節能型熒光燈電子鎮流器的原理及維修

魏勇進

（武夷學院　實驗室管理中心，福建 武夷山 354300）

節能型熒光燈電子鎮流器的原理及維修

魏勇進

（武夷學院實驗室管理中心，福建 武夷山 354300）

摘要：節能型熒光燈電子鎮流器具有易安裝、重量輕、易啟動、無閃爍的優點，同時節能效果好，已經被廣泛的使用。但是電子鎮流器故障率相對較高，根據電子鎮流器的工作原理，詳細分析電子鎮流器的幾種故障，并總結出科學有效的維修方法，可以大大提高電子鎮流器使用壽命。

關鍵詞：電子鎮流器；工作原理；故障；維修方法

熒光燈電子鎮流器從上世紀八十年達發展至今，使用已非常普遍。雖然新型光源照明（例如LED燈）不斷出現，但是在一定的時間內還無法完全取代熒光燈。熒光燈作為主要照明光源的地位暫時難以改變[1]。在日常熒光燈的使用過程中，電子鎮流器的故障相對較高，需求量也相對較大，如何提高電子鎮流器的使用壽命，節約成本，具有一定的經濟效益。本文根據電子鎮流器的典型電路進行工作原理的分析，在此基礎上提出電子鎮流器的常見故障，并總結出快速易于掌握的科學維修方法。

1　電子鎮流器的工作原理和電路分析

1.1電子鎮流器的工作原理

電子節能鎮流器實際上就是大功率晶體管高頻開關振蕩電路。晶體管開關振蕩電路的形式有單管振蕩型、雙管串聯推挽振蕩型、雙管并聯推挽振蕩型，以及雙管互補推挽振蕩型。目前普遍應用的電子節能鎮流器電路大多為串聯推挽振蕩型，振蕩頻率為20~60 kHz。電子鎮流器電路如下圖1所示。

電子節能鎮流器基本電路構成 （以圖1電路為例）：L1與C1主要作用是濾除電子鎮流器和熒光燈管工作時產生高次諧波對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，構成無源功率因數校正的逐流電路和高頻復合能量反饋電路，為開關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、觸發二極管D12(379062)構成啟動電路。Q1與Q2以及繞在同一磁環上的高頻變壓器（L2，L3，L4）構成變壓器反饋串聯推挽式開關振蕩電路，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構成了變流器的過壓保護電路。電阻R3、R4為限流保護電路，同時還起到了Q1、Q2的緩沖保護作用。二極管D10、D11則起到鉗位穩壓作用，使Q1、Q2兩只大功率三極管的開關振蕩工作狀態更趨穩定，而電感線圈L5、電容C7、C8則構成了串聯諧振輸出電路[2]。

1.2電子鎮流器的電路分析

電子節能鎮流器工作時220 V的交流電源經D1~D4橋式整流及C2，C3，C4濾波后變為310 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在充放電過程中，會使供電線路中電壓波形產生畸變。基于這個問題，C3，C4的容量宜小不宜大。但容量太小又會使直流電源的濾波不良，熒光燈管易產生閃爍或亮度不穩的現象，以及電容C3，C4、Q1、Q2產生過高的溫度而燒毀。對于20~40 W的電子節能鎮流器，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。

整流后的直流工作電壓首先加入R1、C5、D8、D12所組成的起動電路，直流電源通過R1加到電容器C5上，C5開始充電。當C5上所充電達到觸發二極管D12的轉折電壓時，觸發二極管由關斷狀態轉為導通狀態。積分電容C5所儲存的電荷經觸發二極管加于三極管Q2的基極上，產生基極電流，從而激勵三極管Q2的導通。觸發二極管D12轉折電壓的高低，對Q2的導通工作狀態有一定的影響。D12的轉折電壓越高，則積分電容C5上所儲存的電荷也越高，也就越容易激勵Q2導通工作；反之則Q2不易觸發導通；但這個轉折電壓也不能太高。因為隨著轉折電壓的提高，觸發電壓也相應提高，過高的觸發電壓對三極管Q2是個威脅，要相應的提高三極管耐壓值。故，這個轉折電壓是個適可而止的電壓值。一般選用轉折電壓為20~35 V的觸發二極管。

圖1　電子鎮流器電路

積分電容C5的容量大小也會影響到電路的起動特性，C5容量越大，所儲存的電荷也就越高，對Q2基極提供的激勵電壓也就越高，三極管Q2也就越容易工作在導通狀態。但C5容量如果太大，其上儲存的電荷太高的話，會有擊穿D12觸發二極管的危險。一般在20~40 W的電子鎮流器中C5取值0.01~0.22 μF之間，其耐壓只要有63 V即可應用。起動電路只是在電子鎮流器剛開始工作的瞬間起作用，待Q1、Q2的逆變電路進入正常的開關振蕩工作狀態后，則不再需要起動電路的觸發電壓了。這時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系，使Q1導通時，Q2被強迫關斷截止；Q2導通時，Q1又被強迫關斷截止。若此時觸發電路仍在工作，則Q1在導通的過程中，Q2也被觸發電路同時激勵導通，就會使Q1、Q2兩只大功率三極管呈現“共態導通”現象，同時出現短路狀態，整機電流急劇增高，致使三極管或其他元件被燒毀。所以“共態導通”的現象是相當危險的，應嚴禁此情況的發生。為避免上述“共態導通”現象的發生，起動電路中設置了放電二極管D8。它與Q2配合，當Q2導通后，Q1此時呈截止狀態，D8正端電位高于負端電位，D8導通，使積分電容C5上儲存的電荷通過D8與Q2泄放掉；在Q1導通Q2截止期間，D8負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的轉折電壓時Q2已導通，Q1已截止了，二極管D8就是為專門泄放C5上的電荷而設置的。

2　電子鎮流器故障分析及維修方法

2.1電子鎮流器故障分析

根據上述的電子鎮流器電路原理圖和電路分析可知：電子鎮流器由整流濾波電路、功率開關與驅動電路三個部分組成。電子鎮流器的基本功能是將50 Hz的工頻電源轉換成0~60 kHz高頻電源。

2.1.1電子鎮流器電路板燒毀

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象。這種情況下，一般整流濾波電路沒有故障，可用萬用表檢查，確定整流濾波電路良好后，用萬用表Rxlk擋檢測三極管Q1、Q2的兩個PN結電阻，發現三極管擊穿短路。發生故障的原因是元件過熱燒毀造成的。通過電路工作原理進行分析有兩個方面的因素。

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

內在因素：三極管工作于飽和與截止兩個區域，開啟時間和關斷時間是衡量三極管開關速度地重要參數，存儲時間是決定開關速度的重要因素，而存儲時間是開關管的固有特性，沒有辦法讓它變為零，但可以讓它盡量小一些，因此在基極和發射極之間接上二極管，并選用參數盡量一致的開關管，可以大大削弱電荷存儲效應，從而提高開關速度、降低負荷發熱不均勻情況。而三極管本身的損耗會使其溫度上升，從而來導致參數惡化，開關性能變差，二次擊穿特性下降，反過來進一步促使管子發熱量增大，這樣的惡性循環最終會導致三極管的擊穿燒毀。另外在工作過程中可能造成兩個管子存儲時間不一致，或集電極電壓波形上下不對稱，均可能造成兩管子負荷發熱不均勻，嚴重時會使管子提前失效，從而燒毀電路[3-4]。

2.1.2通電后發出一聲響，燈管不亮

該故障現象說明電子鎮流器有電子元器件短路。首先拆開電子鎮流器檢查保險絲，觀察電阻R3、R4表面是否明顯的燒毀現象，若有，則可判斷為Q1、Q2損壞。拆下Q1、Q2檢測，其C，E電極擊穿短路。更換保險絲、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。

用電壓表測量電容C1兩端直流電壓 （需帶電測量，注意安全）約300 V，斷電后檢測Q1、Q2均無故障。根據電子鎮流器工作原理分析可知故障在啟動電路。檢查后發現R1開路，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組成的起動電路只是在電子鎮流器接通電源的瞬間起一下起動作用。而在電子鎮流器進入正常工作狀態，起動電路不再起作用。串聯諧振電路諧振時，其電感及電容上的電壓比外加電壓大許多倍。電子鎮流器正是利用這個原理，使C8兩端相當高的高頻高壓電點燃熒光燈的。所以在通電后燈管兩端燈絲亮其余部分不發光，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

根據電子鎮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路，導致整流電路無法正常工作；C3、C4濾波電容容量變小或開路。確認后換上相應的元件，故障排除。

2.2電子鎮流器萬用表檢測維修方法

萬用表R×1n檔很容易在線檢測出阻容元件或半導體器件是否發生擊穿。在電子鎮流器電路中，采用電阻法在線檢測功率開關器件和雙向觸發二極管是否開路有一定難度，較可靠的方法就是將其焊下來再檢測。必須注意的是，16 W到20 W熒光燈電子鎮流器選用VDMOS場效應管。因其功率相對較小，故一般無安裝續流(保護)二極管，即使用萬用表R×10K檔，測量場效應管S、G和D極任意兩極之問的正反向電阻，表針均不會發生偏轉。但30 W以上熒光燈電子鎮流器，所選用的VDMOS場效應管由于功率較大，如lRF830、BUZ41A等，一般均內裝有續流二檄管。當萬用表黑筆接S極、紅筆接D極測量阻值時.表針則發生偏轉，有500歐左右的電阻。遇此情況，測得的電阻值恰是續流二極管的正向電阻。若黑筆接D級，紅筆分別接S極和G極，阻值均為無窮×lK檔，紅筆接S極，黑筆先接G極，隨即再接D極。表針若偏轉，而后k回復到無窮則證明被測VDMOS場效應管是好的。

3　結論

通過對節能型電子鎮流器的工作原理和各個功能模塊電路進行詳細分析，結合節能型熒光燈在日常使用中遇到的故障現象，分析故障的原因，并且采用科學有效的方法對其進行維修，大大地增加了電子鎮流器的使用壽命。

參考文獻：

[1]俞安琪.電子鎮流器的現狀及發展趨勢 [J].光源與照明，2007(2):10-13.

[2]邵明松,黃松嶺,趙偉,等.電子鎮流器自振蕩結構的建模與分析[J].電源技術，2013(12)：22-26.

[3]王歸新,鮮萬春.一種可節電的高壓氣體放電燈的電子鎮流器[J].三峽大學學報：自然科學版，2011(3)：45-49.

[4] 周太明.光源原理與設計[M].上海:復旦大學出版社,1993: 69-79.

（責任編輯：葉麗娜）

中圖分類號：TM923.61

文獻標識碼：A

文章編號：1674-2109(2015)09-0047-04

收稿日期：2015-09-09

作者簡介：魏勇進（1961-），男，漢族，技師，主要研究方向：電工技術。

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

WEI Yongjin

(Lab Management Center，Wuyi University，Wuyishan，Fujian 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