电子镇流器的工作原理与常见故障修

电子镇流器的工作原理与常见故障修
一、概述
自GE公司的因曼博士(Inman)等在1938年发明了实际应用的荧光灯，到现在已有近70年的历史。

虽然新型光源不断出现，但在一定的时间范围内，荧光灯作为主要照明光源的地位可能难以改变。

在日光灯发展的过程中，廉价实用的电感镇流器和启辉器，解决了荧光灯的启动与限流问题，对荧光灯迅速发展和普及曾起到过积极推动作用。

然而，时至今日，资源变得越来越紧张了，电感镇流器消耗太多的有色金属使人们一定要想办法用更廉价的电子产品来替代它，电子镇流器在上世纪八十年代应运而生，到目前已
经非常普及。

电子镇流器所用元器件少，电路简单，容易制造，并且市场需求量大，是电子爱好者开始创业时的首选产品，有条件的同学，如果打算出去后大干一场的话，也可以考虑先制造电子镇流器。

据我所知在仙
桃市，就有几个人在专门制造电子镇流器。

本讲座开办的目的是让同学们关注灯具的变化，了解日光灯电子镇流器的工作原理，学会修理和制
造电子镇流器。

二、普通日光灯的缺陷
普通日光灯的缺陷除消耗有色金属太多外，其对电能的损耗也是不容忽视的。

电感镇流器的绕组的欧姆损耗和铁芯的涡流损耗较大，约占灯功率损耗的15%左右。

在荧光灯如此普及的今天，电感镇流器所消耗的总能量是十分巨大的。

此外，电感镇流器的功率因数较低，一般为0.5左右，会造成电网的严重污染，电力部门不得不加大功率因数补偿电容，增加了电力成本。

三、电子镇流器的特点
电子镇流器的工作原理是将工频(50Hz或60Hz)电源变换成20～50KHz左右高频电源，直接点灯，无需其它限流器件。

与电感镇流器相比，电子镇流器具有以下优点：
1、节能：
1）照明效率提高
普通荧光灯的工作频率为50Hz，其照明高效率因所谓的正电(或负电)降落的存在而很低，当电源频率在1000Hz以上时，这种正电(或负电)降落现象消失。

而电子镇流器工作频率一般都在20一50kHz，不产生正电或负电电位跌落，这就是电子镇流器能提高照明效率的原因。

2）电子镇流器自身功率损耗低。

电子镇流器的自身消耗功率较难测量，经间接测量估算，工作点调整较好的电子镇流器，其自身消
耗一般都在灯功率的5%以下。

2、其它优点
由于应用了高频电感，电子镇流器体积小，重量轻；低电压可启动点燃灯管；无需启辉器；无频闪，
无噪声等等。

四、电子镇流器的组成与主流电路分析
1、电子镇流器的组成
电子镇流器由抗干扰滤波器、整流滤波电路、功率因数调整器、高频变换、谐振电路、异常状态保护电路和荧光灯组成，其方框图如图1所示，各部分作用如下：
1）抗干扰滤波器：防止电子镇流器产生的高频干扰信号进入到电网造成幅射；
2）整流滤波电路：将220V的工频(50Hz或60Hz)交流电变换成310V的直流电，作为电子镇流器
的电源；
3）功率因数调整器：对本机的功率因数进行调整和补偿；
4）高频变换电路：电子镇流器的心脏电路，将直流电源变换成20K～50KHz左右高频电源，去驱动荧光灯。

本电路通常采用一对功率管（三极管或场效应管）组成的自激振荡器来实现；
5）谐振电路：用来取代普通荧光灯的启辉器，它在荧光灯起辉前，可以等效为一个串联谐振电路，其振荡频率与高频变换电路的频率一致，谐振时，在电容C上产生一个很高的电压，确保灯管着火点亮。

灯管点亮其等效电阻减小，此电阻与电容C并联，大大地降低了谐振电路的Q值，该电路又成为了一个
RL串联电路，L变成了一个限流器；
6）异常状态保护电路：当荧光灯不能正常点亮时，很高的谐振电压会使功率器件烧毁，本电路的
作用是保护功率器件在异常状态时不会烧毁；
7）荧光灯：作用是将20K～50KHz左右高频电能变换成光能。

2、主流电路分析
目前市售的电子镇流器并没有按上述方块图设计与制造，有些电路被省去了，图2为一款简易电子镇流器电路图，其原理与大部分电路基本一致，因此，我们本次仅分析该电路的工作原理；
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图2 典型电子镇流器电路图
（1）开关开启后，交流220V电压经D1～D4组成的桥式整流电路进行整流，经C1、C2滤波、R1、R2分压后输出两路电压，+150V和+310V（空载电压）。

+310V的电压经R5给C3充电，当C3上电压充到一定值时（例如50V左右）时VT2通过R4获取基极电流，VT2开始导通，IC2从到有，但电流
增长不快。

（2）、当VT2集电极电流IC2增加时，有电流从L3下端流入，由上端流出，由于L1、L2、L3绕在同一磁芯上，因此，在L2和L1上感应出电压，根据同铭端判断，在L2上的感应电压为上正下负，在L1上的感应电压为上负下正。

L2上的电压通过电容C5叠加到VT2基极，使基极电流增加，VT2集电极电流进一步增加。

当基极电流通过C5时会给C5充电，其极性为左负右正，L1上的电压通过C6加到VT1基极，VT1截止，其基极电压箝制在-0.7V上，L1上的电压通过D6、R6给C6反向充电，其极性为左正
右负。

（3）、VT2集电极电流IC2增加的结果是VT2进入饱和，此时VT2的集电极与发射极间的电压为0V，IC2达到最大值。

除L3外，日光灯管的两极的灯丝、C4、L4也处于VT2的集电极回路中，VT2导通时，IC2给C4充电，在其上产生上正下负的电压，同时还给灯丝加热，预热灯管，加热后的灯丝会发射
出电子。

（4）、VT2进入饱和后电流不再增加，L3、L2、L1上的感应电压消失。

L2上的感应电压消失使VT2脱离饱和区，L1上的电压消失使VT1脱离截止区。

由于C5上的负电压直接加在VT2基极使基极电流迅速下降，Ic2减少，减少的电流使L3感应电压来反抗Ic2的减少，此感应电压为上正下负。

同时在L2、L1上也有感应电压产生。

L2上的感应电压为下正上负，L1上的感应电压为上正下负。

L2上的感应电压使R3、D5导通，将VT2基极电压钳制在-0.7V上，VT2截止。

L1上的感应电压与C6上的电压在VT1的基极叠加在VT1的基极，使VT1逐渐导通，VT1导通时集电极电流由+310V端流入，通过VT1、L3、L4加到灯管下端灯丝、电容C4（VT1导通时，其上建立有150V左右的电压，极性为上正下负）、灯管上端灯丝，回到电源中点+155V。

此电流与VT2导通时的电流正好相反，此电流增加时，L1上的感应电压使VT1
饱和，L2上的感应电压使VT2维持截止，
（5）、VT2饱和后，感应电压再次消失，VT1渐渐脱离饱和区，Ic1减少，L3上又产生感应电动势，使L1L2上产生感应电动势，其结果是VT1截止，VT2进入饱和。

（6）通过几次周而复始的导通与截止，灯丝已经加热，发射出大量的电子，在灯管内与汞离子发生碰撞发出辉光，灯管启辉后，相当于一个电阻，它与L4串联后作为L3的负载维持工作，L4的作用相当于
旧式日光灯的镇流器，起限流作用。

灯管启辉后电阻很小，相比之下，电容C4的容抗很大，它与灯管并联，不再起作用。

五、电子镇流器的常见故障及其修理
由于电子镇流器的售价很低（每只仅售5元左右），因此损坏后一般不必修理，但有些台灯也用了电子镇流器，损坏后难以有同型号电子镇流器直接代换，使修理成为必要。

另外，想制造电子镇流器必须先学会修理电子镇流器，学会修理电子镇流器的前提是明白电子镇流器的工作原理，认识各元件的形状、作用与性能，才能判断元器件的好坏，将电子镇流器修好，否则，只会是碰运气。

由于电子镇流器使用的元器件少，不必采取在线测量晶体管工作状态的方法来判断故障部位，而采用断电在线测量的方法直接判
断故障元件，维修步骤如下：
1）取下日光灯管，用MF47D万用表的RX1档测量其两端的灯丝是否出现断线等故障；
2）打开电子台灯或者是电子镇流器的机壳（将螺钉放在专门的器皿内），取下印刷板，观察是否有明显烧坏的器件和烧焦的地方，是否有电解电容器出现高温隆起的现象；
3）观察印刷板的焊盘是否完好，是否有虚焊的地方，有则补焊上；
4）在线测量晶体管、二极管是否击穿：
A）测量桥式整流装置：用MF47D万用表或其他机械式万用表的RX10K档测量电源引线两端的阻值，正反各测一次，两次测得的阻值应相差很小且阻值很大，否则说明桥式整流装置损坏；
B）测量两只晶体管是否正常：用RX1Ω档测量晶体管的发射结与集电结，正反向各测一次，正向接法时测得的阻值应小于反向接法时测得的阻值，ce间的阻值应为无穷大，否则说明晶体管有问题。

C）测量二极管是否正常：用RX1Ω档测量，方法同上。

5）用替代法确定部分无极性电容是否损坏：某些无极性电容的故障为失效（即开路），将参数相同的的电容并在其上，（焊接在印刷板的焊接面即可）若故障修复，则可证明是该电容的问题；
6）断开一根引线测量电阻的阻值：当电阻的两端焊接有其他非电容性元件时，必须用烙铁焊下它
的一根引脚，才能准确测量它的真实阻值。

7）将已经确定的坏元件焊下，更换上新的同型号、规格的元件后，插上日光灯管，试机，确定故
障修复后将电子镇流器安装好。