节能灯工作原理及相关电路分析

节能灯工作原理及相关电路分析演讲：杨志国安全实业有限公司电力仪器部2015年4月10日节能灯原理简介功能特点：1)宽工作电压：170V—250V适合中国供电需求，长寿命，平均使用寿命≥8000小时。无噪音、无频闪，对通讯、家用电器设备无干扰。比普通白炽灯泡省电80%。2)采用优质纯三基色荧光粉灯管，光效高、光衰小，光线自然，耗电少，发热低，是照明光源的最佳选择。电子节能灯结构三部分组成：灯头、电路板、灯管3.灯管（厂家称之为毛管）由两个U型灯管组成，每个U型灯管前端内部有一根灯丝并引出两条接线，两个灯管共引出四条接线接到电路板2.电路板各元器件构成震荡电路，提供灯丝电压和高压点亮灯管，也叫电子整流器板1.灯头内部引出两根电源线(交流220V)到电路板，灯头型号E27节能灯原理简介节能灯原理简介•电路分为三部分：电源、启动电路、振荡电路镇流器电路原理节能灯原理简介1.电源电路：220V交流电经过D1D2D3D4桥式整流和C5滤波，给后面电路提供300伏直流电，极性为上面正极，下面负极。镇流器电路原理节能灯原理简介2.启动电路：其工作原理：当电源刚刚接通时，300伏直流电压经R1,R2,C2构成回路，C2两端没有电压，三极管Q2截止。Q1也截止。同时，直流电压经过R1,R2分压经变压器的原边2，1端和扼流圈L2,L2~以及2个灯管的灯丝、C5,C5~和上面的灯丝到电源正端构成回路，预热灯丝。R2,C2同时有2个电流流向负极。然后，C2的电压上升到使DB触发二极管导通，给三极管Q2基极提供电流，Q2导通。镇流器电路原理节能灯原理简介Q2导通后，R2C2放电到约等于0，灯丝回路向Q1送电，Q1具备导通条件，Q2截止。同时，变压器副边的极性使Q1Q2的导通、截止起到助力作用，电路就此震荡起来。当灯丝热到一定程度，内阻下降辉光放电，使得高频扼流圈与电容的谐震回路由谐振变为失谐，电压下降，电流增加，维持灯管发光。镇流器电路原理节能灯原理简介电子镇流器工作最基本的原理是把50Hz的工频交流电，变成20～50kHz的较高频率的交流电，半桥串联谐振逆变电路中，上、下两个三极管在谐振回路电容、电感、灯管、磁环的配合下轮流导通和截止，把工频交流电整流后的直流电变成较高频率的交流电。输出在1000V以上高压，发射电子激发荧光灯里面的水银蒸汽和氩气粒子，以至荧光粉发光！！镇流器电路原理节能灯涉及的电路及电子部件•1、二极管及其整流电路。•2、电容及其滤波电路。•3、双向二极管。•4、三极管及其开关电路。•5、高频变压器。•6、电感线圈。•7、串联谐振电路。二极管及其整流电路二极管及其整流电路二极管及其整流电路•基本概念二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，另外，还有早期的真空电子二极管；它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性二极管及其整流电路•二极管是最常用的电子元件之一，他最大的特性就是单向导电，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过，二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路，主要都是由二极管来构成的，其原理都很简单，正是由于二极管等元件的发明，才有我们现在丰富多彩的电子信息世界的诞生，既然二极管的作用这么大那么我们应该如何去检测这个元件呢，其实很简单只要用万用表打到电阻档测量一下正向电阻如果很小，反相电阻如果很大这就说明这个二极管是好的。对于这样的基础元件我们应牢牢掌握住他的作用原理以及基本电路，这样才能为以后的电子技术学习打下良好的基础。晶体二极管整流电路1.2.1单相半波整流电路1.2.2单相全波整流电路整流：把交流电变成直流电的过程。倍压整流桥式变压器中心抽头式全波整流半波整流单相整流电路种类1.2晶体二极管整流电路整流原理：二极管的单向导电特性二极管单相整流电路：把单相交流电变成直流电的电路。V：整流二极管，把交流电变成脉动直流电；T：电源变压器，把v1变成整流电路所需的电压值v2。1.2.1单相半波整流电路1．电路如图（a）动画单相半波整流电路2．工作原理由波形可见，v2一周期内，负载只用单方向的半个波形，这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。上述过程说明，利用二极管单向导电性可把交流电v2变成脉动直流电vL。由于电路仅利用v2的半个波形，故称为半波整流电路。（2）v2负半周时，A点电位低于B点电位，二极管V反偏截止，则vL≈0。（1）v2正半周时，A点电位高于B点电位，二极管V正偏导通，则vL≈v2；设v2为正弦波，波形如图1.2.1（b）所示。3．负载和整流二极管上的电压和电流（4）二极管反向峰值电压VRM（1.2.4）22RM41.12VVV（1）负载电压VLVL=0.45V2（1.2.1））（.2.2145.0L2LLLRVRVI（2）负载电流IL（3）二极管正向电流IV和负载电流IZ（1.2.3）L2LV45.0RVII（1）二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值电压；（2）二极管允许的最大整流电流应大于流过二极管的实际工作电流。解决办法：全波整流电路缺点：电源利用率低，纹波成分大。选管条件：V1、V2为性能相同的整流二极管；T为电源变压器，作用是产生大小相等而相位相反的v2a和v2b。桥式变压器中心抽头式全波整流1.2.2单相全波整流电路（一）变压器中心抽头式单相全波整流电路1.电路如图1.2.2：图1.2.2变压器中心抽头式全波整流电路2.工作原理：（1）v1正半周时，T次级A点电位高于B点电位，在v2a作用下，V1导通（V2截止），iV1自上而下流过RL；（2）v1负半周时，T次级A点电位低于B点电位，在v2b的作用下，V2导通（V1截止），iV2自上而下流过RL；可见，在v1一周期内，流过二极管的电流iV1、iV2叠加形成全波脉动直流电流iL，于是RL两端产生全波脉动直流电压vL。故电路称为全波整流电路。缺点：单管承受的反峰压比半波整流高一倍，变压器T需中心抽头。3．负载和整流二极管上的电压和电流2L9.0VV（1）负载电压VL（1.2.5）L2LLL9.0RVRVI（2）负载电流IL（1.2.6）LV21II（3）二极管的平均电流IV（1.2.7）（4）二极管承受反向峰值电压（1.2.8）RMV2RM22VV（二）单相桥式全波整流电路1．电路如图V1～V4为整流二极管，电路为桥式结构。动画桥式全波整流电路（2）v2负半周时，如图1.2.4（b）所示，A点电位低于B点电位，则V2、V4导通（V1、V3截止），i2自上而下流过负载RL；图1.2.4桥式整流电路工作过程2.工作原理（1）v2正半周时，如图1.2.4（a）所示，A点电位高于B点电位，则V1、V3导通（V2、V4截止），i1自上而下流过负载RL；由波形图1.2.5可见，v2一周期内，两组整流二极管轮流导通产生的单方向电流i1和i2叠加形成了iL。于是负载得到全波脉动直流电压vL。优点：输出电压高，纹波小，较低。应用广泛。RMV3．负载和整流二极管上的电压和电流2L9.0VV（1）负载电压VL（1.2.9）L2LLL9.0RVRVI（2）负载电流IL（1.2.10）LV21II（3）二极管的平均电流IV（1.2.11）（4）二极管承受反向峰值电压（1.2.12）RMV2RM2VV[例1.2.1]有一直流负载，需要直流电压V，直流电流A。若采用桥式整流电路，求电源变压器次级电压并选择整流二极管。60LV4LI2V2L9.0VVV7.669.0V609.0L2VVV947.6641.122RMVV查晶体管手册，可选用整流电流为3安培，额定反向工作电压为100伏的整流二极管2CZ12A（3A/100V）四只。A2A42121LVII二极管承受的反向峰值电压流过二极管的平均电流因为所以解图1.2.8半桥和全桥整流堆优点：电路组成简单、可靠。（1）半桥：2CQ型，如图1.2.8（a）所示；（2）全桥：QL型，如图1.2.8（b）所示。整流元件组合件称为整流堆，常见的有：双向二极管•双向触发二极管又称触发二极管（DIAC）属三层结构，具有对称性的二端半导体器件。常用来触发双向可控硅，在电路中作触发、过压保护等用途。双向二极管的特性•图a是它的构造示意图。图b、图c分别是它的符号及等效电路，可等效于基极开路、发射极与集电极对称的NPN型晶体管，图d是其伏安特性图。•双向触发二极管正、反向伏安特性几乎完全对称。当器件两端所加电压U低于正向转折电压V（B0）时，器件呈高阻态。当UV(B0)时，管子击穿导通进入负阻区。顾名思义，它是一种双方向皆可导通的二极管，亦即不论外加电压极性，只要外加电压大于触电压VBO就可导通。一旦导通，要使它恢复断流，只有将电源切断或使其电流、电压降至保持电流，保持电压以下。同样当U大于反向转折电压V（BR）时，管子同样能进入负阻区。转折电压的对称性用△V（B）表示。△V（B）=V（B0）-V（BR）。一般△V（B）应小于2伏。双向触发二极管的正向转折电压值一般有三个等级：20-60V、100-150V、200-250V。•由于转折电压都大于20V，可以用万用表电阻挡正反向测双向二极管，表针均应不动（RX10k),但还不能完全确定它就是好的。检测它的好坏，并能提供大于250V的直流电压的电源，检测时通过管子的电流不要大于是5mA。用晶体管耐压测试器检测十分方便。如没有，可用兆欧表按图6所示进行测量（正、反各一次），电压大的一次V（BR）。例如：测一只DB3型二极管，第一次为27.5V，反向后再测为28V，则△V（B）=V（B0）-V（BR）=28V-27.5V=0.5V2V,表明该管对称性很好。电容滤波电路电容器电容器的特点•电容器的特点就是：对直流电表现出的阻抗极大，相当于不通。对交流电，频率越高阻抗越小。利用电容器的这个特点，我们就可以把混杂在直流电里的交流成分过滤出来，所以叫“滤波”。经过滤波，交流成分都经过电容器回到电源去了，电容器两侧剩下的就是没有波动的纯直流电了。利用同样的原理，我们可以通过电容器筛选出交流信号，把直流成分去掉，这一作用被称为“耦合”。还可以利用电容器和电阻构成充放电时间电路，还可以利用电容器和电感组成谐振电路，等等。电容器的种类•、按照结构分三大类:固定电容器、可变电容器和微调电容器。•2、按电解质分类:有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介质电容器等。•3、按用途分有:高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器。•4、按制造材料的不同可以分为:瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等等•5、高频旁路:陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。•6、低频旁路:纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。•7、滤波:铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。•8、调谐:陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。•9、低耦合:纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。•10、小型电容:金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器。1.直流稳压电源在生产、生活和科学实验中，主要采用交流电，但在某些场合，例如电解、电镀、蓄电池的充电、直流电动机等，都需要直流电源供电。此外，在电子线路和自动控制装置中还需要用非常稳定的直流电源电压。为了得到直流电，除了用直流发电机外，目前广泛采用各种半导体直流电源。半导体直流电源由整流变压器变压、整流电路、