用ML4835設計室內可調光小型熒光燈電子鎮(zhèn)流器

（5）功率因數(shù)校正誤差放大器輸出（PEAO）的補償（2腳）：

補償網(wǎng)絡的典型設計是分別在3Hz與30Hz處引入一個零點和一個極點。

2燈管網(wǎng)絡的設計

21燈管網(wǎng)絡功能

燈管網(wǎng)絡的主要功能是：

（1）以諧振方式把燈管的電弧電阻RL變換成變頻器兩端的一只能消耗燈管的滿載額定功率的電阻RIN。

（2）當用于可調光場合時，它必須維持阻抗與頻率的相應關系，即在頻率升高時將單調地減小供給燈管的電流，而且維持燈管兩端有足夠的電壓，使之在整個調光范圍內都能工作。

良好的鎮(zhèn)流器設計需要了解許多燈管的使用數(shù)據(jù)。高頻燈管的數(shù)據(jù)需要考慮到：①參考的鎮(zhèn)流器特性；②工作特性；③點火特性；④調光曲線和陰極加熱的必要條件。

除調光曲線外，該32WPLT的數(shù)據(jù)可從菲利浦照明公司（PhilipsLightingCompany）得到。對高頻燈管進行測試方可繪出調光曲線。

22燈管網(wǎng)絡設計程序

用于燈管網(wǎng)絡設計的推薦程序是：

（1）根據(jù)PFC電路和燈管數(shù)據(jù)計算RIN和RL。

（2）選擇恰當?shù)木W(wǎng)絡拓撲。

（3）用一個擴展圖表格式寫出網(wǎng)絡設計方程式。雖然有各種方法用于設計諧振網(wǎng)絡，本網(wǎng)絡設計仍采用阻抗變換技術來完成。通常，這種方法要求把電阻值分配給網(wǎng)絡中每個電感線圈的輸入與輸出端，如圖3（a）所示。這些數(shù)值限定了變換的量值和方向。利用各部分變換的Q值QTRS，可求出網(wǎng)絡元件的電抗值：QTRS=(6)

式中R1和R2是變換的電阻。如果R1是輸出電阻，那么變換則是向下方的，R1總是接到網(wǎng)絡的并聯(lián)元件兩端。如果R1是輸入電阻，那么變換則是向上方的。網(wǎng)絡的各部分設計在輸出端能定時起動。

（4）選擇滿載功率時的工作頻率fmin，并按步驟（3）求出電抗元件的數(shù)值。

（5）利用步驟（4）中求出的元件值，寫出一組網(wǎng)絡工作方程式。該工作方程式用燈管起動電阻RL和把串聯(lián)等效元件變換為并聯(lián)元件，再把它們和其它并聯(lián)元件綜合之后寫出。然后這些并聯(lián)元件再反變換為串聯(lián)等效元件，再把它們和其它串聯(lián)元件綜合。這一過程繼續(xù)到網(wǎng)絡的輸入。無論RL是接到串聯(lián)元件還是接到并聯(lián)元件，該過程都是相同的。

圖4增大RL和XT對QIN的影響

如果設計的方程式是正確的，那么最后的變換將是三個元件串聯(lián)的結果：一個感抗，一個等值的容抗，一個數(shù)值為RIN的電阻，第一個網(wǎng)絡元件（在本設計中是L3），是一串聯(lián)元件。該組方程式限定了網(wǎng)絡中每個節(jié)點的工作條件，通過節(jié)點的電流和所有元件兩端的電壓，以及相位關系。

（6）利用燈管調光曲線、電弧電壓與電弧電流的相應關系，算出曲線不同點所對應的燈管電弧電阻RL。見圖4中的電弧電阻曲線。以RL來替代網(wǎng)絡工作方程式中的這些電弧電阻值，然后調節(jié)頻率求出相應的燈管電弧電流。

從最小的RL開始，每個逐次的RL值應需要更高的頻率來求出對應的電弧電流值。這就核實了帶有燈管的網(wǎng)絡調光性能，并繪制出圖4中所示的頻率曲線。作某些調節(jié)，能使設計參數(shù)較好地匹配燈管調光網(wǎng)絡。例如在設計方程式中用RL=900Ω阻值，代替由燈管數(shù)據(jù)計算的632Ω，以擴展Q值縮減T型網(wǎng)絡的影響、降低燈管電流。

（7）根據(jù)燈管點火數(shù)據(jù)，求出預熱期間加在燈管兩端所允許的最大電壓VPHT。在網(wǎng)絡工作方程式中采用很高的電阻RL時，是表明在開路狀態(tài)，再調節(jié)頻率求出一個電壓值，它稍低于VPHT。存在兩個頻率值，選擇較高的fPHT。

（8）根據(jù)燈管點火數(shù)據(jù)，求出點火所需要的最小電壓VST。在網(wǎng)絡工作方程式采用高的阻值RL，然后調節(jié)頻率得到一個高于VST的電壓值。將會存在兩個頻率值，選擇較低的fST。

23燈管網(wǎng)絡設計

（1）求解網(wǎng)絡元件的數(shù)值

首先是計算兩個串聯(lián)燈管的RL值：RL==632Ω

式中：VL和IL分別是燈管電壓和電流，它們是在全亮強度時的值。然后求EIN：因方波的基波有效值電壓是其峰卜逯檔/π倍，即

EIN=0.45×VB=171V所以：RIN=≈390Ω

式中：PO=（燈管電弧功率＋燈絲功率）/（效率）=(64＋1)/0.88≈75W。

因此該網(wǎng)絡應把632Ω的燈管電阻，轉變成變頻器的390Ω，以產(chǎn)生75W功率。

（2）選擇網(wǎng)絡拓撲

由于RL大于RIN，一個低通LC網(wǎng)絡（串聯(lián)的L和并聯(lián)的C）與接在C兩端的燈管，可以提供基本的燈管網(wǎng)絡功能。

該典型網(wǎng)絡用于ML4831EVAL和ML4833EVAL電路板，它們設計工作在線性的燈管。然而小型熒光燈CFL的調光特性與線性燈管有很大差別，會使采用該網(wǎng)絡拓撲變得不切實際。圖5給出了加在兩個串聯(lián)32WT8型（線性）燈管和32WPLT（小型熒光燈）燈管兩端的電壓曲線，是在它們調光10％時測量的。要注意到小型熒光燈CFL兩端的電壓增加到大于80％時，在線性燈管的兩端電壓變化卻只有20％左右。

圖5施加在32WT8和32WPLT兩種燈管上的電壓

由于燈管接在并聯(lián)電容器兩端，所以當調光器指示電弧電阻和Q值有相應較大的增加時，在小型熒光燈兩端的電壓會大幅升高，即：

Q=RL/XC

然而當調光時加在燈管的高電壓增加，此時需要低的網(wǎng)絡Q值。為了克服這個性能上的矛盾，在低通網(wǎng)絡之后設置一個高通T型網(wǎng)絡來驅動燈管，即由一只串聯(lián)的電容器C13來驅動燈管，當燈管調光時它會減小網(wǎng)絡的Q值。即：

QO=XC13/RL

這些網(wǎng)絡組合成一個低通L環(huán)節(jié)跟隨一個高通T環(huán)節(jié)（兩個高通L環(huán)節(jié)背對背），它是作為變壓器耦合的T型L環(huán)節(jié)，見圖3(a)。

低通LC網(wǎng)絡的Q值QIN，可做得大于高通T網(wǎng)絡的輸出Q值QOUT，以正確地實現(xiàn)網(wǎng)絡的頻率響應。

（3）網(wǎng)絡工作的說明

當燈管調光并且QOUT減小時，C13的等效并聯(lián)電抗XC13P變大，這是因為：XC13P=XC13×（7）

把XC13P與變壓器的副邊電抗（T的分流引線）結合，變換到原邊時為XT。變壓器T的輸入Q值QM可做得很?。?img onload="if(this.width>620)this.width=620;" onclick="window.open(this.src)" style="cursor:pointer" height="27" src="http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20131009/179561_2_7.jpg" width="49" style="zoom: 1" alt="" />QM=，以及XC12=QM×RM（8）

所以XC12也小到允許XT并聯(lián)在C11，成為LC的并聯(lián)電容，見圖3（b）。

當RL更大并且XT變?yōu)楦孰姼行詴r，XT與XC11的的復合電抗增大，引起QIN降低。這種影響可以從圖4中的關系曲線看出。由于頻率曲線的斜率隨燈管電流變化，與網(wǎng)絡的Q值成反比。

所以當燈管調光使曲線的斜率變得更陡時，表明網(wǎng)絡的Q值減小。該網(wǎng)絡在頻率單獨增大50％時，將燈管調光在全發(fā)光輸出時的5％。低的調光頻率能使寄生電流的損耗最小，并允許燈管以遙控方式設置。

（4）選擇fmin和求出網(wǎng)絡元件的數(shù)值

在選擇了恰當?shù)木W(wǎng)絡拓撲、并分配了變換電阻之后，再計算變換的Q值和求出網(wǎng)絡的元件數(shù)值。例如在圖3(a)中的低通LC網(wǎng)絡，選擇R1=1740Ω作為它的輸出電阻器RM，選擇R2=390Ω作為它的輸入電阻器RIN，因此輸入Q值QTRS將是1.86，從而有：XC11==－935Ω，以及XL3=1.86×390=725Ω

為了能使用標準電容器C11=4.7nF，選擇的頻率值為fmin=36.2kHz。實際fmin稍微提高到40kHz，以改進調光性能。fmin是由R19阻值來設定。選擇C20=1.5nF，以便在柵極驅動信號之間產(chǎn)生一個合理的死區(qū)時間。

（5）選擇預熱時的頻率fPHT

如網(wǎng)絡設計程序（7）所述，選擇fPHT=64.5kHz，以設置燈管兩端的電壓為350V。根據(jù)選擇的R18阻值來設置頻率，并由R22和C21數(shù)值來設置預熱的間隔時間為0.9s。

（6）選擇燈管的點火頻率fST

如網(wǎng)絡設計程序（8）所述，選擇fST=48.5kHz。按RT2的阻值來設置頻率。

（7）燈絲電壓和陰極電壓

陰極加熱通過在燈管兩端放置的一個小變壓器來獲得。在調光情形之下這是理想的位置，因為對調光燈管陰極加熱是額外的。在預熱期間，變壓器匝數(shù)比由燈管兩端的電壓來確定。由Philips照明提供的鎮(zhèn)流器指南建議預熱時間為1s，燈絲電壓應在3.9V～5.2V。當預熱時間為0.9s時，電壓調節(jié)在4.8V。這是因為在預熱期間加在燈管兩端的電壓為352V，其匝數(shù)比為74。在全發(fā)光強度時的燈絲電壓是28V，并以5％的速率增加到51V。