熒光燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　熒光燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p>&l

2、t;p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　熒光燈是一種典

3、型的低壓氣體放電燈，需要與鎮(zhèn)流器配套以確保燈管穩(wěn)定工作。與傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器相比，電子鎮(zhèn)流器因具有節(jié)能、高功率因數(shù)、自身耗能少等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的研究?？烧{(diào)光熒光燈作為一種節(jié)能照明電器，解決了限制熒光燈普及的問(wèn)題，并進(jìn)一步向集成化、模塊化、多功能、高可靠和大功率方向發(fā)展。</p><p>　　文章結(jié)合熒光燈的工作原理，設(shè)計(jì)了可調(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器，并確定其電路參數(shù)。整個(gè)設(shè)計(jì)電路由5個(gè)模塊組成。首先選用全波橋式整

4、流濾波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)干擾抑制濾波和輸入整流濾波的功能。高頻逆變電路采用電壓饋電半橋式逆變器電路。電子鎮(zhèn)流器的驅(qū)動(dòng)芯片則采用IR2153，較其他驅(qū)動(dòng)芯片相比，其頻率穩(wěn)定性更好，改善了集成電路的抗干擾性。</p><p>　　該電路最重要的是可調(diào)光的控制。文章詳細(xì)介紹了基于NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器控制電路的基本工作原理。通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻的阻值來(lái)改變其振蕩頻率和輸出方波占空比，從而改變了其輸出的平均電壓，實(shí)現(xiàn)熒光燈

5、的亮度可調(diào)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：熒光燈；電子鎮(zhèn)流器；節(jié)能；可調(diào)光</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The fluorescent lamp is a typical low-pressure gas discharge lamp which requires working with ball

6、asts to ensure the stable operation of the lamp. Comparing with traditional electromagnetic ones, electronic ballasts are widely researched for its energy-saving, high power factor, less energy consumption etc. Dimmable

7、fluorescent lamps as an energy-saving lighting electrical appliances resolve the issues of limiting the wide spread of fluorescent lamps and further develop to the orientation of int</p><p>　　Combined with t

8、he working principle of fluorescent lamps, this paper designs dimmable electronic ballasts and determines its circuit parameters. The whole designed circuit consists of five modules. First, choosing Full-wave bridge rect

9、ifier filter circuit to achieve the function of interference suppression filtering and input rectifier filtering. High frequency inverter circuit adopts voltage feed semi-bridge system converter electric circuit. The dri

10、ver IC of electronic ballasts uses IR2153. Co</p><p>　　The key of the circuit is the dimming control. This paper detailedly introduces the basic working principle of multivibrator control circuit that based

11、on NE555 timer. By adjusting the resistivity of variable resistance, it can change the oscillation frequency and output square wave duty cycle, thereby, shifting the output average voltage to make the brightness of fluor

12、escent lamp adjustable. </p><p>　　Key Words: fluorescent lamp; electronic ballasts; energy-saving; dimming</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1　引言1</b></p&

13、gt;<p><b>　　2　總體設(shè)計(jì)2</b></p><p>　　2.1 總體設(shè)計(jì)要求2</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體框圖2</p><p><b>　　3　硬件設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　3.1 干擾抑制濾波電路3</p><p>

14、;　　3.1.1 EMI濾波器的基本類(lèi)型3</p><p>　　3.1.2 EMI濾波電路4</p><p>　　3.2 輸入整流濾波電路4</p><p>　　3.3 高頻逆變電路5</p><p>　　3.3.1 半橋逆變器的種類(lèi)5</p><p>　　3.3.2 電壓饋電半橋式逆變器5</p&g

15、t;<p>　　3.4 鎮(zhèn)流器控制電路6</p><p>　　3.5 調(diào)光輸入控制電路9</p><p>　　3.5.1 常用的電子鎮(zhèn)流器調(diào)光方法9</p><p>　　3.5.2 NE555組成的多諧振蕩器10</p><p>　　3.6 燈控制電路11</p><p>　　3.6.1 36W

16、/T8熒光燈11</p><p>　　3.6.2 LC串聯(lián)諧振電路12</p><p>　　4　制作和調(diào)試14</p><p><b>　　5　結(jié)論16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實(shí)物圖19<

17、/p><p>　　附錄2 實(shí)驗(yàn)原理圖20</p><p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書(shū)21</p><p><b>　　1　引言</b></p><p>　　電子鎮(zhèn)流器代替電感式鎮(zhèn)流器來(lái)使熒光燈工作已經(jīng)很多年了，它不僅解決了電感式鎮(zhèn)流器重量重、體積大、自身耗能多、噪聲大等諸多缺點(diǎn)，還具有容易實(shí)現(xiàn)調(diào)光與智能化等優(yōu)點(diǎn)[

18、1]。隨著電子鎮(zhèn)流器技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，高光效熒光燈照明使用可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器智能化控制已成為現(xiàn)實(shí)。</p><p>　　自“綠色照明”提出以來(lái)，節(jié)約能源，提高能源利用率已成為首要任務(wù)[2]?，F(xiàn)階段，我國(guó)的發(fā)電能力和人均用電量與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有著很大的差距，因此，研制開(kāi)發(fā)環(huán)保節(jié)能技術(shù)、推廣環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品是一項(xiàng)重要工作。一些新的能源法規(guī)和協(xié)定要求提高能源效率，人們對(duì)高能效的追求勢(shì)必影響到照明領(lǐng)域。提高照明系統(tǒng)的能效除了發(fā)

19、展和采用高效電光源之外，還要求人們改進(jìn)電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)，提高電子鎮(zhèn)流器的性能。</p><p>　　本課題研究的熒光燈可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就在于節(jié)能，在不需要電子鎮(zhèn)流器滿功率輸出的場(chǎng)合，降低輸出功率，不僅節(jié)能，而且能延長(zhǎng)燈的使用壽命，還能起到變換視覺(jué)效果的目的[3]。其設(shè)計(jì)就是在傳統(tǒng)的熒光燈電子鎮(zhèn)流器的基礎(chǔ)上加上調(diào)光電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電子鎮(zhèn)流器可調(diào)光的控制，從而達(dá)到控制熒光燈亮度的可調(diào)節(jié)。</p>

20、;<p><b>　　2　總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 總體設(shè)計(jì)要求</p><p>　　運(yùn)用所學(xué)的電力電子技術(shù)等方面的知識(shí)，完成一種熒光燈電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)和制作，并實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。</p><p>　　可調(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)的基本要求如下：</p><p>　?。?）學(xué)習(xí)照明相關(guān)知識(shí)，包

21、括光源的基本知識(shí)，照明燈具的基本知識(shí)以及鎮(zhèn)流器的發(fā)展等基礎(chǔ)知識(shí)。</p><p>　?。?）學(xué)習(xí)各種熒光燈電子鎮(zhèn)流器的模型以及幾種相關(guān)仿真軟件的使用。</p><p>　?。?）學(xué)習(xí)熒光燈電子鎮(zhèn)流器常用的典型硬件電路的工作原理，參數(shù)設(shè)計(jì)等知識(shí)。</p><p>　　（4）設(shè)計(jì)并制作一款熒光燈電子鎮(zhèn)流器硬件電路，并能夠點(diǎn)亮一盞熒光燈。</p><p

22、>　?。?）進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)熒光燈電子鎮(zhèn)流器的可調(diào)光功能。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　可調(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器的系統(tǒng)模塊組成框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)模塊組成框圖</p><p>　　可調(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器是將工頻交流電轉(zhuǎn)換為較高頻率的交流電，并能使一個(gè)或幾個(gè)熒光燈正常啟動(dòng)和穩(wěn)

23、定工作的變換器。還能在需要的情況下，實(shí)現(xiàn)其調(diào)光的功能。綠色照明產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)的蓬勃興起，為電子鎮(zhèn)流器的推廣提供了良好的機(jī)會(huì)。</p><p><b>　　3　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　可調(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路是由硬件部分組成，主要分為干擾抑制濾波電路、輸入整流濾波電路、高頻逆變電路、鎮(zhèn)流器控制電路和調(diào)光輸入控制電路五大模塊。 </p>&

24、lt;p>　　3.1 干擾抑制濾波電路</p><p>　　熒光燈電子鎮(zhèn)流器的干擾抑制濾波電路主要采用的是EMI濾波器，它置于交流電源進(jìn)線與整流電路之間，在電網(wǎng)與電子鎮(zhèn)流器之間起到一種“隔離墻”的作用，既阻擋了電網(wǎng)對(duì)電子鎮(zhèn)流器的電磁干擾，同時(shí)對(duì)電子鎮(zhèn)流器自身產(chǎn)生的電磁干擾起衰減作用，不致污染電網(wǎng)中的其它電子設(shè)備。</p><p>　　3.1.1 EMI濾波器的基本類(lèi)型</p&g

25、t;<p>　　EMI濾波器主要是由電感和電容元件組成，它在電子鎮(zhèn)流器中的應(yīng)用主要有五種類(lèi)型，分別是C型，L型，型，雙型和復(fù)式混合型。</p><p>　　C型，也就是純電容型，主要是用于在高阻抗線路上濾除高頻信號(hào)。熒光燈電子鎮(zhèn)流器使用純電容組成的濾波器，電容值通常為0.1-0.47uF。L型，就是由一個(gè)電感和一個(gè)電容組成的，主要適用于線路和負(fù)載阻抗有較大差異的場(chǎng)合。這種濾波器用于電子鎮(zhèn)流器時(shí)，其電

26、感值一般不低于1mH，電容值一般在0.1uF左右。型，為一個(gè)電感和兩個(gè)電容組成的濾波器，其比較適用于輸入阻抗和輸出阻抗基本相同并要求帶外衰減很大的場(chǎng)合。雙型濾波器中兩個(gè)電感的線圈繞組被對(duì)稱(chēng)地繞在同一個(gè)磁芯上，這種濾波器在電子鎮(zhèn)流器中運(yùn)用的比較多。對(duì)于較大功率的電子鎮(zhèn)流器，其輸入電路中的EMI濾波器大多采用以雙型濾波器為基礎(chǔ)的復(fù)式混合型結(jié)構(gòu)。</p><p>　　EMI濾波器實(shí)際上是一種低通濾波器[4]。由于電感對(duì)

27、射頻起阻流作用，而電容對(duì)射頻近乎短路。在濾波器阻抗與干擾源阻抗失配的情況下，能迫使干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)沿干擾源進(jìn)入的方向反射回去，從而有效地抑制了干擾信號(hào)對(duì)電路或者電網(wǎng)的影響。</p><p>　　3.1.2 EMI濾波電路</p><p>　　在這里，可調(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器采用的是純電容濾波器，其電容值為0.47uF，用以濾去電網(wǎng)對(duì)電子鎮(zhèn)流器電路的電磁干擾，同時(shí)也防止鎮(zhèn)流器電路內(nèi)部產(chǎn)生的

28、高頻干擾信號(hào)市電電網(wǎng)中的其它無(wú)線電設(shè)備造成干擾。</p><p>　　3.2 輸入整流濾波電路</p><p>　　輸入整流電路的基本功能是將工頻市電電源轉(zhuǎn)換為直流電。這里的輸入整流電路采用的是全波橋式整流電路，由四個(gè)整流二極管VD1-VD4接成電橋的形式組成[5]，如下圖3-1所示。在單相交流電壓的正半周，整流二極管VD1、VD2導(dǎo)通，電流流過(guò)VD1、負(fù)載和VD2，回到交流電源的負(fù)極。當(dāng)

29、VD1、VD2正向?qū)〞r(shí)，VD3、VD4因加了反向電壓而截止。在交流電壓的負(fù)半周，VD1、VD2截止，VD3、VD4導(dǎo)通，電流流過(guò)VD3、負(fù)載和VD4，再回到交流電源的負(fù)極。由此可見(jiàn)，負(fù)載在交流電壓的一個(gè)周期內(nèi)都有電流流過(guò)，而且始終是同一個(gè)方向。</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器的輸入濾波則是采用電解電容作為濾波器，其作用是將全波橋式整流電路輸出的脈動(dòng)直流電壓變成紋波較小的平滑直流電壓，如圖3-1所示，通過(guò)濾波電容

30、C1周期性地充電和放電，使整流電路輸出的電壓趨于平滑。電容的值越大，其輸出電壓越平滑，越接近直流電壓，半橋逆變電路的供電電壓也越穩(wěn)定。</p><p>　　圖3-1 橋式整流濾波電路</p><p>　　220V，50Hz的工頻市電輸入經(jīng)過(guò)上圖的橋式整流濾波之后，濾波電容C1兩端的電壓就變成了大約300V的直流電，為后面高頻逆變器的工作提供了電源。</p><p>

31、;　　3.3 高頻逆變電路</p><p>　　熒光燈電子鎮(zhèn)流器的逆變器電路，是電子鎮(zhèn)流器電路中最基本同時(shí)也是最重要的組成部分。逆變器電路是一個(gè)DC/AC電源變換器，將整流后的直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓，用來(lái)驅(qū)動(dòng)熒光燈燈管使之發(fā)光。在這里，我們選用半橋逆變器來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變電路的功能，因?yàn)榘霕蚰孀兤鏖_(kāi)關(guān)晶體管的數(shù)量只有全橋逆變器的一半，且每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管上承受的最高電壓不超過(guò)它的輸入電壓。半橋逆變器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的自平衡能

32、力強(qiáng)，不易受其它因素的影響。</p><p>　　3.3.1 半橋逆變器的種類(lèi)</p><p>　　根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同，半橋逆變器有電壓饋電和電流饋電兩種類(lèi)型。電壓饋電式其直流側(cè)為大電容濾波，用以抑制直流電壓的脈動(dòng)；而電流饋電式其直流側(cè)串聯(lián)大電感，使直流電源近似為恒流源。其中，電壓饋電半橋式逆變器在交流電子鎮(zhèn)流器中的應(yīng)用更加廣泛。因?yàn)樵?20V，50Hz的工頻市電電源輸入條件下，電流

33、饋電半橋式逆變器電路中的開(kāi)關(guān)晶體管截止時(shí)所承受的電壓應(yīng)力較電壓饋電式的要大很多[6]，而且電流饋電半橋逆變器的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以目前在我國(guó)很少采用。</p><p>　　3.3.2 電壓饋電半橋式逆變器</p><p>　　在電壓饋電半橋式逆變器電路中，兩只功率開(kāi)關(guān)依靠變壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)。這種逆變器電路不能自啟動(dòng)，必須依靠由電阻R1、電容C2和雙向二極管VD2等組成的啟動(dòng)電路提供觸發(fā)脈沖才能

34、引起振蕩，如下圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 電壓饋電半橋式逆變器電路</p><p>　　兩只功率晶體管既用作開(kāi)關(guān)，同時(shí)也是振蕩電路中的重要元件。如果負(fù)載開(kāi)路，由于正反饋環(huán)路被切斷，因而也就不能建立振蕩。為了克服上述缺陷，于是采用集成電路驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變的功能，它能提供兩條非常干凈的可以驅(qū)動(dòng)半橋逆變電路上下兩個(gè)功率管的信號(hào)[7]，如下圖3-3所示。</p>

35、<p>　　圖3-3 半橋逆變電路</p><p>　　當(dāng)引腳上接收到多諧振蕩器輸出的信號(hào)后，芯片IR2153被啟動(dòng)，在低側(cè)開(kāi)關(guān)VT2導(dǎo)通期間，通過(guò)自舉二極管VD5對(duì)電容C3開(kāi)始充電，使引腳上的電壓比引腳上高出。一旦引腳上的電壓達(dá)到該值，高側(cè)驅(qū)動(dòng)側(cè)使能，使VT1導(dǎo)通，而VT2截止。如此，VT1和VT2交替導(dǎo)通，在VT1和VT2的中間點(diǎn)輸出一定占空比的矩形波信號(hào)。</p><p&g

36、t;　　目前熒光燈電子鎮(zhèn)流器技術(shù)朝著高性能、高可靠性、多功能方向發(fā)展。應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器IC作為電子鎮(zhèn)流器的驅(qū)動(dòng)可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低產(chǎn)品失效、提高產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　　3.4 鎮(zhèn)流器控制電路</p><p>　　IR2153自激振蕩半橋驅(qū)動(dòng)器，是在得到廣泛應(yīng)用的電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)、控制集成電路IR2155和IR2151基礎(chǔ)上推出的改進(jìn)型的VMOS和IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器，它將高壓半橋驅(qū)動(dòng)器和

37、一個(gè)類(lèi)似于555時(shí)基電路的前端振蕩器集成在一個(gè)8腳芯片上，使其成為一款功能更多，更易于使用的功率驅(qū)動(dòng)IC芯片。</p><p>　　相比于其他驅(qū)動(dòng)芯片，IR2153的功能更強(qiáng)，集成電路的抗干擾性更好，并更易于使用。并且所有引腳均加了靜電放電保護(hù)（ESD）功能[8]。如圖3-4就是熒光燈驅(qū)動(dòng)芯片IR2153的引腳圖，表3-1為其對(duì)應(yīng)各引腳的功能。</p><p>　　圖3-4 IR2153

38、的引腳圖</p><p>　　表3-1 IR2153各引腳的功能</p><p>　　整個(gè)IR2153芯片有兩路輸出，一路包括脈沖發(fā)生器、電平位移、脈沖濾波器及半橋逆變器上開(kāi)關(guān)管的柵極驅(qū)動(dòng)器。兩外一路有延時(shí)電路、半橋逆變器下開(kāi)關(guān)管的柵極驅(qū)動(dòng)器，兩路中均設(shè)有死區(qū)控制電路。死區(qū)時(shí)間一般為1.2us，以免高低側(cè)在交替導(dǎo)通時(shí)刻產(chǎn)生直通現(xiàn)象。其內(nèi)部電路如下圖3-5所示。</p>&l

39、t;p>　　圖3-5 IR2153的功能方塊圖</p><p>　　由上圖可知，在Vcc和COM之間內(nèi)部接有一個(gè)15.6V的穩(wěn)壓二極管，將Vcc值鉗定在15.6V。在這里，我們沒(méi)有用到IR2153的自激振蕩功能，所以我們把端懸空，端作為驅(qū)動(dòng)芯片的輸入。</p><p>　　由于IR2153芯片的輸入端兼有保護(hù)關(guān)斷功能，可以用一個(gè)低電壓信號(hào)使驅(qū)動(dòng)器停止輸出，其關(guān)斷特性是,即當(dāng)端的輸入

40、電壓小于時(shí)，端就會(huì)關(guān)斷，整個(gè)芯片停止工作。所以，NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器的輸出需要再加一個(gè)電阻分壓電路，如下圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 電阻分壓電路圖</p><p>　　經(jīng)過(guò)三個(gè)電阻組成的分壓電路之后，NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器的輸出波形的負(fù)脈沖值從0V被抬高到了3.5V，3.5V>2V,滿足了IR2153芯片端關(guān)斷電壓的特性，其輸出波形仿真圖如下

41、圖3-7所示，V1為NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器輸出的矩形波，V2為多諧振蕩器輸出的矩形波經(jīng)過(guò)電阻分壓電路后再輸出的波形。</p><p>　　圖3-7 電阻分壓電路輸出波形仿真圖</p><p>　　3.5 調(diào)光輸入控制電路</p><p>　　3.5.1 常用的電子鎮(zhèn)流器調(diào)光方法</p><p>　　本課題主要研究熒光燈電子鎮(zhèn)流器的

42、可調(diào)光功能。與傳統(tǒng)的非調(diào)光電子鎮(zhèn)流器相比，可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器需要提供一個(gè)供用戶可控的調(diào)光控制輸入端[9]。常用的調(diào)光方法主要有三種：一、可變電阻調(diào)光法；二、調(diào)頻調(diào)光法；三、脈沖占空比調(diào)光法。</p><p>　　可變電阻調(diào)光法就是把一個(gè)可變電阻和燈負(fù)載串聯(lián)，通過(guò)調(diào)節(jié)與燈管相串聯(lián)的可變電阻的阻值來(lái)改變燈電流的大小，從而控制熒光燈的亮度。但是，可變電阻調(diào)光法在操作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，而且調(diào)光效率低，所以這種方法目前

43、已經(jīng)很少有人使用。</p><p>　　調(diào)頻調(diào)光法就是通過(guò)改變燈負(fù)載的供電頻率來(lái)調(diào)節(jié)燈的亮暗[10]。當(dāng)電子鎮(zhèn)流器的工作頻率變大時(shí)，鎮(zhèn)流電感的感抗加大，加到燈負(fù)載的工作電流就會(huì)下降，從影響燈的亮度。調(diào)頻調(diào)光法電路簡(jiǎn)單，且易于控制，但是也有它自身的局限性。就是燈功率的調(diào)節(jié)范圍由其調(diào)頻范圍決定，如果調(diào)頻范圍不大則燈的調(diào)光范圍也就不大，調(diào)光不能超過(guò)熒光燈的額定功率。</p><p>　　脈沖占空

44、比調(diào)光法就是通過(guò)改變高頻逆變器中的功率開(kāi)關(guān)管的脈沖占空比來(lái)調(diào)節(jié)燈的輸出功率，起到調(diào)節(jié)燈的亮度的效果。但是，如果功率開(kāi)關(guān)管的脈沖占空比太小，以致電感電流不能連續(xù)，這種不連續(xù)的電流導(dǎo)通狀態(tài)將直接導(dǎo)致電子鎮(zhèn)流器電路的工作可靠性降低并且加大電子鎮(zhèn)流器的EMI輻射，電網(wǎng)中的其它無(wú)線電設(shè)備也會(huì)受到一定程度的干擾。</p><p>　　本來(lái)調(diào)頻調(diào)光是比較常用且簡(jiǎn)單的方法。但是由于開(kāi)關(guān)頻率的變化會(huì)使電路產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，而且其

45、最小調(diào)節(jié)頻率是熒光燈額定功率的20%左右，在更小的功率輸出下，這種方法不能奏效。所以，這里采用NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)其占空比和頻率同時(shí)可調(diào)的功能。</p><p>　　3.5.2 NE555組成的多諧振蕩器</p><p>　　NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路如下圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路

46、圖</p><p>　　圖中，多諧振蕩器的振蕩頻率是由振蕩電阻R4、R5和振蕩電容C8決定的，振蕩頻率又決定著輸出矩形波正負(fù)脈沖的寬度；定時(shí)器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閾值輸入端（6腳）與電容相連，集電極開(kāi)路輸出端（7腳）與R4、R5相連處相接，用以控制電容C8的充放電，外界控制輸入端（5腳）通過(guò)0.01uF的電容接地，提高了比較電壓的穩(wěn)定性，防止高頻的干擾。</p><p>　　當(dāng)多諧振蕩器

47、電路接通電源的瞬間，電容C8被充電，當(dāng)Vc上升到時(shí)，使Vo為低電平，同時(shí)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C8通過(guò)R5放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到時(shí)，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容C8放電所需時(shí)間為。當(dāng)放電時(shí)間結(jié)束后，T截止，Vcc將通過(guò)R4、R5向電容C8充電，Vc從上升到所需的時(shí)間為。當(dāng)Vc上升到時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。電路如此周而復(fù)始地在輸出端產(chǎn)生一個(gè)周期性的矩形波，多諧振蕩器的兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間取決于RC充放電回路的參數(shù)設(shè)置。因此多諧振蕩器的振

48、蕩周期，振蕩頻率，輸出波形的占空比。若R5>>R4，則，即多諧振蕩器的輸出波形為方波。</p><p>　　由上可知，調(diào)節(jié)多諧振蕩器可變電阻R5的阻值，即可改變振蕩器輸出矩形波的頻率和占空比的值。</p><p>　　高頻電子鎮(zhèn)流器中，通過(guò)同時(shí)調(diào)節(jié)占空比和頻率，可以在整個(gè)功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)光，而且在整個(gè)調(diào)光范圍內(nèi)，開(kāi)關(guān)的工作頻率和占空比都在一個(gè)相對(duì)較小的區(qū)域里變動(dòng)，不但滿足了軟開(kāi)

49、關(guān)條件，而且產(chǎn)生的EMI也比較小。</p><p><b>　　3.6 燈控制電路</b></p><p>　　3.6.1 36W/T8熒光燈</p><p>　　熒光燈通常為長(zhǎng)管形狀，兩端各有一個(gè)電極，燈管內(nèi)包含有低氣壓的汞蒸氣和少量惰性氣體，燈管的內(nèi)表面涂有熒光粉[11]。工作時(shí)燈管內(nèi)的汞蒸氣放電，將60%左右的輸入電能轉(zhuǎn)變成了波長(zhǎng)為253

50、.7nm的紫外輻射，通過(guò)燈管內(nèi)熒光粉的作用，能有效地將這一紫外輻射轉(zhuǎn)變成可見(jiàn)光。在這里，我們選用36W/T8型號(hào)的熒光燈來(lái)作為電子鎮(zhèn)流器的燈負(fù)載。36W/T8熒光燈的要求參數(shù)如下表3-2所示。</p><p>　　表3-2 36W/T8熒光燈的要求參數(shù)表</p><p>　　3.6.2 LC串聯(lián)諧振電路</p><p>　　燈控制電路的主要作用是為燈管提供一個(gè)足夠

51、高的啟動(dòng)電壓，在燈啟動(dòng)成功之后為燈提供一個(gè)大小合適而且穩(wěn)定的工作電流。采用半橋式結(jié)構(gòu)的電子鎮(zhèn)流器，其燈控制電路大多采用LC串聯(lián)諧振電路[12]，其電路結(jié)構(gòu)如下圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 LC串聯(lián)諧振電路</p><p>　　由上圖可知，L1為諧振電感，C4為啟動(dòng)電容，L1和C4及C5、C6共同組成LC串聯(lián)諧振電路。C5=C6=0.1uF，C4=3.3nF，C4<&

52、lt;C5=C6，所以總諧振電容基本上由C4決定。因此，諧振時(shí)的頻率為</p><p>　　當(dāng)半橋逆變器輸出的頻率接近LC串聯(lián)諧振電路的固有頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生諧振，在C4上產(chǎn)生一個(gè)高壓脈沖并施加到熒光燈管兩端，使燈管擊穿而點(diǎn)亮。</p><p>　　隨著人們對(duì)照明質(zhì)量要求的提高，傳統(tǒng)的固定亮度的熒光燈已經(jīng)逐漸不能滿足人們的要求，也不利于節(jié)約能源[13]?？烧{(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器不僅響應(yīng)了綠色照

53、明的主題，也是熒光燈未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。伴隨著電子鎮(zhèn)流器技術(shù)的不斷更新和成熟，可調(diào)光模式熒光燈會(huì)得到越來(lái)越多人的接受和認(rèn)可。</p><p><b>　　4　制作和調(diào)試</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)好的可調(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器的電路圖，購(gòu)買(mǎi)了相應(yīng)的元器件，再電路板上進(jìn)行了焊接和調(diào)試。</p><p>　　在導(dǎo)師陳老師的指導(dǎo)下進(jìn)行了電子鎮(zhèn)流器硬

54、件電路的調(diào)試。首先，量測(cè)了12V的直流電源輸入，證實(shí)了電路板上電源輸入沒(méi)有問(wèn)題。其次，量測(cè)各芯片上輸入輸出引腳的波形，看是否正確。期間，我們遇到了很多的問(wèn)題，比如說(shuō)，波形出不來(lái)，那就要看是否電路焊接有問(wèn)題；如果電路焊接又沒(méi)問(wèn)題，那我們就要去找其他方面的原因了。</p><p>　　經(jīng)過(guò)我和老師共同的努力，我們終于把電路的前端部分調(diào)試出來(lái)了。圖4-1、4-2、4-3分別為可變電阻R5調(diào)到不同阻值時(shí)NE555組成的多

55、諧振蕩器輸出的不同頻率下的波形。</p><p>　　圖4-1 當(dāng)f=27.27Hz時(shí)，NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器輸出的波形圖</p><p>　　圖4-2 當(dāng)f=40.02Hz時(shí)，NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器輸出的波形圖</p><p>　　圖4-2 當(dāng)f=56.19Hz時(shí)，NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器輸出的波形圖</p><

56、;p>　　下圖4-4為信號(hào)經(jīng)過(guò)半橋逆變器后輸出的波形圖。</p><p>　　圖4-4 信號(hào)經(jīng)過(guò)逆變器后輸出的波形圖</p><p>　　雖然前面部分的電路已經(jīng)調(diào)試出來(lái)了，但是還是不能讓熒光燈亮起來(lái)，所以還要再看看后面LC串聯(lián)諧振電路諧振的頻率是否滿足熒光燈管的要求。</p><p><b>　　5　結(jié)論</b></p>

57、<p>　　本設(shè)計(jì)方案按照任務(wù)書(shū)的要求利用所學(xué)的電力電子方面的知識(shí)，完成一種熒光燈電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)和制作，并實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。</p><p>　　從熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路圖的設(shè)計(jì)，電路板的焊接、調(diào)試，到畢業(yè)論文的撰寫(xiě)，一步一步地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。</p><p>　　論文主要是對(duì)熒光燈電子鎮(zhèn)流器的各個(gè)模塊電路進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)講了電子鎮(zhèn)流器的可調(diào)光功能，介紹了幾種常用的可調(diào)光方法。&

58、lt;/p><p>　　由于各方面的原因，所設(shè)計(jì)的電子鎮(zhèn)流器硬件電路目前還不能點(diǎn)亮一盞熒光燈，在后續(xù)的時(shí)間里我會(huì)繼續(xù)努力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還有很多不完善的地方，希望老師給以指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉虹.綠色照明概論[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009，1.</p><p&g

59、t;　　[2] 李向東.熒光燈電子鎮(zhèn)流器應(yīng)用分析[J].廣西城市建設(shè),2006，5（1）：60~62.</p><p>　　[3] 毛興武，祝大衛(wèi).新型電子鎮(zhèn)流器電路原理與設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2007, 9.</p><p>　　[4] 毛興武，祝大衛(wèi).電子鎮(zhèn)流器原理與制作[M].北京：人民郵電出版社，2003，7.</p><p>　　[5] 路秋生

60、.常用電子鎮(zhèn)流器電路及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2006，5.</p><p>　　[6] 路秋生.高頻交流電子鎮(zhèn)流技術(shù)與典型應(yīng)用電路[M].北京：人民郵電出版社，2007，8. </p><p>　　[7] 陳傳虞.電子節(jié)能燈與電子鎮(zhèn)流器的原理和制造[M].北京：人民郵電出版社，2004，8.</p><p>　　[8] 路秋生.高頻交流電子鎮(zhèn)流器技術(shù)與應(yīng)

61、用[M].北京：人民郵電出版社，2004，4.</p><p>　　[9] Marcio Almeida Co etc. High-Power-Factor Electronics Ballast Based on a Single Power Processing Stage[C]. IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.47,No.4,August 2000:

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63、hang,Yung H.Huang,Horn N.Chen. Modeling of Fluorescent Lamps for Dimmable Electronic Ballasts[EB/OL].[2010-10-9]. </p><p>　　http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=563884.</p><p&g

64、t;　　[13] 路秋生.可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器控制集成電路的原理與應(yīng)用[J].光源與照明，2010，9（3）：5~27.</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實(shí)物圖</p><p>　　如圖為可調(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器的硬件電路</p><p>　　附錄2 實(shí)驗(yàn)原理圖</p><p>　　如圖為可調(diào)光熒光燈電子鎮(zhèn)流器的原理電路圖</p>

65、<p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書(shū)</p><p><b>　　作品名稱(chēng)</b></p><p>　　熒光燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　　1、能夠點(diǎn)亮一盞熒光燈</p><p>　　2、并能實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能

66、</p><p><b>　　三、運(yùn)行環(huán)境</b></p><p><b>　　硬件環(huán)境</b></p><p>　　在電路板上接入220V，50Hz的工頻市電和12V的直流電源；打開(kāi)直流電源的開(kāi)關(guān)，慢慢增加工頻市電的電壓，直到點(diǎn)亮熒光燈為止。</p><p><b>　　四、操作步驟&l

67、t;/b></p><p>　　1、電路板上接入220V，50Hz的工頻市電和12V直流電源的電源線。</p><p>　　2、打開(kāi)直流電源的開(kāi)關(guān)，慢慢增加工頻市電的電壓，直到熒光燈點(diǎn)亮為止。</p><p>　　3、調(diào)節(jié)可變電阻R5的阻值，從而調(diào)節(jié)熒光燈的亮度。</p><p><b>　　五、注意事項(xiàng)</b>&