基于总线控制的电子镇流器的设计

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1、第一章绪论1.1集成电子镇流器的研究现状自荧光灯于1938年问世后的40余年间，人们一直采用大而笨重的电感镇流器，并配之辉光启动器作为稳流和启动附件。交流电子镇流器，是指安装在电源与一个或几个荧光灯之间，将工频电源变换为较高频率的交流电，使灯（单个或多个）正常启动和稳态工作的变换器或电子装置。与电感镇流器比较，电子镇流器具有以下几个方面的优点：(1)节能效果显著。荧光灯在高频下工作，可以增加光输出，光效能提高10％。(2)体积小、重量轻，可以节省大量由电感镇流器消耗的铜材和钢材(硅钢片)。(3)无频闪，无工频噪声(即蜂声)。(4)在较低的AC线路电压下使

2、荧光灯可靠启动。(5)易于实现调光控制。在智能照明系统中，利用微控制器或微处理器(MCU)和数字可寻址照明接口(DALI)，同一控制系统可以控制多个(如64个)相同或不同的电子镇流器并实现其调光功能，从而达到节能的目的。正是由于电子镇流器具有这些优点和特点，理所当然地成为推行绿色照明工程的重点推广产品。尽管利用分立元件设计的简单电子镇流器电路成本较低，但还是存在一些不足。例如，利用分立元器件(电阻、电容和二极管等)组成的无源PFC电路，可将线路功率因数提高到0.9乃至0.9以上，但难以达到有关标准规定的“低谐波含量”要求，同时也难以达到GB／T15144

3、—1994等标准关于“灯电流的峰值与方均根值的最大比值不得超过1.7”的规定要求。有源PFC效果极佳，但使用分立元器件因电路过于复杂是不可行的。目前可调光电子镇流器呈日益增长的趋势，由分立元器件组成的电子镇流器实现调光功能难度非常大，而且导致成本急剧增加，会使用户难以接受。27进入20世纪90年代后，基于专用集成电路（ASIC）的电子镇流器获得长足发展，从而为开发和生产高性能和高可靠性的电子镇流器提供了有力的支持和保证手段。电子镇流器采用ASIC后，可以提供采用分立元器件难以实现的一些功能，并可使电路大为简化，缩短设计和生产周期。电子镇流器ASIC主要有

4、两种类型：一种是有源PFC控制器IC；另一种是电子镇流器控制与驱动器IC。还有少量ASIC(如IR2166)集成了PFC和镇流器控制电路。镇流器控制IC通常含有控制电路和半桥驱动器。控制电路中集成了预热和保护功能，有的还集成了调光功能，如美国国际整流器(IR)公司的IR21592、飞兆(Fairchild)半导体公司生产的KA7543和上海复旦微电子股份公司生产的FM2822等。无论是PFC控制器还是半桥驱动器IC，重要的一个特点就是专门为驱动功率MOSFET而设计的。目前除部分CFL电子镇流器还在完全采用分立元器件制作外，其他类型的电子镇流器都采用了A

5、SIC。由于电子镇流器的节能、易于实现调光和智能控制等一系列优点，应用前景看好。为了进一步提高电子镇流器的性能指标，电子镇流器应在进一步提高电子镇流器的功率因数校正和谐波抑制能力、灯丝的预热功能、提高紧凑型荧光灯的使用范围、智能照明(如采用微处理器技术、计算机网络技术等)、具有功率因数校正功能的单级电子镇流器、多灯应用电子镇流器(如一个电子镇流器带多盏灯管或在同一应用场合同时使用很多的电子镇流器等)、电子镇流器的调光(如模拟、数控调光和计算机网络调光等)等。随着绿色照明产业的发展，必将有更多的照明专用新型IC和相关元器件问世。新型照明IC和相关元器件的不

6、断出现，必将进一步提高照明器具的性能与可靠性及安全性。1.2目前电子镇流器存在的问题由于电子镇流器是一种高新技术产品，目前国内技术尚未成熟，所以其发展目前在技术上存在三难点:(1)电子镇流器质量与可靠性问题；(2)电子镇流器对电网污染问题；(3)电子镇流器与灯管匹配问题。从2000年的全国监督抽查数据可见，目前我国的电子镇流器普遍存在较严重的质量问题。这主要是技术上不成熟，线路设计过于简单，造成电子镇流器本身功耗大，元器件温升高，容易损环。在电路上互相模仿，较少深入进行开发。部分产品为了降低成本，采用一些劣质元件，在生产过程中没有建立必要的检测点和检测手

7、段，也没有调试仪器和老化设备，因而造成了电子镇流器质量不稳定，产品参差不齐，易损坏等。这样在广大用户心中，形成了电子镇流器价高而质次的印象，以致有“电子镇流器节能不省钱”的说法[1]。针对电器对电网的污染问题，IEC制定了《GEC555-2家用设备及类似电器设备对供电系统的干扰》，其中对用电设备的功率因数和造成的谐波电流都作了明确的规定。由于电子镇流器使用量大，如果对功率因数和谐波电流不加限制，将会造成电网能量利用率过低和电网供电质量下降。特别是谐波中的3、9、15等三倍次谐波，其相位相同，在中线上互相叠加，当三倍次谐波电流太大时，将引起中线载流量过大而

8、烧毁，最严重的甚至会使整个电网损坏。因此在IEC555-2和GB/T15144-