20W高频电子镇流器式日光灯原理与检修
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第 3卷 第 2期 1 9 9 9年 6月 扬 州 职 业 大 学 学 报!g z h o u P o l y t e c h n i c C o l l e g e V o 1 3 N o 2 J u n1 9 9 9 2 0 W 高频 电子 镇 流 器 式 日光灯 原 理 与检 修 张祖 顺(扬州 职业 大学,扬州 2 2 5 0 0 2)摘要 以市售 的某种 电子镇流器 式 日光灯线路 为例,简述其 工作 原理,故 障 现 象,故障分析与排 除。关 键词 电子镇 流器R、L、C 串联谐振全 波整流 最近在市场购买 了一只带有密封罩 的 2 0 W 细管 日光灯,为 电子镇流器式。开始使 用时 效果 尚好,后 连续两次发生故 障,现将维修体会整理如下,供广大爱好者参考。1 高频 电子整流器式 日光灯 的特点 高频 电子整 流器实测 电路见 图 1。l圭 I 1 电子镇 流器 实 测电路 图 该 电子镇流器 电路 采用 自激式 串联谐 振换 流 电路,将 2 2 0伏 5 0 H 的交流 市 电经交 一 直 一交变换,变为 2 5 k Hz以上 的高频 电,以点燃 荧光灯,与 电感 式镇 流器 相 比,具 有 如下 特 点:1 光通量符合国家标准,平均节电率大于2 0。2 无 5 0 Hz频闪,对人 眼睛有好处,照度随电压波动率小于 电感式镇 流器 的二分之一 3 功率 因数 c o s o高,电感 式为 0 4 4(滞后),电子式为 09 7(超前)。收稿 日期:1 9 9 81 22 5 作 者 简介:张祖顺,男,扬州 职业 大学,讲 师 维普资讯 http:/ 第 2期 张 祖顺:2 0 W 高频 电子镇 流器 式 日光灯 原理 与检 修 3 7 4 启辉 电压低,市 电降至 1 5 0伏 时,仍能快速启动,可延长灯管寿命。5 无 须启辉器,一点 即亮。电子镇流器功 率 因数 超前,可 以进行 功率 补偿,提 高供 电效 率。6 电子镇流器 体积小,重量轻,便于安装。7 由电子器件 组成,如 缺少 保护电路,或器 件选择 不 当,易造成损 坏。2 电路工作原理(等效 电路见 图 2)(1)整流部分为全波整 流,整 流峰值 电压 可达 22 2 0=3 1 0伏,滤 波 电容 为 C1,C2的 串联,可降低对 电容 的耐压要求。(2)R1、R6两 只 5 1 0 k 的 电 阻 串联 分 压,以保证 功 率 开 关 管 Q1、Q2的工 作 电压 各为整流 电压 的一半,降低 了对开 关管 的耐 压要求。(3)本 机 振 荡 电路 是 由 Ql、Q2两 只 完 全对称 的功率 开关 管 和 电容、电感 组 成 的 自 激振 荡电路。通 电后,由于 冲击或扰 动,只有 一只管 子先导通,而后 由于脉 冲变压 器 B的 互感作 用,使 两管 轮 流导通,如此 循环 工作,便产生 高频 振 荡。振 荡 频 率 由 C L 确 定(2 5 k Hz以上)。(4)串联 电路产生 自由振荡,供 给 日光灯 灯丝 预 热 电流。串联 电路 中 C 5两 端 产 生 图2 等效电路 4 0 0伏 以上的启动 电压加至 日光灯两 端,灯丝预热后 即行启辉。一旦 启辉,电感 L即起 限流 作用。灯管 点亮后,工作 电流主要通过灯管形成 回路。(5)Q1、Q2的基极、发射极 串人小 电阻 R4、R2、R7、R3,可使 逆变电路安全 可靠,高效率 工作,保护 晶体 管。(6)D R D R8为开关 管反 向激励提供续流 回路,保护开关管的 b e 结。(7)延 时预 热。Q2 基极 回路 串人 的 C 4有延迟启辉功能,延长 了灯丝寿命。(8)异 常状 态 自我保护功能 灯丝开路保护,如切断灯管与镇流器 L的通路,即破坏 了 自激振 荡的条件,Q1、Q2皆 不导通,由于 Rl、R6的串联分压作用,Ql、Q2的 仍各 为 1 5 0伏,是安全 的。灯不启动保护,如灯管不能正 常启动,并不破 坏 自激振荡 的条件,线 路 电流仍 维持在 正常值,功率 开关管是安全 的。(9)生 产厂家为降低生产成本,该 电路没有采用射频抑制 电路。而为避免射频信 号对一 些 仪器及部分家用 电器的干扰和对 电网的“污染”,在 电子镇 流器 的输人 回路设 计射 频 干扰(R FI)滤波器 是必要的。这是该 电路 的主 要不足之处。3 故障现 象与排除 该灯具是 夏季购置 的,刚开始使 用时情况 良好,在气温转 凉的过程 中两次损坏。现象是 维普资讯 http:/ 3 8 扬 州职业 大学 学 报 第 3卷 合上 开关 的瞬 间,灯管 闪烁一 下或不闪烁,灯具 就没有反应 了。拆开 电子镇流器 检查,发 现保险丝(以窄 铜箔 代替)并未 烧断,从表 面看 没有器 件损 坏,亦闻不 到异 味。根据 经验 判 断一般是 高压 回路工作 情况较 恶劣,器 件易损,重点检 测 Ql、Q 功率开关管,由于 当时未画出原理图,加 之 Q1、Q2接线 的非对称 性,两 管各极 对应 阻值 不等,怀 疑是 Q 击穿,但焊开后测量发现 Q1 并未损坏。在通 电的情况 下,测量 电压,发现 C1、C2的电压有漂移,电路不振荡。在断 电情况下经 反复检查,发 现是 R1开路。因其 阻值 较大,用万 用表 R 1 K档 检查 时表 头摆动 角度很 小,稍 不 留意,就 被蒙蔽过去 了。因 R1 开 路,Q1、Q2 组 成 的振荡 电路其 上、下供 电回路不平衡,破坏 了振荡条件,所 以停振。换 上 5 1 0 k i 2电阻后,日光灯工作正 常。4故障分 析(1)稳 态 下 R。的 功 耗 P R =号 4 4(m w)原电路采 用 的是 1 0 0 mW 以下 的普 通 碳膜 电阻,符 合 稳态时 的功率要求。(2)桥式正 弦整流全波 的富里 叶分 析(图 3),此波 图3 形的周期 T应 为 卫,并对 称 于纵轴,故 只存在 恒 定分 量和各余 弦项。“sin =A km=m 寺 j。A m 1 s in w t 1。c o s k co f d t 此 处 c U =A r t,恰好 为 c U的二倍。故 A =J A re s in co t-c o s 2 K co t。d t:一2 oA m f 三 d f 丌 J 0 一 一 (2 +(2 二 2 一 丌 l (2 K+1)(1 1。(2 K 一1)c U J o A r 2 2 4 A 一丌l 2 K+1 2 K 一1 j 一丌(4 K 1)因此 得 f(t):(一 号 一吾 oat-志 )由 A=3 1 0伏,得 主要 分量,有 幅值达 2 0 0 V 的直流分量,幅值达 1 4 0 V 的二次谐波。(3)电子整流器 通 电的瞬 间为一过渡过程,形成 以 C 5、L 为主要参量 的 R、L、C 串联 谐 振 电路。而其激励 电源 既有 幅值达 2 0 0 V 的直流 电源,又有幅值达 1 4 0 V 的 1 0 0 Hz的交流 电 源,其过渡过程是 比较复杂 的,为两种 电源单独激励 的响应 的叠 加。无 论是哪种激励 过程都 有 可能 产 生 过 电 压、过 电流。维普资讯 http:/ 第 2期 张祖 顺:2 0 W 高频 电 子镇 流器 式 日光灯原 理 与检 修 3 9 (4)电源 开关 的类型对过 渡过程有 影响,该 电源开关 为 弹簧式,开 关 的接通过 程是 有抖 动的,相当于多次接 通,而 尺、L、C 电路 的过渡过程 中,激励 电源多次通断,会造成更严 重的 过压、过 流叠加情况。(5)从 日光 灯启 动情况来看,启动过程 即为 电路换 接过 程,即产 生电路参量 的跃变,在 L 7 上会产-1:_ 过 电压 L=L a z,谐 振频 率又 较高为 2 5 k Hz,其 电流的变 化率 较 大,而产 -1:_ 较高 的过 电压。(见 图 4)(6)气温变冷 时,日光灯管 的启动特性变 差,往往启 动多 次,才 能启 动成 功,就会 多 次 产生过 压、过流情况,更易损坏 器件。(7)Q2 导通 时等效 电路 如 图 5,尺1 上 将 承受直流 电压、1 0 0 Hz的交 流 电压、2 5 k Hz以 上的交流 电压,其数 量级 皆在数 百伏,尺1上 的瞬时功率 达到 数 百毫 瓦至 1瓦,远 大于稳 态 平 均 功 率。塑 鬯 :启 动前 电流 回路 图 4 圆柱形摹体 螺旋 状碳膜 端 C 图 5 图 6 (8)碳膜 电阻的结构 自身相 当于一个 螺形线 圈。根据 电 一磁 一力 的工 作原 理。碳 膜 中 瞬时通过较大 电流,既产生热效 应又产生 电磁力,在 其复合作用下,局部 薄弱环节首先 断开,导致 电阻开路,而 电阻表 面没有烧 坏的任何痕迹。(9)根据 以上情况,选用 了相 同体积下功耗 较大的金属膜 电阻,金属 电阻膜强度高,附着 力强,可 承受 的瞬时功率较 大。修 复后工作正常。(1 0)进入冬季后,该 电子镇 流器 又二次损 坏,检查 后发 现是 5 1 0 k 的 尺6开路,故 障原 因同上,换 上较大功率 的金 属膜 电阻后,故障排 除。参考文献 1 郑琼林,耿文学电力电子电路精选 北京:电子工业出版社,1 9 9 6 2 俞大光电工基础。北京:高等教育 出版社,1 9 6 5 3 李瀚荪 电路分析基础 北京:人民教育 出版社,1 9 8 0 维普资讯 http:/
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