1、 常用的鎮流方法

（1）       電阻鎮流

電阻鎮流器工作原理如圖1所示。電阻鎮流的工作效率低，要確保電阻鎮流電路正常工作，應使電源供電電壓不低于2倍的燈工作電壓。實用中應用不多。

（2）       電容鎮流

電容鎮流只有在很高的供電頻率下才能很好地工作，如果交流供電頻率太低，則會在交流供電的每半個供電周期內產生很大的峰值電流，具有鎮流工作效率高的優點。電容鎮流器工作原理如圖2所示。

（3）       電感鎮流

電感鎮流是一種得到廣泛應用的鎮流方法，但它的損耗比電容鎮流要大，但是燈電流在50Hz交流供電頻率下的失真較電容鎮流要小得多，使用時需配用啟動器。電感鎮流器工作原理如圖3所示。

電感鎮流幾乎可以應用于所有的氣體放電燈應用場合。電感鎮流具有以下特點：

①     相對電阻鎮流損耗低。

②     電路簡單。

但是也有以下的缺點：

①     由于電路中有一個電感，所以燈電壓、燈電流之間有一個相位差，從而造成電路的功率因數較低（一般在0.5左右）。

②     燈的啟動點火電流較大，一般是燈額定工作電流的1.5倍。

③     燈工作電流對電源供電電壓的變化較敏感，故鎮流效果不太穩定。

④     電感鎮流器的體積和質量較大。

（4）       電容、電感鎮流

電容、電感鎮流電路工作原理如圖4所示。在電容、電感鎮流電路中，要求電容的容抗要比電感的阻抗要大，這種鎮流電路和電感鎮流電路時的工作情況不同，這時燈的工作電壓（電流）超前電源電壓一定的相位，所以又被稱為超前型鎮流電路。

電容、電感鎮流電路有較好的穩定特性，但是重復點火能力較差。這是為何當燈的電流過零時，電源電壓的峰值和燈電壓的方向正好相反的原因。

（5）       高頻交流電子鎮流器

在以上4種鎮流方法中，目前電感鎮流式電子鎮流器得到了廣泛的應用。但是采用高頻交流電子鎮流器可以提高燈管的發光效率，沒有電感鎮流器*的50Hz工頻噪聲，減小了鎮流器的體積和質量。高頻交流電子鎮流器和普通電感鎮流器在使用時可以互換，易于實現智能控制（如DALI），在工廠、辦公樓、家庭等應用場合，高頻交流電子鎮流器有很大的市場。

一個性能優良的高頻交流電子鎮流器電路的工作原理框圖如圖5所示。

從電子鎮流器的噪聲角度而言，電子鎮流器的工作頻率應大于20kHz，但是從降低鎮流電感磁芯的高頻損耗的角度而言，電子鎮流器的工作頻率又不能選得太高，一般不應大于100kHz，并且這個工作頻率的大小還和具體的燈管型號有關，同時還應考慮到電子鎮流器在高頻工作時產生的高頻干擾信號對工作于紅外工作頻段的家用電器等的影響。例如對工作于RC5系統的紅外遙控電路它工作于36kHz，所以電子鎮流器的工作頻率不應工作在18kHz或36kHz，現在30~40kHz這個頻率范圍已基本被紅外遙控系統使用，所以在設計電子鎮流器時，不應選擇這個工作頻率范圍。

2、 電子鎮流器的分類

（1）       根據電子鎮流器的供電方式分類

按電子鎮流器的供電方式劃分，電子鎮流器可以分為直流供電的電子鎮流器和交流供電的電子鎮流器兩大類：

①     直流供電的電子鎮流器。直流供電的電子鎮流器常用于以下的應用場合。

·應急照明系統，例如交流供電驟然斷電時，利用蓄電池供電的照明，工作原理框圖分別如圖6（a）~（e）所示。

·公共交通工具，例如汽車、輪船和飛機等應用場合。

·小型家電，例如手電筒等。

·一般直流供電電壓為12V、24V、72V和110V或更高等應用場合。

②     交流供電的電子鎮流器。交流供電的電子鎮流器直接采用交流市電供電，和直流供電的電子鎮流器相比多了一個交流市電輸入整流電路，并且電子鎮流器的DC/AC變換電路的直流供電電壓為300V左右，而電子鎮流器的直流供電電壓根據需要選擇的范圍較寬。

（2）       根據電子鎮流器的應用分類：

根據電子鎮流器的應用，可以分為以下幾類：

①     單燈、雙燈或4燈應用的電子鎮流器。電子鎮流器的雙燈應用電路工作原理框如圖7所示。

②     獨立式電子鎮流器或和燈結合為一體的電子鎮流器（CFL）。

③     預熱啟動或冷啟動工作方式的電子鎮流器。

④     具有有源功率因數校正（補償）功能的雙級/單級變換電子鎮流器。

⑤     采用無源功率因數校正（補償）的電子鎮流器。

⑥     電子鎮流器按其是否可以調光又可分為可調光電子鎮流器和非可調光電子鎮流器兩大類。

一些常見的電子鎮流器和控制器產品如圖8~圖13所示。

3、 電子鎮流器的基本電路

從工作原理而言，電子鎮流器是一個電源變換電路，它將交流輸入市電電源的波形、頻率和幅度等參數進行變換，為燈負載提供供電電源，并且要求這個燈負載供電電源電路應能滿足燈負載對燈絲預熱、點火、正常工作和在燈負載電路有故障狀態的保護功能要求。常用的電子鎮流器直流/交流變換電路（DC/AC）如圖14所示。

4、 電子鎮流器的工作原理與發展

電子鎮流器的典型技術指標有：功率因數、總諧波失真（THD）、波峰因數（CF）、燈管的燈絲預熱（如燈絲預熱時間、燈管預熱電壓）、燈管開路電壓、燈管點火電壓、燈管工作電壓等參數。

20世紀80年代后期，我國研制和生產電子鎮流器的單位日益增多，為改變許多生產單位無標準生產的混亂局面，提高電子鎮流器產品的質量，當時的輕工業部于1989年8月9日發布了ZBK74011（管形熒光燈用交流電子鎮流器的一般要求和安全要求）專業標準，并于1990年2月1日開始實施。1990年3月，又發布了ZBK74012（管形熒光燈用交流電子鎮流器的性能要求），于1990年10月1日開始實施，但是考慮到當時生產的電子鎮流器諧波含量都嚴重超標，因此，ZBK74012-9標準中關于諧波含量的規定要求，推遲到1993年開始執行，以便使企業在推遲期內高設法將產品的諧波含量技術參數達到規定的標準要求。

ZBK74011和ZBK74012這兩項標準雖然是參照IEC928和IEC929標準制定的，但是考慮到我國電子鎮流器的實際水平，對一些條款作了一定的保留。為了確保電子鎮流器的生產技術水平和產品質量，國家技術監督局在1994年7月發布了GB15143-94（管形熒光燈用交流電子鎮流器一般要求和安全要求）及GB/T15044-11（管形熒光燈用交流電子鎮流器性能要求）兩項國家標準，這兩項國家標準分別等同采用IEC928（1990）和等效采用IEC929（1990），其中前者為強制性標準，后者為推薦標準，均于1995年1月1日開始實施。

（1）       電子鎮流器的典型應用電路與工作原理

電子鎮流器的典型應用電路如圖15所示。

圖15所示電路的工作原理如下：功率開關晶體管VT₁和VT₂為半橋功率變換級的兩只開關管，電容C₃和C₄組成無源支路，燈負載接在無源支路的中點和半橋開關組成的有源支路的中點之間，燈負載電流由C₃、C₄提供，電阻R₁、電容C₂和雙向觸發二極管VD₂組成半橋自激振蕩電路的啟動電路。

當電路加電后，流經電阻R₁的電流對電容C₂充電，當電容C₂兩端的電壓達到雙向觸發二極管VD₂的觸發電壓（大約為35V左右）時，VD₂雪崩擊穿，這時電容C₂通過開關管VT₂的基極發射極放電，VT₂因發射結正偏而導通，在VT₂導通期間，電流路徑為：+VDCC₃燈管燈絲FL₁C₂燈絲FL₂鎮流電感L₁T₁初級線圈T_1aVT₂的集電極VT₂的發射極地，開關管VT₂集電極電流的瞬時變化為，通過振蕩線圈T_1a的兩個次級繞組T_1b和T_1c產生相應的感應電動勢，其感應電動勢的極性如圖15所示，其結果是VT₂的基極電位升高，基極電流和集電極電流進一步增大，由于正反饋的原因，使開關管VT2躍變到了飽和導通工作狀態，在VT2飽和導通期間，啟動電容C2通過雙向二極管VD2和開關管VT2的發射結放電。

啟動電路R₁、C₂和VD₂為電路的起振提供起振工作條件，一旦電路振蕩起來后，電路維持振蕩是通過振蕩線圈T_1a、T_1b和T_1c所提供的正反饋來實現。當開關管VT₂達到飽和后，振蕩線圈T_1a、T_1b和T_1c中的感應電動勢為零，VT₂的基極電位開始下降，I_b2下降，致使I_c2下降，而這時VT₁的基極電位開始上升，這種變化由于正反饋的作用，使VT₂截止，VT₁飽和導通，在VT₁飽和導通期間，燈負載的電流通路為：VT₁的集電極VT₁的發射極T_1aL₁燈絲FL2C2燈絲FL₂C₄地。當VT₁飽和導通后，導致振蕩正反饋變壓器T₁又進入磁飽和狀態，同樣由于T₁的正反饋又重新使VT₂飽和，VT₁截止，如此周而復始，VT₁和VT₂交替飽和、截止，使電路進入振蕩工作狀態，通過L₁和C₂組成的諧振電路發生串聯諧振，在諧振電容C₂的兩端產生一個高電壓脈沖加到燈管兩端，使燈管啟動進入工作狀態。

由于電路工作于高頻振蕩工作狀態，所以鎮流電感L₁的值可以取得很小，例如對40W的熒光燈如果采用電感鎮流則需要大約800mH的電感量的鎮流電感，體積和質量都較大，而對高頻振蕩的電子鎮流電路，同樣對40W的熒光燈電子鎮流器中的鎮流電感L₁的電感量僅需2mH，所以體積和質量都要小很多。

圖16（a）和（b）分別表示VT₁導通、VT₂截止和VT₁截止、VT₂導通時的燈電流流向圖，R_L表示熒光燈工作時的等效電阻。由圖16可知，在VT₁導通、VT₂截止和VT₁截止、VT₂導通兩種天關工作狀態下，通過燈負載的電流方向是相反的，開關管VT₁和VT₂輪流導通、截止，使通過熒光燈管的電流為高頻交流電。

在LC電路諧振時的諧振頻率可利用下式計算：

式中，L為鎮流電感的電感值，單位為享[利]（H）；C為電容C₂的值，單位為法[拉]（F）；f_諧振為諧振頻率，單位為Hz。

對圖15所示的電路，由于L₁》LT_1a，C₂《C₃=C₄，所以燈電路的諧振頻率主要由L₁和C₂的參數決定。

如果在LC串聯電路中的等效直流電阻為R，則燈電路的總阻抗Z可利用下式有示：

                   （2）

當燈電路發生諧振時，Z_L1=Z_C2，有Z=R，這時燈電路的工作電流zui大，為。而諧振電路的Q值（品質因數）可利用下式計算：

=                （3）

由于R《2πfL₁（或），所以燈負載諧振電路的Q》1。

將代入Q的表達式后，有

                     （4）

這時由于，在燈負載并聯的諧振電容C₂上產生的電壓為

由以上的討論可知，在燈電路發生諧振時，在諧振電感或諧振電容上的電壓要比電源電壓V_in高Q倍，利用在諧振電容C₂上的這個諧振電壓足以使燈負載完成點火工作。一旦燈完成點火工作后，燈負載的等效電阻急劇變小，致使諧振電容上的電壓下降（Q值下降），轉而進入燈負載的正常工作狀態。

LC諧振電路的諧振阻抗特性如圖17所示，由圖17可以看出，在諧振頻率f₀處，L/R值越大，則諧振電路的Q值越高，燈電路的電流也就越大，反之，L/R值越小，則燈電路的電流越小。在熒光燈電子鎮流器的設計中，應適當選取L和C的數值，使電路的Q值在3左右。

（2）       變異的電壓型半橋變換電子鎮流器電路

圖18表示一種變異的電壓型半橋結構的電子鎮流器功率級輸出電路，和圖15所示的典型電壓型半橋功率輸出電路相比較，這種變異的電壓型半橋結構比典型的電壓型半橋結構少了一個電容，由于燈負載的啟動電容C₄通過燈絲FL₁和電容C₃串聯在一起，所以LC諧振回路的諧振頻率由下式決定：

               （5）

當電路接上供電電源后，由R₁、C₂和雙向觸發二極管VD₂組成的啟動電路為VT₂的基極提供一個觸發電流，使VT₂首先導通，在VT₂導通期間，電流的流動方向為+VDCC₃燈絲FL₁C₄燈絲FL₂L₁T_1aVT₂的集電極VT₂的發射極地，當VT₂截止而VT₁導通時，電流通路為C₄燈絲FL₁C₃VT₁的發射極VT₁的集電極T_1aL₁燈絲FL₂C₄，由于振蕩變壓器T₁的正反饋作用，使VT1和VT2交替導通，使L₁、C₃和C₄組成的串聯電路諧振，在電容C₄兩端產生一個幅度足夠高的諧振電壓，使燈負載點火，并進入正常工作狀態。

對這種電路，由于某種原因（如燈漏氣）燈負載不能正常啟動，或由于啟動緩慢以致不能啟動，電路將會出現一個很大的電應力，將開關管VT₁或VT₂損壞（或電路其他元件損壞）。

（3）       全橋式串聯諧振功率變換電路

由于全橋式功率變換電路在開關管電流相同的情況下，輸出功率要比半橋式變換電路的功率要大，較適合于高強度氣體放電燈的應用場合，電路工作原理框圖如圖19所示。

橋功率變換電路中需要4只功率晶體管，對燈工作電壓較高和功率較大的一些電子鎮流器電路，采用全橋功率變換電路比較合適。圖20是一種80W雙管T12熒光燈采用全橋功率變換電子鎮流器的電路原理圖。

（4）       常用高頻交流電子鎮流器電路與改進

①     單級半橋諧振式高頻交流電子鎮流器。由于半橋諧振式逆變電路具有自平衡能力強、工作可靠，對開關管耐壓要求較低等一系列優點，所以采用半橋諧振式逆變電路為燈負載供電的功率變換電路得到廣泛應用。它主要由：交流市電供電整流、濾波電路；啟動電路；串聯諧振高頻逆變電路；保護電路；燈負載等幾部分電路組成。典型單級半橋諧振式高頻交流電子鎮流器電路原理如圖21所示。

這是一個典型的自激振蕩、自啟動的LC串聯諧振半橋逆變的高頻交流電子鎮流器電路，諧振主要由L、C₃、C₄完成，利用諧振時C₄上的高頻電壓點亮燈負載，當燈負載電流發生變化時，會影響諧振回路的Q值，從而影響諧振電容C₄上的諧振電壓，以實現穩定燈負載電流的作用。

由于這種電路采用元件少、造價低，所以目前國內市場上見到的高頻交流電子鎮流器大多采用類似的這種電路。但這種電路存在以下缺點：

·無燈絲預熱功能，易產生燈絲電極濺射作用，而降低燈絲的使用壽命，使用時間一長，造成燈管一端發黑的現象。

·由于采用市電整流后直接給半橋逆變級供電，所以會產生很強的高次諧波電流干擾，降低交流市電輸入側的功率因數，并降低電源供電效率。當采用這種電路的高頻交流電子鎮流器大量使用時，會造成三相四線供電電網的地電位偏移，而使用電設備損壞。

·由于半橋逆變級工作在高頻開關逆變狀態，所以產生的高次諧波，會造成相應的電磁輻射干擾，影響其他用電設備的正常工作。

·由于沒有設保護電路，所以一旦市電電源供電發生故障（如電網電壓過高）或燈管發生破裂等故障時，易造成電路元件損壞，嚴重時還會發生火災事故。

②     雙級變換諧振式高頻交流電子鎮流器。針對單級半橋諧振式高頻交流電子鎮流器電路存在的以上缺陷，人們又開發設計出了雙級諧振式高頻交流電子鎮流器電路。它主要在普通的單級諧振高頻交流電子鎮流器的基礎上，再加了一級有源功率因數校正（APFC）電路，用以進行交流市電輸入整流濾波的功率因數校正，并限制高次諧波成分，從而達到減小電磁輻射干擾，提高輸入側功率因數（PF）的目的。并且由于有源功率因數校正（APFC）還有預穩壓的作用，同時還可以調光（調節APFC輸出電壓），所以既可提高電子鎮流器的電性能，又可以提高電子鎮流器的工作可靠性。

有源功率因數校正按電路構成，可分為降壓式、升/降壓式、反激式及升壓式等幾種。而按制市電輸入電流的工作原理又可分為平均電流型、滯后電流型、峰值電流型及電壓控制型等幾種。按功率因數校正電路中電感電流的工作方式又可分為電流連續型（CCM）和電流不連續型（DCM）等。

由于升壓式有源功率因數校正電路具有PF值高、THD小、效率高，但需輸出電壓高于輸入電壓，適用于75W~2kW的應用場合，目前應用。而由于DCM型APFC電路簡單、開關管應力小的優點，所以在電子鎮流器中應用廣泛。

兩級式具有APFC功能的可調光高頻交流電子鎮流器電路原理如圖22所示。

由于兩級變換的電子鎮流器電路增加了一級有源功率因數校正，所以增加了電路的元器件數量，并使電路成本提高許多，因此雖然雙級式高頻交流電子鎮流器性能好，但是由于成本、體積等原因很難在大范圍內推廣使用。

針對兩級式有源功率因數校正電路的缺點，人們又試圖探討采用無源功率因數校正的方法來提高高頻交流電子鎮流器的性能，如經常提到的有采用3只二極管和兩只電容器組成的逐流電路的無源功率因數校正和高頻復合能量反饋等方法，這無疑也是一個很好的發展方向。