上虞人燈具和鎮流器論述
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電子鎮流器電磁兼容性(EMC)技術方案探討
照明電器電磁兼容(EMC)問題,日益受到世界各國的高度重視,我國已將該項目作強制性認證要求(3C認證),但目前照明電器行業在執行上卻相對缺乏全面性共識,特別是在如何解決電子鎮流器電磁兼容性(EMC)問題上,尚無成熟可靠的技術措施,現狀堪憂.本文謹就此提出一種用于電子鎮流器的技術解決方案和EMC厚膜集成電路(已申請專利),供照明科研設計人員探討和供照明電器生產企業直接采用.
關鍵詞:電磁兼容(EMC)、輻射干擾(RFI)、傳導干擾、差模(DM)、共模(CM)、濾波器、無源功率因數校正電路(PPFC)、
高頻泵、厚膜集成電路(IC)、照明燈具、接地
1、前言
電子鎮流器按輸入整流濾波電路的不同,目前可歸納為三種類型即:低功率因數電路(NPFC)、無源功率因數校正電路(PPFC)和有源功率因數校正電路(APFC).事實上無論何種電路類型,由于設計采用的主要技術與開關式(SMPS)電路基本相近,因此將不可避免的產生各類電磁干擾(EMI).依據目前照明領域宏觀技術標準要求和實際的技術水準現狀,相對照明電器行業而言,當務之急,既非僅是普及電子鎮流器電磁干擾(EMI)的基本概念和基礎理論,也非論述電磁干擾(EMI)對電氣環境所造成的危害,而是需要實在的檢測手段和具體技術措施.基于此,本文謹提出一種應用于電子鎮流器的實用、高可靠、低成本并且兼容性廣的技術方案和EMC厚膜集成電路(已申請專利).
2、電子鎮流器電磁兼容性的特征
2.1 傳導干擾(conducted)
電子鎮流器的傳導干擾主要在“電源輸入線”和“大地”之間產生.這種干擾有兩種類型即差模(DM)與共模(CM);差模(DM)信號以騷擾電壓的形式出現在“電源輸入線”之間,而與“地”無關,共模(CM)干擾電壓則在“電源輸入線”與“大地”中間產生,共模信號電流從干擾源出發,通過分布電容入地,沿地線傳播,再經每一電源線返回.傳導干擾的主要特征集中在“路”上.相對而言,差模(DM)信號較共模(CM)信號容易控制些.
2.2輻射干擾(RFI)
電子鎮流器電路電流,通過自身磁場、電場或輸入、輸出導線及負載(燈管)與周邊電子、電器設備間以電磁波傳播形式而形成的騷擾稱為輻射干擾(RFI).輻射干擾的主要特征體現在“場”上.
2.3輸入電流諧波畸變
低功率因數電路(NPFC)或功率因數校正電路處置不當的電子鎮流器其輸入電流將產生嚴重諧波畸變,這種畸變同輻射干擾(RFI)一樣被認為是電源的污染,在解決電子鎮流器EMI的同時必須同步兼顧處置,使之符合相關標準要求.
3、電子鎮流器電磁兼容性的一般技術方案
3.1輻射干擾的技術方案
電子鎮流器雖然自身產生輻射干擾,并且輸出導線和燈管也產生輻射電磁干擾,但可以通過將電子鎮流器裝進具有接“地”點的金屬外殼,連同燈具金屬殼體可靠接地的方法解決.一般說來,這種輻射電磁干擾對調幅(AM)無線電設施,例如收音機和調幅發射/接收設備影響較大,但由于燈具通常都安裝在較高位置,因此在有效解決好傳導干擾的基礎上,輻射干擾對電子鎮流器和照明燈具而言,不是解決EMI主要技術難點.需要補充說明的一點是,美國聯邦通訊委員會(FCC)將電子鎮流器的EMI分為“A”級(class A)和“B”級(class B),前者適用于工廠企業、商業和戶外;后者適用于辦公、住宅和家庭.由于辦公、住宅和家庭的照明電器可能距其它電子、電器裝置較近,因之更容易產生干擾,故“B”級比“A”級的電磁干擾限制更為嚴格(要求在EMC測試波形圖表允許值的蘭線以下).
3.2傳導干擾的技術方案
探討電子鎮流器電磁兼容性(EMC)技術方案的本質,實際就是探討差模(DM)和共模(CM)傳導干擾的抑制方法,更具體地說就是“濾波器”的設計.濾波器技術方案是抑制傳導干擾最有效和最經濟的手段,由于傳導干擾在電源輸入接口處最為嚴重,故EMI濾波器均插入到電子鎮流器的電源輸入端和整流電路之間(見圖1).
3.3 電流諧波畸變的技術方案
如何提高電子鎮流器的功率因數和改善輸入電流諧波畸變,國內外均有大量專著介紹,積累了相當豐富的成功經驗和推出了不少成熟電路,在此不予贅述.需要提出的是,電子鎮流器特別是采用PPFC的電子鎮流器,當插入EMI濾波器網絡后,可能會在輸入電流諧波總量(THD),輸入功率因數(PF)和燈電流波峰比(CF)等技術指標上造成一定影響,甚至是負面影響.
3.4 EMI傳導干擾濾波器
目前普遍采用的EMI濾波器有“L”型(一電感加一電容)、“T”型(二電感加一電容)、“π”型(一電感加二電容)和雙“π”型(共軛電感加二電容)等,典型的雙“π”型和復合型EMI濾波器電路分別如圖1(a)(b)所示.
圖1
關于經典EMI濾濾器的工作原理、設計和參數選擇,請參閱相關文獻,但有一點應特別注意,EMI濾波器所用濾波電容(C1、C2)由于要長期、連續地承受電源電壓的作用,故宜使用“χ”級或“Y”級電容(方形電容),接“地”電容(C3、C4)在故障情況下,將流過一定量的“地”電流,并且在電子鎮流器耐壓測試時外殼接“地”點與“電源輸入線”間應能承受“2倍電源電壓加500V、20mA 歷時1分鐘”而不擊穿的試驗.因此應特別注意其耐壓和質量.
4、解決電子鎮流器電磁兼容性的關鍵技術和設計制造難點
4.1 關鍵技術
一般來說,解決電子鎮流器電磁兼容性的技術并不存在關鍵理論問題,而是由于目前電子鎮流器現狀所帶來的;眾所周知,為了達到電子鎮流器提高輸入功率因數降低諧波限值,同時又不希望導致電子鎮流器制造成本大幅增加的目的,采用有源功率因數校正電路(APFC)技術方案明顯不符合國情.目前我國大量應用和制造的電子鎮流器實際都是無源功率因數校正電路(PPFC),特別是“高頻泵”式電路,這種電路的一個主要技術措施就是將電子鎮流器輸出端的高頻電流反饋到電子鎮流器的輸入端,從而引起電子鎮流器差模(DM)和共模(CM)傳導騷擾電量明顯上升,再加上目前為了有效降低光源的“頻閃效應”,克服照明環境“光污染”,已將電子鎮流器的振蕩頻率提高到40KHZ以上,這些均無異乎在解決電子鎮流器電磁兼容性上“雪上加霜”,如果不能突破電子鎮流器的這項技術關鍵,而脫離實際泛泛探討電子鎮流器的電磁兼容性和局限常規EMI濾波器的設計觀念,要想在實際制作和市場銷售中有效、可靠地解決以及監控電子鎮流器的電磁兼容性問題,無疑將是“隔靴搔癢”難以解決具體問題.
4.2 設計制造難點
4.2.1成本難點
電子鎮流器在我國起步較早,但起點極低,市場低價格機制業經形成,從市場經濟角度出發,留給解決電子鎮流器電磁兼容性的制作“成本空間”近乎為“零”,這就給照明電器行業提升電子鎮流器的品質和執行“3C”認證帶來了一個幾乎無法逾越的障礙和形成了一個極大的“成本難題”.因此如何依靠“創新性”的技術手段以低成本實現電子鎮流器的電磁兼容性,是任何一個科研設計工作者無法否認也無法回避的現實難題.
4.2.2體積難點
由于燈具設計的緊湊性、經濟性和小型化及細管徑燈管(T8、T6、T5、T4等)的推廣,要求電子鎮流器同步向“小”“細”“緊”方向發展.因此電子鎮流器的EMI設計電路必須實現體積的小型化,而這恰恰與EMI濾波器濾波電感為避免磁飽和以及濾波電容增加容量需要體積增大形成尖銳的對立.
4.2.3 工藝制作難點
由于電子鎮流器體積限制和適應燈具形狀要求,在電路設計排版時,元器件特別是電感元件的相對位置,輸入\輸出回路、連接導線,甚至印刷線路板的銅箔,都將可能產生高頻磁場感應和電場感應,導致EMI傳導干擾的某些頻段超標,這時即使加大濾波器的電感和電容,也將收效甚微.
4.2.4可靠性難點
電子鎮流器如果不解決可靠性問題、保障長壽命(>30000h)工作,要想大面積推廣和扭轉“節能不節錢”的印象,即便各項技術指標包括電磁兼容性在內的測試數據再高水平,也終歸是“花瓶”一個,或者充其量也只能稱為科研樣品而已,明顯沒有實用意義,因此在設計電子鎮流器EMI電路時務必將可靠性牢牢擺在首位.
4.2.5兼顧性難點
嚴格說,電子鎮流器特別是PPFC電路的電子鎮流器畢竟是一種經科學而巧妙的設計手段組合而成的電子產品,同時又要集強電、弱電、微電子、光學、電真空、電磁學等多學科高技術為一體.因此設計上的任何改變,均將導致其它性能指標的改變,往往是“牽一發而動全身”.因此在設計探討電子鎮流器EMI濾波器時一定要全面、慎重并兼顧電子鎮流器的輸入電流諧波含量(THD)、輸入功率因數(PF)、燈電流波峰比(CF)、燈啟動特性、電能轉換效率、匹配特性、燈功率、異常狀態保護、振蕩頻率、高低溫特性、安全性能和高可靠性等方面,切不可顧此而失彼.
5、電子鎮流器技術方案探討
5.1 SY/EMC203A厚膜集成電路(IC)簡介
電子鎮流器專用厚膜IC(均為已申請或已授權專利)
PPFC電子鎮流器的專用厚膜IC分別為電磁兼容厚膜IC(SY/EMC203A)、功率因數校正厚膜IC(SY/PF193B)和異常狀態保護厚膜IC(SY/BF183C).可適應功率范圍:單燈(T8/T5)8~150W,雙燈(T8/T5)2×8W~2×70W,外形尺寸見圖2.
圖2
5.2 采用SY/EMC203A的EMI濾波器
5.2.1電原理圖
采用SY/EMC203A厚膜IC組成的EMI濾波器在適當調整外圍濾波電感和電容的基礎上,可全面適用于APFC、PPFC、NPFC各類電子鎮流器,相應指標符合IEC61000-3-2(3)、GB17625、GB17743及歐盟EN55015、EN55022、EN55025和美國FCC(class B)等標準要求.電原理圖見圖3.
圖3
5.2.2器件的設計和選擇
5.2.2.1 EMI濾波電感
L1、L2為共軛繞制的兩組線圈,共用一套磁芯,磁隙為0.1~0.2mm,電感量范圍40~80mh,繞制線圈線徑及磁芯的大小,依據電子鎮流器的功率大小確定,基本原則是既能滿足抑制EMI共模(CM)干擾信號的要求,同時功耗又不明顯增加.
L3、L4為兩個采用“I”字形磁柱獨立繞制的線圈,電感量范圍5~15mh,主要用于抑制差模(DM)干擾信號,制作原則同L1、L2.
5.2.2.2 EMI濾波電容
濾波電容C1,容量取值為0.1~0.33μf,選用耐壓為交流275V的“X2”級方形電容.
5.2.2.3其它器件
RV為壓敏電阻,當電源電壓為AC220-240V 50HZ時選用10D561,電源電壓為AC110-120V 60HZ時,選用10D301.R1為泄放電阻,數值為1MΩ 1W.
6、由厚膜IC組成的全性能PPFC電子鎮流器
6.1電原理框圖
電原理框圖如圖4所示
圖4
6.2結構示例
見圖片5,圖中為單燈36W和雙燈2×36W電子鎮流器,外形尺寸分別為275×27×21mm及155×42×26mm和320×35×28mm及130×65×32mm.
圖5
6.3測試數據
電磁兼容(EMC),輸入、輸出特性分別見圖6的4個圖表(單燈36W).電磁兼容性檢測采用杭州伏達測試技術研究所“EMC300A電磁兼容·傳導干擾測試系統”;輸入、輸出特性檢測采用杭州遠方儀器有限公司“HB-3電子鎮流器測試系統”.
圖6
6.4照明燈具組裝
組裝照明燈具時,為保障燈具電磁兼容特性下述幾點應妥加掌握:
a、電子鎮流器的接地點或接地線應與照明燈具的接地點可靠連接,當燈具為塑料體時,必須將電子鎮流器的接地點或線連同電源線一起引出(三芯線).
b、當照明燈具為多燈組合并采用多個電子鎮流器時,應分別將各電子鎮流器的接地或線單獨與燈具接地點連接,切勿串接.
c、照明燈具內,輸入電源線,盡量不要與電子鎮流器輸出至燈管的導線并行或過份靠近.
d、照明燈具的外電源輸入引線不宜超過1.5M,否則將導致EMI測試數據出現偏差.
7、結論
7.1電子鎮流器是照明電器中最重要的基礎部件之一,在我國全面實施強制認證(3C)制度的形勢下,解決電子鎮流器電磁兼容性(EMC),已成為照明電器行業刻不容緩的一項重要工作和課題.
7.2電子鎮流器電磁兼容性(EMC)問題的關鍵并非理論問題,也非技術問題,而是照明行業現狀和市場機制現實所決定的,依據我國國情,電子鎮流器電磁兼容(EMC)的一項實際而又關鍵的技術是解決PPFC電子鎮流器的電磁兼容性.
7.3電子鎮流器電磁兼容性(EMC)所面臨的“關鍵技術”以及“成本”、“體積”、“工藝制作”、“可靠性”、“兼顧性”等五大難題,只能依靠“創造性”技術方案才可望解決.
7.4本文所涉及的技術方案和SY系列厚膜集成電路(IC)僅是一種發明性探討,目的是在電子鎮流器科研領域“拋磚引玉”和直接與生產企業合作,期望在創新性技術設計、知識產權和宏觀戰略合作的科學基礎上,擺脫“弄虛作假”“打擦邊球”及單純“價格手段”模式,全面提升我國電子鎮流器的品質和技術含量,從而形成“公平競爭”格局,增強國際市場競爭力.
照明電器電磁兼容(EMC)問題,日益受到世界各國的高度重視,我國已將該項目作強制性認證要求(3C認證),但目前照明電器行業在執行上卻相對缺乏全面性共識,特別是在如何解決電子鎮流器電磁兼容性(EMC)問題上,尚無成熟可靠的技術措施,現狀堪憂.本文謹就此提出一種用于電子鎮流器的技術解決方案和EMC厚膜集成電路(已申請專利),供照明科研設計人員探討和供照明電器生產企業直接采用.
關鍵詞:電磁兼容(EMC)、輻射干擾(RFI)、傳導干擾、差模(DM)、共模(CM)、濾波器、無源功率因數校正電路(PPFC)、
高頻泵、厚膜集成電路(IC)、照明燈具、接地
1、前言
電子鎮流器按輸入整流濾波電路的不同,目前可歸納為三種類型即:低功率因數電路(NPFC)、無源功率因數校正電路(PPFC)和有源功率因數校正電路(APFC).事實上無論何種電路類型,由于設計采用的主要技術與開關式(SMPS)電路基本相近,因此將不可避免的產生各類電磁干擾(EMI).依據目前照明領域宏觀技術標準要求和實際的技術水準現狀,相對照明電器行業而言,當務之急,既非僅是普及電子鎮流器電磁干擾(EMI)的基本概念和基礎理論,也非論述電磁干擾(EMI)對電氣環境所造成的危害,而是需要實在的檢測手段和具體技術措施.基于此,本文謹提出一種應用于電子鎮流器的實用、高可靠、低成本并且兼容性廣的技術方案和EMC厚膜集成電路(已申請專利).
2、電子鎮流器電磁兼容性的特征
2.1 傳導干擾(conducted)
電子鎮流器的傳導干擾主要在“電源輸入線”和“大地”之間產生.這種干擾有兩種類型即差模(DM)與共模(CM);差模(DM)信號以騷擾電壓的形式出現在“電源輸入線”之間,而與“地”無關,共模(CM)干擾電壓則在“電源輸入線”與“大地”中間產生,共模信號電流從干擾源出發,通過分布電容入地,沿地線傳播,再經每一電源線返回.傳導干擾的主要特征集中在“路”上.相對而言,差模(DM)信號較共模(CM)信號容易控制些.
2.2輻射干擾(RFI)
電子鎮流器電路電流,通過自身磁場、電場或輸入、輸出導線及負載(燈管)與周邊電子、電器設備間以電磁波傳播形式而形成的騷擾稱為輻射干擾(RFI).輻射干擾的主要特征體現在“場”上.
2.3輸入電流諧波畸變
低功率因數電路(NPFC)或功率因數校正電路處置不當的電子鎮流器其輸入電流將產生嚴重諧波畸變,這種畸變同輻射干擾(RFI)一樣被認為是電源的污染,在解決電子鎮流器EMI的同時必須同步兼顧處置,使之符合相關標準要求.
3、電子鎮流器電磁兼容性的一般技術方案
3.1輻射干擾的技術方案
電子鎮流器雖然自身產生輻射干擾,并且輸出導線和燈管也產生輻射電磁干擾,但可以通過將電子鎮流器裝進具有接“地”點的金屬外殼,連同燈具金屬殼體可靠接地的方法解決.一般說來,這種輻射電磁干擾對調幅(AM)無線電設施,例如收音機和調幅發射/接收設備影響較大,但由于燈具通常都安裝在較高位置,因此在有效解決好傳導干擾的基礎上,輻射干擾對電子鎮流器和照明燈具而言,不是解決EMI主要技術難點.需要補充說明的一點是,美國聯邦通訊委員會(FCC)將電子鎮流器的EMI分為“A”級(class A)和“B”級(class B),前者適用于工廠企業、商業和戶外;后者適用于辦公、住宅和家庭.由于辦公、住宅和家庭的照明電器可能距其它電子、電器裝置較近,因之更容易產生干擾,故“B”級比“A”級的電磁干擾限制更為嚴格(要求在EMC測試波形圖表允許值的蘭線以下).
3.2傳導干擾的技術方案
探討電子鎮流器電磁兼容性(EMC)技術方案的本質,實際就是探討差模(DM)和共模(CM)傳導干擾的抑制方法,更具體地說就是“濾波器”的設計.濾波器技術方案是抑制傳導干擾最有效和最經濟的手段,由于傳導干擾在電源輸入接口處最為嚴重,故EMI濾波器均插入到電子鎮流器的電源輸入端和整流電路之間(見圖1).
3.3 電流諧波畸變的技術方案
如何提高電子鎮流器的功率因數和改善輸入電流諧波畸變,國內外均有大量專著介紹,積累了相當豐富的成功經驗和推出了不少成熟電路,在此不予贅述.需要提出的是,電子鎮流器特別是采用PPFC的電子鎮流器,當插入EMI濾波器網絡后,可能會在輸入電流諧波總量(THD),輸入功率因數(PF)和燈電流波峰比(CF)等技術指標上造成一定影響,甚至是負面影響.
3.4 EMI傳導干擾濾波器
目前普遍采用的EMI濾波器有“L”型(一電感加一電容)、“T”型(二電感加一電容)、“π”型(一電感加二電容)和雙“π”型(共軛電感加二電容)等,典型的雙“π”型和復合型EMI濾波器電路分別如圖1(a)(b)所示.
圖1
關于經典EMI濾濾器的工作原理、設計和參數選擇,請參閱相關文獻,但有一點應特別注意,EMI濾波器所用濾波電容(C1、C2)由于要長期、連續地承受電源電壓的作用,故宜使用“χ”級或“Y”級電容(方形電容),接“地”電容(C3、C4)在故障情況下,將流過一定量的“地”電流,并且在電子鎮流器耐壓測試時外殼接“地”點與“電源輸入線”間應能承受“2倍電源電壓加500V、20mA 歷時1分鐘”而不擊穿的試驗.因此應特別注意其耐壓和質量.
4、解決電子鎮流器電磁兼容性的關鍵技術和設計制造難點
4.1 關鍵技術
一般來說,解決電子鎮流器電磁兼容性的技術并不存在關鍵理論問題,而是由于目前電子鎮流器現狀所帶來的;眾所周知,為了達到電子鎮流器提高輸入功率因數降低諧波限值,同時又不希望導致電子鎮流器制造成本大幅增加的目的,采用有源功率因數校正電路(APFC)技術方案明顯不符合國情.目前我國大量應用和制造的電子鎮流器實際都是無源功率因數校正電路(PPFC),特別是“高頻泵”式電路,這種電路的一個主要技術措施就是將電子鎮流器輸出端的高頻電流反饋到電子鎮流器的輸入端,從而引起電子鎮流器差模(DM)和共模(CM)傳導騷擾電量明顯上升,再加上目前為了有效降低光源的“頻閃效應”,克服照明環境“光污染”,已將電子鎮流器的振蕩頻率提高到40KHZ以上,這些均無異乎在解決電子鎮流器電磁兼容性上“雪上加霜”,如果不能突破電子鎮流器的這項技術關鍵,而脫離實際泛泛探討電子鎮流器的電磁兼容性和局限常規EMI濾波器的設計觀念,要想在實際制作和市場銷售中有效、可靠地解決以及監控電子鎮流器的電磁兼容性問題,無疑將是“隔靴搔癢”難以解決具體問題.
4.2 設計制造難點
4.2.1成本難點
電子鎮流器在我國起步較早,但起點極低,市場低價格機制業經形成,從市場經濟角度出發,留給解決電子鎮流器電磁兼容性的制作“成本空間”近乎為“零”,這就給照明電器行業提升電子鎮流器的品質和執行“3C”認證帶來了一個幾乎無法逾越的障礙和形成了一個極大的“成本難題”.因此如何依靠“創新性”的技術手段以低成本實現電子鎮流器的電磁兼容性,是任何一個科研設計工作者無法否認也無法回避的現實難題.
4.2.2體積難點
由于燈具設計的緊湊性、經濟性和小型化及細管徑燈管(T8、T6、T5、T4等)的推廣,要求電子鎮流器同步向“小”“細”“緊”方向發展.因此電子鎮流器的EMI設計電路必須實現體積的小型化,而這恰恰與EMI濾波器濾波電感為避免磁飽和以及濾波電容增加容量需要體積增大形成尖銳的對立.
4.2.3 工藝制作難點
由于電子鎮流器體積限制和適應燈具形狀要求,在電路設計排版時,元器件特別是電感元件的相對位置,輸入\輸出回路、連接導線,甚至印刷線路板的銅箔,都將可能產生高頻磁場感應和電場感應,導致EMI傳導干擾的某些頻段超標,這時即使加大濾波器的電感和電容,也將收效甚微.
4.2.4可靠性難點
電子鎮流器如果不解決可靠性問題、保障長壽命(>30000h)工作,要想大面積推廣和扭轉“節能不節錢”的印象,即便各項技術指標包括電磁兼容性在內的測試數據再高水平,也終歸是“花瓶”一個,或者充其量也只能稱為科研樣品而已,明顯沒有實用意義,因此在設計電子鎮流器EMI電路時務必將可靠性牢牢擺在首位.
4.2.5兼顧性難點
嚴格說,電子鎮流器特別是PPFC電路的電子鎮流器畢竟是一種經科學而巧妙的設計手段組合而成的電子產品,同時又要集強電、弱電、微電子、光學、電真空、電磁學等多學科高技術為一體.因此設計上的任何改變,均將導致其它性能指標的改變,往往是“牽一發而動全身”.因此在設計探討電子鎮流器EMI濾波器時一定要全面、慎重并兼顧電子鎮流器的輸入電流諧波含量(THD)、輸入功率因數(PF)、燈電流波峰比(CF)、燈啟動特性、電能轉換效率、匹配特性、燈功率、異常狀態保護、振蕩頻率、高低溫特性、安全性能和高可靠性等方面,切不可顧此而失彼.
5、電子鎮流器技術方案探討
5.1 SY/EMC203A厚膜集成電路(IC)簡介
電子鎮流器專用厚膜IC(均為已申請或已授權專利)
PPFC電子鎮流器的專用厚膜IC分別為電磁兼容厚膜IC(SY/EMC203A)、功率因數校正厚膜IC(SY/PF193B)和異常狀態保護厚膜IC(SY/BF183C).可適應功率范圍:單燈(T8/T5)8~150W,雙燈(T8/T5)2×8W~2×70W,外形尺寸見圖2.
圖2
5.2 采用SY/EMC203A的EMI濾波器
5.2.1電原理圖
采用SY/EMC203A厚膜IC組成的EMI濾波器在適當調整外圍濾波電感和電容的基礎上,可全面適用于APFC、PPFC、NPFC各類電子鎮流器,相應指標符合IEC61000-3-2(3)、GB17625、GB17743及歐盟EN55015、EN55022、EN55025和美國FCC(class B)等標準要求.電原理圖見圖3.
圖3
5.2.2器件的設計和選擇
5.2.2.1 EMI濾波電感
L1、L2為共軛繞制的兩組線圈,共用一套磁芯,磁隙為0.1~0.2mm,電感量范圍40~80mh,繞制線圈線徑及磁芯的大小,依據電子鎮流器的功率大小確定,基本原則是既能滿足抑制EMI共模(CM)干擾信號的要求,同時功耗又不明顯增加.
L3、L4為兩個采用“I”字形磁柱獨立繞制的線圈,電感量范圍5~15mh,主要用于抑制差模(DM)干擾信號,制作原則同L1、L2.
5.2.2.2 EMI濾波電容
濾波電容C1,容量取值為0.1~0.33μf,選用耐壓為交流275V的“X2”級方形電容.
5.2.2.3其它器件
RV為壓敏電阻,當電源電壓為AC220-240V 50HZ時選用10D561,電源電壓為AC110-120V 60HZ時,選用10D301.R1為泄放電阻,數值為1MΩ 1W.
6、由厚膜IC組成的全性能PPFC電子鎮流器
6.1電原理框圖
電原理框圖如圖4所示
圖4
6.2結構示例
見圖片5,圖中為單燈36W和雙燈2×36W電子鎮流器,外形尺寸分別為275×27×21mm及155×42×26mm和320×35×28mm及130×65×32mm.
圖5
6.3測試數據
電磁兼容(EMC),輸入、輸出特性分別見圖6的4個圖表(單燈36W).電磁兼容性檢測采用杭州伏達測試技術研究所“EMC300A電磁兼容·傳導干擾測試系統”;輸入、輸出特性檢測采用杭州遠方儀器有限公司“HB-3電子鎮流器測試系統”.
圖6
6.4照明燈具組裝
組裝照明燈具時,為保障燈具電磁兼容特性下述幾點應妥加掌握:
a、電子鎮流器的接地點或接地線應與照明燈具的接地點可靠連接,當燈具為塑料體時,必須將電子鎮流器的接地點或線連同電源線一起引出(三芯線).
b、當照明燈具為多燈組合并采用多個電子鎮流器時,應分別將各電子鎮流器的接地或線單獨與燈具接地點連接,切勿串接.
c、照明燈具內,輸入電源線,盡量不要與電子鎮流器輸出至燈管的導線并行或過份靠近.
d、照明燈具的外電源輸入引線不宜超過1.5M,否則將導致EMI測試數據出現偏差.
7、結論
7.1電子鎮流器是照明電器中最重要的基礎部件之一,在我國全面實施強制認證(3C)制度的形勢下,解決電子鎮流器電磁兼容性(EMC),已成為照明電器行業刻不容緩的一項重要工作和課題.
7.2電子鎮流器電磁兼容性(EMC)問題的關鍵并非理論問題,也非技術問題,而是照明行業現狀和市場機制現實所決定的,依據我國國情,電子鎮流器電磁兼容(EMC)的一項實際而又關鍵的技術是解決PPFC電子鎮流器的電磁兼容性.
7.3電子鎮流器電磁兼容性(EMC)所面臨的“關鍵技術”以及“成本”、“體積”、“工藝制作”、“可靠性”、“兼顧性”等五大難題,只能依靠“創造性”技術方案才可望解決.
7.4本文所涉及的技術方案和SY系列厚膜集成電路(IC)僅是一種發明性探討,目的是在電子鎮流器科研領域“拋磚引玉”和直接與生產企業合作,期望在創新性技術設計、知識產權和宏觀戰略合作的科學基礎上,擺脫“弄虛作假”“打擦邊球”及單純“價格手段”模式,全面提升我國電子鎮流器的品質和技術含量,從而形成“公平競爭”格局,增強國際市場競爭力.
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