节能型荧光灯电子镇流器的原理及维修

魏勇进

（武夷学院　实验室管理中心，福建 武夷山 354300）

节能型荧光灯电子镇流器的原理及维修

魏勇进

（武夷学院实验室管理中心，福建 武夷山 354300）

摘要：节能型荧光灯电子镇流器具有易安装、重量轻、易启动、无闪烁的优点，同时节能效果好，已经被广泛的使用。但是电子镇流器故障率相对较高，根据电子镇流器的工作原理，详细分析电子镇流器的几种故障，并总结出科学有效的维修方法，可以大大提高电子镇流器使用寿命。

关键词：电子镇流器；工作原理；故障；维修方法

荧光灯电子镇流器从上世纪八十年达发展至今，使用已非常普遍。虽然新型光源照明（例如LED灯）不断出现，但是在一定的时间内还无法完全取代荧光灯。荧光灯作为主要照明光源的地位暂时难以改变[1]。在日常荧光灯的使用过程中，电子镇流器的故障相对较高，需求量也相对较大，如何提高电子镇流器的使用寿命，节约成本，具有一定的经济效益。本文根据电子镇流器的典型电路进行工作原理的分析，在此基础上提出电子镇流器的常见故障，并总结出快速易于掌握的科学维修方法。

1　电子镇流器的工作原理和电路分析

1.1电子镇流器的工作原理

电子节能镇流器实际上就是大功率晶体管高频开关振荡电路。晶体管开关振荡电路的形式有单管振荡型、双管串联推挽振荡型、双管并联推挽振荡型，以及双管互补推挽振荡型。目前普遍应用的电子节能镇流器电路大多为串联推挽振荡型，振荡频率为20~60 kHz。电子镇流器电路如下图1所示。

电子节能镇流器基本电路构成 （以图1电路为例）：L1与C1主要作用是滤除电子镇流器和荧光灯管工作时产生高次谐波对市电上的其他用电器干扰影响。整流二极管D1-D4组成桥式整流电路，与滤波电容C2，C3，C4和二极管D5，D6，D7，构成无源功率因数校正的逐流电路和高频复合能量反馈电路，为开关振荡源电路的直流供电电源。电阻R1与电容C7组成积分电路，与二极管D8、触发二极管D12(379062)构成启动电路。Q1与Q2以及绕在同一磁环上的高频变压器（L2，L3，L4）构成变压器反馈串联推挽式开关振荡电路，也称逆变电路或称变流器，振荡频率为20~ 60 kHz。电阻R2、电容C6、D9构成了变流器的过压保护电路。电阻R3、R4为限流保护电路，同时还起到了Q1、Q2的缓冲保护作用。二极管D10、D11则起到钳位稳压作用，使Q1、Q2两只大功率三极管的开关振荡工作状态更趋稳定，而电感线圈L5、电容C7、C8则构成了串联谐振输出电路[2]。

1.2电子镇流器的电路分析

电子节能镇流器工作时220 V的交流电源经D1~D4桥式整流及C2，C3，C4滤波后变为310 V左右的直流电压，给Q1、Q2晶体三极管逆变电路提供工作电压。滤波电容C3，C4在充放电过程中，会使供电线路中电压波形产生畸变。基于这个问题，C3，C4的容量宜小不宜大。但容量太小又会使直流电源的滤波不良，荧光灯管易产生闪烁或亮度不稳的现象，以及电容C3，C4、Q1、Q2产生过高的温度而烧毁。对于20~40 W的电子节能镇流器，C3，C4一般取值为10~ 20 μF，耐压要250 V的电解电容器；整流二极管通常采用1A/1 000 V的1N4007整流二极管。若耐压太低，整流二极管有烧毁的危险。

整流后的直流工作电压首先加入R1、C5、D8、D12所组成的起动电路，直流电源通过R1加到电容器C5上，C5开始充电。当C5上所充电达到触发二极管D12的转折电压时，触发二极管由关断状态转为导通状态。积分电容C5所储存的电荷经触发二极管加于三极管Q2的基极上，产生基极电流，从而激励三极管Q2的导通。触发二极管D12转折电压的高低，对Q2的导通工作状态有一定的影响。D12的转折电压越高，则积分电容C5上所储存的电荷也越高，也就越容易激励Q2导通工作；反之则Q2不易触发导通；但这个转折电压也不能太高。因为随着转折电压的提高，触发电压也相应提高，过高的触发电压对三极管Q2是个威胁，要相应的提高三极管耐压值。故，这个转折电压是个适可而止的电压值。一般选用转折电压为20~35 V的触发二极管。

图1　电子镇流器电路

积分电容C5的容量大小也会影响到电路的起动特性，C5容量越大，所储存的电荷也就越高，对Q2基极提供的激励电压也就越高，三极管Q2也就越容易工作在导通状态。但C5容量如果太大，其上储存的电荷太高的话，会有击穿D12触发二极管的危险。一般在20~40 W的电子镇流器中C5取值0.01~0.22 μF之间，其耐压只要有63 V即可应用。起动电路只是在电子镇流器刚开始工作的瞬间起作用，待Q1、Q2的逆变电路进入正常的开关振荡工作状态后，则不再需要起动电路的触发电压了。这时逆变电路中只利用振荡变压器T的L3、L4两组线圈的反相位关系，使Q1导通时，Q2被强迫关断截止；Q2导通时，Q1又被强迫关断截止。若此时触发电路仍在工作，则Q1在导通的过程中，Q2也被触发电路同时激励导通，就会使Q1、Q2两只大功率三极管呈现“共态导通”现象，同时出现短路状态，整机电流急剧增高，致使三极管或其他元件被烧毁。所以“共态导通”的现象是相当危险的，应严禁此情况的发生。为避免上述“共态导通”现象的发生，起动电路中设置了放电二极管D8。它与Q2配合，当Q2导通后，Q1此时呈截止状态，D8正端电位高于负端电位，D8导通，使积分电容C5上储存的电荷通过D8与Q2泄放掉；在Q1导通Q2截止期间，D8负端电位高于正端电位，D8截止，D8虽不再起放电作用，但由于R1的阻值较大，C5的充电速度慢，不待C5上的电荷充到D12的转折电压时Q2已导通，Q1已截止了，二极管D8就是为专门泄放C5上的电荷而设置的。

2　电子镇流器故障分析及维修方法

2.1电子镇流器故障分析

根据上述的电子镇流器电路原理图和电路分析可知：电子镇流器由整流滤波电路、功率开关与驱动电路三个部分组成。电子镇流器的基本功能是将50 Hz的工频电源转换成0~60 kHz高频电源。

2.1.1电子镇流器电路板烧毁

从外观上可以判断电路板、外壳有线路烧毁痕迹，外壳与线路板烧黑或是烧焦现象。这种情况下，一般整流滤波电路没有故障，可用万用表检查，确定整流滤波电路良好后，用万用表Rxlk挡检测三极管Q1、Q2的两个PN结电阻，发现三极管击穿短路。发生故障的原因是元件过热烧毁造成的。通过电路工作原理进行分析有两个方面的因素。

外在因素：电阻R1、R2、R3、R4，三极管13005,二极管D10和D11安装的过于密集造成的烧毁；三极管Q1、Q2功率太小，且没有带散热片。电阻R2、R3、R4功率偏小，工作时易发热。

内在因素：三极管工作于饱和与截止两个区域，开启时间和关断时间是衡量三极管开关速度地重要参数，存储时间是决定开关速度的重要因素，而存储时间是开关管的固有特性，没有办法让它变为零，但可以让它尽量小一些，因此在基极和发射极之间接上二极管，并选用参数尽量一致的开关管，可以大大削弱电荷存储效应，从而提高开关速度、降低负荷发热不均匀情况。而三极管本身的损耗会使其温度上升，从而来导致参数恶化，开关性能变差，二次击穿特性下降，反过来进一步促使管子发热量增大，这样的恶性循环最终会导致三极管的击穿烧毁。另外在工作过程中可能造成两个管子存储时间不一致，或集电极电压波形上下不对称，均可能造成两管子负荷发热不均匀，严重时会使管子提前失效，从而烧毁电路[3-4]。

2.1.2通电后发出一声响，灯管不亮

该故障现象说明电子镇流器有电子元器件短路。首先拆开电子镇流器检查保险丝，观察电阻R3、R4表面是否明显的烧毁现象，若有，则可判断为Q1、Q2损坏。拆下Q1、Q2检测，其C，E电极击穿短路。更换保险丝、R3、R4、Q1、Q2后，接上灯管通电，灯管亮了。

2.1.3通电后灯管不亮。

用电压表测量电容C1两端直流电压 （需带电测量，注意安全）约300 V，断电后检测Q1、Q2均无故障。根据电子镇流器工作原理分析可知故障在启动电路。检查后发现R1开路，更换R1后，故障排除。

2.1.4通电后灯管两端灯丝亮

电路中R1、C5、D8、D12组成的起动电路只是在电子镇流器接通电源的瞬间起一下起动作用。而在电子镇流器进入正常工作状态，起动电路不再起作用。串联谐振电路谐振时，其电感及电容上的电压比外加电压大许多倍。电子镇流器正是利用这个原理，使C8两端相当高的高频高压电点燃荧光灯的。所以在通电后灯管两端灯丝亮其余部分不发光，造成该故障的主要原因是由于C8被击穿所致，更换C8后，故障排除。

2.1.5灯管亮度不足且闪烁

根据电子镇流器工作电路原理图分析可知，该故障的主要原因有：D1-D4桥式整流电路中其中有一支路开路，导致整流电路无法正常工作；C3、C4滤波电容容量变小或开路。确认后换上相应的元件，故障排除。

2.2电子镇流器万用表检测维修方法

万用表R×1n档很容易在线检测出阻容元件或半导体器件是否发生击穿。在电子镇流器电路中，采用电阻法在线检测功率开关器件和双向触发二极管是否开路有一定难度，较可靠的方法就是将其焊下来再检测。必须注意的是，16 W到20 W荧光灯电子镇流器选用VDMOS场效应管。因其功率相对较小，故一般无安装续流(保护)二极管，即使用万用表R×10K档，测量场效应管S、G和D极任意两极之问的正反向电阻，表针均不会发生偏转。但30 W以上荧光灯电子镇流器，所选用的VDMOS场效应管由于功率较大，如lRF830、BUZ41A等，一般均内装有续流二檄管。当万用表黑笔接S极、红笔接D极测量阻值时.表针则发生偏转，有500欧左右的电阻。遇此情况，测得的电阻值恰是续流二极管的正向电阻。若黑笔接D级，红笔分别接S极和G极，阻值均为无穷×lK档，红笔接S极，黑笔先接G极，随即再接D极。表针若偏转，而后k回复到无穷则证明被测VDMOS场效应管是好的。

3　结论

通过对节能型电子镇流器的工作原理和各个功能模块电路进行详细分析，结合节能型荧光灯在日常使用中遇到的故障现象，分析故障的原因，并且采用科学有效的方法对其进行维修，大大地增加了电子镇流器的使用寿命。

参考文献：

[1]俞安琪.电子镇流器的现状及发展趋势 [J].光源与照明，2007(2):10-13.

[2]邵明松,黄松岭,赵伟,等.电子镇流器自振荡结构的建模与分析[J].电源技术，2013(12)：22-26.

[3]王归新,鲜万春.一种可节电的高压气体放电灯的电子镇流器[J].三峡大学学报：自然科学版，2011(3)：45-49.

[4] 周太明.光源原理与设计[M].上海:复旦大学出版社,1993: 69-79.

（责任编辑：叶丽娜）

中图分类号：TM923.61

文献标识码：A

文章编号：1674-2109(2015)09-0047-04

收稿日期：2015-09-09

作者简介：魏勇进（1961-），男，汉族，技师，主要研究方向：电工技术。

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