電子式安定器的架構與分類

電子安定器的基本架構如圖2-5 所示，工作原理為：將市電之低頻交流電源 整流後，利用換流器電路轉為高頻且較高壓之正負交替電壓信號，再送進以燈管 為負載的諧振電路，利用電路諧振時產生的高壓，讓燈管啟動[14]。

但為合乎高功率因數、低諧波影響之規範與要求，多於其中加上功因修正電 路（Power factor correction；PFC，又稱輸入電流修飾），並且在功因修正電路與 市電壓之間加入有低通濾波作用之電磁干擾濾波(Electro magnetic interference filter, EMI filter)電路，以減少電磁干擾。因此，較一般的電路方塊如圖 2-6 所示。

電子安定器的分類有很多種，主要的分類以換流器(Inverter)功率開關元件驅 動訊號的產生方式來區分，可分為自激式電子安定器及他激式電子安定器。電子 安定器若整合功因修正電路和換流諧振電路，則稱為單級架構﹔分開設計則為兩 級架構。以下就各種安定器設計作介紹。

市電低頻

交流電源 整流電路 換流器 諧振電路 燈管負載

圖2-5 電子安定器之基本電路方塊圖

市電低頻

交流電源 整流電路 功因修正 換流器 諧振電路 燈管負載 電路

負載共振換流器

EMI 濾波電路

圖2-6 電子安定器之一般電路方塊圖

2.4.1 自激式電子安定器(Self-oscillating electronic ballast)

顧名思義，自激式電子安定器其開關驅動訊號是由其電路自然產生。自激式 電子安定器的驅動電路是將飽和鐵心串接於諧振電路上，利用磁通變化所感應之 正負電壓控制功率開關元件導通與截止，如圖2-7[9]所示。

自激式的電子安定器，優點就是便宜，因為沒有使用其他控制IC，大部分元 件都是被動元件。自激式的缺點就是沒有燈管故障偵測的功能。另外，新的研究 [10]顯示，自激式亦可整合功因修正級，使得功因修正大於 0.9。

2.4.2 他激式電子安定器

他激式電子安定器的驅動方式是以一組可以自行產生驅動訊號的控制電路，

來控制功率開關元件的導通與截止，不與安定器的諧振電路有關，如圖2-8 所示。

自激式的電子安定器歷史比他激式來的早[11]，因為早期的電子安定器都是 由離散式元件（Discrete Components）組合而成，體積大且較笨重，控制電路的 實現也較為複雜。值得慶幸的是，當前積體電路技術進步，市面上已有多種針對 驅動半橋換流器架構所設計的應用IC，如：UBA2021、IR2155、L6569、KA7521/41 等，不但可以解決半橋換流器兩個電晶體的驅動訊號不共地問題，而且可以直接

表2-3 自激式與他激式安定器比較表 項目 自激式[[10],[11]] 他激式[7]

功因 ＞0.9 >0.9

峰值因數 未提供 <1.7

諧波失真 <33% <33%

震盪頻率 固定 可調

調光 可 可

優勢 1.較便宜(不需控制 IC) 2.線路較簡單

3.強韌(robust)，因為被 動元件不易故障。

1.頻率可調，控制預熱 電壓，延長燈管壽命。

2.調光設計較容易。

3.故障偵測功能。

4.能源效率較高。

缺點 1.頻率固定。

2.調光設計複雜。

3.外加功能限制較多，

也較麻煩(燈管故障偵 測功能須另加IC)。

1.較貴(需要控制 IC)