浅谈电子镇流器的原理与应用
杨少沛
（郑州交通职业学院 机电工程系， 河南郑州 450062）
摘要：荧光灯是一种应用广泛的照明装置，由灯管、启辉器和镇流器三个主要部件组成。随着电子技术的发展，电子镇流器以体积小、质量小、节能环保等特点在全世界得到了广泛的应用，本文通过介绍荧光灯的工作原理，阐述电子镇流器的工作原理及常见故障和制作方法。
关键词：电子镇流器；原理；故障；制作
中图分类号： 文献标识码：
Brief talking about the Principle and Application of Electronic Ballast
Yang Shaopei ，Ren Fengjuan
（1.Zhengzhou Transportation Vocational College，Zhengzhou 450062，Henan province ）
Abstract：The fluorescent lamp is the most widely used gas-discharge light source. The tube, the starter and the ballast are its three major parts. With the development of electronic technology, because of its compact, small size, energy-saving and environmental protection, it has been widely used in the world. This paper describes the working principles, common breakdiwn and production methods on the basis of describing the working principles of fluorescent lamps.
Key words：Electronic ballast; Principle; Common breakdiwn ;Production
1引言
灯具是一种能将电能转换成光能的照明装置，电气照明装置已经广泛应用于生产和生活的各个领域。目前市场上的灯具五花八门，让人眼花缭乱，但是节能与环保型灯具已成为当今照明的主流产品。荧光灯便是一种典型的代表。
2荧光灯的结构
荧光灯是一种气体放电光源，是应用最为广泛的气体放电光源之一，它的光接近自然光，因此又称为日光灯，主要由灯管、启辉器和镇流器三个主要部件组成。
2.1.灯管的结构
灯管由灯头、灯丝和玻璃管组成，玻璃管的两端各装有一个由钨丝绕成的灯丝，丝表面涂有氧化钡，灯丝烧热后可以发射电子。灯丝两端引在两极上，同外电路相连。灯管内涂有荧光粉，管内抽成真空，并充有少量汞气和氩气。如图1所示：
图1 荧光灯灯管的结构
2.2镇流器的结构
镇流器由硅钢片铁芯及绕在铁芯上的电感线圈组成，主要作用有两点：
1.在启动时限制预热电流，并在启辉器配合下产生瞬时高电压（约600V）,促使灯管放电发光。
2.在灯管正常发光以后，限制流过灯管的电流，降压减流，即镇流作用。
其结构如图2所示：
图2镇流器的结构
2.3启辉器的结构
启辉器又称启动器，它主要有一个充有氖气的封闭玻璃泡和一个纸质电容器组成。其主要作用是自动控制阴极预热的时间，使电路接通和自动断开。其结构如图3所示：
图3 启辉器的结构
3荧光灯的工作原理
3.1工作原理
接线原理图如图4所示。当接通电源后，电压加在启辉器的双金属片和静触点间，引起启辉器的辉光放电。放电时产生的热量传送到双金属片上，把双金属片加热到800℃——1000℃，双金属片因过热膨胀而与静触点闭合，这时电路就接通。此时灯丝因有电流流过而被预热到900℃左右的温度，此温度很高，足以使灯丝向外发射电子，同时可以使灯丝附近的氩气游离，使汞气化。当双金属片与静触点接触后，启辉器的辉光放电便会停止，双金属片逐渐冷却，离开静触点而恢复原状。在离开静触点的瞬间，在镇流器的两端会产生一个很高的感应电动势，此感应电动势加在灯管两端，足以使灯丝向外发射大量电子，当大量电子从灯管中流过时，电子会在运动中冲击管内的气体，发出紫外线，紫外线激发灯管内壁的荧光粉，发出类似荧光的可见光，从而达到照明的目的。
图4 荧光灯电路接线图
3.2电子镇流器的作用
目前，因为镇流器的成本较高，价格比较昂贵，所以许多荧光灯的镇流器已经采用电子镇流器。电子镇流器以节能、启动电压宽、启动时间短、无噪声、无频闪、价格便宜等优点在市场上占有极强的生命力。电子镇流器可以在15℃—65℃范围内正常工作，采用电子镇流器的荧光灯电路接线图如图5所示
图5 采用电子镇流器的荧光灯电路接线图
4电子镇流器的结构组成与工作原理
下面主要介绍一种适合普通荧光灯（南京YZ36RR26型）电子镇流器，它具有节能低耗、无闪烁、工作效率高等特点，可与20W的荧光灯管配合使用。
4.1电路组成
该荧光灯电子镇流器电路由电源电路、起动电路、高频振荡电路和串联谐振负载电路组 成，电路如图6所示：
图6 电子镇流器的电路组成
电源电路由熔断器FUl、FU2、电子滤波变压器Tl、整流二极管VDl～VD4和滤波电容器 Cl组成。
起动电路由电阻器Rl、电容器Cl和双向触发二极管V3组成。
高频振荡电路由晶体管Vl、V2、电阻器R2～R5、二极管VD5、高频变压器T2和电容器C3组成。
串联谐振负载电路由限流电感器L、电容器C4、C5、电阻器R6和荧光灯管EL组成。
4.2元器件选择
Rl～R3和R6选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器;
R4和R5均选用lW金属膜电阻器。
Cl选用耐压值为450V的铝电解电容器;
C2～C5均选用耐压值为630V的CBB无感电容器。
VD1～VD5均选用1N4007型硅整流二极管。
Vl和V2选用MJEl3005或DK55型硅NPN晶体管;
V3选用DB3或2CTS2型双向触发二极管。
L用φ0.3～φ0.35mm的高强度漆包线在内φ10mmx25mm的磁棒上密绕310匝。
T1用φ0.4的塑皮铜线在φ6～φ8mm的磁环上穿绕12匝 (Wl和W2绕组各绕12匝);
T2用φ0.4mm的塑皮铜线在内孔为φ8～φ10mm的磁环上穿绕 (W3和W4绕组各绕2匝，W5绕组绕8匝)制成。
4.3工作原理
接通电源后，交流220V电压经Tl高频滤波、VDl～VD4整流、Cl平滑滤波后，为高频
振荡电路提供300V左右的直流工作电压。该直流电压还经Rl对C2充电，当C2两端电压达到一定值时，V3受触发而导通，使高频振荡电路振荡工作，Vl和V2交替导通，由T2的W5绕组、电感器L和电容器C3、C4为荧光灯管EL提供工作电压，使EL启辉点亮。高频振荡电路振荡工作后，C2经Rl放电，使V3截止。R6和C5对灯丝有预热作用。
4.4常见故障现象分析
1.现象一：通电后灯管完全不亮
原因分析：原因可能有下面几种
（1）灯管损坏无法正常工作
（2）电源接头线路损坏或接触不良
（3）保险管FU1烧断
（4）电路的其他问题
故障排除：
（1）灯管损坏无法正常工作
首先观察灯管是否存在玻璃管发黑、断裂，引脚电极、灯头松动等现象。如无明显外观损坏现象可用万用表的R×1或R×10档位检测两端灯丝的静态电阻阻值约在1～20欧姆之间，如果表针指示为无穷大则说明灯丝断路，必须予以更换。
（2）电源接头线路损坏或接触不良
电源接头线路是连接外电源（市电）和用电设备的主要部件，相当于一部汽车的发动机，为整个用电设备提供能量来源。当开关闭合接通市电后可用验电笔或万用表的交流电压档测试接头线路电压是否正常，接头是否牢靠，当发现接触不良时应采取适当措施予以解决，必要时可更换导线或重新接线。
（3）保险管FU1烧断
因电源电压存在波动，当电网电压瞬时升高时，会烧断保险管FU1。检测时可把保险管取出，用万用表欧姆档R×1档测量电阻值近似为零，如果阻值为无穷大则说明已经烧断，要予以更换同型号的保险管。也有的电子镇流器用一个1欧姆或10欧姆的电阻来代替保险管，他们的作用是相同的。
（4）电路的其他问题
接通电源后，交流220V电压经Tl高频滤波、VDl～VD4整流、Cl平滑滤波后，为高频振荡电路提供300V左右的直流工作电压。接通电源后，用万用表的直流电压档检测电解电容的两端电压是否为300V。如果电压不对，问题可能是VDl～VD4中的某一个存在断路或短路，可用万用表的欧姆档检测。或者Cl电解电容容量下降或击穿等。然后重点检测Vl和V2、
V3以及其他电阻。
2.现象二：通电后灯管频闪但不能正常工作
原因分析：原因可能有下面几种
（1）电网电压降低，不正常
（2）电子镇流器和灯管电极接触不良
（3）起动电路、高频振荡电路不正常
故障排除：
（1）电网电压降低，不正常
用万用表测试电网电压是否接近交流220伏，或者打开同一线路上的白炽灯观察，如果测量结果明显低于交流220伏或者同一线路上的白炽灯灯光明显发红发暗，则关闭电源开关，等电压正常后开启即可自动排除故障。
（2）电子镇流器和灯管电极接触不良
重新紧固电子镇流器和灯管电极的接触位置，或以绝缘物体轻轻敲击灯角两端故障即可自动排除。
（3）起动电路、高频振荡电路不正常
起动电路由电阻器Rl、电容器Cl和双向触发二极管V3组成。
高频振荡电路由晶体管Vl、V2、电阻器R2～R5、二极管VD5、高频变压器T2和电容器C3组成。可能某一个元件存在软故障，可重点检测电容器Cl，二极管VD5、高频变压器T2和电容器C3加以排除故障。
五 结束语
通过以上分析讨论可以看出，高频交流电子镇流器的设计、制作是一个涉及电路拓扑、电子元器件选择、电路动态静态分析和电光源等多学科的一个知识密集型电子产品。它主要要求在电路尽可能简单的条件下实现高效率、高可靠、低谐波成分、低电磁辐射干扰、高功率因数。所以对电路设计、选型、生产提出了较高的要求。随着电子技术、电子元器件、电路拓扑水平的不断提高，高频交流电子镇流器的质量和性能会不断提高。
六 参考文献
[1]张友桥．电子产品组装与检验[M]．北京：高等教育出版社，2008
[2]王国玉．电工电子元器件基础[M]．北京：人民邮电出版社，2009
[3]王锋．电工电子技术应用项目化教程[M]．天津：南开大学出版社，2010
浅谈电子镇流器的原理与应用
杨少沛
（郑州交通职业学院 机电工程系， 河南郑州 450062）
摘要：荧光灯是一种应用广泛的照明装置，由灯管、启辉器和镇流器三个主要部件组成。随着电子技术的发展，电子镇流器以体积小、质量小、节能环保等特点在全世界得到了广泛的应用，本文通过介绍荧光灯的工作原理，阐述电子镇流器的工作原理及常见故障和制作方法。
关键词：电子镇流器；原理；故障；制作
中图分类号： 文献标识码：
Brief talking about the Principle and Application of Electronic Ballast
Yang Shaopei ，Ren Fengjuan
（1.Zhengzhou Transportation Vocational College，Zhengzhou 450062，Henan province ）
Abstract：The fluorescent lamp is the most widely used gas-discharge light source. The tube, the starter and the ballast are its three major parts. With the development of electronic technology, because of its compact, small size, energy-saving and environmental protection, it has been widely used in the world. This paper describes the working principles, common breakdiwn and production methods on the basis of describing the working principles of fluorescent lamps.
Key words：Electronic ballast; Principle; Common breakdiwn ;Production
1引言
灯具是一种能将电能转换成光能的照明装置，电气照明装置已经广泛应用于生产和生活的各个领域。目前市场上的灯具五花八门，让人眼花缭乱，但是节能与环保型灯具已成为当今照明的主流产品。荧光灯便是一种典型的代表。
2荧光灯的结构
荧光灯是一种气体放电光源，是应用最为广泛的气体放电光源之一，它的光接近自然光，因此又称为日光灯，主要由灯管、启辉器和镇流器三个主要部件组成。
2.1.灯管的结构
灯管由灯头、灯丝和玻璃管组成，玻璃管的两端各装有一个由钨丝绕成的灯丝，丝表面涂有氧化钡，灯丝烧热后可以发射电子。灯丝两端引在两极上，同外电路相连。灯管内涂有荧光粉，管内抽成真空，并充有少量汞气和氩气。如图1所示：
图1 荧光灯灯管的结构
2.2镇流器的结构
镇流器由硅钢片铁芯及绕在铁芯上的电感线圈组成，主要作用有两点：
1.在启动时限制预热电流，并在启辉器配合下产生瞬时高电压（约600V）,促使灯管放电发光。
2.在灯管正常发光以后，限制流过灯管的电流，降压减流，即镇流作用。
其结构如图2所示：
图2镇流器的结构
2.3启辉器的结构
启辉器又称启动器，它主要有一个充有氖气的封闭玻璃泡和一个纸质电容器组成。其主要作用是自动控制阴极预热的时间，使电路接通和自动断开。其结构如图3所示：
图3 启辉器的结构
3荧光灯的工作原理
3.1工作原理
接线原理图如图4所示。当接通电源后，电压加在启辉器的双金属片和静触点间，引起启辉器的辉光放电。放电时产生的热量传送到双金属片上，把双金属片加热到800℃——1000℃，双金属片因过热膨胀而与静触点闭合，这时电路就接通。此时灯丝因有电流流过而被预热到900℃左右的温度，此温度很高，足以使灯丝向外发射电子，同时可以使灯丝附近的氩气游离，使汞气化。当双金属片与静触点接触后，启辉器的辉光放电便会停止，双金属片逐渐冷却，离开静触点而恢复原状。在离开静触点的瞬间，在镇流器的两端会产生一个很高的感应电动势，此感应电动势加在灯管两端，足以使灯丝向外发射大量电子，当大量电子从灯管中流过时，电子会在运动中冲击管内的气体，发出紫外线，紫外线激发灯管内壁的荧光粉，发出类似荧光的可见光，从而达到照明的目的。
图4 荧光灯电路接线图
3.2电子镇流器的作用
目前，因为镇流器的成本较高，价格比较昂贵，所以许多荧光灯的镇流器已经采用电子镇流器。电子镇流器以节能、启动电压宽、启动时间短、无噪声、无频闪、价格便宜等优点在市场上占有极强的生命力。电子镇流器可以在15℃—65℃范围内正常工作，采用电子镇流器的荧光灯电路接线图如图5所示
图5 采用电子镇流器的荧光灯电路接线图
4电子镇流器的结构组成与工作原理
下面主要介绍一种适合普通荧光灯（南京YZ36RR26型）电子镇流器，它具有节能低耗、无闪烁、工作效率高等特点，可与20W的荧光灯管配合使用。
4.1电路组成
该荧光灯电子镇流器电路由电源电路、起动电路、高频振荡电路和串联谐振负载电路组 成，电路如图6所示：
图6 电子镇流器的电路组成
电源电路由熔断器FUl、FU2、电子滤波变压器Tl、整流二极管VDl～VD4和滤波电容器 Cl组成。
起动电路由电阻器Rl、电容器Cl和双向触发二极管V3组成。
高频振荡电路由晶体管Vl、V2、电阻器R2～R5、二极管VD5、高频变压器T2和电容器C3组成。
串联谐振负载电路由限流电感器L、电容器C4、C5、电阻器R6和荧光灯管EL组成。
4.2元器件选择
Rl～R3和R6选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器;
R4和R5均选用lW金属膜电阻器。
Cl选用耐压值为450V的铝电解电容器;
C2～C5均选用耐压值为630V的CBB无感电容器。
VD1～VD5均选用1N4007型硅整流二极管。
Vl和V2选用MJEl3005或DK55型硅NPN晶体管;
V3选用DB3或2CTS2型双向触发二极管。
L用φ0.3～φ0.35mm的高强度漆包线在内φ10mmx25mm的磁棒上密绕310匝。
T1用φ0.4的塑皮铜线在φ6～φ8mm的磁环上穿绕12匝 (Wl和W2绕组各绕12匝);
T2用φ0.4mm的塑皮铜线在内孔为φ8～φ10mm的磁环上穿绕 (W3和W4绕组各绕2匝，W5绕组绕8匝)制成。
4.3工作原理
接通电源后，交流220V电压经Tl高频滤波、VDl～VD4整流、Cl平滑滤波后，为高频
振荡电路提供300V左右的直流工作电压。该直流电压还经Rl对C2充电，当C2两端电压达到一定值时，V3受触发而导通，使高频振荡电路振荡工作，Vl和V2交替导通，由T2的W5绕组、电感器L和电容器C3、C4为荧光灯管EL提供工作电压，使EL启辉点亮。高频振荡电路振荡工作后，C2经Rl放电，使V3截止。R6和C5对灯丝有预热作用。
4.4常见故障现象分析
1.现象一：通电后灯管完全不亮
原因分析：原因可能有下面几种
（1）灯管损坏无法正常工作
（2）电源接头线路损坏或接触不良
（3）保险管FU1烧断
（4）电路的其他问题
故障排除：
（1）灯管损坏无法正常工作
首先观察灯管是否存在玻璃管发黑、断裂，引脚电极、灯头松动等现象。如无明显外观损坏现象可用万用表的R×1或R×10档位检测两端灯丝的静态电阻阻值约在1～20欧姆之间，如果表针指示为无穷大则说明灯丝断路，必须予以更换。
（2）电源接头线路损坏或接触不良
电源接头线路是连接外电源（市电）和用电设备的主要部件，相当于一部汽车的发动机，为整个用电设备提供能量来源。当开关闭合接通市电后可用验电笔或万用表的交流电压档测试接头线路电压是否正常，接头是否牢靠，当发现接触不良时应采取适当措施予以解决，必要时可更换导线或重新接线。
（3）保险管FU1烧断
因电源电压存在波动，当电网电压瞬时升高时，会烧断保险管FU1。检测时可把保险管取出，用万用表欧姆档R×1档测量电阻值近似为零，如果阻值为无穷大则说明已经烧断，要予以更换同型号的保险管。也有的电子镇流器用一个1欧姆或10欧姆的电阻来代替保险管，他们的作用是相同的。
（4）电路的其他问题
接通电源后，交流220V电压经Tl高频滤波、VDl～VD4整流、Cl平滑滤波后，为高频振荡电路提供300V左右的直流工作电压。接通电源后，用万用表的直流电压档检测电解电容的两端电压是否为300V。如果电压不对，问题可能是VDl～VD4中的某一个存在断路或短路，可用万用表的欧姆档检测。或者Cl电解电容容量下降或击穿等。然后重点检测Vl和V2、
V3以及其他电阻。
2.现象二：通电后灯管频闪但不能正常工作
原因分析：原因可能有下面几种
（1）电网电压降低，不正常
（2）电子镇流器和灯管电极接触不良
（3）起动电路、高频振荡电路不正常
故障排除：
（1）电网电压降低，不正常
用万用表测试电网电压是否接近交流220伏，或者打开同一线路上的白炽灯观察，如果测量结果明显低于交流220伏或者同一线路上的白炽灯灯光明显发红发暗，则关闭电源开关，等电压正常后开启即可自动排除故障。
（2）电子镇流器和灯管电极接触不良
重新紧固电子镇流器和灯管电极的接触位置，或以绝缘物体轻轻敲击灯角两端故障即可自动排除。
（3）起动电路、高频振荡电路不正常
起动电路由电阻器Rl、电容器Cl和双向触发二极管V3组成。
高频振荡电路由晶体管Vl、V2、电阻器R2～R5、二极管VD5、高频变压器T2和电容器C3组成。可能某一个元件存在软故障，可重点检测电容器Cl，二极管VD5、高频变压器T2和电容器C3加以排除故障。
五 结束语
通过以上分析讨论可以看出，高频交流电子镇流器的设计、制作是一个涉及电路拓扑、电子元器件选择、电路动态静态分析和电光源等多学科的一个知识密集型电子产品。它主要要求在电路尽可能简单的条件下实现高效率、高可靠、低谐波成分、低电磁辐射干扰、高功率因数。所以对电路设计、选型、生产提出了较高的要求。随着电子技术、电子元器件、电路拓扑水平的不断提高，高频交流电子镇流器的质量和性能会不断提高。
六 参考文献
[1]张友桥．电子产品组装与检验[M]．北京：高等教育出版社，2008
[2]王国玉．电工电子元器件基础[M]．北京：人民邮电出版社，2009
[3]王锋．电工电子技术应用项目化教程[M]．天津：南开大学出版社，2010