振蕩方案具有較好的可靠性和較長(zhǎng)的燈壽命，也具有燈失效和低輸入線電壓保護(hù)，同時(shí)也降低了元器件數(shù)量，減小了鎮(zhèn)流器尺寸。
2.5 電路描述原理圖如圖2-2 所示帶有元件值的BOM 表見表2-2 圖2-2 IR2520原理圖鎮(zhèn)流器的組成為一個(gè)保險(xiǎn)、EMI 濾波器、輸入整流器、母線電容、半橋、控制和輸出級(jí)輸出級(jí)是經(jīng)典的諧振電路，由電感LRES 和電容CRES 組成電路以IR 的鎮(zhèn)流器控制IC IR2520D 為基礎(chǔ)IR2520D 包含：預(yù)熱時(shí)間可調(diào)、可調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率以設(shè)置燈功率、高的起始頻率（大約是fmin 的2.5 倍）可以避免燈閃爍、燈絲開路時(shí)的容性模式保護(hù)和觸發(fā)失敗或者無燈情況下電流波峰因子保護(hù)交流輸入線電壓被整流成為大約300V 的母線電壓?jiǎn)?dòng)電阻Rsupply1 和Rsupply2 的大小應(yīng)使其在欠壓鎖定（UVLO）期間能夠提供微功率電流當(dāng)VCC 超過UVLO+門限時(shí)IR2520D 開始振蕩，充電泵電路（CSNUB，DCP1 和DCP2）給VCC 供電，內(nèi)部的15.6V 穩(wěn)壓管進(jìn)行調(diào)節(jié)IR2520D 鎮(zhèn)流器控制IC 控制半橋頻率，調(diào)整為燈的合適參數(shù)，提供燈預(yù)熱、燈觸發(fā)、運(yùn)行模式、低輸入線電壓保護(hù)和燈/鎮(zhèn)流器失效保護(hù)2.6 功能說明及其保護(hù)2.6.1功能說明 IR2520D的功能如下：預(yù)熱時(shí)間可調(diào)，可調(diào)運(yùn)行頻率以設(shè)置燈功率可以避免燈閃爍的高起始頻率的軟啟動(dòng)，燈絲開路和觸發(fā)失敗時(shí)故障保護(hù)，低線電壓輸入保護(hù)及電壓升高后自動(dòng)重啟動(dòng)。
IR2520D 是一個(gè)低成本方案，特別適合于 CFL應(yīng)用IR2520D 僅有 8個(gè)管腳，對(duì)于一個(gè)完全的應(yīng)用方案其元器件數(shù)量可減少為 19個(gè)圖2-3 給出了在啟動(dòng)、預(yù)熱、觸發(fā)和運(yùn)行模式期間燈上的電壓和諧振電感LRES的電流波形 圖2-3 在啟動(dòng)、預(yù)熱、觸發(fā)和運(yùn)行模式期間燈上的電壓（第一個(gè)波形）和諧振電感LRES的電流（第二個(gè)波形）波形當(dāng)電源開啟時(shí)，IR2520D 進(jìn)入欠壓鎖定（UVLO）模式UVLO 模式被設(shè)計(jì)為維持一個(gè)很低的電源電流（<200uA），在高端和低端輸出驅(qū)動(dòng)器被擊活之前以保證IC 的全部基本功能在UVLO 期間高低端驅(qū)動(dòng)器的輸出（LO 和HO）均為低，VCO 腳被拉低到地（COM），復(fù)位起始頻率到最大一旦VCC 達(dá)到啟動(dòng)門限，IR2520D 開啟，半橋FET 開始振蕩，IC 進(jìn)入頻率回掃模式在啟動(dòng)時(shí)VCO 是0V，頻率非常的高，大約為2.5 倍的fmin這樣一來在啟動(dòng)時(shí)使電壓毛刺和燈閃爍最小化頻率向高Q 輸出級(jí)諧振頻率降落，引起燈電壓和燈電流增加，在此期間燈絲被預(yù)熱到發(fā)射溫度，保證燈的長(zhǎng)壽命頻率繼續(xù)降低直到燈被觸發(fā)，如果燈觸發(fā)成功，IR2520D 進(jìn)入運(yùn)行模式如果最小頻率選擇的低于或非常接近諧振頻率，IC 將在諧振點(diǎn)附近工作，頻率會(huì)高于fmin，將不斷的調(diào)整頻率以維持半橋的零電壓開關(guān)，使FET 的損耗最小。
如果最小頻率選擇得高于諧振頻率，IR2520D 將工作在最小頻率圖2-4 給出了在啟動(dòng)時(shí)諧振電感的電流和燈絲電壓波形 圖2-4 在啟動(dòng)時(shí)諧振電感的電流和燈絲電壓波形圖2-5 給出了在運(yùn)行模式下VS（HB）電壓、燈電壓和燈電流波形圖2-5 在運(yùn)行模式下VS（HB）電壓（第一條）燈電壓（第二條）和燈電流（第三條）波形2.6.2 適用于設(shè)計(jì)不同類型燈的設(shè)計(jì)步驟應(yīng)用IR2520D 進(jìn)行設(shè)計(jì)是非常的簡(jiǎn)單，因?yàn)樗鼉H有2 個(gè)控制腳：VCO（0~5V 振蕩器電壓輸入）和FMIN（最小頻率設(shè)置）修改設(shè)計(jì)為一個(gè)大功率燈時(shí)需要改變RFMIN，CVCO，LRES 和CRES 的值要確保FET 和電感的額定值與新燈所需的電流相匹配，也要確保新燈的VCC 穩(wěn)定修改設(shè)計(jì)為一個(gè)小功率燈時(shí)需要減小RFMIN，僅在一些情況下也需要修改CVCO、LRES 和CRES基本上只能使用FET 和電感在其額定電流之下在典型應(yīng)用中，F(xiàn)MIN 腳通過一個(gè)電阻連接到地，電阻（RFMIN）的值設(shè)定了IC的最小頻率（fmin）和起始頻率（fmin 的2.5 倍）在零電壓開關(guān)情況下IR2520D 以最小頻率工作在運(yùn)行模式（這有助于獲得恒定頻率，即使交流輸入線電壓在工作范圍內(nèi)變化），在非零電壓開關(guān)情況下IC 自動(dòng)增加頻率工作在盡可能接近諧振頻率點(diǎn)上以維持ZVS（這在需求最大效率的應(yīng)用中是有益的）。
通常恒頻工作時(shí)需要選擇最小頻率在低Q 值R、C、L 電路的諧振點(diǎn)之上在此種情況下，能夠通過增加RFMIN 值來減小頻率增大燈功率，或者減小RFMIN 值增大頻率減小燈功率2.7 設(shè)計(jì)軟件基本介紹全球功率半導(dǎo)體和管理方案領(lǐng)導(dǎo)廠商 – 國(guó)際整流器公司 (International Rectifier，簡(jiǎn)稱IR) ，推出了它的已被廣大用戶普遍接受的鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)輔助軟件的4.0版本該款名為IRPLBDA4的軟件極大的減少了電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)時(shí)間，并提供了一個(gè)原理圖和完整的元材料單該版本中的新特性包括支持直流輸入電壓應(yīng)用，以及一個(gè)新的時(shí)間序列圖特性該新型時(shí)間序列圖特性基于一種簡(jiǎn)化的數(shù)字分析技術(shù)，并且顯示鎮(zhèn)流器輸出的波形，包括半橋電壓，燈電壓，電流，以及諧振電感和諧振電容的電流IR的設(shè)計(jì)軟件，高度集成的集成電路，以及參考設(shè)計(jì)組成的強(qiáng)大的資源庫(kù)能夠快速高效的設(shè)計(jì)出具備完整保護(hù)功能的電子鎮(zhèn)流器該軟件支持38種類型的燈和7種不同的鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)用戶可以添加新的燈型號(hào)用戶可以從20種參數(shù)中進(jìn)行選擇，包括頻率，電壓，電流，和元件值支持全部交流電源電壓，包括80伏特到140伏特，和185伏特到265伏特，帶或不帶功率因因數(shù)校正，24伏直流，以及其他。
2.8 BDA軟件具體操作流程IR公司的相關(guān)電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)軟件具有以下功能和相應(yīng)設(shè)計(jì)步驟: 1、設(shè)計(jì)步驟: (1)對(duì)給定的電路類型和輸入電壓范圍,可生成相應(yīng)的電路圖、元件表和印刷電路板圖. (2)良好的圖形設(shè)計(jì)界面,可給出電子鎮(zhèn)流器的電參數(shù)、元件值和整個(gè)電子鎮(zhèn)流器的相關(guān)文件. 2、主要特點(diǎn):⑴三步設(shè)計(jì)流程;⑵燈型號(hào)流覽;⑶設(shè)計(jì)流覽;⑷良好的顯示界面;⑸電子鎮(zhèn)流器工作點(diǎn)的計(jì)算;⑹電子鎮(zhèn)流器工作點(diǎn)的圖形表示;⑺Windows的圖形顯示界面;⑻ LC諧振腔元件參數(shù)計(jì)算;⑼PFC元件參數(shù)計(jì)算;⑽IR21571外圍相關(guān)元件參數(shù)計(jì)算;⑾電路圖;⑿元件清單;⒀PCB圖;⒁電參數(shù)圖;⒂元件參數(shù)表. 燈的選擇和電路基本設(shè)計(jì)選擇主要包含:燈的選擇含以下內(nèi)容:燈型號(hào)、燈功率、燈管工作電壓、最大燈管預(yù)熱電壓、燈管最小點(diǎn)火電壓、預(yù)熱電流、預(yù)熱時(shí)間(秒). ????基本設(shè)計(jì)選擇含以下內(nèi)容:最低電源電壓、最大電源電壓、預(yù)熱直流總線電壓、啟動(dòng)點(diǎn)火直流總線電壓、直流工作總線電壓、PFC工作頻率、鎮(zhèn)流器工作頻率.并且BDA軟件有兩種工作方式: 1．標(biāo)準(zhǔn)3步法(含以下步驟):選燈型、選擇電路形式、自動(dòng)生成設(shè)計(jì)結(jié)果. 2．高級(jí)工作方式(含以下設(shè)計(jì)步驟): ①工作點(diǎn)計(jì)算和IR21571外圍元器件計(jì)算; ②允許預(yù)先設(shè)定所要求參數(shù)值; ③設(shè)計(jì)靈活,方便. IR公司的設(shè)計(jì)軟件針對(duì)IR2520主要是用于小功率電子鎮(zhèn)流器的制作,但是所在照明公司采用IR2520D主要應(yīng)用于大功率電子鎮(zhèn)流器,同時(shí)由于器件(如燈管的差異)其設(shè)計(jì)的參數(shù)及其電路對(duì)于我們公司來說不能完全應(yīng)用,具體的參數(shù)調(diào)配必須由技術(shù)人員分析調(diào)試.第三章 L6561芯片原理與介紹3.1 APFC預(yù)調(diào)整器基本原理升壓式APFC變換器電路原理圖如3-1所示。
APFC電路主要由控制器Ic、功率開關(guān)M0SFET(VTl)、升壓電感器L1、升壓二極管VD5、輸出濾波電容C 1及反饋環(huán)路所組成，其核心就是PFC控制器ICAPFC變換器的工作原理基于升壓電感LI電流與電壓之間的物理關(guān)系在VT1導(dǎo)通時(shí)，升壓二極管VD5則截止，濾波電容cI通過負(fù)載放電當(dāng)vTI由導(dǎo)通躍變?yōu)殛P(guān)斷時(shí)，L1產(chǎn)生的突變電勢(shì)使VD5正向偏置而導(dǎo)通，LI中的儲(chǔ)能經(jīng)VD5釋放，對(duì)C1充電由于vTl和VD5交替導(dǎo)通，使整流器輸出電流經(jīng)LI連續(xù)流動(dòng)這就意味著整流二極管在交流電源電壓的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)通角趨于180APFC變換器一般雙環(huán)反饋控制方法網(wǎng)側(cè)內(nèi)環(huán)反饋的作用是將全被整流輸出直流脈動(dòng)電壓(實(shí)質(zhì)上即是交流輸入電壓)通過R1、R2組成的電阻分壓器取樣輸入到PFC控制器IC．以保證通過L1的電流時(shí)刻跟蹤輸入電壓按正弦規(guī)律變化的軌跡通過L1的三角形高頻電流的峰值包跡波正比于輸入交流電壓，其平均電流則呈正弦波形，這就意味著電源輸入電流也呈正弦波外環(huán)用作APFC變換器輸出直流電壓的反饋控制直流輸出電壓被檢測(cè)后輸入到IC，IC輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)節(jié)功率開關(guān)的占空比，以便輸出電壓穩(wěn)定 圖3-1 升壓式APFC預(yù)調(diào)整器電路原理圖 APFC預(yù)調(diào)整器應(yīng)用于電子鎮(zhèn)流器的作用及效果主要有：一是有效地抑制了輸入電源電流的波形失真，完全可以達(dá)到并可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于L級(jí)低畸變指標(biāo)要求；二是能將系統(tǒng)功率因數(shù)提高到幾乎是1的水平。
三是輸出低紋波的直流電壓，能確保鎮(zhèn)流器配接的燈管電流波峰系數(shù)小于1．7；四是當(dāng)輸入交流電壓在較大范圍內(nèi)被動(dòng)時(shí)，可以獲得穩(wěn)定的直流電壓，既消除或賦小了瞬態(tài)能量對(duì)電子元器件的沖擊，提高了電子鎮(zhèn)流器的可靠性與安全性．同時(shí)可以保證燈管的燈電壓和燈電流穩(wěn)定，使燈光輸出恒定，有利于延長(zhǎng)燈管的使用壽命3.2 L6561芯片結(jié)構(gòu)與工作原理簡(jiǎn)介 L6561是ST公司生產(chǎn)的有源功率因數(shù)校正專用芯片能方便的構(gòu)成寬電壓輸入（AC85V—265V），低諧波含量的APFC電源；能直接驅(qū)動(dòng)MOS管，且集成了各種保護(hù)功能；由于集成度很高，它大大減少了構(gòu)成系統(tǒng)所需的元器件，降低了損耗，提高了效率 圖3-2給出了L6561的內(nèi)部原理圖8號(hào)引腳為芯片的電源輸入端，芯片的正常工作電壓范圍為11V—18V，芯片內(nèi)部有一20V的穩(wěn)壓管并連于該引腳與地之間，為防止芯片供電電壓過高而將芯片內(nèi)部穩(wěn)壓管擊穿，可在該引腳與外部供電電源間串接一限流電阻；7號(hào)引腳為芯片的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出引腳，該引腳內(nèi)部采用了圖騰柱結(jié)構(gòu)，具有最大400mA的驅(qū)動(dòng)能力，能直接驅(qū)動(dòng)MOS管；6號(hào)引腳為芯片的參考地，該引腳應(yīng)和主電路的地連在一起；5號(hào)引腳為芯片的過零檢測(cè)引腳，用于確定何時(shí)導(dǎo)通MOS管。
該引腳檢測(cè)電感電流過零時(shí)產(chǎn)生的電壓振蕩，有效觸發(fā)信號(hào)為一下降沿；4號(hào)引腳為MOS管電流采樣引腳，芯片將該引腳檢測(cè)到的信號(hào)與芯片內(nèi)部產(chǎn)生的電感電流參考信號(hào)相比較，用以確定何時(shí)關(guān)斷MOS管；3號(hào)引腳為芯片內(nèi)部乘法器的一個(gè)輸入端，該引腳與boost電路輸入電壓相連，確定輸入電壓的波形與相位，用以生成芯片內(nèi)部的電感電流參考信號(hào)；2號(hào)引腳為內(nèi)部乘法器的另一個(gè)輸入端，同時(shí)為電壓誤差放大器的輸出端，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，該點(diǎn)的電壓應(yīng)恒定；1號(hào)引腳為系統(tǒng)反饋電壓的輸入端，該引腳與內(nèi)部運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端相連，同時(shí)通過一電阻分壓網(wǎng)絡(luò)與輸出電壓相連，從而構(gòu)成負(fù)反饋；1號(hào)引腳和2號(hào)引腳之間應(yīng)接一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)一方面構(gòu)成電壓環(huán)的PI調(diào)節(jié)器，另一方面用以補(bǔ)償系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能圖3-2 L6561芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)L6561引腳功能:引腳號(hào) 名稱 功能說明 1 INV誤差放大器EA的反相輸入端，集成電路預(yù)調(diào)整器的輸出電壓經(jīng)電阻分壓為2.5V后,接于此腳 2 COMP補(bǔ)償端 3 MULT乘法器的輸入端,全波整流后的電壓分壓到3.8V以下后接于此腳 4 CS脈寬調(diào)制PWM比較器的輸入端,通過MOS管的源極電阻上電壓來檢測(cè)源級(jí),內(nèi)部有R/C濾波器,以限制前沿上升速率,消除電流波形中的高頻噪聲 5 ICD零電流檢測(cè)6 GND引腳地電位7 GP柵極驅(qū)動(dòng)8 VCC邏輯及控制部分的低壓電源3.3 L6561芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可非常精確的調(diào)整過電壓輸出極小的啟動(dòng)電流（典型值：50μA）非常低的工作電流（典型值：4μA）內(nèi)置啟動(dòng)定時(shí)器芯片中集成電流感應(yīng)過濾器有功能停止裝置內(nèi)有精確度達(dá)1%的參考電壓（環(huán)境溫度為25℃）過濾工作模式雙列直插8 角和小型外殼8 角兩種封裝模式第四章 基于IR2520大功率電子鎮(zhèn)流器4.1 IR2520D芯片控制鎮(zhèn)流器電路與分析 4.1.1 IR2520D設(shè)計(jì)參考電路IR 公司設(shè)計(jì)的 IR2520芯片是設(shè)計(jì)目的是為小功率的電子鎮(zhèn)流器而設(shè)計(jì)的.由ＩＲ２５２０組成的緊湊型熒光燈ＣＦＬ電子鎮(zhèn)流器電路如圖4-1所示。
該鎮(zhèn)流器的ＡＣ輸入電壓可從１８０Ｖ直到２７０Ｖ，輸出端可配接７～３２Ｗ的燈管. 圖4-1 IR2520典型電路下面對(duì)圖4-1中各部分的主要功能作以說明：１ 欠壓鎖定（ＵＶＬＯ)模式當(dāng)圖2-2中的啟動(dòng)電路工作時(shí)，流過啟動(dòng)電阻ＲＳＵＰＰＬＹ的電流將對(duì)啟動(dòng)電容ＣＶＣＣ進(jìn)行充電，并使ＣＶＣＣ上的電壓逐漸升高在ＶＣＣ腳電壓達(dá)到啟動(dòng)門限電平１３．２Ｖ之前，電源電流ＩＱＣＣ約為１５０μＡ，ＩＣ腳３和腳４上的電壓ＶＦＭＩＮ和ＶＶＣＯ均為０Ｖ，半橋截止一旦腳ＶＣＣ上的電壓超過１３．２Ｖ，ＩＣ將導(dǎo)通并開始振蕩 ＩＣ內(nèi)自舉二極管和ＶＢ腳與ＶＳ腳之間的電容ＣＢＯＯＴ可用于決定ＩＣ內(nèi)高端驅(qū)動(dòng)器電路的電壓，ＩＣ外部的二極管ＤＣＰ１、ＤＣＰ２和電容ＣＣＰ組成的電荷泵電路可用于為ＩＣ低端驅(qū)動(dòng)電路提供工作電壓ＩＣ啟動(dòng)之后，ＬＯ腳上的驅(qū)動(dòng)輸出首先使功率開關(guān)Ｍ２導(dǎo)通，然后由ＶＣＣ通過自舉二極管對(duì)自舉電容充電當(dāng)ＣＢＯＯＴ上的電壓超過９Ｖ時(shí)，ＩＣ高端驅(qū)動(dòng)器被使能而在高端與低端驅(qū)動(dòng)器之間的１．５μｓ死區(qū)時(shí)間內(nèi)，控制電路可用于保證半橋高端開關(guān)Ｍ１和低端功率開關(guān)Ｍ２不會(huì)發(fā)生直通２ 頻率掃描模式一旦ＶＣＣ腳上電壓超過１３．２Ｖ，ＩＲ２５２０將進(jìn)入頻率掃描模式。
此時(shí)，ＩＲ２５２０內(nèi)部的電流源將對(duì)ＶＣＯ腳外部電容ＣＶＣＯ充電，從而使腳ＶＣＯ上的電壓從０Ｖ線性增加，同時(shí)使ＶＣＯ振蕩從最大值開始線性降低當(dāng)頻率降至鎮(zhèn)流器輸出級(jí)ＬＣ串聯(lián)諧振頻率時(shí)，ＬＣ電路發(fā)生諧振并產(chǎn)生高壓將燈點(diǎn)亮只要燈啟動(dòng)成功，ＶＣＯ腳上的電壓將一直升高到５．２Ｖ，頻率ｆ則降至最小值ｆＭＩＮ當(dāng)ＶＶＣＯ超過２Ｖ以后，ＺＶＳ和波峰因數(shù)峰值電流與平均值電流之比值檢測(cè)均被使能當(dāng)ｆ與ｆＭＩＮ相等時(shí)，ＦＭＩＮ腳上的電壓ＶＦＭＩＮ為５．１Ｖ３ 正常運(yùn)行模式在燈點(diǎn)火之后，鎮(zhèn)流器輸出級(jí)變?yōu)榈停阎担遥茫屉娐?，此時(shí)ＶＶＣＯ被限制在５．２Ｖ，頻率降至ｆＭＩＮ，實(shí)際上，這時(shí)的最低工作頻率即是燈正常燃點(diǎn)時(shí)的工作頻率該狀態(tài)下的燈功率由諧振電感(扼流圈ＬＲＥＳ）、諧振電容(燈啟動(dòng)電容ＣＲＥＳ）、ＤＣ總線電壓ＶＢＵＳ和ｆＭＩＮ共同確定如果發(fā)生非ＺＶＳ，即在死區(qū)時(shí)間內(nèi)也就是兩個(gè)開關(guān)Ｍ１與Ｍ２之間的非交迭時(shí)間(電壓不能回落到零（在低端開關(guān)Ｍ２導(dǎo)通之前，會(huì)有一個(gè)電壓橫跨低端開關(guān)）ＩＣ腳ＶＣＯ上的電壓ＶＶＣＯ將因外部電容ＣＶＣＯ的充電電流減小而降低，從而引起頻率升高通過ＶＳ感測(cè)和自適應(yīng)ＺＶＳ控制邏輯可使ＩＣ自動(dòng)保持ＺＶＳ操作。
由圖可知，ＶＣＯ腳外部電容ＣＶＣＯ的充電電流受該腳內(nèi)部ＭＯＳ晶體管控制，進(jìn)而控制ＶＣＯ腳上的電壓和振蕩頻率當(dāng)ＩＣ外部高端開關(guān)Ｍ１接通時(shí)，ＩＣ腳ＶＳ上的電壓即為ＤＣ干線電壓ＩＲ２５２０的６００Ｖ高壓工藝允許ＶＳ腳進(jìn)行精密測(cè)量，并能承受ＤＣ干線高壓 4 IR2520D應(yīng)用典型電路工作程序框圖接通電源UCLO模式 半橋截止IQCC=150μΑVCO=0V FMIN=0V頻率掃頻模式 FMIN = 5.1V VCO 漸增, 頻率逐漸下降 波峰因數(shù)使能VCO>2V,ZVS使能VCO>2V運(yùn)行模式VCO=5.2V 頻率為最小頻率,如果非ZVS被檢測(cè)，VCO減小，為維持ZVS頻率增加故障模式：半橋截止VCO=0VIQCC=150ΜαFMIN=0V 圖4-2 IR2520D應(yīng)用典型電路工作程序框圖4.1.2 基于IR2520運(yùn)用于大功率電子鎮(zhèn)流器電路設(shè)計(jì)由于2520D芯片在具體的設(shè)計(jì)中用做大功率電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì),現(xiàn)將2520用于大功率鎮(zhèn)流器的電路做一個(gè)初步的分析進(jìn)而對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證:一般的大功率電子鎮(zhèn)流器電路都是由EMI濾波器,功率校正電路及其主控制IC,在以下的電路圖也是由此三部分構(gòu)成,具體如下: 1.在圖4—3中，L1與L2、C1與C2和C3與C4組成EMI濾波器，用于差模一共模方式的EMI／RR的抑制。
在元件數(shù)值上，L1＝L2，C1=C2，C3=C4L1和L2對(duì)共模干擾信號(hào)(非對(duì)稱干擾電流)呈現(xiàn)高阻抗，而對(duì)差模信號(hào)(對(duì)稱干擾電流)和電源電流呈現(xiàn)低阻抗，這樣就保證了對(duì)電源電流的衰減甚微，而同時(shí)又抑制了電流噪聲通常L1、L2對(duì)稱地繞在同一磁芯上，這樣可以在正常工作電流范圍內(nèi)，由于磁性材料產(chǎn)生的磁性互相補(bǔ)償，從而能避免磁通飽和但是對(duì)于不對(duì)稱干擾(共模)信號(hào)來說，這兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是相互加強(qiáng)的，對(duì)外呈現(xiàn)出的總電感明顯加大，于是，對(duì)稱的干擾信號(hào)就被L1、L2和C1、C2大大地抑制 L1、L2與Cl-C4組成的EMI濾波器，實(shí)際上是一種低通濾波器由于電感對(duì)射頻起阻流作用，而小電容對(duì)射頰近似于短路．因此EMI濾波器對(duì)射頻干擾酌抑制作用是不難理解的在濾波器阻抗與干擾源阻抗失配的情況下，能迫使干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)沿干擾源進(jìn)人的方向反射回去，從而有效地抑制了干擾信號(hào)的影響EMI濾波器既抑制了來自電網(wǎng)的電磁于擾同時(shí)對(duì)電子鎮(zhèn)流器自身產(chǎn)生的電磁干擾也起衰減作用，以保證電網(wǎng)不受污染 2.對(duì)于高品質(zhì)的電子鎮(zhèn)流器，在其全橋整流器與大容量的濾波電解電容器之間，往往要設(shè)置—級(jí)功率因數(shù)校正(APFc)升壓型變換電路。
其作用就是獲得低電流諧波畸變，實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)如電路圖上所用到L6561芯片以及其模塊作用的電路都是起到校正功率因數(shù)的目的3. DC／AC逆變器的功能是將直流電壓變換成高頻電壓,而高頻變換部分的核心是功率開關(guān)元件,在這個(gè)電路中用到的是半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET).而電路中的IR2520D則是本電路的鎮(zhèn)流器控制器. 鎮(zhèn)流器電路的預(yù)熱時(shí)間約為1-2秒先預(yù)熱燈絲進(jìn)而點(diǎn)亮燈管,同時(shí)在電路運(yùn)行時(shí)最佳的運(yùn)行頻率約為40-45HZ之間以達(dá)到避開34-38HZ紅外遙控器頻率的干擾.4.2 電子節(jié)能燈設(shè)計(jì)規(guī)律 設(shè)計(jì)開發(fā)人員在長(zhǎng)期的開發(fā)過程中總結(jié)了十大經(jīng)驗(yàn)定律,現(xiàn)將節(jié)能燈的十大經(jīng)驗(yàn)定律介紹如下, 1. 隔熱層的選用:實(shí)際功率在20瓦以下的節(jié)能燈不需要隔熱層,20瓦以上的節(jié)能燈需在燈罩上加裝能和外界對(duì)流的空氣隔熱層. 2. 磁芯的選用規(guī)律是:7瓦以下的燈用EE10mm,11瓦以下的燈用EE13mm,15瓦以下的燈用EE16mm,20瓦以下的燈用EE19mm,40瓦以下的燈用EE25mm,60瓦以下的燈用EI28mm,100瓦以下的燈用EI33mm.磁芯間隙的規(guī)律是:20瓦以下的燈用0.4mm,40瓦以下的燈用0.6mm,100瓦以下的燈用0.8mm. 3. 脈沖變壓器(俗稱磁環(huán))的選用規(guī)律是:7瓦以下的燈用￠8mm、5K磁環(huán),用電磁線按3:11:3繞成.7—20瓦的燈用￠10mm、7K磁環(huán),用電磁線按1:7:1繞成.20—30瓦的燈用￠10mm、7K磁環(huán),用電磁線按2:3:2繞成.30—40瓦的燈用￠10mm、7K磁環(huán),用電磁線按3:3:3繞成.40—50瓦的燈用￠10mm、7K磁環(huán),用電磁線按4:4:4繞成.50—100瓦的燈用￠10mm、7K磁環(huán),用電磁線按2:3:2繞成. 4. 濾波電解電容器的選用規(guī)則是:7瓦以下的燈用2.2uF,7—11瓦的燈用3.3uF,11—15瓦的燈用4.7uF,15—20瓦的燈用10uF,20—40瓦的燈用22uF,40—60瓦的燈用33uF,60—100瓦的燈用68uF. 5. 燈頭電容的選用規(guī)律是:第一,燈頭電容的耐壓值一定要1000伏以上;第二,電容量的選擇是這樣的,7瓦以下的燈用152,7—15瓦的燈用222,15—20瓦的燈用332,20—26瓦的燈用472,26—32瓦的燈用682,32—40瓦的燈用822,40—50瓦的燈用103,50—60瓦的燈用123,60—80瓦的燈用153,80—100瓦的燈用183. 6. 三極管的選用規(guī)則是:7瓦以下的燈用740,7—15瓦的燈用IRF740,15—25瓦的燈用IRF730,25—45瓦的燈用IRF730,45—75瓦的燈用IRF740,75—100瓦的燈用IRF840. 7. 保險(xiǎn)絲的選用規(guī)律是:考慮到鎮(zhèn)流器啟動(dòng)時(shí)電流較大,15瓦以下的燈用1安的,15—26瓦的燈用1.5安的,26—45瓦的燈用2安的,45—75瓦的燈用2.5安的,75—100瓦的燈用3安的. 8. 三極管基極電阻的選用規(guī)律是:15瓦以下的燈用1/4W,22歐姆,15—25瓦的燈用1/2W,10歐姆,25—45瓦的燈用1/2W,6.8歐姆,45—75瓦的燈用1/2W,6.8歐姆,75—100瓦的燈用1/2W,4.7歐姆. 9 三極管發(fā)射極電阻的選用規(guī)律是:15瓦以下的燈用1/4W,1歐姆,15—25瓦的燈用1/2W,1歐姆,25—45瓦的燈用1/2W,0.5歐姆,45—100瓦的燈用1W,0.5歐姆. 10. 電磁線的使用規(guī)律是,7瓦以下的燈用￠0.10mm, 7—13瓦的燈用￠0.17mm, 13—20瓦的燈用￠0.25mm, 20—40瓦的燈用￠0.20mm×3股, 40—100瓦的燈用￠0.20mm×8股.4.3 具體電路測(cè)試參數(shù)與分析：所設(shè)計(jì)135W電子鎮(zhèn)流器參數(shù)如下：輸入電壓(V)輸入電流(A)輸入功率(W)功率因數(shù)燈管電流(A)燈絲電流(A)輸出功率(W)工作頻率(KHZ)導(dǎo)入陰極電流(A)160.31.550130.20.990.4100.201120.645.000.7612201.101132.60.990.4520.168123.443.250.7802510.952131.50.990.4630.224125.141.060.8021591.523131.80.990.4100.210121.044.200.7522211.120132.50.990.4430.198124.342.100.7752490.998134.20.990.4700.232127.440.000.796表4-1 135W節(jié)能燈光電測(cè)試參數(shù)表使用杭州遠(yuǎn)方儀器公司的HB-3A測(cè)量節(jié)能燈的輸入/輸出特性的幾個(gè)注意事項(xiàng)：。
