電子鎮流器的防電磁幹擾設計方案
發布時間:2011-09-09 來源:中國電磁兼容網
中心議題:
- 電子鎮流器的組成
- 電子鎮流器中電磁幹擾的來源及影響
- 電子鎮流器中電磁幹擾的抑製措施
解決方案:
- 傳導幹擾抑製措施
- 輻射幹擾抑製措施
- 諧波幹擾抑製措施
1 電子鎮流器
電子鎮流器(Electricalballast),是鎮流器的一種,是指采用電子技術驅動電光源,使之產生所需照明的電子設備。與之對應的是電感式鎮流器(或鎮流器)。現xian代dai日ri光guang燈deng越yue來lai越yue多duo的de使shi用yong電dian子zi鎮zhen流liu器qi,輕qing便bian小xiao巧qiao,甚shen至zhi可ke以yi將jiang電dian子zi鎮zhen流liu器qi與yu燈deng管guan等deng集ji成cheng在zai一yi起qi,同tong時shi,電dian子zi鎮zhen流liu器qi通tong常chang可ke以yi兼jian具ju起qi輝hui器qi功gong能neng,故gu此ci又you可ke省sheng去qu單dan獨du的de起qi輝hui器qi。電dian子zi鎮zhen流liu器qi還hai可ke以yi具ju有you更geng多duo功gong能neng,比bi如ru可ke以yi通tong過guo提ti高gao電dian流liu頻pin率lv或huo者zhe電dian流liu波bo形xing(如變成方波)改善或消除日光燈的閃爍現象;也可通過電源逆變過程使得日光燈可以使用直流電源。
2 電子鎮流器的組成
電子鎮流器由抗幹擾濾波器、整流濾波電路、功率因數調整器、高頻變換、諧振電路、異常狀態保護電路和熒光燈組成,各部分作用如下:
1) 抗幹擾濾波器:防止電子鎮流器產生的高頻幹擾信號進入到電網造成幅射。
2) 整流濾波電路:將220V的工頻(50Hz或60Hz)交流電變換成310V的直流電,作為電子鎮流器的電源。
3) 功率因數調整器:對本機的功率因數進行調整和補償。
4) 高頻變換電路:電子鎮流器的心髒電路,將直流電源變換成20K~50KHz左右高頻電源,去驅動熒光燈。本電路通常采用一對功率管(三極管或場效應管)組成的自激振蕩器來實現。
5) 諧振電路:用(yong)來(lai)取(qu)代(dai)普(pu)通(tong)熒(ying)光(guang)燈(deng)的(de)啟(qi)輝(hui)器(qi),它(ta)在(zai)熒(ying)光(guang)燈(deng)起(qi)輝(hui)前(qian),可(ke)以(yi)等(deng)效(xiao)為(wei)一(yi)個(ge)串(chuan)聯(lian)諧(xie)振(zhen)電(dian)路(lu),其(qi)振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv)與(yu)高(gao)頻(pin)變(bian)換(huan)電(dian)路(lu)的(de)頻(pin)率(lv)一(yi)致(zhi),諧(xie)振(zhen)時(shi),在(zai)電(dian)容(rong)C上產生一個很高的電壓,確保燈管著火點亮。燈管點亮其等效電阻減小,此電阻與電容C並聯,大大地降低了諧振電路的Q值,該電路又成為了一個RL串聯電路,L變成了一個限流器。
6) 異常狀態保護電路:當熒光燈不能正常點亮時,很高的諧振電壓會使功率器件燒毀,本電路的作用是保護功率器件在異常狀態時不會燒毀。
7) 熒光燈:作用是將20K~50KHz左右高頻電能變換成光能。
3 電子鎮流器中電磁幹擾的來源及其影響
3.1 傳導幹擾的來源及其影響
電(dian)子(zi)鎮(zhen)流(liu)器(qi)工(gong)作(zuo)時(shi)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)噪(zao)聲(sheng)通(tong)過(guo)輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)線(xian)傳(chuan)導(dao)到(dao)電(dian)網(wang)中(zhong),引(yin)發(fa)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao),對(dui)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)造(zao)成(cheng)汙(wu)染(ran)並(bing)影(ying)響(xiang)相(xiang)關(guan)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)或(huo)係(xi)統(tong)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。電(dian)子(zi)鎮(zhen)流(liu)器(qi)的(de)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao)源(yuan)主(zhu)要(yao)來(lai)自(zi)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)方(fang)麵(mian):
(1)元器件的固有噪聲。主要有熱噪聲、散粒噪聲、接觸噪聲等。
(2)半導體二極管在開關過程中產生的電磁噪聲。在快速開通和關斷的同時,瞬時變化的電壓和電流會形成很強的電磁噪聲。
(3)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)在(zai)開(kai)關(guan)過(guo)程(cheng)中(zhong),會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)高(gao)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)壓(ya)或(huo)電(dian)流(liu)並(bing)引(yin)起(qi)振(zhen)蕩(dang)。開(kai)關(guan)速(su)度(du)越(yue)快(kuai),開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)越(yue)大(da),所(suo)引(yin)起(qi)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)磁(ci)噪(zao)聲(sheng)也(ye)越(yue)大(da)。功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)在(zai)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)上(shang)產(chan)生(sheng)直(zhi)接(jie)的(de)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao),這(zhe)種(zhong)噪(zao)聲(sheng)分(fen)差(cha)模(mo)與(yu)共(gong)模(mo)。
(4)zaicaiyonggaopinbenghuoshuangbengdianludewuyuangonglvyinshuxiaozhengjiegouzhong,gonglvkaiguanguandegaopinkaiguanxinhaotongguofankuiyuanjianjiadaoshuruduan,jingguodianyuanjinxiansongrudianwangzhong,xingchengchuandaoganrao。
3.2輻射幹擾的來源及其影響
電子鎮流器工作時,形成的磁場、電場通過輸入、輸出導線及負載或某些元器件以電磁波的形式向外輻射,與周邊電子、電(dian)器(qi)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)以(yi)電(dian)磁(ci)波(bo)傳(chuan)播(bo)而(er)形(xing)成(cheng)的(de)騷(sao)擾(rao)稱(cheng)為(wei)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)。輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)主(zhu)要(yao)以(yi)磁(ci)場(chang)的(de)形(xing)式(shi)存(cun)在(zai),是(shi)通(tong)過(guo)磁(ci)場(chang)產(chan)生(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao),由(you)導(dao)體(ti)間(jian)的(de)互(hu)感(gan)引(yin)起(qi)的(de)。當(dang)電(dian)路(lu)中(zhong)電(dian)流(liu)發(fa)生(sheng)突(tu)變(bian)時(shi),交(jiao)鏈(lian)到(dao)電(dian)路(lu)的(de)磁(ci)通(tong)也(ye)隨(sui)之(zhi)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),進(jin)而(er)感(gan)應(ying)出(chu)幹(gan)擾(rao)電(dian)壓(ya)。
3.3諧波幹擾的來源及其影響
由you於yu電dian子zi鎮zhen流liu器qi的de負fu載zai屬shu非fei線xian性xing負fu載zai,工gong作zuo時shi會hui產chan生sheng諧xie波bo。另ling外wai,低di功gong率lv因yin數shu電dian路lu或huo功gong率lv因yin數shu校xiao正zheng電dian路lu處chu置zhi不bu當dang的de電dian子zi鎮zhen流liu器qi,其qi輸shu出chu電dian流liu波bo形xing將jiang產chan生sheng嚴yan重zhong諧xie波bo畸ji變bian。諧xie波bo的de影ying響xiang和he危wei害hai主zhu要yao表biao現xian在zai:增加電路的損耗,提高溫升,降低效率和使用壽命;增加絕緣中的介質損耗和局部放電量,加速絕緣老化;增加噪音等。
[page]
4 電子鎮流器電磁幹擾的抑製措施
4.1傳導幹擾的抑製措施
1)合理接地
傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao)是(shi)通(tong)過(guo)電(dian)子(zi)鎮(zhen)流(liu)器(qi)的(de)公(gong)共(gong)接(jie)地(di)線(xian)以(yi)及(ji)接(jie)地(di)網(wang)絡(luo)中(zhong)的(de)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)產(chan)生(sheng)的(de)。應(ying)該(gai)合(he)理(li)安(an)排(pai)接(jie)地(di),地(di)線(xian)盡(jin)量(liang)短(duan),而(er)且(qie)輸(shu)入(ru)地(di)和(he)輸(shu)出(chu)地(di)分(fen)開(kai),使(shi)用(yong)獨(du)立(li)地(di)線(xian)並(bing)聯(lian)一(yi)點(dian)的(de)接(jie)地(di)方(fang)式(shi),這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)防(fang)止(zhi)各(ge)個(ge)地(di)之(zhi)間(jian)的(de)傳(chuan)導(dao)耦(ou)合(he),減(jian)少(shao)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)的(de)幹(gan)擾(rao)。外(wai)殼(ke)接(jie)地(di)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)電(dian)場(chang)的(de)屏(ping)蔽(bi),用(yong)屏(ping)蔽(bi)削(xue)弱(ruo)對(dui)內(nei)外(wai)電(dian)路(lu)的(de)幹(gan)擾(rao)。例(li)如(ru)電(dian)源(yuan)的(de)相(xiang)線(xian)及(ji)中(zhong)線(xian)通(tong)過(guo)Y電容接外殼及大地,可以減小係統的傳導幹擾噪聲。
2)在直流供電電路中加去耦電路
在開關管供電電路中加RC去(qu)耦(ou)電(dian)路(lu),使(shi)開(kai)關(guan)管(guan)開(kai)通(tong)瞬(shun)間(jian)所(suo)需(xu)的(de)電(dian)流(liu)不(bu)再(zai)由(you)電(dian)源(yuan)提(ti)供(gong),而(er)由(you)去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong)為(wei)器(qi)件(jian)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)電(dian)流(liu)補(bu)償(chang)源(yuan),以(yi)減(jian)少(shao)電(dian)源(yuan)及(ji)接(jie)地(di)係(xi)統(tong)中(zhong)所(suo)引(yin)起(qi)的(de)電(dian)流(liu)波(bo)動(dong)而(er)形(xing)成(cheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)。此(ci)外(wai),在(zai)電(dian)子(zi)鎮(zhen)流(liu)器(qi)的(de)半(ban)橋(qiao)逆(ni)變(bian)電(dian)路(lu)中(zhong),半(ban)橋(qiao)中(zhong)點(dian)到(dao)地(di)之(zhi)間(jian)所(suo)接(jie)的(de)電(dian)容(rong),可(ke)以(yi)減(jian)小(xiao)△U/△t及△I/△t,有助於抑製電磁幹擾噪聲。
3)采用無源濾波器
采用無源的EMI濾波器是抑製傳導幹擾最有效的辦法。即在電路中插入一個帶通濾波器,讓50 Hz交流電暢通,其餘頻率的信號受阻。但要嚴格控製濾波器LC元件的寄生參數,它們的製作工藝、安裝位置、走線方式,都會影響EMI濾波效果。加接圖1所示的濾波電路,可以控製通過傳導耦合進入電網的噪聲電平。

圖1 EMI濾波器電路
濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)端(duan)與(yu)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)相(xiang)接(jie),而(er)輸(shu)入(ru)端(duan)則(ze)與(yu)電(dian)網(wang)相(xiang)接(jie),目(mu)的(de)是(shi)防(fang)止(zhi)各(ge)種(zhong)高(gao)頻(pin)及(ji)瞬(shun)態(tai)噪(zao)聲(sheng)通(tong)過(guo)傳(chuan)導(dao)方(fang)式(shi)進(jin)入(ru)電(dian)網(wang)。濾(lv)波(bo)器(qi)抑(yi)製(zhi)電(dian)磁(ci)噪(zao)聲(sheng)的(de)效(xiao)果(guo),可(ke)由(you)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)來(lai)衡(heng)量(liang):插入損耗越大,濾波效果越好,對傳導幹擾的抑製作用越大。
傳導幹擾主要表現為差模幹擾和共模幹擾。
(1)共模幹擾抑製

圖2 帶共模扼流圈的濾波器
共模扼流圈是共模插入損耗中起主導作用的電感元件。根據電磁感應原理,在圖2中,由於共模電流(Icm和I‘cm)方向相同,所以在磁環中所形成的磁力線是相互疊加的,即磁通相互疊加。由於磁通Ф=LI,故共模扼流圈的總電感L=(Ф1+Ф2)/Icm。若將共模扼流圈串在電路中,則相當於在電路中串入了一個低通濾波元件,起到了共模抑製作用。
[page]
(2)差模幹擾抑製
差(cha)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)是(shi)差(cha)模(mo)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)中(zhong)起(qi)主(zhu)導(dao)作(zuo)用(yong)的(de)電(dian)感(gan)元(yuan)件(jian)。它(ta)采(cai)用(yong)單(dan)個(ge)繞(rao)組(zu)結(jie)構(gou)繞(rao)製(zhi),其(qi)線(xian)上(shang)的(de)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)在(zai)磁(ci)環(huan)中(zhong)也(ye)產(chan)生(sheng)一(yi)定(ding)量(liang)的(de)磁(ci)通(tong),故(gu)很(hen)容(rong)易(yi)達(da)到(dao)飽(bao)和(he)。因(yin)此(ci)差(cha)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)電(dian)感(gan)值(zhi)較(jiao)小(xiao),數(shu)量(liang)級(ji)一(yi)般(ban)在(zai)μH。共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)在(zai)一(yi)個(ge)磁(ci)心(xin)上(shang)采(cai)用(yong)兩(liang)個(ge)相(xiang)同(tong)繞(rao)組(zu)的(de)結(jie)構(gou),兩(liang)個(ge)繞(rao)組(zu)電(dian)流(liu)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan),其(qi)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)在(zai)磁(ci)環(huan)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)通(tong)相(xiang)互(hu)抵(di)消(xiao),故(gu)不(bu)會(hui)存(cun)在(zai)磁(ci)飽(bao)和(he)現(xian)象(xiang)。因(yin)此(ci)其(qi)電(dian)感(gan)值(zhi)可(ke)以(yi)較(jiao)大(da),共(gong)模(mo)磁(ci)環(huan)的(de)數(shu)量(liang)級(ji)一(yi)般(ban)在(zai)mH。

圖3 帶差模扼流圈的濾波器
根據電磁感應原理,在圖3中,由於差模電流(Idm和I‘dm)的作用,在磁環中產生磁通,因而產生電感,所以在電路中串入了一個低通濾波元件,從而起到了差模抑製作用。當然,由於Icmtongyanghuichanshengcitong,jinerchanshengdiangan,suoyichamoeliuquanduigongmoganraotongyangyouyizhi,danyizhigongmoganraoxuyaochanshengjiaodadediangan,erchamoeliuquanchanshengdedianganliangjiaoxiao,suoyiduigongmoganraodeyizhizuoyongjiaoxiao。
同樣,根據電磁感應原理,由於差模電流(Idm和I‘dm)fangxiangxiangfan,suoyizaicihuanzhongsuoxingchengdecilixianshixianghudixiaode,jicitongxianghudixiao,yincigongmoeliuquanduichamodianliuwuyizhizuoyong。zaishijishengchanzhong,youyuliangtiaoxian(1和2)不可能做到完全平衡(引線長度和漏感的不完全對稱),所以存在不平衡電感Le,Le的值一般小於L/100。因此,共模扼流圈對差模幹擾也起作用,但作用很小。
上述無源EMI濾波器是互易的,它既能抑製電子鎮流器的電磁幹擾送入電網,又能抑製電網內的電磁幹擾進入電子鎮流器中。
帶共模電感的EMIlvboqideyuanjiancanshu,bunenganmeiyouhugandelvboqisuodedaodegongshijinxingjisuan。tongchangyaoxianjuedingsuocaiyongdedianlujiegou,ranhouliyonggongmodengxiaodianlu,yongwangluofenxililun,qiuchutadegongmocharusunhao。
4.2輻射幹擾的抑製措施
1)屏蔽
電dian子zi鎮zhen流liu器qi雖sui然ran自zi身shen產chan生sheng輻fu射she幹gan擾rao,並bing且qie輸shu出chu導dao線xian和he燈deng管guan也ye產chan生sheng輻fu射she電dian磁ci幹gan擾rao,但dan可ke以yi通tong過guo將jiang電dian子zi鎮zhen流liu器qi裝zhuang進jin帶dai有you接jie地di點dian的de金jin屬shu屏ping蔽bi外wai殼ke,連lian同tong燈deng具ju金jin屬shu殼ke體ti可ke靠kao接jie地di的de方fang法fa解jie決jue。屏ping蔽bi是shi減jian少shao輻fu射she幹gan擾rao最zui有you效xiao的de辦ban法fa。
2)隔離
電子鎮流器內部電路產生的輻射幹擾,在電路周圍以電 磁ci場chang的de形xing式shi,通tong過guo電dian磁ci耦ou合he對dui其qi它ta線xian路lu形xing成cheng幹gan擾rao。防fang止zhi這zhe種zhong幹gan擾rao最zui簡jian單dan有you效xiao的de方fang法fa是shi將jiang電dian子zi鎮zhen流liu器qi與yu其qi它ta線xian路lu隔ge離li開kai來lai,切qie斷duan或huo削xue弱ruo它ta們men之zhi間jian的de電dian磁ci耦ou合he。隔ge離li的de原yuan則ze和he方fang法fa是shi:
(1)幹擾線路和其它線路盡可能不要平行排列;
(2)敏感線路與一般線路如平行排列,其間距應大於50 mm;
(3)電源饋線與信號線應予隔離。
4.3 諧波幹擾的抑製措施
抑製電流諧波含量與降低燈電流波峰係數往往是相互矛盾的,這兩個參數之間的矛盾可以采用有源功率因數校正技術解決。但是,采用PFC的電子鎮流器,當插入EMI濾波器網絡後,可能會對輸入電流諧波總量(THD)、輸入功率因數(PF)和燈電流波峰比(CF)等技術指標有一定影響。
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
- 2026藍牙亞洲大會暨展覽在深啟幕
- H橋降壓-升壓電路中的交替控製與帶寬優化
- Tektronix 助力二維材料器件與芯片研究與創新
- 800V AI算力時代,GaN從“備選”變“剛需”?
- 大聯大世平集團首度亮相北京國際汽車展 攜手全球芯片夥伴打造智能車整合應用新典範
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall




