魏勇進(jìn)

（武夷學(xué)院　實(shí)驗(yàn)室管理中心，福建 武夷山 354300）

節(jié)能型熒光燈電子鎮(zhèn)流器的原理及維修

魏勇進(jìn)

（武夷學(xué)院實(shí)驗(yàn)室管理中心，福建 武夷山 354300）

摘要：節(jié)能型熒光燈電子鎮(zhèn)流器具有易安裝、重量輕、易啟動(dòng)、無(wú)閃爍的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)節(jié)能效果好，已經(jīng)被廣泛的使用。但是電子鎮(zhèn)流器故障率相對(duì)較高，根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的工作原理，詳細(xì)分析電子鎮(zhèn)流器的幾種故障，并總結(jié)出科學(xué)有效的維修方法，可以大大提高電子鎮(zhèn)流器使用壽命。

關(guān)鍵詞：電子鎮(zhèn)流器；工作原理；故障；維修方法

熒光燈電子鎮(zhèn)流器從上世紀(jì)八十年達(dá)發(fā)展至今，使用已非常普遍。雖然新型光源照明（例如LED燈）不斷出現(xiàn)，但是在一定的時(shí)間內(nèi)還無(wú)法完全取代熒光燈。熒光燈作為主要照明光源的地位暫時(shí)難以改變[1]。在日常熒光燈的使用過(guò)程中，電子鎮(zhèn)流器的故障相對(duì)較高，需求量也相對(duì)較大，如何提高電子鎮(zhèn)流器的使用壽命，節(jié)約成本，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。本文根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的典型電路進(jìn)行工作原理的分析，在此基礎(chǔ)上提出電子鎮(zhèn)流器的常見(jiàn)故障，并總結(jié)出快速易于掌握的科學(xué)維修方法。

1　電子鎮(zhèn)流器的工作原理和電路分析

1.1電子鎮(zhèn)流器的工作原理

電子節(jié)能鎮(zhèn)流器實(shí)際上就是大功率晶體管高頻開(kāi)關(guān)振蕩電路。晶體管開(kāi)關(guān)振蕩電路的形式有單管振蕩型、雙管串聯(lián)推挽振蕩型、雙管并聯(lián)推挽振蕩型，以及雙管互補(bǔ)推挽振蕩型。目前普遍應(yīng)用的電子節(jié)能鎮(zhèn)流器電路大多為串聯(lián)推挽振蕩型，振蕩頻率為20~60 kHz。電子鎮(zhèn)流器電路如下圖1所示。

電子節(jié)能鎮(zhèn)流器基本電路構(gòu)成 （以圖1電路為例）：L1與C1主要作用是濾除電子鎮(zhèn)流器和熒光燈管工作時(shí)產(chǎn)生高次諧波對(duì)市電上的其他用電器干擾影響。整流二極管D1-D4組成橋式整流電路，與濾波電容C2，C3，C4和二極管D5，D6，D7，構(gòu)成無(wú)源功率因數(shù)校正的逐流電路和高頻復(fù)合能量反饋電路，為開(kāi)關(guān)振蕩源電路的直流供電電源。電阻R1與電容C7組成積分電路，與二極管D8、觸發(fā)二極管D12(379062)構(gòu)成啟動(dòng)電路。Q1與Q2以及繞在同一磁環(huán)上的高頻變壓器（L2，L3，L4）構(gòu)成變壓器反饋串聯(lián)推挽式開(kāi)關(guān)振蕩電路，也稱逆變電路或稱變流器，振蕩頻率為20~ 60 kHz。電阻R2、電容C6、D9構(gòu)成了變流器的過(guò)壓保護(hù)電路。電阻R3、R4為限流保護(hù)電路，同時(shí)還起到了Q1、Q2的緩沖保護(hù)作用。二極管D10、D11則起到鉗位穩(wěn)壓作用，使Q1、Q2兩只大功率三極管的開(kāi)關(guān)振蕩工作狀態(tài)更趨穩(wěn)定，而電感線圈L5、電容C7、C8則構(gòu)成了串聯(lián)諧振輸出電路[2]。

1.2電子鎮(zhèn)流器的電路分析

電子節(jié)能鎮(zhèn)流器工作時(shí)220 V的交流電源經(jīng)D1~D4橋式整流及C2，C3，C4濾波后變?yōu)?10 V左右的直流電壓，給Q1、Q2晶體三極管逆變電路提供工作電壓。濾波電容C3，C4在充放電過(guò)程中，會(huì)使供電線路中電壓波形產(chǎn)生畸變?；谶@個(gè)問(wèn)題，C3，C4的容量宜小不宜大。但容量太小又會(huì)使直流電源的濾波不良，熒光燈管易產(chǎn)生閃爍或亮度不穩(wěn)的現(xiàn)象，以及電容C3，C4、Q1、Q2產(chǎn)生過(guò)高的溫度而燒毀。對(duì)于20~40 W的電子節(jié)能鎮(zhèn)流器，C3，C4一般取值為10~ 20 μF，耐壓要250 V的電解電容器；整流二極管通常采用1A/1 000 V的1N4007整流二極管。若耐壓太低，整流二極管有燒毀的危險(xiǎn)。

整流后的直流工作電壓首先加入R1、C5、D8、D12所組成的起動(dòng)電路，直流電源通過(guò)R1加到電容器C5上，C5開(kāi)始充電。當(dāng)C5上所充電達(dá)到觸發(fā)二極管D12的轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，觸發(fā)二極管由關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)。積分電容C5所儲(chǔ)存的電荷經(jīng)觸發(fā)二極管加于三極管Q2的基極上，產(chǎn)生基極電流，從而激勵(lì)三極管Q2的導(dǎo)通。觸發(fā)二極管D12轉(zhuǎn)折電壓的高低，對(duì)Q2的導(dǎo)通工作狀態(tài)有一定的影響。D12的轉(zhuǎn)折電壓越高，則積分電容C5上所儲(chǔ)存的電荷也越高，也就越容易激勵(lì)Q2導(dǎo)通工作；反之則Q2不易觸發(fā)導(dǎo)通；但這個(gè)轉(zhuǎn)折電壓也不能太高。因?yàn)殡S著轉(zhuǎn)折電壓的提高，觸發(fā)電壓也相應(yīng)提高，過(guò)高的觸發(fā)電壓對(duì)三極管Q2是個(gè)威脅，要相應(yīng)的提高三極管耐壓值。故，這個(gè)轉(zhuǎn)折電壓是個(gè)適可而止的電壓值。一般選用轉(zhuǎn)折電壓為20~35 V的觸發(fā)二極管。

圖1　電子鎮(zhèn)流器電路

積分電容C5的容量大小也會(huì)影響到電路的起動(dòng)特性，C5容量越大，所儲(chǔ)存的電荷也就越高，對(duì)Q2基極提供的激勵(lì)電壓也就越高，三極管Q2也就越容易工作在導(dǎo)通狀態(tài)。但C5容量如果太大，其上儲(chǔ)存的電荷太高的話，會(huì)有擊穿D12觸發(fā)二極管的危險(xiǎn)。一般在20~40 W的電子鎮(zhèn)流器中C5取值0.01~0.22 μF之間，其耐壓只要有63 V即可應(yīng)用。起動(dòng)電路只是在電子鎮(zhèn)流器剛開(kāi)始工作的瞬間起作用，待Q1、Q2的逆變電路進(jìn)入正常的開(kāi)關(guān)振蕩工作狀態(tài)后，則不再需要起動(dòng)電路的觸發(fā)電壓了。這時(shí)逆變電路中只利用振蕩變壓器T的L3、L4兩組線圈的反相位關(guān)系，使Q1導(dǎo)通時(shí)，Q2被強(qiáng)迫關(guān)斷截止；Q2導(dǎo)通時(shí)，Q1又被強(qiáng)迫關(guān)斷截止。若此時(shí)觸發(fā)電路仍在工作，則Q1在導(dǎo)通的過(guò)程中，Q2也被觸發(fā)電路同時(shí)激勵(lì)導(dǎo)通，就會(huì)使Q1、Q2兩只大功率三極管呈現(xiàn)“共態(tài)導(dǎo)通”現(xiàn)象，同時(shí)出現(xiàn)短路狀態(tài)，整機(jī)電流急劇增高，致使三極管或其他元件被燒毀。所以“共態(tài)導(dǎo)通”的現(xiàn)象是相當(dāng)危險(xiǎn)的，應(yīng)嚴(yán)禁此情況的發(fā)生。為避免上述“共態(tài)導(dǎo)通”現(xiàn)象的發(fā)生，起動(dòng)電路中設(shè)置了放電二極管D8。它與Q2配合，當(dāng)Q2導(dǎo)通后，Q1此時(shí)呈截止?fàn)顟B(tài)，D8正端電位高于負(fù)端電位，D8導(dǎo)通，使積分電容C5上儲(chǔ)存的電荷通過(guò)D8與Q2泄放掉；在Q1導(dǎo)通Q2截止期間，D8負(fù)端電位高于正端電位，D8截止，D8雖不再起放電作用，但由于R1的阻值較大，C5的充電速度慢，不待C5上的電荷充到D12的轉(zhuǎn)折電壓時(shí)Q2已導(dǎo)通，Q1已截止了，二極管D8就是為專門(mén)泄放C5上的電荷而設(shè)置的。

2　電子鎮(zhèn)流器故障分析及維修方法

2.1電子鎮(zhèn)流器故障分析

根據(jù)上述的電子鎮(zhèn)流器電路原理圖和電路分析可知：電子鎮(zhèn)流器由整流濾波電路、功率開(kāi)關(guān)與驅(qū)動(dòng)電路三個(gè)部分組成。電子鎮(zhèn)流器的基本功能是將50 Hz的工頻電源轉(zhuǎn)換成0~60 kHz高頻電源。

2.1.1電子鎮(zhèn)流器電路板燒毀

從外觀上可以判斷電路板、外殼有線路燒毀痕跡，外殼與線路板燒黑或是燒焦現(xiàn)象。這種情況下，一般整流濾波電路沒(méi)有故障，可用萬(wàn)用表檢查，確定整流濾波電路良好后，用萬(wàn)用表Rxlk擋檢測(cè)三極管Q1、Q2的兩個(gè)PN結(jié)電阻，發(fā)現(xiàn)三極管擊穿短路。發(fā)生故障的原因是元件過(guò)熱燒毀造成的。通過(guò)電路工作原理進(jìn)行分析有兩個(gè)方面的因素。

外在因素：電阻R1、R2、R3、R4，三極管13005,二極管D10和D11安裝的過(guò)于密集造成的燒毀；三極管Q1、Q2功率太小，且沒(méi)有帶散熱片。電阻R2、R3、R4功率偏小，工作時(shí)易發(fā)熱。

內(nèi)在因素：三極管工作于飽和與截止兩個(gè)區(qū)域，開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間是衡量三極管開(kāi)關(guān)速度地重要參數(shù)，存儲(chǔ)時(shí)間是決定開(kāi)關(guān)速度的重要因素，而存儲(chǔ)時(shí)間是開(kāi)關(guān)管的固有特性，沒(méi)有辦法讓它變?yōu)榱?，但可以讓它盡量小一些，因此在基極和發(fā)射極之間接上二極管，并選用參數(shù)盡量一致的開(kāi)關(guān)管，可以大大削弱電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，從而提高開(kāi)關(guān)速度、降低負(fù)荷發(fā)熱不均勻情況。而三極管本身的損耗會(huì)使其溫度上升，從而來(lái)導(dǎo)致參數(shù)惡化，開(kāi)關(guān)性能變差，二次擊穿特性下降，反過(guò)來(lái)進(jìn)一步促使管子發(fā)熱量增大，這樣的惡性循環(huán)最終會(huì)導(dǎo)致三極管的擊穿燒毀。另外在工作過(guò)程中可能造成兩個(gè)管子存儲(chǔ)時(shí)間不一致，或集電極電壓波形上下不對(duì)稱，均可能造成兩管子負(fù)荷發(fā)熱不均勻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使管子提前失效，從而燒毀電路[3-4]。

2.1.2通電后發(fā)出一聲響，燈管不亮

該故障現(xiàn)象說(shuō)明電子鎮(zhèn)流器有電子元器件短路。首先拆開(kāi)電子鎮(zhèn)流器檢查保險(xiǎn)絲，觀察電阻R3、R4表面是否明顯的燒毀現(xiàn)象，若有，則可判斷為Q1、Q2損壞。拆下Q1、Q2檢測(cè)，其C，E電極擊穿短路。更換保險(xiǎn)絲、R3、R4、Q1、Q2后，接上燈管通電，燈管亮了。

2.1.3通電后燈管不亮。

用電壓表測(cè)量電容C1兩端直流電壓 （需帶電測(cè)量，注意安全）約300 V，斷電后檢測(cè)Q1、Q2均無(wú)故障。根據(jù)電子鎮(zhèn)流器工作原理分析可知故障在啟動(dòng)電路。檢查后發(fā)現(xiàn)R1開(kāi)路，更換R1后，故障排除。

2.1.4通電后燈管兩端燈絲亮

電路中R1、C5、D8、D12組成的起動(dòng)電路只是在電子鎮(zhèn)流器接通電源的瞬間起一下起動(dòng)作用。而在電子鎮(zhèn)流器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，起動(dòng)電路不再起作用。串聯(lián)諧振電路諧振時(shí)，其電感及電容上的電壓比外加電壓大許多倍。電子鎮(zhèn)流器正是利用這個(gè)原理，使C8兩端相當(dāng)高的高頻高壓電點(diǎn)燃熒光燈的。所以在通電后燈管兩端燈絲亮其余部分不發(fā)光，造成該故障的主要原因是由于C8被擊穿所致，更換C8后，故障排除。

2.1.5燈管亮度不足且閃爍

根據(jù)電子鎮(zhèn)流器工作電路原理圖分析可知，該故障的主要原因有：D1-D4橋式整流電路中其中有一支路開(kāi)路，導(dǎo)致整流電路無(wú)法正常工作；C3、C4濾波電容容量變小或開(kāi)路。確認(rèn)后換上相應(yīng)的元件，故障排除。

2.2電子鎮(zhèn)流器萬(wàn)用表檢測(cè)維修方法

萬(wàn)用表R×1n檔很容易在線檢測(cè)出阻容元件或半導(dǎo)體器件是否發(fā)生擊穿。在電子鎮(zhèn)流器電路中，采用電阻法在線檢測(cè)功率開(kāi)關(guān)器件和雙向觸發(fā)二極管是否開(kāi)路有一定難度，較可靠的方法就是將其焊下來(lái)再檢測(cè)。必須注意的是，16 W到20 W熒光燈電子鎮(zhèn)流器選用VDMOS場(chǎng)效應(yīng)管。因其功率相對(duì)較小，故一般無(wú)安裝續(xù)流(保護(hù))二極管，即使用萬(wàn)用表R×10K檔，測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管S、G和D極任意兩極之問(wèn)的正反向電阻，表針均不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。但30 W以上熒光燈電子鎮(zhèn)流器，所選用的VDMOS場(chǎng)效應(yīng)管由于功率較大，如lRF830、BUZ41A等，一般均內(nèi)裝有續(xù)流二檄管。當(dāng)萬(wàn)用表黑筆接S極、紅筆接D極測(cè)量阻值時(shí).表針則發(fā)生偏轉(zhuǎn)，有500歐左右的電阻。遇此情況，測(cè)得的電阻值恰是續(xù)流二極管的正向電阻。若黑筆接D級(jí)，紅筆分別接S極和G極，阻值均為無(wú)窮×lK檔，紅筆接S極，黑筆先接G極，隨即再接D極。表針若偏轉(zhuǎn)，而后k回復(fù)到無(wú)窮則證明被測(cè)VDMOS場(chǎng)效應(yīng)管是好的。

3　結(jié)論

通過(guò)對(duì)節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器的工作原理和各個(gè)功能模塊電路進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)合節(jié)能型熒光燈在日常使用中遇到的故障現(xiàn)象，分析故障的原因，并且采用科學(xué)有效的方法對(duì)其進(jìn)行維修，大大地增加了電子鎮(zhèn)流器的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 周太明.光源原理與設(shè)計(jì)[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,1993: 69-79.

（責(zé)任編輯：葉麗娜）

中圖分類號(hào)：TM923.61

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-2109(2015)09-0047-04

收稿日期：2015-09-09

作者簡(jiǎn)介：魏勇進(jìn)（1961-），男，漢族，技師，主要研究方向：電工技術(shù)。

Theory and Maintenance of Energy-saving Fluorescent Lamp with Electronic Ballast

WEI Yongjin

(Lab Management Center，Wuyi University，Wuyishan，F(xiàn)ujian 354300)

Abstract：The Energy-saving fluorescent lamp with electronic ballast has the advantages of easy-installation,light weight,easy to start, no flicker,at the same time the energy-saving effect is good.It has been widely used.But the electronic ballast failure rate is relatively high,this paper according to the working theory of the electronic ballast,electronic ballast for a detailed analysis of several kinds of fault, and summed up the scientific and effective maintenance method,these can greatly improve the service life of the electronic ballast.

Key words：electronic ballast;working theory;failure and problem;maintenance method