浙江树人大学 任条娟

引言

电子节能灯是走进千家万户的产品，提高它的品质对于提倡节能的现代化建设有重要意义，对于生产企业则是增强产品竞争力的必由途径，电子节能灯实现节能的主要原理是以电子镇流器代替传播电感镇流器，提高电子节能灯品质最重要的是要保证电子镇流器的品质，我校受企业的委托研制了本综合测试仪，用于生产过程中的分析，测试电子镇流器的性能。

1 电子镇流器主要测试项目

电子镇流器原理可以简化为图1所示的电路，影响电子镇流器性能的主要指标有：启动阶段的预热灯管电压，预热灯丝电流和预热时间，稳定后的灯管电压、灯管电流、灯丝电流、振荡频率、输入电流、输入功率和功率因素，为此须放置传感器采集输出端的灯管电压，灯丝电流，阴极电路和振荡频率，采集输入端的功率、电流和功率因素等数据，然后分析、计算采集的数据得到电子镇流器的各项性能指标。

2 测试仪总体设计思路

图2是测试仪的总体框图，本测试仪由计算机和嵌入式测试仪两部分组成，嵌入式测试仪采集并分析各项数据，然后经RS232串口上传到计算机，在计算机上显示并保存测试结果。

嵌入式测试仪以MSP430F133为核心，MSP430F133是TI公司生产的低功耗16位混合信号单片机，最高处理能力为8MIPS，具有8KB Flash型存储器和256字节RAM，2个16位计数器和1个看门狗定时器，1个串行通信接口，还有一个最高转换速度200ksps的12位ADC模块，MSP430F133单片机非常适合于本测试仪中的设计要求，具有非常高的性价比，例如他内部丰富的外设资源，可以大大简化本测试仪的硬件设计.

电子镇流器的振荡频率一般在40KHz左右，启动时灯管电压（峰-峰值）通常超过1000V，而在稳定后灯管电压（有效值）不到100V，具有频率高、电压高及变化幅度大等特点，因此，信号采集电路的设计是本测试仪设计的重点和难点。

3 主要功能模块的设计

3.1 灯管电压和工作频率信号采集硬件设计

测试仪灯管电压（有效值）测试量程为0-500V。为了与信号变换及ADC电路相适应，必须将该灯管电压信号衰减到0-2.5V，即200：1的分压衰减。

通过对多种电阻器件分布电感和电容特性的深入研究及实例，发现3386型单圈玻璃釉电位器具有极小的分布电感和电容，用它制作4MΩ：20KΩ（分压比为200：1）的分压取样电路，分压得到的信号非线性和畸变均小于1%，完全满足测试仪精度的要求。

电子镇流器输出灯管电压信号的频率和幅度都极不稳定，随着灯管和器件发热会发生显著变化，通常频率和电压信号包络被电网的工频信号调制，采用常规的峰值检波电路或平均值检波电路等方法来测试灯管电压有效值，都会有较大的误差，因而采用真有效值测量专用集成电路AD637，将杂乱的灯管电压信号转换为对应的有效值直流电压，然后送MSP430F133内部的ADC转换器。

测试仪中的频率测量电路是将衰减取样到的灯管电压信号送由LM393构成的具有迟滞特性得比较器，将交流信号整形为脉冲信号，然后送MSP430F133的计数器输入脚，由MSP430F133内部计数器实现频率测量，具体实现电路如图3所示。

3.2 灯丝电流和灯管电流采集硬件设计

电流传感器选择受诸多因素限制，灯丝电流在预热阶段达几百mA，而在正常时只有几十mA；灯丝电阻有多种规格，从几Ω到几十Ω；波形是杂乱的，频率在40KHz左右，频率和幅值均受电网工频信号的调制，因此，电流采样电路使用常规的采样电阻取样或者线圈感应取样设计，存在带宽窄、非线性和畸变严重，影响电子镇流器的工作状态等问题，都不能满足测试仪的要求。

为此，选择闭环式霍尔电流传感器作为测试仪的电流传感器，闭环式霍尔电流传感器的磁芯中磁通量近乎为0，因此，插入损耗很小，几乎不会对被测电路产生影响，并且可以测量从直流到100kHz各种波形的电流，另外与被测定对象之间是物理隔离的。

闭环式霍尔电流传感器工作原理如图4所示，如果霍尔元件有磁场通过，则有电压输出，该电压放大并转换为电流输出给补偿线圈，由补偿线圈产生与被测电流方向相反的磁场，经动态反馈使磁芯中的磁通为0，此时

I1×N1=I2×N2即I1=I2（N2/I1）=（Uo/Rs）（N2/I1） 

式中，I1为被测电流，N1为其对应初级绕组的匝数；I2为补偿线圈中的电流，N2是补偿线圈中的匝数；Uo是I2流经取样电阻Rs产生的压降，由上式可知，当磁场平衡时，只要测量Uo即可计算得到被测电流。

经测试，闭环式霍尔电流传感器完全满足测试仪电流取样的各项要求，确保了测试仪电