由于荧光灯是一种气体放电灯,它的启辉和点燃,需要有足够高的灯管击穿电压。为了使荧光灯在电子镇流驱动下能顺利启辉,很多电子镇流装置都采用了LC串联谐振电路来满足荧光灯对启动的特殊要求。

如我们所知,LC是属于电压谐振。所以串联的LC一旦发生谐振,就会产生很高的谐振电压。电子镇流器正是利用了LC串联谐振的这一特点,来启动和点亮荧光灯的。其拓扑结构示意见图1。

图1

LC串联谐振频率的数学表达式为:f=1(2πLC)。频率特性曲线见图2。

图2中,LC串联谐振的频率为f0,谐振电压为V0。然而电子镇流器中的LC串联谐振,通常都是发生在以灯管最低启辉电压VL为边界的谐振区域(f2-f1)内。需要说明的是,灯管最低启辉电压VL会因具体灯管的一致性有所偏差。

图2

但是,由于荧光灯通常都是安装在金属灯具中的,所以在电子镇流器的实际应用中,灯的接线与金属灯具之间就会形成分布电容。以普通40W的直管型荧光灯为例,其每根1米多长的接线与金属灯具之间会分别产生约200pF的分布电容Ca和Cb,见图3。

图 3

由图3串联谐振电路的分布电容Ca和Cb在金属灯具(灯罩上)的串联 ,最终就会在LC串联谐振电路的电容C上,形成一个约100pF的等效并联电容。100pF的分布电容将会给谐振电路带来很大的影响。我们以一个常见例子来说明。例如:LC谐振电路中的电感L为14mH ,电容C为68nF。由串联谐振频率的数学表达式得知 ,此时谐振频率应为51582kHz。而增加了100pF的分布电容后 ,其谐振频率会变为51207kHz。二者相差375Hz。如果电子镇流器原来的工作频率就已远远低于其LC的谐振频率f0 ,则分布电容的加入就会使LC串联谐振的频率进一步发生偏移。一旦偏移后的频率落在了图2中f2-f1的范围之外 ,则灯管就无法再被启动。业内人士称此为 :镇流器输出端的开路电压(OCV)不够高),不能有效击穿灯管 ,使之点燃。基于这个道理,在电子镇流器的实际应用中,有时就会出现镇流器并没有损坏,但无法点亮荧光灯的情况。

从LC串联谐振频率的数学表达式f=1(2πLC)中,我们可以清楚地看到:频率f是电感L和电容C的函数,且频率f与电感L和电容C成反比关系。既然在电子镇流器的实际应用中,串联谐振电容C只会因分布电容的参与而变大,从而使谐振频率f0变小,我们在设计电子镇流器时,就应将镇流器的工作频率设计在LC谐振频率的正偏差(即图2的f2-f0)范围内。这样才能确保当分布电容参与LC谐振时,也不会造成点不亮灯的情况发生。