電子節能燈電路圖的識讀方法

2019-07-05     電子工程師小李

電子節能燈作為新一代的電照明設備,具有節電、明亮、易啟動、無頻閃、功率因數高、電源電壓範圍寬等突出優點,得到越來越廣泛的應用。

1.整體電路分析

電子節能燈由節能螢光燈管和高效電子鎮流器兩部分組成。節能螢光燈管採用三基色螢光粉製造,發光效率大大提高,是白熾燈的5~6倍,比普通螢光燈提高40%左右。高效電子鎮流器採用開關電源技術和諧振啟輝技術,工作頻率40~60kHz,不僅效率和功率因數進一步提高,而且徹底消除了普通螢光燈的頻閃和「嗡嗡」噪聲,對保護眼睛也極為有利。

電子節能燈電路圖如圖10-28所示,除節能燈管以外的電路,習慣上稱為電子鎮流器。電子鎮流器的作用,是將50Hz交流220V市電變換為50kHz高頻交流電,再去點亮節能燈管。電路圖左邊~220V處為電路輸入端,右邊節能燈管為最終負載,電路圖的走向為從左到右的習慣畫法。

圖10-28 電子節能燈電路

(1)劃分單元電路

電子鎮流器由以下4個單元電路組成,圖10-29所示為整機電路方框圖。

圖10-29 電子節能燈方框圖

整流二極體VD1~VD4和濾波電容器C1組成的整流濾波電路,其功能是將交流市電轉變為直流電。

電晶體VT1、VT2和高頻變壓器T等組成的高壓高頻振蕩電路,其功能是產生高頻交流電。

電阻R1、電容C2和雙向二極體VD8等組成的啟動電路,其功能是在剛接通電源時啟動振蕩電路。

電容C5、電感L等組成的諧振啟輝電路,其功能是產生節能燈管所需要的啟輝高壓。

(2)電路簡要工作原理

50Hz的交流220V市電接入電路後,直接經整流二極體VD1~VD4橋式整流、濾波電容器C1濾波後,輸出約310V的直流電壓(空載時),作為高頻振蕩器的工作電源。

功率開關管VT1、VT2和高頻變壓器T等組成開關式自激振蕩器,將310V直流電壓變換為50kHz、約270V的高頻交流電壓,作為節能燈管的工作電壓,通過C5和L組成的諧振啟輝電路送往節能燈管。

C5和L組成串聯諧振電路,諧振電容C5上的諧振電壓為迴路電壓的Q倍(約600V),加在節能燈管兩端使其啟輝點亮。在剛接通電源時,由R1、C2、VD8組成的啟動電路使自激振蕩器起振。

2.市電直接整流濾波電路

高頻振蕩器所需要的直流工作電源直接由交流220V市電整流獲得,徹底摒棄了電源變壓器,因此電源效率大為提高,設備體積大為縮小。市電直接整流濾波電路如圖10-30所示,交流220V電源不經過電源變壓器而直接由整流二極體VD1~VD4橋式整流,再經濾波電容器C1濾除交流成分後,在A端即可輸出+310V(空載時)的直流電壓。

圖10-30 市電直接整流濾波電路

3.高壓高頻振蕩器

高壓高頻振蕩器是電子節能燈的核心電路,它由振蕩電路和啟動電路組成。

(1)振蕩電路

功率開關管VT1、VT2和高頻變壓器T等組成開關式自激振蕩器,為節能燈管提供高壓高頻交流電壓。

接通電源後,VT2在啟動電路的觸發下導通,此時+310V直流電壓經C4、燈管上端燈絲、C5、燈管下端燈絲、L、T-3、VT2的集電極-發射極形成迴路,對諧振電容C5充電,充電電流I充如圖10-31中點畫線箭頭所示,C5上電壓為上正下負。

圖10-31 諧振電容充電迴路

由於高頻變壓器T各繞組的耦合作用,VT2很快由導通變為截止,VT1則由截止變為導通,此時諧振電容C5通過燈管上端燈絲、C4、VT1的集電極-發射極、T-3、L、燈管下端燈絲放電,放電電流I放如圖10-32中虛線箭頭所示。

圖10-32 諧振電容放電迴路

同樣由於高頻變壓器T各繞組的耦合作用,VT1很快也由導通變為截止,VT2則又由截止變為導通,如此周而復始,VT1、VT2交替導通形成振蕩,其振蕩頻率取決於C5、L串聯諧振電路(本電路諧振頻率約為50kHz)。

電容C4的作用是隔直流、通交流,阻止+310V的直流電壓直接進入節能燈管,允許50kHz的高頻交流電壓通過。R3、VD6和R4、VD7分別接在VT1和VT2基極迴路,為T-1和T-2提供負半周時的泄放通道。

(2)啟動電路

由於功率開關管VT1、VT2的基極偏置電壓均取自高頻變壓器T的振蕩反饋電壓,電路未起振時兩管均因無基極偏置電壓而截止,因此在剛接通電源時必須由啟動電路使電路起振。

如圖10-33所示,接通電源後,+310V直流電壓開始經R1對C2充電,當C2上電壓上升到雙向二極體VD8的閾值時,VD8導通,向VT2基極提供偏置電壓使其導通,引起振蕩。VT2導通後,通過VD5將C2上已充的電壓放掉,不影響電路正常振蕩。

圖10-33 啟動電路

4.諧振啟輝電路

節能燈管的工作原理要求必須首先有一個高電壓作用於其兩端使其啟輝,然後再將電壓降低維持點亮即可。在普通鐵芯鎮流器螢光燈中,由啟輝器完成這一任務。在電子節能燈中,則採用了諧振啟輝電路。

諧振啟輝電路工作過程如圖10-34所示。高壓高頻振蕩器提供的50kHz、約270V的交流電壓,加在C5、L串聯諧振迴路兩端並產生諧振,於是在諧振電容C5兩端即產生一個Q倍於迴路電壓的高電壓(約600V),如圖10-34(a)所示。

圖10-34 諧振啟輝電路工作過程示意圖

節能燈管並接於諧振電容C5兩端,C5兩端的電壓即為節能燈管的工作電壓。串聯諧振時C5兩端的約600V高壓將節能燈管內的氣體擊穿而使其啟輝。

當節能燈管點亮後,其內阻急劇下降,該內阻並聯於C5兩端,使C5、L串聯諧振電路Q值大大下降,故C5兩端(即燈管兩端)的高啟輝電壓(約600V)即下降為正常的工作電壓(約80V),維持節能燈管穩定地正常發光,如圖10-34(b)所示。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-hk/uuOQQmwB8g2yegND-PCk.html