电子镇流器的危险区域[1]

   1、前言

    你是否遇到过这种情况？你完成了一项大型照明翻新改造工程的设计，在工程中你用先进的电子镇流器取代上千个荧光灯灯具中的旧式磁性镇流器。客户满怀期望通过这一改造节省能源，降低维修成本，并得到较好的照明效果。不幸的是，电器承包商却发现了你设计中明显的问题，因为照明控制系统的元件在安装期间已经开始损坏。

    很快人们发现机械继电器触点被熔在了一起，但是为什么会发生这种情况？电路是根据国家电器法规（NEC）的需要设计的，承包商按照工程师的图纸施工，电子镇流器是列入UL认证目录（UL-listed）中的产品，而照明控制继电器的额定负载的最值设计是合理。那么为什么继电器的触点会熔在一起呢？

    最合理的答案是：这是由电子镇流器的浪涌电流造成的。

    2.什么是浪涌电流

    浪涌电流对于照明设计者来说不是一个新的问题，在IES照明手册上可以迅速查到白炽灯的钨丝在冷却状态下存在相当低的电阻，当首次提供电能时，通过钨丝的电流量要比当钨丝达到正常工作温度时通过的电流量大20～25倍。幸运的是，这种情况通常发生在零点几毫秒之内。因此为白炽灯负载设计的机械继电器通常具有超尺寸的触点以便处理这种电流的初始冲击。

    浪涌电流对用于荧光灯的磁芯和线圈镇流器影响不大。流向灯内的电流由一个电感器来控制，当首次提供电能时电感器具有较高的阻抗。通常可在不到10毫秒的时间内将浪涌电流量限制在10倍或限制在工作电流值上。因此，为白炽灯负载设计的电路也适用于处理由荧光灯普通镇流器负载引起的浪涌电流。

    然而时代已经变了。作为设计选择，国家器具能源保护条例几乎取消了常规磁性镇流器，最新的设计是电子镇流器。电子镇流器具有体积小、轻便、低能耗、消除频闪，能为先进的灯提供调光特性等优点。电子镇流器的可靠性问题在早期的设计中已经得到解决，而遗留下来的唯一的缺陷就是浪涌电流问题。

    3.简单的电子镇流器设计概念

    电子镇流器的设计概念比较简单。在这种简单设计中有两个主要问题。首先，只有当来自整流器的输入电压大于电容器的电压时电流才能流入电容器。在每次AC周期的峰值上电容器都有被充满电的情况发生，其结果是输入电流不是正弦波，从而使转换器出现大量的谐波失真。这可以造成电源线路过热，给公用事业公司造成很大的麻烦。

    镇流器的制造商在处理这个问题上有两个设计上的选择。首先，他们可以安装一个由电感器、电容器和电阻组成的被动滤波器，在电路中放置在AC-DC转换器之前。这个滤波器使电流平稳地流入桥式全波整流器，以产生谐波失真（THD）总量被控制在20%～30%之间的正弦波(这同样有助于提高镇流器的功率因数)。

    第二个设计选择是采用一个主动滤波器，将其安装在桥式全波整流器之后。这实际上是一个既可以过滤流入电容器的电流又可为电子镇流器提供一个高功率因数的电子开关。

    镇流器的制造商们通常愿意选择主动滤波器，这有几个理由：主动滤波器能将谐波失真控制得比被动滤波器低，一般低于10%。更重要的是采用电子元件的主动滤波器具有比被动滤波器便宜、体积小、重量轻和节省能源等优点。