2023年封帖 两种荧光灯电子镇流器电路分析并了解逐流电路原理

jf201006

去年的现在阳在家中，转眼就是一年了，时光匆匆。
近几个月，论坛几经跌宕，好在安全着陆。
过几天就是2024年了，一切的不如意都将随着2023的最后一张日历撕下而灰飞烟灭。
祝福数码之家论坛！祝福各位坛友！

本帖内容：
I 普通的节能灯电子镇流器
II 有被动PFC电路的电子镇流器
III 被动PFC电路之逐渐流电路讲解

I 伊丽斯电子镇流器NET-YA40WE
这个镇流器是装在客厅里用的，使用了11年了，灯丝是好的，所以驱动坏了。经查是一个高压滤波电容（22u/250v）没有容量了，半桥的的一个管子（MJE1005）击穿。由于没有13005，当时就用了一个13007，结果，滤波后的中点电压失衡厉害，两个电容上的电压分别为110V和150V。后来干脆从坏ATX电源上拆两个13007用，反正都是半桥用的。

修好后的照片：主板正反面



整流后电压的工作电压，


上管电压，


下管电压，还是有点不平衡。


吸顶灯用的，长条形，有青稞纸包着。


装回去继续用。


该电子镇流器电路如图所示，由双向触发二极管等组成的启动电路和MJE13005组成的半桥逆变自激振荡电路构成的。


D1到D3和C3、C4组成整流滤波电路；R1、R3、C2和DB组成启动电路；Q1、Q2及外围构成半桥电路。
1、启动：
当电路上电后，电流经R1、R2对C2时行充电，当C2两端电压达到DB3的门坎电压（约35V）时，DB雪崩击穿，经R10和Q2的be结放电，Q2正偏导通。C2的残余电压通过D5和Q2的ce结放电。启动过程完成。电路进入正常的振荡后，启动电路不再参与工作。
2、Q2导通及截止：
Q2导通后，电流经C3、灯丝、L1、BT1（红）、Q2到地，此时。C3充电、C4放电、C5充电，互感BT1各同名端为正，BT1（绿）使Q1反偏截止、BT1（棕）使Q2进一步导通直至饱和，电流逐渐增大。当电流增大到BT1饱和时，电流不再增大，BT1各线圈极性反转，同名端为负。BT1（棕）使Q2反偏截止、BT1（绿）使Q1导通。
3、Q1导通及截止：
Q1导通后，电流从电源正极经Q1、BT1（红）、L1、灯丝、C4到地，此时。C4充电、C3放电、C5放电，互感BT1各同名端为负，BT1（棕）使Q2反偏截止、BT1（红）使Q1进一步导通直至饱和，电流逐渐增大。当电流增大到BT1饱和时，电流不再增大，BT1各线圈极性反转，同名端为正。BT1（红）使Q1反偏截止、BT1（棕）使Q2导通。
4、启辉与点亮：
Q1、Q2的交替导通与截止，形成震荡。半桥在Q1、Q2的中点输出近似方波的脉冲，使并联于灯管两端的启动电容C5上的电流方向改变，迅速引起L1、C5等组成的LC网络发生串联谐振，在C5两端产生一个（几百伏）高压脉冲加到灯管上，灯管启辉点亮。
5、正常工作：
灯管点亮后，内阻下降，LC电路失谐，Q值下降，灯管两端电压降低，L1起限流作用，降低灯管两端电压（几十伏），满足了灯管高压启辉、低压工作、电流稳定的要求，灯管进入正常工作模式。
6、其它：
当Q1导通后，由于D5反偏截止，C2不能充电，启动电路不工作；当Q2导通后，D5导通，C2通过Q2放电，启动电路不工作，所以，在电路正常工作时，启动电路是不工作的，也就是说，启动电路只是在加电后，使电路启动工作的，电路工作后就完成任务了。R5、R7、D6、D8为Q1的保护电路；R6、R8、D7、D9为Q2的保护电路。R9、R10为均衡电阻。



II 伊丽斯电子镇流器ELS-YZ22D 22W
在AC/DC变换电源中，减小谐波、提高功率因数的措施，通常采用功率因数校正（Power Fctor，Correction），简称PFC。功率因数校正，分为有源和无源两种。逐流电路就是曾经流行过的无源功率因数校正，现在逐渐淡出实际应用，但早期荧光节能灯就采用过逐流电路，其功率因数可达0.9以上，比无PFC校正电路的普通节能灯的0.5~0.6确实要高。去年拆修过的伊丽斯电子镇流器，22W，就是使用了无源PFC电路中的一种逐流滤波电路。

照片不多主板正面


主板背面


其它细节



元件细节


电路图如下


整流二极管D5、D6、D7、D8与电容C1、C2、C3、C3构成改进型无源逐流滤波电路，改善了普通桥式整流、单电容滤波电路使交流输入市电电流波形严重畸变的弊端。T1、T1、L2及外围构成半桥振荡电路。

1、电路的启动：
电路中R2、C7、R1为启动元件。电源接通后，整流后的电压（300V）经过电阻R3对电容C7充电，C7上的电压同时通过R1对C6充电，当C6的电压达到0.6V时，三极管开始T2导通。C7上的残余电压由T2放电，完成启动。
2、下管的导通及截止：
T2开始导通后，电流由电源中点、灯丝、C9、灯丝、N3、L4、T2到热地，C9充电。逐流电路中，D7、D6、D8反偏，D5导通，C1、C3充电、C4不工作。此时，互感器L2上的三小线圈N1、N2、N3的同名端为正，N1的感应电压通过D12对C12充电，使T1的be结反偏而截止；N2的感应电压对C6充电并加到T2的be结上（D13反偏截止），促使T2进一步导通。T2的进一步导通使流过灯丝的电流线性增加，当L2达到饱和时，各线圈上的极性反转：同名端为负。N2的感应电压通过D13对C6进行放电，使T2开始截止；N1感应电压对C12充电并加到T1的be结上（D12反偏截止），促使T1开始导通。
3、上管的导通及截止：
T1开始导通后，电流由电源正、T1、L4、N3、灯丝、C9、灯丝电源中点，C9放电。逐流电路中，D7、D5、D8反偏， D6导通，C1、C3放电、C2、C4充电。随着流过灯丝的电流进一步增加，当L2达到饱和时，各线圈上的极性反转：同名端又为正。N1的感应电压通过D12对C112进行充电，使T1开始由截止向导通转变；N2感应电压对C6充电（D13反偏截止）并加到T2的be结上，促使T2开始导通。以上循环，使上下管交替导通，形成振荡。半桥在T1、T2的中点输出近似方波的脉冲。
4、灯管的启辉与点亮：
半桥振荡使并联于灯管两端的启动电容C9上的电流方向发生改变，迅速引起L4、C5及灯丝等组成的LC网络发生串联谐振，在C5两端产生高压脉冲加到灯管上，灯管启辉点亮。灯管点亮后，内阻下降，LC振荡失谐，Q值下降，由于L1的限流，灯管两端电压降低。灯管经过高压启辉，在低电压、电流稳定状态下，进入正常工作模式。
5、半桥启动电路在启动后不参与正常工作：
结合整体电路，电源接通后，整流后的电压（300V）经过电阻R3对电容C7充电，C7上的电压同时通过R1对C6充电，当C6的电压达到0.7V时，T2导通。T2导通后会对C7放电电、N2上的感应电压会对C6放电（反向充电），使启动电路不再工作。当T2截止、T1导通时，300V的电压通过R1对C6充电，忽略N2上的感应电压，要充到使T2导通所需要的时间为：t=-R1*C6*ln[(300-0.6)/300]= 680*0.47*0.002=0.64(mS)而半桥电路的工作频率最低也有20kHz，C6的充放电时间为：T=1/20=0.05(mS)t>T，不等启动电路工作，T2先行导通了。也就是说，在整个电路正常工作时，启动电路没有起作用的。

电路图：


III 被动PFC电路之逐渐流电路讲解
功率因数校正电路有两大类：有源电路（APCF）和无源电路（PPCF）。有源又分为集成电路和分立元件。集成与分立中也有着多种不同的电路。线路复杂、成本高。无源一般都使用二极管、电阻、电容和电感器件，基本都是分立元件的，但也有不种类，但成本低、功率因数较高，小功率开关电源中使用较多。功率因数校正的原理就是基于降低输出直流电压在每半个周期内，将交流输入电压高于直流输出时间拉长，这样整流二极管导通时间就长了，导通角就增大了，电源电流过零的死区就减小了。逐流电路，就是一种电路简单、成本低的PPFC（被动式PFC）电路。

一、了解原理
因其充放电或滤波是追逐电源波形的，也称逐充放电式校正电路或逐流滤波电路。


工作原理：在桥式整流其输入端，交流电压Vac以50Hz的正弦波加到整流桥输入端。整流后的峰值电压为Vm，滤波后（加到负载）的输出电压为Vdc。加电后电压变化分以下几个阶段。（分析有误，请移步到56楼）

1、前1/4的周期内：电压是由零向峰值变化的，全桥中的二极管VD1、VD3正向偏置导通，VD2、D4反偏截止，电源电流经C1、D3和C2的串联电路时，通过D3对串联电容C1、C2充电，当Vac上升到峰值Vm时，由于D3的正向压降很小，C1和C2上的电压很快被充至VC1=VC2≈Vm/2，此刻直流输出电压Vdc≈Vm，在此之前负载主要由整流电电源提供。
2、过峰后：当Vac由峰值开始下降时，当Vac瞬时值刚开始下降时，对于普通桥式单只滤波电容电路来说，VD1、VD3则将截止，但对于逐流电路C1迅速通过负载和D3放电，并且放电速度比正弦下降得快，D3反偏截止，直到Vac=Vm/2，VD1,VD3中则一直导通，有电流流过。
3、小于峰值的一半：当Vdc低于Vm/2时，C2通过D2和负载以指数规律放电，此时是C1、C2通过D1、D2并联向负载供（放）电，当Vac电压低于Vdc时，VD1、VD3才截止，电源电流Iac出现死区。
4、负半周刚开始：当Vac负半周期开始时，VD1、VD3仍然截止，在开始一段时间，Vac还是小于Vdc，VD2、VD4仍然反偏不能马上导通，电流Iac继续中断。
5、负半周开始充电：当Vac高于Vdc输出最小值时，VD2、VD4开始导通，电源电流再一次对C1、C2串联充电。直至到达峰值-Vm时，C1和C2上的电压被充至VC1=VC2≈Vm/2。过峰后，C1、C2放电，C1、C2如此周而复始地循环充电与放电。由于C1、C2对交流电压电压的跟踪充电放电，使输入电流波形较为接近电压波形，功率因数提高、谐波与电流波峰比降低了。


二、通过仿真计算功率因素

1、普通桥式整流电路


红色为电源电压波形，蓝色为负载电流波形。180*(4.402/10.057)=78.787(°)每度为：180/10.057=17.898(ms)


二极管导通角为：17.898*4.402=78.787(°)电源电压与负载电流两者相位角为：17.898*1.667=29.836(°)功率因素为：cos(29.836)=0.8672、逐流电路



二极管导通角为：17.898*7.505=134.325(°)电源电压与负载电流两者相位角为：17.898*1.123=20.099454功率因数为：cos(20.099)=0.939

三、改进型电路



上图中为双泵（校正）电路，也叫双反馈校正电路或双反馈滤波电路。多了一对对称的隔直电容C3、C4，每次开关管的开或关时，大容量的C1、C2都可交替通过直流电压向负载放电，所以，对称性能较好。大致原理：刚上电时，下管T2先导通，A点电位拉低，C3、C1（通过D4）充电，C4、C2不工作。开关管交替工作时，当上管导通时，A点电位升高，C4、C2（通过D3）充电，C3、C1放电；当下管导通进，A点电位下降，C3、C1（通过D4）充电，C4、C2放电。如此周而复始地循环充电与放电。C3、C4是加入使整流二极管的导通时间进一步加长。


其特点是：大容量的C1、C2是通过调频电流进行充放电工作的，基跟踪电源电压的反应时间更快，波形、相位更接近电压波形。所以，功率因数、谐波与电流波峰比等，只要选配合适，指标很理想。

谢谢观赏，提前祝各位坛友元旦快乐！
祝论坛的所有工作人员元旦快乐！！





补充内容 (2024-2-3 11:16):
感谢@sanux指出启动分析中有一处笔误，R10应为R6，请移步101楼查看。

baoshizhi

大神写得太深奥了，我小白都看不懂。祝大神元旦快乐！

m3132427

介绍的挺详细可惜有点看不懂

8139

jf的贴子写得就是条理清晰，面面俱到，这回修好了，媳户有木有奖励一下，又为家里省了一笔钱

田伯光

小白只能膜拜大神了

石墨

不错，赞同使用荧光灯，比低价LED寿命长
   
还有一周楼主就封笔了

石墨

8139 发表于 2023-12-23 20:07
jf的贴子写得就是条理清晰，面面俱到，这回修好了，媳户有木有奖励一下，又为家里省了一笔钱 ...

奖励手电筒一支

8139

石墨 发表于 2023-12-23 20:11
奖励手电筒一支

石墨咋知道的？

石墨

8139 发表于 2023-12-23 20:14
石墨咋知道的？

修不好你跟手电过吧

kkdkj

好帖好帖！学到不少知识

yongshuo

现在荧光灯用得少了，修电子镇流器不多啦

拆机专家123

jf一定是个教书先生，坚定完毕

qwazxx

现在荧光灯越来越少了，能看到电子镇流器相当不易，用料足。

winnerzlm

电子整流器两头不频闪，不需要启辉器，电感的有频闪需要启辉器，但寿命更长

玛德陛下

用的少了啊，led的天下了

oldeagle

学习了，长知识了

se7ens

分析不错，可惜现在是古董技术了

moontree

分析的很详细到位。

csbestwish

分析讲解得很很详细。我一个台灯也是因为电容失效，上下电压严重失衡进而烧坏其中一个13005。说明设计还是有缺陷的。因为电容是易损件，一个损坏后肯定会造成电压不均。做工好的电子镇流器如PHIIPS、ASRAM等现在早没了。但好的元件可以当备件。其实，节能灯的效率跟现在的LED差不多，能利用的话还是可以利用的。一旦坏了，消磨时间的话可以修着玩玩，否则费时修理的话，从时间成本上来说不太合算。

wblqx

可以在家加个鸡腿。