利用变压器实现电子镇流器的局部整流效应保护功能

分享到:

 

摘要:采用高光效的荧光灯并匹配低能耗的电子镇流器,目前仍是室内照明的首先产品。灯管管径的适当变细,使灯的光效得到提高,但也造成了当制作不良或在灯寿命后期发生局部整流效应时造成的危害。本文提出了利用变压器检测异常时的信号,实现电子镇流器在荧光灯出现局部整流效应时的保护功能。

 
叙词:荧光灯 电子镇流器 局部整流效应 变压器
 
Abstract:Fluorescent lamps having high luminous efficacy equipped with electronic ballast having low power consumption is still the first choice among the indoor illuminating products at present. Proper thinning of the tube not only increases luminous efficacy of the lamp but also bring damage when the lamp is poorly made or at the end of the life. A way of detecting the signal in abnormal condition by transformer, thus realize protection function for electronic ballast when lamp meet rectifying effect situation is given in this paper.
 
Keyword:Fluorescent, Electronic ballast, Rectifying effect, Transformer

 

   1   引言[1]

 

    现有电子镇流器的异常情况有下列五种状态,分别为:灯不接入状态;灯的一个阴极损坏使灯处于不能启动的状态;灯的阴极完好,但不能启动状态(去激活状态);启动器开关短路状态;灯尚能工作,但灯的2个阴极中有一个已去激活或损坏。

 

    在现阶段,一般电子镇流器都已具有异常状态保护电路,从而避免了灯和镇流器各种安全故障的产生。上述前四种异常状态都能很好的解决。

 

    而第五种异常状态就是IEC61347-2-3标准最新版的内容,即所谓的局部整流效应。电子镇流器因局部整流效应所造成的超功率输出能量,有很大部分会使灯的阴极灯丝以及喇叭状玻璃烧坏,灯头温升上升使灯座软化变形,严重时甚至会发生灯的玻管壁因骤热而发生开裂。上述两种现象都可能使灯管跌落发生伤人的现象,解决局部整流效应尤为急迫。

 

    2   局部整流效应的产生机理及现状

 

    局部整流效应的产生机理是:当灯的寿命将终止时,往往某一阴极的电子发射量不足,而另一个阴极则还处于正常状态,有一个灯电流从开始出现不对称发展到最后只有半波电流的发展过程。这种局部整流效应按标准的要求,可根据电子镇流器不同的电原理图以及与灯配合所表现的局部整流效应的现象,用下述三种方法中适用的一个方法来检验其合格性。试验方法详见IEC61347-2-3。

 

    ⑴     不对称脉冲试验。模拟灯一会儿产生不对称弧光放电,一会儿产生半波弧光放电和(或)半波辉光放电的现象。

 

    ⑵     不对称功率试验。模拟连续放电缓慢地产生局部整流效应的现象。

 

    ⑶     灯丝开路试验。

 

    解决局部整流效应的难处,就是对局部整流效应故障的可靠检测。在局部整流效应发展过程中,灯电流中的波动直流分量所造成的电子镇流器超载现象,不足以使电子镇流器内的保护电路动作。电子镇流器内的保护电路如果灵敏度太高,一般会使灯在低温启动时尚未能启动就转入保护状态,使灯不能转入正常工作。同时,由于电子镇流器设计和制造技术的进步,要求电子镇流器有较好超负载的能力,这就让局部整流效应解决起来很是困难。

 

    现有的解决方案无非是检测输出电压峰值的变化,或者检测输出电感上电流的变化,进行控制保护回路。这样设计出来的产品保护性能一致性很差,受不同型号灯管的影响也很大,无法可靠解决局部整流效应。

 

    3    局部整流效应保护电路的工作原理[2]

 

    3.1 理论依据

 

    图1所示的是共模电感的滤波电路,Tr2a和Tr2b就是共模电感L的两个线圈。这两个线圈绕在同一磁芯上,匝数和相位都相同。这样,当电路中流过电流ia和ib的大小相同、方向相反时,电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,磁芯中没有交变的磁通量产生。 

                                    

图1共模滤波电路

 

    基于此考虑,在共模电感上增加一个线圈Trc,形成一个采样变压器的次级(如图2所示),初级为Tr2a和Tr2b,当流过初级Tr2a和Tr2b的电流ia和ib的大小相同、方向相反时,磁芯中没有交变的磁通量产生,Tr2c上没有感应电压,换句话说,采样线圈Tr2c检测不到电信号。

 

图2 采样变压器

 

    3.2 局部整流效应保护电路

 

    基于上述理论所设计的具有局部整流效应保护功能的电子镇流器原理图如图3所示。变压器Tr2实现对异常信号的检测,共有三个绕组Tr2a、Tr2b和Tr2c。变压器Tr1对灯管两侧的灯丝供电、起到灯丝预热的效果,共有三个绕组Tr1a、Tr1b、Tr1c;Tr1b、Tr1c为匝数完全相同的两个次级绕组。变压器Tr2的两个初级绕组Tr2b、Tr2c分别串联在荧光灯灯管两端的供电回路中,变压器Tr2的次级绕组Tr2c的一端与整流电路的一端连接,另一端接地。所述整流电路的另一端与保护电路的启动信号输入端连接。

 

论坛已做迁移,有相关技术资料和问题讨论可以到电路城对应版块(“模拟/电源”)
X