中心議題：

• 電子鎮(zhèn)流器的組成
• 電子鎮(zhèn)流器中電磁干擾的來源及其影響
• 電子鎮(zhèn)流器電磁干擾的抑制措施

解決方案：

• 電子鎮(zhèn)流器防電磁干擾設(shè)計方案

1 電子鎮(zhèn)流器　　

電子鎮(zhèn)流器（Electricalballast），是鎮(zhèn)流器的一種，是指采用電子技術(shù)驅(qū)動電光源，使之產(chǎn)生所需照明的電子設(shè)備。與之對應(yīng)的是電感式鎮(zhèn)流器（或鎮(zhèn)流器）?，F(xiàn)代日光燈越來越多的使用電子鎮(zhèn)流器，輕便小巧，甚至可以將電子鎮(zhèn)流器與燈管等集成在一起，同時，電子鎮(zhèn)流器通?？梢约婢咂疠x器功能，故此又可省去單獨(dú)的起輝器。電子鎮(zhèn)流器還可以具有更多功能，比如可以通過提高電流頻率或者電流波形（如變成方波）改善或消除日光燈的閃爍現(xiàn)象；也可通過電源逆變過程使得日光燈可以使用直流電源?！?br />
2 電子鎮(zhèn)流器的組成　　

電子鎮(zhèn)流器由抗干擾濾波器、整流濾波電路、功率因數(shù)調(diào)整器、高頻變換、諧振電路、異常狀態(tài)保護(hù)電路和熒光燈組成，各部分作用如下：　　

1） 抗干擾濾波器：防止電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的高頻干擾信號進(jìn)入到電網(wǎng)造成幅射?！　?br />
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(zhèn)流器的電源?！　?br />
3） 功率因數(shù)調(diào)整器：對本機(jī)的功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償?！　?br />
4） 高頻變換電路：電子鎮(zhèn)流器的心臟電路，將直流電源變換成20K～50KHz左右高頻電源，去驅(qū)動熒光燈。本電路通常采用一對功率管（三極管或場效應(yīng)管）組成的自激振蕩器來實現(xiàn)?！　?br />
5） 諧振電路：用來取代普通熒光燈的啟輝器，它在熒光燈起輝前，可以等效為一個串聯(lián)諧振電路，其振蕩頻率與高頻變換電路的頻率一致，諧振時，在電容C上產(chǎn)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并聯(lián)，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(lián)電路，L變成了一個限流器。　　

6） 異常狀態(tài)保護(hù)電路：當(dāng)熒光燈不能正常點亮?xí)r，很高的諧振電壓會使功率器件燒毀，本電路的作用是保護(hù)功率器件在異常狀態(tài)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(zhèn)流器中電磁干擾的來源及其影響　　

3.1 傳導(dǎo)干擾的來源及其影響　　

電子鎮(zhèn)流器工作時所產(chǎn)生的電磁噪聲通過輸入電源線傳導(dǎo)到電網(wǎng)中，引發(fā)傳導(dǎo)干擾，對周圍環(huán)境造成污染并影響相關(guān)電子設(shè)備或系統(tǒng)的正常工作。電子鎮(zhèn)流器的傳導(dǎo)干擾源主要來自以下幾個方面：　　

（1）元器件的固有噪聲。主要有熱噪聲、散粒噪聲、接觸噪聲等?！　?br />
（2）半導(dǎo)體二極管在開關(guān)過程中產(chǎn)生的電磁噪聲。在快速開通和關(guān)斷的同時，瞬時變化的電壓和電流會形成很強(qiáng)的電磁噪聲?！　?br />
（3）功率半導(dǎo)體器件在開關(guān)過程中，會產(chǎn)生很高的瞬態(tài)電壓或電流并引起振蕩。開關(guān)速度越快，開關(guān)電流越大，所引起的瞬態(tài)電磁噪聲也越大。功率半導(dǎo)體器件在交流電網(wǎng)上產(chǎn)生直接的傳導(dǎo)干擾，這種噪聲分差模與共模。　　

（4）在采用高頻泵或雙泵電路的無源功率因數(shù)校正結(jié)構(gòu)中，功率開關(guān)管的高頻開關(guān)信號通過反饋元件加到輸入端，經(jīng)過電源進(jìn)線送入電網(wǎng)中，形成傳導(dǎo)干擾。

3.2輻射干擾的來源及其影響　　

電子鎮(zhèn)流器工作時，形成的磁場、電場通過輸入、輸出導(dǎo)線及負(fù)載或某些元器件以電磁波的形式向外輻射，與周邊電子、電器設(shè)備之間以電磁波傳播而形成的騷擾稱為輻射干擾。輻射干擾主要以磁場的形式存在，是通過磁場產(chǎn)生的干擾，由導(dǎo)體間的互感引起的。當(dāng)電路中電流發(fā)生突變時，交鏈到電路的磁通也隨之發(fā)生變化，進(jìn)而感應(yīng)出干擾電壓?！　?br />
3.3諧波干擾的來源及其影響　　

由于電子鎮(zhèn)流器的負(fù)載屬非線性負(fù)載，工作時會產(chǎn)生諧波。另外，低功率因數(shù)電路或功率因數(shù)校正電路處置不當(dāng)?shù)碾娮渔?zhèn)流器，其輸出電流波形將產(chǎn)生嚴(yán)重諧波畸變。諧波的影響和危害主要表現(xiàn)在：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(zhì)損耗和局部放電量，加速絕緣老化；增加噪音等。　　
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4 電子鎮(zhèn)流器電磁干擾的抑制措施　　

4.1傳導(dǎo)干擾的抑制措施　　

1）合理接地　　

傳導(dǎo)干擾是通過電子鎮(zhèn)流器的公共接地線以及接地網(wǎng)絡(luò)中的公共阻抗產(chǎn)生的。應(yīng)該合理安排接地，地線盡量短，而且輸入地和輸出地分開，使用獨(dú)立地線并聯(lián)一點的接地方式，這樣可以防止各個地之間的傳導(dǎo)耦合，減少控制信號之間的干擾。外殼接地可以實現(xiàn)對電場的屏蔽，用屏蔽削弱對內(nèi)外電路的干擾。例如電源的相線及中線通過Y電容接外殼及大地，可以減小系統(tǒng)的傳導(dǎo)干擾噪聲?！　?br />
2）在直流供電電路中加去耦電路　　

在開關(guān)管供電電路中加RC去耦電路，使開關(guān)管開通瞬間所需的電流不再由電源提供，而由去耦電容為器件提供一個電流補(bǔ)償源，以減少電源及接地系統(tǒng)中所引起的電流波動而形成的噪聲。此外，在電子鎮(zhèn)流器的半橋逆變電路中，半橋中點到地之間所接的電容，可以減小△U/△t及△I/△t，有助于抑制電磁干擾噪聲。
　　
3）采用無源濾波器

采用無源的EMI濾波器是抑制傳導(dǎo)干擾最有效的辦法。即在電路中插入一個帶通濾波器，讓50 Hz交流電暢通，其余頻率的信號受阻。但要嚴(yán)格控制濾波器LC元件的寄生參數(shù)，它們的制作工藝、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，可以控制通過傳導(dǎo)耦合進(jìn)入電網(wǎng)的噪聲電平。
 

圖1 EMI濾波器電路

濾波器的輸出端與噪聲源相接，而輸入端則與電網(wǎng)相接，目的是防止各種高頻及瞬態(tài)噪聲通過傳導(dǎo)方式進(jìn)入電網(wǎng)。濾波器抑制電磁噪聲的效果，可由插入損耗來衡量：插入損耗越大，濾波效果越好，對傳導(dǎo)干擾的抑制作用越大?！　?br />
傳導(dǎo)干擾主要表現(xiàn)為差模干擾和共模干擾?！　?br />
（1）共模干擾抑制
 

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(dǎo)作用的電感元件。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在圖2中，由于共模電流（Icm和I‘cm）方向相同，所以在磁環(huán)中所形成的磁力線是相互疊加的，即磁通相互疊加。由于磁通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(dāng)于在電路中串入了一個低通濾波元件，起到了共模抑制作用?！　?br />
（2）差模干擾抑制　　

差模扼流圈是差模插入損耗中起主導(dǎo)作用的電感元件。它采用單個繞組結(jié)構(gòu)繞制，其線上的信號電流在磁環(huán)中也產(chǎn)生一定量的磁通，故很容易達(dá)到飽和。因此差模扼流圈電感值較小，數(shù)量級一般在μH。共模扼流圈在一個磁心上采用兩個相同繞組的結(jié)構(gòu)，兩個繞組電流方向相反，其信號電流在磁環(huán)中產(chǎn)生的磁通相互抵消，故不會存在磁飽和現(xiàn)象。因此其電感值可以較大，共模磁環(huán)的數(shù)量級一般在mH。
 

圖3 帶差模扼流圈的濾波器　　

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根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在圖3中，由于差模電流（Idm和I‘dm）的作用，在磁環(huán)中產(chǎn)生磁通，因而產(chǎn)生電感，所以在電路中串入了一個低通濾波元件，從而起到了差模抑制作用。當(dāng)然，由于Icm同樣會產(chǎn)生磁通，進(jìn)而產(chǎn)生電感，所以差模扼流圈對共模干擾同樣有抑制，但抑制共模干擾需要產(chǎn)生較大的電感，而差模扼流圈產(chǎn)生的電感量較小，所以對共模干擾的抑制作用較小。

同樣，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，由于差模電流（Idm和I‘dm）方向相反，所以在磁環(huán)中所形成的磁力線是相互抵消的，即磁通相互抵消，因此共模扼流圈對差模電流五抑制作用。在實際生產(chǎn)中，由于兩條線（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的值一般小于L/100。因此，共模扼流圈對差模干擾也起作用，但作用很小。

上述無源EMI濾波器是互易的，它既能抑制電子鎮(zhèn)流器的電磁干擾送入電網(wǎng)，又能抑制電網(wǎng)內(nèi)的電磁干擾進(jìn)入電子鎮(zhèn)流器中。

帶共模電感的EMI濾波器的元件參數(shù)，不能按沒有互感的濾波器所得到的公式進(jìn)行計算。通常要先決定所采用的電路結(jié)構(gòu)，然后利用共模等效電路，用網(wǎng)絡(luò)分析理論，求出它的共模插入損耗。　　

4.2輻射干擾的抑制措施　　

1）屏蔽　　

電子鎮(zhèn)流器雖然自身產(chǎn)生輻射干擾，并且輸出導(dǎo)線和燈管也產(chǎn)生輻射電磁干擾，但可以通過將電子鎮(zhèn)流器裝進(jìn)帶有接地點的金屬屏蔽外殼，連同燈具金屬殼體可靠接地的方法解決。屏蔽是減少輻射干擾最有效的辦法?！　?br />
2）隔離　　

電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部電路產(chǎn)生的輻射干擾，在電路周圍以電 磁場的形式，通過電磁耦合對其它線路形成干擾。防止這種干擾最簡單有效的方法是將電子鎮(zhèn)流器與其它線路隔離開來，切斷或削弱它們之間的電磁耦合。隔離的原則和方法是：　　

（1）干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(yīng)大于50 mm；　　

（3）電源饋線與信號線應(yīng)予隔離?！　?br />
4.3 諧波干擾的抑制措施　　

抑制電流諧波含量與降低燈電流波峰系數(shù)往往是相互矛盾的，這兩個參數(shù)之間的矛盾可以采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)解決。但是，采用PFC的電子鎮(zhèn)流器，當(dāng)插入EMI濾波器網(wǎng)絡(luò)后，可能會對輸入電流諧波總量（THD）、輸入功率因數(shù)（PF）和燈電流波峰比（CF）等技術(shù)指標(biāo)有一定影響。