电源电流的技术指标.doc

为了与国际接轨，目前我国执行的国家标准GB15143、GB15144与国际电工委员会标准IEC928-90、IEC929-90是完全一致的，其三项主要技术指标是电源电流的谐波含量、线路功率因数和灯电流波峰比。

1、 电源电流谐波含量：

　　分为L（低谐波）标志和H（高谐波）标志两种，具体要求见表一。
表一

　　如果电子镇流器的谐波含量高，其中3、9、15等奇次谐波电流在电网的中线上同相叠加，导致中线电流大增，过载熔断，破坏了供电系统的平衡，引起电源开关跳闸，甚至发生火灾。当集中大面积使用谐波含量高的电子镇流器，它们的谐波互相窜扰，恶性循环，会导致大量电子镇流器的相继烧毁。
　　据悉，为了确保电网供电系统的正常运行，国家将要对电子镇流器产品采取发放“入网证”的办法限制劣质电子镇流器产品流入市场。

2、 线路功率因数

　　因为线路电流为非正弦量，所以功率因数用λ或PF表示而不用cosφ ，标准规定当λ≥0.85，称为高功率因数电子镇流器。对电子镇流器来说，λ与谐波含量是相辅相成的，谐波越低，λ越高，线路电流越小，线路损耗也就越小，更加节能。

3、 灯电流波峰比

　　这是指灯管电流的峰值与有效值之比，用CF表示，标准要求CF应小于1.7。说明灯电流不能比三角形波形还差，否则会导致灯管两头容易发黑，损害用户利益。标准还有其他要求，如灯的启动、异常保护、流明系数、耐久性、安全性等等。

三、目前市场状况

　　按上述三项指标来分，目前市场上流通的产品大致分为四类

1、 采用单电容滤波电路

　　这是最早期产品，功率因数只有0.6左右，谐波总量THD高达100%，属严重不合格产品。它的优点是灯电流波峰比小于1.7，成本较低，分散家庭使用还可以，但不宜集中大面积使用，迟早会被淘汰。

2、 采用追逐滤波电路

　　这是目前最大量的产品，其谐波含量为H标志，功率因数0.93左右，但灯电流波峰比高达1.9以上，容易引起灯管发黑， 也为不合格产品。

3、 采用有源滤波电路

　　这是采用功率因数校正IC来进行斩波，以获得平滑的直流电压，三项指标十分理想，λ≥0.99，L标志，灯电流波峰比1.4左右，缺点是线路复杂、元件多、价格高、国内市场难以接受。

　　第一、二类电子镇流器的滤波电路为无源滤波电路，从原理上来说，上述三项指标是互相矛盾的，难以统一。不少人对这个技术难关发起攻关，但久攻不下，有人就主张放弃无源滤波电路。

4、 专利产品

　　笔者经过多年努力，不但攻克了许多技术难关，而且获得了多项国家专利。我们根据这些专利生产出高品质的电子镇流器，证明了采用改进的无源滤波电路完全可以把功率因数、谐波含量和灯电流波峰比这三项难以统一的指标统一起来，做到PF≥0.99，L标志，CF<1.7，全面达到标准要求。可靠性也得到大大提高，电路简单，成本低（40W材料成本不超过10元），性能价格比高，特别适合国情。

四、高品质电子镇流器

图一

　　笔者综合自有的几个国家专利技术设计的高品质电子镇流器，其关系结构见图一RL示。产品已经批量投产。其工作过程大致为：电源电压经LC1交流滤波，桥式整流和B网络滤波后，在ab端获得约为250V的直流电压。当C3经R3充电至32V左右，DB3触发导通，给Q2提供一个足够强的基极电流，Q2开始导通，导电回路：从a点→A网络→荧光灯（与C2并联） →n1→D网络→Q2→b点，此时A网络储存能量。由于脉冲变压器线圈n1~n3同名端的接法，保证Q2饱和与Q1截止。当流经荧光灯的电流增长至最大值，n1~n3的极性反转，使Q2截止，Q1饱和，此时A网络的能量释放，路径为:a点→Q1→D网络→n1→荧光灯→A网络。这样，Q1Q2如此轮换饱和与截止，荧光灯流过高频电流点亮。
　　图一中的A、B、C三个网络用来改善电子镇流器的性能指标，实现功率因数PF≥0.99，谐波含量为L标志，灯电流波峰比<1.7，而D、E、F三个网络是为了从根本上解决电子镇流器的可靠性而设置的。各网络的工作分述如下：
　　1、网络：丫型功率因数校正网路。主要用来校正线路功率因数，其原理是利用两只开关三极管Q1Q2的高速开与关的作用，从电源中引入部分工频电流到灯负载上，此电流与流经整流桥的电流共同构成电源电流。因此其导通角从120　°扩展到接近180°，从图二中的波形图可见，电源电流i与电源电压u基本上是同相的，功率因数PF≥0.99。

图 二

　　2、B网络：低波峰比追逐滤波网络。众所周知，常规的追逐滤波电路，其灯电流波峰比高达1.9以上。本网络利用输出能量的一部分反馈到滤波网络上，用以提升直流电压，改善直流电压波形的平滑程度，从而降低灯电流波峰比，达到CF<1.7，见图三中“灯电流分析”一项，波峰系数为1.61。

图 三

　　3、C网络：谐波分量调节网络。作用是在谐波总量（THD）一定的条件下，提升3次谐波分量，抑制5、7、9等各次谐波分量，使谐波分布符合表一中L标志的要求，产品实测见表二中电流谐波“相对含量”一栏。

表 二

　　4、D网络：动态等电位抗“共导”网络。从所周知，半桥式电路的两只开关三极管Q1Q2常常发生共同导通而烧坏。这了解决这个问题，我们把D网络串联在Q1与Q2之间。工作时，网络的①点和②点的电位在任何瞬时都相等 ，使Q1的发射极和Q2的集电极工作在“动态等电位”模式，但在结构上①、②点都被网络元件分隔着。我们知道，等电位之间是没有电流流通的，也就是说，Q1Q2绝不可能发生共同导通，从而彻底解决三极管的“共导”问题。
　　 5、 E、F网络：无源抗饱和网络。本网络简单而又非常有效，它具有三个功能：
①　　保证Q1Q2工作在不饱和状态，有利于截止三极管迅速退出饱和区，加速从饱和到截止的开关过程，缩短了关断时间；
②　　即时泄放三极管基区的存贮电荷，确保截止时三极管的集电极电流瞬即降到零；
　　以上两项功能大大改善了三极管的开关特性，最大限度减少了三极管的开关损耗，降低了三极管的温升，延长了三极管的寿命。
③　　大幅度提高了三极管的反向击穿电压，对中功率管，如13003~13009，实测其反向击穿电压从450V提高到850V，大大扩展了三极管的安全工作区，极有利于可靠性的提高。