智能大功率电子镇流器与城市照明智能管理系统 一、本发明的基本特点
本发明是关于电子镇流器的一种新技术——智能大功率电子镇流器的应用技术，以及该技术在城市照明智能管理系统中的应用。这种具有智能技术的大功率电子镇流器，我们称为“智能大功率电子镇流器”，并把使用此“智能大功率电子镇流器”的照明系统称为“照明智能管理系统”。本发明的目的是为了节省能源(30-50％)，延长照明灯的使用寿命，增加照明灯的使用功能，提高工作效率和便于设备维护管理。
在同样功率之下，荧光灯的亮度是白炽灯的5倍，金卤灯(MHL金属卤化物灯)的亮度是白炽灯的8倍，高压钠灯(HPS高气压钠蒸汽放电灯)的亮度高达白炽灯的10倍。因此荧光灯、金卤灯、高压钠灯在家庭、商业、工业领域和城市街道照明等方面应用非常广泛。金卤灯和高压钠灯都属于高强度放电(HID)灯，是新一代节能光源。但这些节能灯在使用的时候都需要配一个镇流器(电感)或电子镇流器。
目前荧光灯、金卤灯、高压钠灯所用的镇流器，大部分都是电感式镇流器。电感式镇流器的特点是体积大，重量重，功率因数低(仅有0.5左右)，输出电压不稳定，照明灯的亮度变化大，效率低，特别是，当电网电压不稳时，照明灯极容易损坏等。但因电感式镇流器成本低，可靠性高等优点，目前还是被广泛使用。
近年来，随着照明技术的不断发展，电子镇流器已开始逐渐被人使用，如荧光灯电子镇流器，但这些荧光灯电子镇流器的输出功率一般都很小，基本上都在10瓦到40瓦之间。而功率相对较大一些的金卤灯、高压钠灯电子镇流器目前还很少有人使用，并且在为数极少已经开始使用的金卤灯、高压钠灯电子镇流器中，输出功率也不很大，大部分都在60瓦到150瓦之间。
大功率电子镇流器不能被广泛使用的主要原因是成本过高，一个200W的电感式镇流器成本才130元左右，而同样一个200W的电子镇流器成本则需要300元，如功率超200W成本更高。为了降低成本，目前使用的电子镇流器功能都很简单，亮度一般都不可调，没有真正达到节能灯节能地目的。因此目前大功率电子镇流器很难在照明电路中推广使用。目前人们广泛称谓的节能灯，都是泛指那些小功率(10-20瓦)的荧光灯，其节能的特点也是相对于同等功率的白炽灯而言的。
本发明的智能大功率电子镇流器，其输出功率一般都在100瓦以上，并且每一盏照明灯都可以利用计算机或微电脑进行智能控制。通过照明供电网络，利用载波通信，在线进行性能检测、状态查询、亮度调节，以及定时控制等。这种智能大功率电子镇流器主要用于大功率金卤灯、高压钠灯的城市照明智能管理系统之中。智能大功率电子镇流器除了可以通过计算机或单片机进行控制外，还可以用红外或无线电遥控器进行控制，可以对每个灯进行单独操作，也可以对整个系统进行操作。因此，这种智能大功率电子镇流器在城市照明、高速公路、大型商场和公共场所等领域非常适用。
智能大功率电子镇流器的基本特点是，工作频率较高(20-60KHz)，输出电压波形近似方波，电流导通角大(半周内很接近180度，比正弦波大30度以上)。因此，智能电子镇流器照明灯的亮度要比电感式镇流器照明灯的亮度平均高15-30％，且不会让眼睛感到闪烁。另外智能大功率电子镇流器的优点是体积小，输出功率稳定，照明灯亮度变化小，以及功率因数高等优点，特别适用于电网电压不稳定，要求输出功率稳定的场合。
现代城市的楼群建筑越建越高，城市照明使用大功率高压钠灯、金卤灯越来越多，由于受功率器件参数的限制，目前的电子镇流器输出功率很难达到200W以上；另一方面，目前的电子镇流器一般都不能对照明灯的亮度进行调节和远距离控制，设备维护也不方便。
一些高速公路，到了晚上的时候，有的路段车多，有的路段车少，但目前高速公路上的路灯要么就不开，要么就全亮，这样不是交通不方便，就是很浪费能源。如果在高速公路上全部安装照明智能管理系统，并按一定的距离安装一些车辆检测装置(地面检测电感线圈或灯光感应器)，用来采样和触发照明智能管理系统的灯光控制功能，没有车或很少车辆行驶的时候让灯光微亮，有车辆行驶的时候，让灯光变亮，让灯光跟着车辆自动变化，这样会节省很多能源。
在城市照明系统中，刚入夜的时候，街道上来来往往的人很多，城市交通以及商业活动很繁忙，人们对照明亮度要求很高，到了深夜，街道上来来往往的人较为稀少，商业活动已基本停止，另外入夜后人的眼睛经过几个小时的适应，灵敏度已变得很高，人们对照明亮度的要求可以有所降低，此时，为了节省能源，可以关掉一部分灯光照明，或者把部分路段照明灯的亮度调低；另一方面，在城市数十万，甚至数百万个照明设备之中，哪一个有故障需要进行维修，人工检查起来非常麻烦，得沿着照明线路一条街道又一条街道地进行检查，非常不方便；还有一些特殊场合，如：体育场、影剧院、娱乐场等，经常需要对灯光照明进行亮度调节，以增加气氛；还有人工照明的花卉、蔬菜生产厂等，时刻需要对照明强度进行调节，利用电子计算机按程序对智能电子镇流器进行自动控制，将会达到非常满意的预想效果。
另外，对于荧光灯、高压钠灯以及金卤灯，尽管它们的发光机理各不相同(温度和激发是物体发光的基本要素)，它们发光的亮度并不是完全与输入功率成正比的。对于一般发光体，其发光特性基本如图1所示。在输入功率很低的时候，亮度与输入功率呈指数特性；当输入功率很大的时候，亮度与输入功率又呈对数特性，只有在很小一段功率变化范围内，亮度与输入功率才比较地接近线性。图1照明灯的亮度曲线也叫“咖玛”曲线，因为它与希腊字母“Γ”很相似。
图1中，当输入功率很小，小于Pa时，由于照明灯内温度较低，其发出的光大部分是红外线，眼睛不容易看到；当输入功率大于Pa时，照明灯内温度升高，灯光频率不断升高，眼睛对灯光的灵敏度也不断升高，此时灯光已基本在可见光的范围，所以其亮度与输入功率基本成线性变化；当输入功率大于Pb时，照明灯内温度继续上升，灯光频率也不断升高，并且开始出现紫外线光，人眼对较高频率的紫外线光的灵敏度反而降低，此时灯光亮度与输入功率不再成正比；当输入功率大于Pd时，照明灯内温度持续升高，使紫外线急激增加，此时肉眼并不感到灯光亮度在随着输入功率增加而增加(出现了饱和)，反而因为紫外线的激增而感到耀眼，很容易伤害眼睛。除此以外，还会降低照明灯的使用寿命。因为当温度过高时，在电场的作用下金属很容易被蒸发和电离，被蒸发的金属有一部分会沉淀在照明灯的玻璃壳上，使玻璃的透光率降低，同时，由于电极处于过度发射电子和热蒸发而被腐蚀，很容易失效。对于荧光灯虽然是靠紫外线激发而发光，但也同样会出现随着输入功率增加灯光亮度达到饱和，灯丝被腐蚀的现象。
从照明灯的亮度和工作效率和使用寿命等方面来考虑，照明灯的输入功率为Pc时最合适，但目前的电子镇流器其输出功率是不可调的，因此其无法保证输入功率一定为Pc。因为无论是荧光灯、高压钠灯或者金卤灯，在刚刚被点亮的时候内阻都比较大，如果一开始就工作在Pc点，随着工作时间的推移，因其内阻会慢慢的变小，即输入功率将会慢慢的变大，最后会远离Pc点而去。其电压、功率工作特性曲线如图2所示。
图2中，t1是高压钠灯开始点火时刻，数千伏高压被加于高压钠灯电极的两端；t2时刻高压钠灯被点亮，由于灯泡内的温度还很低，内阻较高，所以输入功率和亮度均较低，尔后随着温度上升功率和亮度也上升；t3时刻高压钠灯亮度已基本达到正常值，但还不稳定，输入功率还要继续往上漂移；t4时刻高压钠灯亮度已经开始出现饱和，但输入功率还在增加，直到t5时刻高压钠灯亮度达到最大值，输入功率才趋于稳定。
对于使用电感式镇流器的照明灯，输入功率与亮度的非线性情况尤为严重，因为电感式镇流器的阻抗呈负阻特性，即输入电压低时阻抗较大，输入电压高时阻抗变小。这是因为电感式镇流器一般都是选用矽钢片作为导磁材料，并且为了降低成本，磁通密度也都取得很高，当流过电感线圈的电流稍微大一点，磁芯就会接近饱和，导磁率会急速下降，即电感量会减小。因此电感式镇流器照明灯当输入电压稍高一点时很容易产生过功率状态。
根据数据统计，目前城市照明灯大部分时间都是工作在电网电压为交流230伏的状态，在此状态下电感式镇流器照明灯工作一段时间以后，就开始处于过功率工作状态，即处于图1工作曲线的d点，而照明灯的最佳工作点应该是c点，对应的工作电压应该是交流200伏左右。但是照明灯刚开始工作的时候最好不要直接工作在交流200伏的状态，否则有些照明灯很可能不容易点亮，或永远难以达到最佳工作点c。这是因为大部分照明灯，都具有一种类似铁磁材料磁滞回线形状的工作曲线，如图3所示。
图3中曲线1表示照明灯的输入功率是由低升高，曲线2表示照明灯输入功率是由高降低，与铁磁材料的磁滞回线形状很相似。这种“磁滞”效应可以这样解释，当输入功率增加时，需要提供一部分功率给照明灯增加热量，而当输入功率减少时，照明灯不是要增加热量，而是要释放一部分热量；另外一种解释是，当输入功率增加时，照明灯内被电离的等离子浓度会增加，而当输入功率减小时，照明灯内的等离子浓度不会马上减少，而是要保持一段时间。
这种情况很容易验证，冬天我们在打开日光灯开关的时候，一般都需要较长的预热时间才能点亮，而一次点亮以后，再次关灯和开灯，日光灯很快就会被点亮。或用一个调压器来做试验，先把灯点亮，再把输入电压调低，灯光变暗并不很明显，但此时把电压断开后再加上，一般日光灯就很难再点亮。所以，照明灯在刚开始工作的时候，输入功率(或工作电压)略高一些是必要的，而工作一段时间以后，就应该退回到其最佳工作状态。但需指出，功率和电压是两回事，请参考图2。
还有，对于同一盏灯在使用温度环境不同的情况下其亮度-功率曲线也是不同的，在同一亮度之下，冬天使用时其输入功率要比夏天大一些。以及，一般的照明灯在开始使用的初期，其发光效率一般都很高，而经过使用一段时间以后，其发光效率将会下降，此时应该适当提高输入功率来提高亮度，以进以步延长照明灯的使用寿命。
针对目前电感式镇流器和电子镇流器在城市照明方面存在的不足，本发明的智能大功率电子镇流器，它不但输出功率大，还可以实现智能控制，特别适用于大功率高压钠灯和金卤灯在城市照明中的应用。智能大功率电子镇流器，通过自动调整工作频率和开关管工作的占空比以及输出电压等各种参数，让照明灯工作在最佳状态，不但可以节能(约30％)，还可以延长照明灯的使用寿命(约30％)。在城市照明中，通过使用智能电子镇流器及照明智能管理系统，对照明分地段、分时间、分用途进行亮度控制，可以节省能源50％以上。
这种采用新技术制造的智能大功率电子镇流器，在每个照明灯上都装有一个数据处理电路，以及遥控信号接收、调制解调电路、译码、编码电路。并且还使用了长距离电力线网络通信新技术，利用输电线路，实现照明控制中心(计算机数据处理系统)与智能电子镇流器之间的通信，从而，可以实现远距离故障查询以及多种功能控制。这种新技术的使用，将给我国城市的照明智能化管理带来革命性的进步。
二、城市照明智能管理系统基本原理
图4和图5是本发明的城市照明智能管理系统的工作原理示意图，图6是城市照明智能管理系统各主要组成部分的方块图。图4和图5中，左边部分为计算机数据处理照明控制中心，及遥控信号(这里我们把经过调制的控制信号定义为“遥控信号”，以便与后面的控制信号相区别)传输网络系统；右边部分主要为智能电子镇流器。与图6对应的这两个部分正好以“AC-IN”符号中间分开，“AC”的一侧为计算机数据处理照明控制中心，及遥控信号传输网络系统，“IN”的一侧为智能电子镇流器及照明灯。图4和图5的区别在于，图4是利用电网的两条输电线来传输遥控信号，而图5则是利用电网两条输电线路的其中一条和大地来传输遥控信号，两者各有优缺点。
需要对照明灯进行控制的程序全部存储在照明控制中心的电子计算机之中，计算机输出的控制信号通过调制解调器进行调制，再通过输电网络线路，有时需经过中继放大器(线路放大器)进行放大，最后传送到每一个智能电子镇流器。与计算机数据处理遥控信号发送端相对应，每个智能电子镇流器中都有一套很完备的信号接收和数据处理及控制电路。
控制中心发送出来的高频调制信号(遥控信号)，首先要经过发送和接收端的高压隔离电路，高压隔离电路同时也是输出输入滤波电路，然后经接收电路放大和解调电路解调制，解调制后输出的二进制编码信号，再经EMI(Electromagnetic Interference)隔离电路被送到译码电路进行译码。译码电路首先对二进制编码信号进行地址译码(Address decoding)，如果地址码对不上，译码器就没有信号输出；如果地址码对得上，译码器就输出二进制数据信号(Data-code)，经数据处理电路进行处理后，输出多组控制信号给控制电路，最后控制电路根据输入信号的内容，来改变电子镇流器的多个参数，从而实现对每个照明灯进行多种功能控制。
在照明控制中心安装有一个或多个不同的照明灯受控样本(不同功率、不同型号、不同使用日期等)，用于对照明灯工作状态的数据进行取样。需要取样时，用仪器不断检测这些不同照明灯受控样本的工作状态，并把检测得到的数据输入计算机，由计算机自动进行数据处理。计算机需要对某个灯的参数进行控制时，会自动向控制对象发出遥控信号。例如，照明灯工作一段时间以后，电子镇流器输出功率会增大，功率由Pc增大到Pd(图1)，但亮度并不增加很多，为了节能，希望电子镇流器输出功率退回到Pc最佳工作点。要实现这个目的，采用上面介绍的自动控制方法，很容易就能实现。
图4和图5中还有一个控制器和无线电或红外遥控器遥控功能，利用这个功能，可以不需要经过计算机，使用控制器或遥控器就可以对整个系统中的智能大功率电子镇流器进行控制，或者单独对某个智能大功率电子镇流器进行控制。这个功能特别适用于一些比较小的应用场合，如商店场、体育馆、影剧院等，通过一个遥控器就可以实现多种操作。用红外遥控，电路比较简单，但作用距离较短，方向性也很强；而用无线电遥控，电路比较复杂，作用距离较远，且基本没有方向性。两者各有优缺点，可适用不同场合。
遥控器的功能可以作得很简单，只对照明灯进行开或者关控制，也可以作得较复杂，除了查询功能以外，其它控制功能全部都可以通过遥控器来实现。控制器的功能一般都要比遥控器复杂一些，除了查询功能以外，计算机能实现的功能，控制器也可以实现。因为控制器是通过电缆直接与信号发送电路连接，电路比较简单和工作更可靠。所以，在很多场合(不需要查询的场合)都可以不需要计算机，用控制器就可以对照明进行智能控制。
图4和图5组成的城市照明智能管理系统，照明线路供电输入或者输出的两端，都连接有高频阻波器。高频阻波器的功能，主要是对照明线路与其它线路进行隔离，其目的：一个是防止线路以外的设备对遥控信号产生分流、短路和干扰，影响控电路的正常工作；另一个是防止本照明系统的遥控信号对线路以外的设备产生干扰，影响线路以外的设备正常工作。由于高频阻波器对EMI(Electromagnetic Interference)有很大的隔离与滤波作用，因此，在照明线路中使用的设备在不互相影响工作的情况下，EMI部分指标可以降低。
三、大功率电子镇流器
目前市场上流行的电子镇流器一般都是荧光灯电子镇流器，功率都比较小，大部分都在20到40瓦之间，如果在一般的荧光灯电子镇流器上面实现智能管理，意义并不大。一方面荧光灯照明主要应用是家庭和办公室，它们使用地点分散，性能也不集中，很难分别对每个灯进行控制，如果要对它们独立进行控制，成本很高；另一方面，对功率较小的电子镇流器进行智能控制，虽然也可以节省一些能源，但比起城市照明中使用的大功率高压钠灯和金卤灯所节省的能源来说简直是微不足道，而城市照明线路相对集中，管理方便。因此我们这里所做的工作，主要都是针对大功率高压钠灯和金卤灯所用的大功率电子镇流器。
1、大功率电子镇流器中的PFC功率因数矫正电路
图6方块图中，颜色较深的部分是大功率电子镇流器主要组成部分的方块图。大功率电子镇流器一般都要求有PFC(Power Factor corrector)功率因数矫正电路，并且PFC功率因数矫正电路一般都用一个或两个大功率电源开关管组成，由它来构成一个升压式并联开关电源。
图7是一个带EMI(Electromagnetic Interference)滤波及整流的PFC功率因数矫正电路图。图7中LF1和LF2是EMI滤波电路，其作用是对电子镇流器电路与电网输电线路进行隔离，防止电子镇流器产生的脉冲电压或电流通过电网输电线路干扰其它电器。LF1是差模信号抑制电感，对电源线之间的干扰信号有很强的抑制作用。LF2是共模信号抑制电感，对电源线与大地之间的干扰信号有很强的抑制作用。但当流过LF1电感线圈的工作电流很大时很容易产生饱和，所以在对电感线圈进行设计时，一般都只考虑对共模信号进行抑制，而差模信号抑制可选用电容滤波器，如图7中的电容器C1就是一个差模信号滤波电容，C1同时也是整流输出滤波电容。
实际上图7的PFC功率因数矫正电路就是一个并联式开关电源电路。Q1是电源开关管，L2是升压电感，PWM是脉冲宽度控制电路，其输出脉冲的相位和宽度受3个取样电路(a、b、c)控制，取样电路a是输出电流过零取样，b是电源开关管工作电流取样，c是输出电压取样。图7的功率因数矫正电路，可以把功率因数提高到最大值约为0.98。
当输入电压为AC-220V时，PFC电路输出电压一般都为DC-400V。这是因为在这个输出电压的情况下，Q1的平均占空比正好是二分一左右，其稳压控制范围最大，使输入电压在AC-150-270V之间电路都能正常工作；另一方面，用于电子镇流器输出级的两个场效应开关管(半桥)一般耐压都在500-600V之间，从安全和效率方面来考虑取工作电压为400V，也是最佳选择。电流过零取样电路的作用是令开关电源的工作状态达到最佳，如电流还没过零开关管就导通，相当于电感L2中储存的能量有一部分被白白的浪费掉，电流过零后很久开关管才导通，相当于储能电感L2的利用率太低，输出电压纹波会增大。
图8是PFC功率因数矫正电路中输入电压、输入电流和流过升压电感的电流及输出电压波形。图中，VIN为输入电压波形，IIN为输入电流波形，IL为流过升压电感的电流波形，VOUT为输出电压波形。输入电流IIN与流过升压电感的电流IL波形不相同的原因，是储能滤波电容C1的平滑滤波作用。为了提高电路的功率因数，整流输出滤波电容C1不能选得太大，否则整流器的导通角会减小，降低电路的功率因数。所以并联开关电源输入电压基本上就是一个波纹系数很大的正弦脉动直流电压，在此条件下为了保证输出电压稳定，开关管Q1工作占空比要能不断地跟随输入电压的变化。即在输入电压很低时，开关管Q1导通工作时间要比截止工作时间长，而在输入电压较高时，开关管Q1导通工作时间要比截止工作时间短。
图9是PFC功率因数矫正电路主要部分的电压电流波形图，图中VIN为整流输出电压，也就是开关电源的输入电压；VOUT是开关电源输出电压，VL为升压电感两端电压；VDS是电源开关管漏极与源极之间的电压；IL是流过升压电感的电流；ID是流过升压二极管电流；IS是流过开关管的电流；TON为开关管导通工作时间；TOFF为开关管截止工作时间。
图7的PFC功率因数矫正电路，一般最大输出功率只有400W左右(开关管最大损耗功率为220W，环境温度为100℃)，当要求输出功率更大时，可以采用两个大功率开关管进行并联使用，但必须要考虑两个大功率开关管工作电流的平衡问题，或者采用如图10所示的推挽式开关电源电路。
图10中开关管Q1和Q2由控制电路控制，轮流导通，升压电感线圈L2、L3产生的电动势与输入电压叠加，然后经整流二极管D5、D6整流输出。Q1或Q2的工作原理与单管PFC功率矫正电路基本相同，但其输出功率等于两者之和。其最大优点，不但输出功率大，而且输出电压波纹非常小，因为Q1和Q2轮流给负载供电，因此，储能滤波电容的容量可以取得很小。另外，Q1和Q2虽然是轮流导通，但它们的工作时间是可以部分互相重叠的，即Q1和Q2是可以同时导通的，不需要预留死区时间(两个管在此期间都不能导通)。由于L2和L3是轮流或同时对负载供电，不会出现输出断流的情况，也不用担心电流不过零，Q1和Q2的工作占空比相对来说要比图7单管的取得小，因此这种控制电路不需要进行电流过零检测取样控制。
图10的电路还可以进一步改进，就是把升压电感线圈L2、L3同绕在一个变压器铁心上，由于流过两个线圈电流产生的磁场方向正好相反(双向极化)，磁通变化量要比单向极化时大好几倍，所以变压器的体积可做得很小。但也有缺点，双向极化变压器电路的两个开关管任何时刻都不能同时导通，因此Q1和Q2的工作占空比必须小于1/2，为此L2、L3也必须增加一个升压抽头，才能补偿因Q1和Q2占空比变小而引起输出电压的下降。
2、电感输出式电子镇流器
图11是电感输出式电子镇流器的功率输出部分工作原理图，此电路已开始应用在较大功率的荧光灯照明电路之中，也可以用于中小功率的高压钠灯或金卤灯照明之中。C4是驱动电路的电源滤波电容，C3是自举电容；C5、C6、C7是高压谐振回路电容，但这里起主要作用的是C7。开关管Q3、Q4一般都在漏极和源极之间内接一个反向阻尼二极管(开关管与二极管同一管芯)，在这种情况下C5可以不用，因为在任何时刻都有一个阻尼二极管导通，使L3、C6、C7能够组成回路产生串联谐振；D6是隔离二极管，R4和C8为振荡频率调整元件。Q3和Q4轮流导通，C6通过负载和电感被来回充放电，相当于向负载输出一个锯齿波电压(参考图14)。
在荧光灯还没有点亮的时候，L3与C5、C6、C7正好与输出电压产生谐振，一般谐振都在三次谐波或五次谐波上，经过几个方波周期后，C7两端的电压幅度会升到输出电压的好几十倍，电路品质因数Q值越高谐波电压就越高。电路产生高压的过程，请参看图12。
当C7两端的电压上升到1000V以上，达到荧光灯的击穿电压时，荧光灯将被击穿点亮，C7两端相当于被一个电阻旁路，谐振条件被破坏，此时L3由一个谐振电感变成一个扼流电感，使荧光灯的工作电压降到60-130V(工作电压与荧光灯结构、长度及性能有关)。另外C7与灯丝串联，还可以让荧光灯在点亮之前，先对灯丝加热，使荧光灯更容易点亮。
图11电感输出式电子镇流器用于高压钠灯和金卤灯电路时，由于高压钠灯和金卤灯没有加热灯丝，所以升压电容C7直接与灯两端并联，相对的点火电压要比荧光灯高1-3倍，一般要高达3000伏以上。因此，高压钠灯和金卤灯的点火升压电路比较复杂，或电路参数要求比较高。
图12是三次谐波产生振荡时的过程，a)为输出方波(即Q4源极和漏极两端的电压)，b)为三次谐波。当电压方波作用于LC串联回路时，方波的前后沿都会对LC串联回路产生激励，每次激励过后又会产生阻尼振荡(当输入电压波形的上升率dv/dt值大于谐振回路波形的上升率时，电路就会产生激励；当输入电压波形的上升率dv/dt值小于谐振回路波形的上升率时，电路就会产生阻尼)。由于每次激励过后振荡能量还没有释放完，紧接着又来一次新的激励，使振荡电压一次又一次地进行叠加，如果激励的相位与振荡波形的相位能保持同步，则振荡电压的幅度会越来越高，直到激励的能量与电路损耗的能量相等为止。如果谐振回路的品质因数Q值很高，谐振电压可以升高到几千伏。
由于Q3和Q4开始导通和截止都需要一定的过渡时间，为了防止Q3、Q4在导通、截止交接期间两个开关管都处于导通状态，产生损耗，降低效率，在设计驱动电路的时候都有意让Q3和Q4在交接的时候错开一些时间，这个错开的时间我们称之为死区。在大功率电子镇流器电路中，死区时间是可调的，而一般的中小功率电子镇流器死区时间都不需调整，图13中TC为死区时间。
图11所示的电感输出式电子镇流器输出电路各点电压、电流波形如图14所示。由于荧光灯(或高压钠灯、金卤灯)具有一般放电管的负阻特性，实际工作中的电压、电流波形会与图14中所示的电压、电流波形有较大出入，图14是把荧光灯(或高压钠灯、金卤灯)当成一个电阻来看待而得出的波形。
图11所示的电感输出式电子镇流器一般很难做到输出功率400W以上，因此这种电子镇流器不适用于大功率高压钠灯和金卤灯的场合。由于高压钠灯正常工作电压大约只有120V(有效值)，而图11所示电子镇流器的最大电压输出约为400VP-P，相当于有效值为200V，按照正弦波的原理(把它看成是无限个正弦波之和)来计算，约有160V(有效值)的电压要降在L3和C6之上(参看图14)，这使得输出功率受到很大的限制，即有一半以上的功率要降在L3上。虽然理想的电感和电容是不损耗功率的(或叫视在功率)，但会降低输出电压的动态范围，和增加开关管的功率损耗，从而降低电子镇流器的工作效率。如果负载要得到400W的功率则要求电子镇流器的输出功率达660W以上，这还没有考虑电感L3的损耗。
电子镇流器的工作环境很恶劣，环境温度高达50℃以上，加上机内平均温升，会使机内部分元件(特别是电源开关管)的工作温度达到100℃以上。电源开关管在工作温度达到100℃的情况下，其损耗功率要下降到最大损耗功率(25℃时)的30％以下。如一个最大损耗功率(25℃时)为220W的开关管(带散热片)，在工作温度为100℃的情况下，其损耗功率将下降为66W以下。
一般大功率场效应电源开关管的极间电容都很大，所以工作频率都不能选得很高，当开关管的工作频率高到一定值，以及负载较重时，由于电容充放电时间相对于工作周期变得很长，其电压波形(梯形波)和电流波形(正弦锯齿波)的平均值，就会很接近一个正弦波的平均值。此时其最大工作效率将与正弦波接近，为0.785，为此可求得电子镇流器的最大输出功率为482W，由此求得最大负载功率为289W。这就是图11所示的电子镇流器一般难以做到输出功率400W以上的原因。
图15是电子镇流器工作频率较低和负载较轻时，开关管的主要参数波形；图16是电子镇流器工作频率较高或负载较重时，开关管的主要参数波形。图16中，由于负载较重，所以开关管的工作电流会很大，因此开关管的导通时间(Ton)和关闭时间(Toff)都比较长，还有当工作频率很高时，开关管的导通时间(Ton)和关闭时间(Toff)与开关管正常工作时间之比，将显得很长。当开关管的导通时间(Ton)和关闭时间(Toff)之和很接近半个工作周期时，就是开关管最高工作频率的极限，此时开关管损耗最大，效率也最低。
3、变压器输出式大功率电子镇流器
A、半桥式变压器输出大功率电子镇流器
为了提高电子镇流器的输出功率和效率，可以用变压器作为负载输出，通过变压器的阻抗变换作用，使开关管的输出与负载达到功率完全匹配。图17是用变压器作为负载输出的大功率电子镇流器电路原理图。图17与图11相比，在同样条件下，图17的电路可向负载提供约480W的功率输出，而如图11的电路只能向负载提供约290W的功率输出。把变压器的损耗也考虑进去，图17的电路大约可向负载提供略大于400W的功率输出。
图18是变压器输出大功率电子镇流器输出电路的工作波形，由于电子镇流器的输出功率通过变压器直接加到负载两端，因此几乎没有受到衰减，其输出波形与图14所示的电感输出电子镇流器的工作波形略有不同，变压器输出大功率电子镇流器输出到负载的电压是方波，而图14中加到负载两端的电压是锯齿波。因此变压器输出大功率电子镇流器，其负载电流的导通角要比电感输出式电子镇流器负载电流的导通角大一些(图14和图18都没有画出)。
B、桥式变压器输出大功率电子镇流器
图17所示的半桥式变压器输出大功率电子镇流器电路大约可向负载提供略大于400W的功率输出，如要求功率输出更大，比如600W，则只能采用如图19所示的桥式大功率输出电路。
图19中四个开关管Q3、Q6和Q4、Q5被分成两组，在驱动信号的作用下它们轮流导通，使输出变压器初级的电压峰峰值为工作电压的两倍，输出功率也正好是半桥式输出的两倍。在四个开关管的工作条件都与图17相同的情况下，图19所示的全桥式变压器输出大功率电子镇流器电路大约可向负载提供略大于800W的功率输出。
输出功率更大的电路如图20和图21所示，它们可以达到1500W以上的输出功率。图20和图21的工作原理基本相同，都是把两组如图19的大功率输出进行叠加后再向负载输出。图20中两输出功率的叠加是通过变压器的次级线圈并联来实现的，而图21中两输出功率的叠加则是通过变压器的次级线圈串联来实现的。图20和图21中，8个开关管之间，导通和截止的相位要求非常严格，还有变压器次级线圈输出电压的相位也要求严格保持一致，这样输出功率才能完全叠加，否则不但会产生功率损失，严重时还会产生负载瞬间短路和开关管过载损坏等现象。
C、变压器输出大功率电子镇流器高压发生电路
高压钠灯和金卤灯在开始点亮的时候，其两端需要加上数千伏的点火电压(脉冲电压)才能点亮，一旦点亮以后把高压移去，则只需加上120V左右的工作电压就能正常工作。
对于一般的电感式镇流器，其高压产生电路如图22所示。电路开始被接通的时候，电流通过镇流器、电阻R1、整流二极管D1，对C1充电，当C1电压基本被充满(端电压约等于250V)，达到触发二极管DB1的击穿电压时，DB1被触发导通，C1通过高压变压器初级n1和DB1放电，高压变压器次级n2产生的高压通过C2加到HID管的两端，使HID灯点亮。
但图22的高压产生电路很难移植到变压器功率输出式的电子镇流器电路中，因为变压器输出电压一般才有120V，要求升压到3000V以上，高压变压器的升压比很大，次级线圈匝数较多。由于电子镇流器的工作频率很高，次级线圈会产生很大的电压降，另外，电容C1、C2也会对电路产生分压作用，因此图22这种升压电路会降低电子镇流器的工作效率，不宜在变压器功率输出式的电子镇流器中使用。
对于变压器功率输出的电子镇流器电路，变压器的次级对初级相当于一个升压变压器，如把数千伏的点火电压直接加到变压器次级的两端，在变压器的初级将会产生一万伏以上的高压，如此之高的电压，将会对初级回路的元器件(开关管、变压器等)产生致命性的破坏。因此，对于变压器功率输出电路，一般都不能在变压器次级不加隔离的情况下简单地加上点火高压。
最简单的高压产生电路就是谐振式高压发生电路，当输入电压波形的上升率dv/dt值大于谐振回路波形的上升率时，电路就会产生谐振。图23中ES表示电子镇流器功率输出，L0是变压器次级的漏感，它与谐振电容C7组成LC振荡回路，谐振频率正好为ES工作频率的三次谐波或五次谐波。当LC回路谐振于三次谐波时，回路每隔一个半周期就被激励一次(方波的前后缘均会对电路进行激励)，谐振回路的能量就会不断地增加；LC回路谐振于五次谐波时，谐振回路每隔两个半周期才被激励一次，因此三次谐波的能量要比五次谐波的能量要大很多。当L0和C7的品质因数Q值足够高时，在L0和C7的两端就可以产生高达数千伏的高压。此高压被加于高压钠灯或金卤灯的两端，使它在一瞬间击穿点亮。谐振回路高压的产生过程请参看图12。
高压钠灯被点亮后，电路的谐振条件被破坏，L0由一个谐振电感变成一个扼流电感，利用其扼流的作用，可以稳定负载电流，防止负载电流突跳而引起灯光闪烁和高压钠灯声共振。高压钠灯和金卤灯，它们的工作机理都是通过气体强放电而发光，由于气体放电的过程很复杂和不稳定，它受气体的密度(压力)、温度、电压等因数的变化而变化，它的工作电压和电流曲线与稳压二极管的特性曲线很相似，电压的一点点变化，就会引起电流很大的变化，从而引起功率的变化，所以稳定输出功率也很重要。
输出高压的大小与谐振回路的品质因数Q值成正比例，因此要想方设法提高谐振回路的Q值。
品质因数：Q=1RLC---(1)]]>
式中R为谐振回路中的等效电阻(主要为变压器次级线圈和电容器体内及引线电阻)，L为谐振回路电感(基本上就是变压器漏感L0)，C为谐振回路电容(实际上就是电路中的C7)。
从(1)式可以看出，要提高Q值，除了变压器次级线圈要求选用多股线绕制，以减小回路电阻之外，最好的办法是增加电感L和减小电容C，但对于普通结构的变压器来说，增加漏感L0并不是一件很容易的事。例如：当谐振频率为100KHz，电容C为4700P时，L0为538uH。普通开关电源变压器的初级漏感一般都在20uH左右，而次级漏感就更小了。所以普通的开关电源变压器不能用于图23所示的大功率电子镇流器高压发生电路。图24是专门为大功率电子镇流器高压发生电路(图23所示)使用的新型变压器结构图。
图24a)是新型变压器结构的平面图，理想的情况，新型变压器磁芯回路是可以不用留气隙的，因为变压器初、次级线圈中都没有直流成份通过；图24b)是新型变压器初、次级线圈的安装结构图；图24c)是新型变压器初、次级磁力线回路图；图24d)是新型变压器的电原理图，一般的变压器都是只用一根虚线来表示变压器铁芯，这里用两根或三根虚线来表示变压器铁芯的意思是：变压器的初、次级线圈产生的磁力线既有公共回路，也有各自的独立回路(漏感)。实际上任何变压器的线圈都有漏感，如果不是特别指出，用两根或三根虚线来表示一般变压器的铁芯也没有错。
新型变压器与普通变压器相比，多了一个窗口，普通变压器有两个窗口，新型变压器有三个。新型变压器多了一个小窗口的目的，是让变压器的初、次级线圈产生的磁感应线各自多一个小回路，即产生漏感。改变小回路的磁阻(截面积或气隙)就可以改变变压器线圈漏感的大小。这种新型变压器除了次级线圈有漏感之外，初级线圈也有漏感，且初级线圈的漏感比次级线圈的漏感还要大，因为这里使用的变压器，初级线圈的匝数要比次级线圈的匝数多。
新型变压器线圈漏感的大小与新型变压器初、次级线圈的绕制方法有很大关系，当新型变压器的初级线圈全部绕在X1芯上，次级线圈全部绕在X2芯上时，漏感最大；当新型变压器的初、次级线圈平均分成多组，分别把初、次级线圈按组相间绕在X1和X2芯上时(绕一组初级，然后绕一组次级)，漏感最小。因此，可以通过改变新型变压器的初、次级线圈在X1和X2芯上的比例分配来调整新型变压器初、次级线圈漏感的大小。另外，还可以调整如图24c)所示新型变压器铁心最外边磁回路的截面积或气隙，来改变新型变压器初、次级线圈的漏感。
对于普通开关电源变压器，初级线圈有漏感是一件坏事，它会产生反电动势把开关管击穿。而对于本发明的大功率电子镇流器，变压器的初级线圈有漏感反而是件好事，我们可以利用变压器的初级漏感来让开关管实现零电流开通，使电源的工作效率进一步提高。
图25是零电流开关的工作原理，图25中L1和L2分别是变压器初、次级线圈的漏感，T1是理想变压器。与一般开关电源不同的地方正是这里的漏感L1和L2特别大，还有每个开关管(Q3、Q4、Q5、Q6)的漏极与源极之间都内接一个阻尼二极管(D8、D9、D10、D11)。当Q3和Q6同时导通时，电源电压通过Q3、Q6加到L1和T1的初级，流过L1的电流为：i＝et/L1，e为L1两端的电压。当开关管刚刚导通的一瞬间，t＝0，所以i＝0，即零电流开通，然后电流才随着时间慢慢的上升，电流的上升率与L1大小成反比。这一点对降低开关管的损耗，提高电路的可靠性非常重要，当开关管刚刚导通的时候，由于管内被注入的载流子(电子和空穴)需要进行扩散运动，使之达到一定密度来保证开关管完全导通，这个过程需要一定的时间，在这个过程中，如果电流上升率di/dt太高，流过开关管的瞬间电流过大，而管内载流子还没达到均匀分布，势必有些区域因电流密度过高而过分发热，从而降低了开关管的安全性能，容易使开关管损坏。L1的存在，使开关管实现零电流开通，防止开关管开通时因电流增长过激而损坏，提高机器的可靠性。
当Q3、Q6同时关断时，原来流过L1中的电流被转换成反电动势，这个反电动势通过阻尼二极管D9和D10被反馈回送给电源，同时变压器T1也被分配得到一部分能量输出给负载。
在Q3和Q6完全关断以后，Q4、Q5又开始导通，整个过程与Q3、Q6同时导通和同时关闭的过程一样，只不过是流过L1和变压器的电流方向正好相反。由于变压器的磁芯是双向磁极化，因此在变压器磁芯的磁回路中不需要留气隙，这种变压器的体积比普通反激式开关电源变压器的体积小很多。
变压器漏感谐振式高压发生电路，设计得合理，工作效率非常高，高压可达到5000V以上，完全可以满足高压钠灯和金卤灯的点火要求，但要求谐振频率非常准确，谐振频率一定要是电子镇流器工作频率的3倍或5倍。为了实现这个目的，最好的方法是在电子镇流器开始工作的时候，工作频率从低到高，在谐振中心频率的附近来回地改变(扫频)。
高压发生电路产生谐振的时候回路电流很大，谐振电容一定要选用高纹波电容(能承受瞬间大电流充放电的电容)。谐振回路电流不但与高压有关，还与频率和电容大小有关。如：谐振频率为100KHz，高压为5000V(峰值)，电容为5000P，则：电容存储的最大能量为
Qm＝U×C＝5000V×5000P (2)
对应电容充电或放电的时间为四分之一周期，即t＝2.5微秒，由此求得电容的平均充放电电流为
I＝Qm/t＝5000V×5000P/2.5uS＝10A (3)
如果电容或者频率大一倍，回路的谐振电流也要大一倍。由此可知电路谐振时，瞬间功率是非常大的，因此电路不能长时间工作在谐振状态，否则电路会因长期工作在过压、过流和过热状态而损坏器件。
四、智能大功率电子镇流器
智能电子镇流器的主要特点，是能够对输出功率和一些重要参数(功率因数、工作频率、输出电压等)进行自动调整(自身或通过控制中心的计算机系统)，此外在电子镇流器产生故障的时候还能对故障进行自动保护，同时还能通过输电网络进行数据传输，把自己的属性和故障信息传送给控制中心的计算机管理系统。
前面已经详细介绍过了大功率电子镇流器的工作原理，下面准备详细介绍智能电子镇流器中的另一重要部分，遥控信号传输电路和控制电路的工作原理，以及智能电子镇流器的工作原理。
1、智能大功率电子镇流器中的PFC电路
图26是智能大功率电子镇流器PFC功率因数矫正电路的工作原理图，它是一个输入电压波纹很大的升压开关电源，输出电压在300V至400V之间可调。驱动电路是一个PWM(Pulse-Width Modulation)脉冲宽度调制电路，其输出的PWM脉冲被送到电源开关管Q1的栅极作为驱动电压，对Q1进行导通和截止控制，从而实现对输出电压的控制，而PWM输出脉冲的相位和宽度受4个取样电路(a、b、c、d)及遥控电路控制。取样电路a是输出电流过零取样，b是电源开关管工作电流取样，c是输出电压取样，d是输出电流取样。电流取样电路d主要由一个取样变压器(电流互感器)组成，其作用是对流过储能滤波电容的充放电电流(纹波电流)进行取样。当负载很重时，流过储能滤波电容的充放电电流将很大，充放电电流过大时控制电路将要电路进行过流保护。
图26中的“遥控电路”是指前面介绍过的，如图6所示的遥控信号接收电路、解调电路、隔离电路、译码电路、数据处理电路等，这里统称遥控电路是便于描述，也容易理解。后面如不特别说明，遥控电路就是上面所指的电路。控制电路除了受控制中心发出的遥控信号控制外，还要受多个控制信号的控制。
通过控制电路对PFC功率因数矫正开关电源的输出电压进调节，就可以实现对照明灯的亮度进行控制，当输出电压由400V调至300V时，输出功率相当于下降了一倍(同时考虑照明灯的非线性)，不过当输出电压低到300V时功率因数会下降到0.9以下。
2、智能大功率电子镇流器中的功率输出电路
对照明灯的亮度进行控制，除了可以对PFC功率因数矫正开关电源的输出电压进行调节外，还可以通过遥控电路对电子镇流器功率输出级开关管的工作状态(占空比)进行控制，两者可以同时或者单独执行。因此，对照明灯亮度进行控制的范围相当大，基本能满足一般用户的要求。
图27是智能大功率电子镇流器功率输出级的工作原理图，图中Q3、Q4与C5、C6组成一个半桥式功率放大器，驱动电路输出信号使Q3、Q4轮流导通。图27中的驱动电路工作原理与图26中的驱动电路工作原理基本相似，都是PWM(Pulse-Width Modulation)脉冲调宽电路，其输出PWM脉冲的参数(频率、占空比等)受控制电路控制，而控制电路又受遥控电路控制，遥控电路的对方就是计算机控制中心。
图27中的控制电路也有两个取样信号输入端。取样电路a的取样信号来自变压器初级的电流，当负载出现故障时，变压器初级的电流也会产生变化，例如，当负载开路时，变压器初级的电流会变得很小，而当负载短路时，变压器初级的电流会很大，对于这两种情况控制电路都要采取保护措施；取样电路b的取样信号来自变压器次级的输出电压，当输出回路产生电压谐振或高压钠灯产生声共振时，取样电压会升高或波动，当PFC开关电源输出电压过高时，取样电压也会升高，这几种情况都可以通过取样电路b的取样信号来进行监测，并由控制电路进行控制。图27中取样电路a和取样电路b及变压器T1和T2部分涂色表示它们是一个整体。
智能电子镇流器除了可以对照明灯的亮度进行控制以外，还可以对电路的其他一些参数(如工作频率)进行调控。改变电子镇流器的工作频率可以避免高压钠灯、金卤灯产生声共振，提高灯泡的可靠性和使用寿命；通过遥控电路还可以让驱动电路无输出，或关断驱动电路的电源，使电子镇流器中的开关管停止工作，相当于把照明关断。
3、智能大功率电子镇流器中的驱动电路
图28是大功率电子镇流器中使用的互补式驱动电路，这种驱动电路使用互补对管，能在瞬间给开关管提供足够的驱动功率，以减少开关管的导通和截止时功率损耗。一般大功率场效应管输入电容很大，最大的达到5000P以上，因此要求瞬间能提供较大的驱动电流是很必要的。图28中D6是隔离二极管，C4是自举电容，当Q8截止，Q7导通时，C4的两端电位都同时被举高了VDC(但两端电压仍保持数值约为VCC)，我们也可以把C4看成是一个为Q3、Q4供电的储能滤波电容。
图29是大功率电子镇流器中使用的变压器式驱动电路，这种驱动电路比图28使用的互补式驱动电路有更优越的性能。变压器驱动电路的内阻很小，瞬间能提供比互补式驱动电路更大的驱动电流，而且它还会产生反电动势，让开关管截止时也给栅极加上反向电压，使开关管的关断时间更快。
图29变压器式驱动电路的另一个优点，是变压器初、次级电路可以互相隔离，功率容易匹配，功能扩展方便，如：在原变压器的基础上再增加两个或四个次级线圈，就可以用来驱动桥式或双桥式输出大功率电子镇流器。图29中D6、D7的为限幅二极管(双向限幅)。
4、智能大功率电子镇流器中的控制电路
图30是一个能够实现对大功率电子镇流器PFC功率因数矫正开关电源的输出电压进行自动调节，和对大功率电子镇流器驱动电路(工作频率、占空比等)进行控制，以及能够对电路故障进行自动保护等功能的控制电路，也可称为PWM脉冲宽度调制电路。
图30所示的控制电路有如下功能：
1)两路相位可调的输出端口Q1和Q2(Pin8、9和Pin11、10)，接不同的驱动电路可以推动：单管开关电源电路(如图26)，双管或半桥式开关电源电路(如图10、图27)，桥式或双桥式开关电源电路(如图19、图20和图21)；
2)一个PWM脉冲调宽控制端口(Pin3)，输入控制信号就可以改变PWM脉冲的相位，从而改变电源开关管导通和截止的占空比，以此达到调节开关电源的电压输出，或进行自动保护(控制信号可取自：如图26中的取样电路a、b、c、d，或图27、28、29中的取样电路a、取样电路b)；
3)两个误差放大器，四个取样输入端口(Pin1、Pin2、Pin15、Pin16)，可用于对多个取样电路的电流或电压参数进行检测，或对这些参数进行自动调节，或进行自动保护(误差信号同样可取自如图26中的取样电路a、b、c、d，或图27、28、29中的取样电路a、取样电路b)，取样输入端口数目不够时还可以扩展(实际上这四个端口也是通过扩展得来的)；
4)一个死区时间宽度控制端口(Pin4)，用于控制两个电源开关管同时截止的时间，同时也可以控制电源开关管导通和截止的占空比；
5)两个工作频率设定端口(Pin5、Pin6)，改变外接电容和电阻值可以改变内部振荡器的工作频率，也可以用外振荡信号从Pin5输入来同步工作，或者通过一电阻外接控制电压来控制工作频率变化；
6)一个输出控制端口(Pin13)，用来选择控制电路输出工作模式，当Pin13接地时两路输出Q1和Q2同相位，当Pin13接高电位时两路输出相位错开。
图30中，从控制电路的Pin1、2、3、4、5、6、15、16脚通过一个隔离电阻输入控制信号，都会改变控制电路的输出状态，即脉冲宽度、频率、死区时间宽度等参数，从而改变智能电子镇流器的功率输出。
5、智能大功率电子镇流器中的数据处理电路
智能电子镇流器控制电路的输入信号，来自数据处理电路，其工作原理如图31所示。在智能电子镇流器中一般都有两个控制电路，一个是用于对PFC功率因素矫正开关电源开关管的控制，另一个是用于对功率输出电源开关管的控制，这两个控制电路都可以用图30所示的控制电路，图31中的控制电路就是图30所示的PWM脉冲宽度调制电路。
图31中来自遥控电路的输出数据为8bit信号，为了分析简单，这里我们暂时把8bit数据分成两组，每组4bit。D0-D3用于数据传送，经DAC(Digital-to-Analog Converter)数模转换后，就可以输出16级阶梯控制信号；D4-D7为片选信号，用来分别对四个DAC数模转换电路进行选通。一般D4-D7这四个片选信号中，在某时刻只有一个片选信号输出，即只有一个通道被选中，被选中的通道就可以进行控制信号传送。当然两个或多个通道被选中也没关系，这种情况属于多模控制模式，而前面那种情况属于单一控制模式。图31所示的数据处理电路相对来说，比较简单，只有四个通道和16级阶梯控制信号，当需要功能更多，控制精度更高时，可选用图32所示的带扩展功能的数据处理电路。
图32所示电路与图31电路相比，多了一个3bit译码器，遥控电路输出的8bit数据在这里还是被分成两组，一组为5bit，另一组为3bit，D0-D4用于数据传送，经DAC数模转换后就可以输出32级阶梯控制信号；D5-D7经译码后有8路输出，可作为片选信号，或其他控制信号，这样可以选通最多8个DAC数模转换电路通道。
用来作为控制电路的模拟输入信号，一般来说有三个就已基本足够，它们的用途分别是：脉冲宽度控制、工作频率控制、死区时间控制。这样一个智能大功率电子镇流器中两个控制电路一共有6路模拟输入信号，我们可以用图32中3bit译码器的8个输出端的6个(如C0-C5)，作为6个DAC数模转换电路的选通信号，剩下两个可以作为其他用途。比如，一个作为驱动电路的电源开关控制，用于照明灯开通与关闭；另一个作为高压电路输出延时控制，保证高压发生电路可靠点火，和防止取样电路误动作。对于图31要实现多个控制功能也很容易，从遥控译码输出中选出一组或两组码，用门电路再进行一次译码，输出信号同样可以进行其它功能控制。
数模转换电路可以选用标准器件，也可以用运算放大电路和电阻网络来实现。选用运算放大电路和电阻网络来构成数模转换电路，使用更方便，可以根据自己的需要灵活选用不同的权值(电阻值)，使输入数据按某种函数规律转换成模拟信号输出。例如，在输出功率较小的时候，控制变化的步长可以大一些，而在输出功率较大的时候，控制变化的步长可以小一些，以保证良好的控制效果。
补偿电路的作用是用来调整控制信号的作用范围以及中心值，其基本原理是一个工作点和放大量都能分别调整的放大器，实际应用中补偿电路与数模转换电路是完全可以结合在一起的，这里把它独立出来是为了更容易理解。调整图32中的隔离电阻R1-R4也可以调整控制作用范围，但无法调整中心值。
6、用微处理器进行数据处理的电路
图33是用微处理器MPU(Microprocessor Unit)来进行数据处理的原理图。用微处理器进行数据处理，可以把数据处理和控制电路两部分电路合并到一个电路中，电路简单，适用于大批量生产，小批量生产因要用OTP(One-Time Programmable)片，成本较高，软件写入也不很方便。
图33的微处理器有一组8bit(D0-D7)数据输入口，当遥控译码器有数据输出时，同时也输出一个VT触发信号，这个VT触发信号可作为MPU的中断或数据写入信号(W)；和一组4bit(驱动信号)输出口，或两组2bit(驱动信号)输出口。4bit输出被分成两组(O0、O1和O2、O3)，一组输出给PFC功率因数矫正电路作为驱动信号，另一组输出给镇流器功率输出电路作为驱动信号，每组输出的2bit信号相位正好相反，或全部为0(低电位)。当两组输出不是同步变化时，输出脉冲宽度较宽的一组会产生毛刺。因此，4bit输出口最好分别用两个输出口来输出，每个输出口是2bit，这样两组输出信号的相位可以不同步，工作和编程都比较灵活。
还有六个数据输入口，用于取样信号输入，这六个数据输入口最好是模拟口(A/D口)，或最少有一个模拟口供PFC功率因数矫正电路取样使用，以稳定电压输出。非模拟口只能作为电路过电压、过电流等状态保护的控制信号的取样输入。
微处理器还有一个数据输出口(O4)，用来作为故障查询回答信号输出，当控制中心发出查询信号时(可定义8bit编码中的一组为查询码)，经MPU译码后，MPU会根据多个取样输入口的情况进行回答。当需要向控制中心回答的时候，数据输出口(O4)将输出一组含有本电子镇流器工作状态信息的编码，或者当镇流器发生故障时，MPU自动向控制中心发出故障信号，并把自己的属性(地址、编号)告诉对方。
图34、是用微处理器进行数据处理的PFC功率因数矫正电路原理图，图35是用微处理器进行数据处理的功率输出电路原理图。
用于智能大功率电子镇流器的微处理器一般都是专用的微处理器，其内部电路和结构非常简单，接口也比较特殊，因此在大批量生产的时候，可以委托IC设计公司进行MPU-IC设计。小批量生产也可以选用8051-CPU作试验，待试验成功后再更换更经济的专用CPU。
7、智能电子镇流器中的辅助电源电路
一般的电子镇流器都是通过一个大功率电阻直接把电压从300V或400V降到15V到20V作为辅助电源，给取样、误差放大、驱动等电路使用。这种用电阻降压的方法工作效率很低，很难能提供10mA以上的电流输出，给遥控接收、译码、误差放大、驱动等电路工作，并且由于大功率电阻发热，会给机器的封装带来困难和降低机器的可靠性。如果采用一个小开关电源来做辅助电源，还可以输出多组电压(5V、12V、20V)给各部分电路使用，不但输出电流大，工作效率高，利用变压器次级线圈多个不同的地，还便于进行EMI隔离，并且对输出电压还可以进行控制。比如，当需要把照明灯关闭时，只需要把驱动电路的电源(20V)切断即可，其它电源都不用切断。图36是一个智能电子镇流器用的辅助电源原理图。
图36的辅助电源是一个自激式小开关电源，Q1是电源开关管，Q2是脉冲宽度调整管，取样电压由D2整流输出，D3是基准电压，改变D3的数值就可以改变各组输出电压的高低。Q3、Q4是20V(驱动级用电源)输出控制，控制电压来自数据处理电路(图31、图32、图33)，由R8输入。
五、智能大功率电子镇流器遥控信号的传输和接收
1、遥控编码信号的格式
计算机在对智能电子镇流器照明灯进行智能控制的时候，要向智能电子镇流器照明灯发出一组遥控信号，在这组遥控信号的编码之中，有同步头、地址码、数据码、结束码等信息。图37是最简单的遥控信号编码的组成格式，每一组遥控信号编码只有20bit，同步头1bit、分组码1bit、地址码8bit、数据码8bit、结束码2bit。在实际使用过程中编码内容或格式是可以任意更改的，但发送和接收两端必须严格遵守编码协议，才能正确进行译码。
图37中地址码只有8bit，相当于只有256个用户地址码，对于一个普通大城市的照明系统来说，要对所有的照明灯逐个进行查询或控制，这些地址码数量显然是不够的，为此我们可以采取一种逐级分组编码的方法，很容易就可以解决这个问题。由于遥控信号在传输过程中还须不断地经过遥控信号线路放大器(也称中继放大或接力放大)进行放大，因此遥控信号线路放大器同样也可以进行编码。在遥控信号编码的组成格式中，有1bit分组码信号就是用来对线路放大器和智能电子镇流器照明灯地址码识别用的。例如，当分组码信号为1时表示后面的地址码和数据码是属于线路放大器的，只有线路放大器的译码器能对此信号进行译码，当分组码信号为0时表示后面的地址码和数据码是属于智能电子镇流器照明灯的，只有智能电子镇流器照明灯的译码器能对此信号进行译码。实际上对于线路放大器来说，地址码后面的数据码是多余的，因此这些数据码完全可以当成地址码来使用，这样就相当于线路放大器变成了16bit编码，可分别控制65536个线路放大器，这样就很好地解决了对城市照明灯逐个进行查询或控制的问题，详细原理可参看线路放大器的相关内容。
2、遥控信号参数的选择
遥控编码信号属于二进制数字信号，一般都是用高低电平来表示，如：用高电平表示“1”，用低电平表示“0”。由于二进制数字信号一般都不是高低电平对称分布在时间轴上，因此它的平均值不可能为零，直流电平也不是一个固定值，这种编码信号不能进行远距离传输，必须通过调制，使之成为平均值等于零的交流信号才能进行远距离传输。经过编码信号调制后的高频交流信号，我们称之为“遥控信号”。
遥控编码信号不能进行远距离传输的原因可以这样解释：当传输距离很长时，传输线的长度与信号的波长已经可比拟，此时传输线上每一点的电压或电流值都不相同。当输入端的电压为最大值时，传输线最远端的电压并不一定就是最大值，还很可能是最小值或者负最大值。如：当输入端的电压为最大值时，在传输线正好等于半个波长处，其电压正好是负最大值。因为输入端最大值电压还没有传输到，需要等半个周期的时间才能到达，而目前检测到的电压正好是前半个周期时间输入的负最大值电压。并且这种情况正好是传输线已经处于稳定工作状态时，才会出现，即相当于传输线已经进入充放电状态。当输入端的电压为最大值时，如果传输线还没有被充电，即传输线在这之前还没有输入过任何电压，则传输线上其它所有地方的电压均为零，信号需经过一段时间后才能传输到，传输线越长，等待信号到达的时间就越长。
当向传输线输入信号时，之前输入传输线的信号也会与当前输入的信号产生叠加，因为在传输线远处的信号也在做双向运动，电流也像流水一样，哪一端压力低就往哪一端跑，所以在传输线上某一点的电流，总是因为输入端电压极性的变化一会向前跑，一会又往后跑。因此，信号在传输线上传输，是按电容和电感充放电的原理进行的，我们可以把传输线看成是由很多电感相串联和很多电容相并联组成，这样才能把信号在传输线上传输需要时间和传输线上每一点的相位都不一样的过程表示出来。由此可见，长距离传输线上各点的电压相位与输入信号的相位是不一样的，并且只有传输线上传输的信号是一组有规律的信号(如基波)，传输线上各点的电压相位才能与输入信号相对保持一致(落后一个相位)地变化。单个脉冲或不对称的脉冲串在传输线中很难传输，因为须要经常对传输线进行来回充电。
另外，传输线上连接的各种阻抗或负载也不能简单地看成是并联，因为每处的负载对于输入信号来说，都不是同一时间接入的。因此对传输线阻抗的计算非常复杂，并且只有在信号稳定的情况下才好计算。
由于电子镇流器的工作频率范围一般都在20KHz到60KHz之间，工作频率太高损耗大；工作频率太低变压器体积很大，储能滤波电容的容量也需要很大，整机体积也要增大，成本会增加。为了避开电子镇流器的工作频率的干扰，智能电子镇流器遥控信号的工作频率只能选择在电子镇流器最低工作频率的之外，最好选用5KHz到20KHz之间的正弦键控调幅(ASK)或键控调频(FSK)信号。信号频率很低还有一个好处，就是不需要进行变频和中频放大，接收放大电路和解调电路都很简单。但载波频率选得太低也有缺点，就是信号传输码率很低。
另一种方法也可以用目前红外遥控电路用的遥控信号(30KHz-60KHz)，通过再次调制，把它调制到更高的频率上，但要注意避开电子镇流器工作频率的一次、三次到十几次，甚至几十次的奇数次高频谐波干扰，因此高频载波需在500KHz以上，这个频率已落在中波或短波广播波段，如要选用，必须经过无线电管委会批准。如选用27MHz或其它自由频段，一方面是高频衰减很大(容易辐射)，另一方面，当信号的传送距离与波长可以比拟的时候，会产生驻波，信号每隔四分之一波长又会出现一次波幅或波谷，如果接收电路正好落在波谷处，就可能接收不到信号，工作不可靠。但用于短距离无线电遥控，这种方法却非常便利。
所以在选用遥控信号载波工作频率的时候要根据具体情况灵活选用，在城市照明智能管理系统中，可选用频率为5-20KHZ之间的遥控信号来进行远距离通信；而在一些短距离无线电遥控场合，可选用频率为500KHz以上的中短波或27MHz以上的自由频段遥控信号来通信。
3、遥控信号的产生和发送
在城市照明智能管理系统中，由于选用的遥控信号载波的频率很低，大约只有5kHz到20kHz，传输码率也很低，只有几百bit/S，因此直接用一个微处理器电路就可以实现编码、调制、译码等功能。
图38是用计算机对智能电子镇流器照明灯进行智能控制的编译码电路原理图。图38实际上就是一个信息处理电路，它主要由一个MPU(8051)或其它功能相似的微处理器组成，主要功能是进行二进制编码和调制，产生遥控发送信号，以及对遥控接收信号解调制和译码。
当计算机需要对智能电子镇流器照明灯进行控制时，可通过串联通信口输出控制指令，指令经过输入输出电路传送到MPU(8051)的数据接收端口RXD，经MPU(8051)译码后，再进行二进制编码。编码信号由P1.1端口输出，然后经调制电路对高频振荡电路进行调制，并送高频功率放大器Q1进行放大，放大信号经电阻R2输出，然后再经过谐振电感L1、L2和高压隔离电容C3、C4组成的高压隔离电路，最后把遥控信号送到电网线路上，传送给远方的智能电子镇流器照明灯。或者由MPU(8051)的P1.1端口直接输出高频调制信号，因为这里的高频载波信号很低，只有10KHz左右，这样可以省去图38中的调制电路和高频振荡电路。
当计算机需要对智能电子镇流器照明灯进行故障查询时，智能电子镇流器中的编码器也会产生一个回答编码信号(调制高频信号)给计算机，这个回答编码信号通过电网线路传送，经过谐振电感L1、L2和高压隔离电容C3、C4组成的高压隔离电路，以及收发信号分离电路U2把信号进行分离，U3、Q2放大和整形，解调电路进行解调，解调信号从MPU(8051)的P1.0口输入，并经MPU(8051)通过软件进行数据译码，数据通过MPU(8051)的数据发送端口TXD输出，再经过串联通信口输出给计算机进行数据处理。
图38中的U2也可称为“收发信号分离电路”。高频放大器Q1的输出信号(遥控发送信号)经过R2和R3分别送到U2的正负两个输入端，此信号对于U2放大器来说，是一个共模信号(两个输入端输入电压的幅度和极性完全相同)，U2对共模信号没有放大作用。调节R2、R3、R4和C2的数值，使U2的两个输入端的信号对地完全相等，则U2对遥控发送信号就没有放大作用，即U2没有遥控发送信号放大输出。而对于回答编码信号，它是直接被加到U2的一个输入端，属于差模信号(两个输入端输入电压的幅度相等但极性相反)，因此U2要对其进行放大。U2、U3、Q2对回答编码信号的增益大约为40到60db。由于遥控信号的发送和接收是分时工作的，因此，对U2分离放大电路的分离度要求并不是很高。
另外，由于电网线路作为遥控发送信号的负载，其阻抗是不稳定的，有时接入照明灯的数量多，有时数量少，这样很难保证U2的两个输入端的遥控发送信号幅度完全一致，因为R2的电压会降随着负载经常变化，因此，图38中的电阻R4最好改为可变电阻。为了使遥控发送信号的幅度足够大，以抵消R2和高压隔离电容C3、C4产生的电压降，一般Q1、U2的工作电压VCC都取得较高。
图38中D1、D2是嵌位二极管，它的作用是把电容C1、C6输出电压的负半周，嵌在0伏电位上。电感L1和L2分别与电容C3和C4产生串联谐振，使电路阻抗最低，同时起到对遥控信号的选择作用。
由于R2、R3不能选得太小，否则会影响收发信号的分离度，而过大又会降低发送信号的输出功率。图39是另一种输出效率很高的收发信号分离电路，它是在图38的基础上，用一个共模变压器代换电阻R2、R3，由于共模变压器对信号传输衰减比电阻小，而抑制能力又比电阻强，所以图39的输出功率和效率比图38大很多。
调制电路的功能是把二进制信号调制成高频信号以便于传输，解调电路的功能正好与调制电路的功能相反，是把已调制高频信号解调成二进制信号。二进制信号的调制和解调要比模拟信号简单很多，因为它只有两种状态，在比较简单的调制电路中一般都选择键控调幅ASK(Amplitude Shift Keying)或键控调频FSK(Frequency Shift Keying)。键控调幅最简单，用脉冲直接控制振荡器振荡或停止即可，而键控调频是用脉冲控制振荡器的振荡频率在两者之间来回变换。无论是键控调幅或键控调频在没有调制脉冲信号输出的时后振荡器都不工作，即无载波输出，这样可以提高工作效率。键控调频抗干扰能力比键控调幅好，但键控调频的调制解调电路要比键控调幅的调制解调电路复杂很多，最后选用那种电路应该根据系统的具体应用来决定。
图40是遥控信号编码的产生和发送及解码等过程的原理图。图40中遥控信号的产生是采用脉冲宽度编码，一般都称为键控调幅ASK(Amplitude Shift Keying)，在调制信号中可用一个宽脉冲群代表“1”，用一个窄脉冲群代表“0”，或反过来也同样可以工作。这种ASK信号，调制和解调电路都非常简单，抗干扰能力很强，键控脉冲包络中所包含的高频脉冲(载波)个数越多，抗干扰能力就越好。这个可从信号的相关性方面来理解，当没有受干扰信号干扰的时候，遥控信号中的每个载波脉冲信号都是互相相关的，当有干扰脉冲侵入时这种相关性会被破坏或被削弱，这种被破坏或被削弱的程度与侵入干扰脉冲的个数和幅度有关，与具有相关性脉冲的个数也有关，显然有相关性脉冲的个数越多，被干扰的程度就越小。
另外，适当调整图38和图39中的谐振感L1、L2和高压隔离电容C3、C4，及电网线路中高频阻波器的参数(电感和电容)，使电路参数正好与载波频率产生串并联谐振(这也是一种相关性的条件要求)时，可以大大地提高遥控信号的抗干扰能力，信号的衰减也将大大的减小。当信号与电路产生谐振的时候，载波信号可由方波变成正弦波，且幅度最大；当信号与电路不产生谐振的时候，载波信号会由方波变成锯齿波，且幅度比正弦波低很多倍。
图41是另一种遥控信号编码产生和传输及解码等过程的原理图。与图40不同的是，图41中遥控信号的产生是采用键控调频编码FSK(Frequency Shift Keying)，用一串较高频率的信号(高频载波)代表“1”，而用一串较低频率的信号(低频载波)代表“0”。代表“0”或“1”的键控脉冲(调制信号)宽度可一样，也可以不一样。这种FSK键控调频编码的调制和解调电路相对要比ASK键控调幅对应的调制和解调电路复杂，但抗干扰能力略比ASK键控调幅强。这是因为在对ASK键控调幅信号解调时需要检测检波器输出电压的幅度和宽度，如果电压幅度门槛定得过高，信号容易漏检(灵敏度降低)，如果电压幅度门槛定得过低，信号被干扰时，检波输出电压的宽度也会改变，容易产生误码；而对FSK信号解调时只需要检测两个检波器输出电压的幅度，不需要检测检波输出电压的宽度，而且“0”和“1”检测是可以分开用两套电路进行的，这样误码率要比只用一个检波器的ASK解调电路大大地降低。
ASK键控调幅或FSK键控调频编码信号可直接用微处理器产生，如图38、39中的P1.1输出口，也可用两个调制脉冲分别控制振荡器(如LM555)的工作状态或振荡频率来实现。对ASK键控调幅信号解调非常简单，用一个二极管检波器就可以实现，而对FSK信号解调可用一个或两个LM567集成电路来进行。解调后得到的编码信号可从图38、39中的P1.0输入口输入，直接由微处理器进行译码，也可以把二进制编码信号送给计算机进行译码。实际上查询回答信号的编码更简单，只需能判别电子镇流器的工作是否正常即可，因此可以用很简单的莫尔斯电报码(Morse Code)来编码，或者用更简单的方法，只给查询端回答一个识别信号。
4、智能照明小应用系统
一些小的智能电子镇流器照明灯应用系统，不一定需要用计算机数据处理系统这样复杂的设备来对智能电子镇流器照明灯进行控制，只用一个如8051之类的微处理器组成的单片机同样可以实现良好的控制效果。如把图38、39中计算机部分去掉，或把计算机部分换成一个照明等数据采集器，就可以变成一个用单片机控制的智能电子镇流器照明灯应用系统。这种用单片机控制的智能电子镇流器照明灯应用系统一般都没有查询功能。
还有些更小的应用系统，仅用遥控器就能对智能大功率电子镇流器进行控制，不过其控制功能也要简单一些。目前市场上已有很多各种功能的编解码遥控集成电路，也可以应用到智能大功率电子镇流器控制系统中。它们的载波脉冲频率一般为38KHz或56KHz，用于短距离的红外线遥控电路很简单，成本很低，但因红外线遥控有很强的方向性，所以红外线遥控只能用于对单个照明灯进行遥控的场合，且遥控距离一般都很短，只有10米左右。如果要对照明灯进行小群体遥控，必须使用无线电遥控的方式。无线电遥控距离一般较远，且没有方向性。但使用无线电遥控时还须要对这种高频脉冲信号进行再调制，把它调制到一个更高的载波频率上，如27MHz或310MHz等专门用于遥控的指定频率。
图42是无线电遥控器的基本原理图，它由8个功能键，可以实现8种功能操作，如需要增多功能控制，只需选用更多数据输入口的编码IC即可。
图42中U1一般都是专用的CPU编码器，也可以选用其它CPU来实现编码。U1输出的是脉冲调制编码信号，即键控调幅(ASK)信号，此信号波形如图40中的“接收输入”波形。然后此信号通过Q1放大就会产生高频振荡(振铃)，如振荡频率正好是输入脉冲频率的奇数次谐波，则振幅最大。用遥控器对照明灯进行遥控，因作用距离很近，一般都不需要对地址进行编码，只要在有效遥控距离以内，对所有的照明灯都可以进行控制。由于遥控器的操作功能较简单，因此很难使照明灯工作在图1的最佳功率PC点处。不过采用热敏电阻进行功率取样，然后再对输出功率进行控制，这种方法也同样有效。
具体方法是用一个热敏电阻(一般为负温特性)来对电子镇流器的输出变压器或功率输出管的温度进行取样(一般输出功率越大，其温度就越高)，然后把取样电压送给PWM脉宽调制电路来对输出功率进行控制。这样就可以把输出功率稳定在某个值的附近，并且这个值通过遥控器遥控是可以任意改变的。实际上热敏电阻的温度-功率控制特性曲线是可以通过精密测量求出来的，所以这也是一种很有效的自动控制方法。如把图31和图32中的电阻R1-R4中的任意一个换成热敏电阻就可以实现输出功率自动控制。
无线电遥控信号最好用超再生接收机来接收，超再生接收机接收灵敏度非常高，特别是当超再生接收机的间歇振荡频率与遥控信号的调制频率接近时。图43是无线电遥控信号接收原理图，图中Q1是超再生接收，Q2是一次解调，D1、D2是二次解调，Q3是整形放大。由于信号发送端的编码信号经过两次调制，所以接收信号也要进行两次解调。第一次是对高频信号(比如27MHz)进行解调，解调后得到调制副载波信号(38KHz)输出，第二次解调输出为二进制编码信号，信号经Q3整形放大后就可以直接输出给译码电路进行译码。但在智能电子镇流器中输出信号还需经过EMI隔离电路，最后才到译码电路。
由于遥控信号的副载波频率正好落在电子镇流器的工作频率范围之内，很容易对接收电路产生干扰，特别是对图43中的Q2解调放大电路。R7是Q2的工作点选择电阻，它对信号检波门槛的选择起决定作用，正确选择R7阻值的大小可以提高Q2电路的抗干扰能力。检波门槛选择的高低对接收灵敏度有很大影响，为了提高灵敏度而又要降低干扰，可以在Q2的输出回路中加入LC滤波电路或RC选频放大器(带通放大器)。
5、遥控信号远距离传输与接收
利用电网进行远距离载波通信，特别是利用高压电网进行城市之间的远距离载波通信很早就已实现。但利用城市照明电网进行远距离通信，目前基本上还没有人使用，主要原因是城市照明电网线路复杂，各种电器的技术标准不统一，信号衰减严重，通信质量和安全难已得到保证。目前利用照明电网进行通信基本上还局限于同一栋楼或几栋楼之间进行通信。
城市照明线路一般都很长，如果把每条街道进行叠加，一个普通大城市照明线路的总长度起码在100公里以上。由于电网的输入阻抗(负载阻抗)非常小，遥控信号是无法直接在普通电网中传输的，必须要对电网线路进行改造。
在图4、图5、图6的智能照明系统基本原理图中，与普通照明线路不同的地方首先是，用于智能照明系统的照明线路，其输入和输出端都要接入高频阻波器进行隔离。高频阻波器是个低通虑波器，理想的高频阻波器只允许50Hz低频信号通过，而对10KHz以上的遥控载波信号的阻抗却很大，防止遥控信号逃逸，高频阻波器主要由大功率电感线圈组成。
除了照明线路的输入和输出两端需要用高频阻波器进行隔离外，由于照明线路距离很长，信号衰减严重，必须在电网线路之间每隔一定距离就安装一个线路放大器来对信号进行接力放大，线路放大器的输入和输出端之间也需要用高频阻波器进行隔离。
一般载波通信中使用的接力放大器都叫“差转放大器”，即放大器的输入信号的频率和输出信号的频率不一样，以防止接收与发送互相造成干扰。在使用载波频率比较高的场合，利用差频放大技术，电路很简单，只需进行变频即可。而智能照明系统使用的线路放大器(接力放大器)与一般载波通信中使用的接力放大器工作原理与功能完全不同，为了避开电子镇流器工作频率的干扰，智能照明系统使用遥控信号的载波频率非常低，只有10KHz左右，已经没有其它可使用的频率来进行变换，而且线路放大器还要与照明灯一起进行地址编码。
能够实现输入输出信号相同频率接力放大，并能对线路放大器进行地址编码，是城市智能照明管理系统中的一项关键技术。
图44是智能照明系统使用的线路放大器的基本工作原理图。智能照明系统使用的线路放大器是由两组放大电路组成，每组放大电路只对单一方向的输入信号起放大作用，而对另一方向的输入信号则有抑制作用。图44中放大器1只对左边的输入信号起放大作用，同样放大器2也只对右边的输入信号起放大作用。这里是利用运算放大器对差模信号放大与对共模信号放大的作用不同的原理来实现的。图44的工作原理与图38、39中的信号分离电路U2的工作原理基本相同。
线路放大器的增益一般为20到30db左右，增益的高低主要受高频阻波器的隔离度限制，高频阻波器的隔离度一定要大于线路放大器的增益，否则放大器就会产生振荡。
另外照明线路还分很多区间，以便于照明灯分组查询和控制，区间与区间之间也要用高频阻波器进行隔离，并且在高频阻波器的输入和输出端之间也要安装一个具有译码器功能的遥控信号线路放大器。这种带有译码器功能的遥控信号线路放大器在使用的时候要与照明灯统一进行地址码编码。
图45是一个具有地址编码功能的遥控信号线路放大器(简称编码线路放大器)，与图44相比相当于多了一个模拟开关，而模拟开关的工作状态要受译码器输出信号控制。平时模拟开关是关闭的，当有遥控信号输入的时候，信号首先通过放大器放大，然后分成两路，一路送给译码器进行译码，如果遥控信号中包含的地址码正好与本译码器中的地址码相同，则译码器有输出。输出信号便会触发单稳态延时电路，产生一个宽度略大于后续遥控信号宽度的控制脉冲信号，使模拟开关导通，后续遥控信号才能通过，同时也输出一个选片信号EC让译码器停止工作一段时间，防止译码器对后续遥控信号继续译码。
后续遥控信号还是图37中的遥控编码信号，图37中有1bit(分组码)识别码是用来让编码线路放大器和智能电子镇流器的译码器作识别用的，此值决定此遥控信号的属性，是属于线路放大器还是属于智能电子镇流器的译码器所使用。如果后续遥控信号分组码的属性没有改变，说明后面还有编码线路放大器的开关需要打开，如果后续遥控信号分组码的属性改变了，说明后面就是智能电子镇流器。所以后续信号不一定是一个或两个，可能是多个，并且当多个编码线路放大器串联时还可以重复用同一组编码。当后续遥控信号通过电路后模拟开关又开始关闭，后面再来的其它信号都不能通过模拟开关，线路放大器也就没有信号输出。这样就解决了遥控信号地址编码数量不够和地址编码可以重叠使用的问题，使地址编码位数倍增。
因此，当智能照明系统对城市照明进行分组查询或控制时，遥控信号中最少要有两组地址码，第一组地址码是组别地址，第二组是照明灯的地址，并且两组地址码要有很长的时间间隔。或者把这种双地址遥控信号看成是两组独立信号，前一组只有地址信息没有数据，后一组地址和数据两种信息都有，两组信号严格保持一定的相位关系。
一般电器设备都安装有EMI电磁兼容滤波电路，此电路会对遥控信号产生隔离和衰减作用，因此必须在智能电子镇流器电路中给遥控信号另外建立一条特别通道。图46、47是智能电子镇流器电路中遥控信号传输电路的基本原理图。图46与图47的不同之处是信号输入电路略有不同，图46是利用照明线路的双线进行信号传输，而图47是利用单线和地线进行信号传输，两者各有优缺点，可根据具体情况选择使用。
图46安装使用比较方便，适用于那些供电线路简单，设备使用比较集中，各用电设备的输入阻抗(高频)比较高，并且距离不远的地方。因此图46中EMI滤波电感LF1选用具有很大漏感的共模电感、或差模电感是很必要的。而图47所示的信号输入电路优点是对接入设备的输入阻抗没有要求，但对接地电阻有严格要求，要求接地端与大地接触良好。因此在进行设备安装的时候图47要比图46要麻烦一些，但对于那些供电线路比较复杂(有多种不同性质的设备)的地方，最好选用图47所示的一端接地信号输入电路。
特别要指出的是图46、图47、图48中都有一个EMI隔离电路，其主要功能是使遥控信号通道与电子镇流器之间进行电磁兼容隔离(传导干扰)。在电子镇流器中，电路的很多部分都会产生干扰电压(对大地而言)，如高压发生电路，当高压产生电路发生谐振时会对大地产生1千伏以上的高频电压，这个电压必须要与输入电路进行隔离，否则将会通过输入电路，对其它设备产生干扰。图46、图47、图48中的LF1就是EMI隔离电路，但LF1对遥控信号通道不起隔离作用，因此遥控信号通道必须要有自己的EMI隔离电路。遥控信号通道的EMI隔离电路很简单，因为遥控信号通道的工作电流和电压都很低，选用普通的光电耦合器作为两地之间隔离，其隔离度很高。
LF1是一个既能对差模信号，也能对共模信号进行抑制的滤波器。一般的EMI滤波电路都选用两个滤波器来对EMI信号进行滤波，如图34所示。图34中，LF1是个差模滤波电感，它对两线之间输入和输出的差模高频信号或对EMI输出信号阻抗很大；LF2是个共模滤波电感，它对EMI输出信号的阻抗(相对大地)很大，而对输入和输出均为差模的高频信号的阻抗(相对两线之间)却很小。但当流过LF1的电流过大时磁芯容易磁饱和，因此两个电感线圈LF1和LF2最好选用一个如图24所示具有漏感回路结构的变压器线圈来代替，这样一个可以降低成本，另一个可以提高机器的性能和防止电流过大使磁芯产生磁饱和。图46、图47、图48都是选用这种具有漏感回路结构的变压器线圈作为EMI滤波器的工作原理图。其中图48是用智能电子镇流器专用微处理器进行遥控信号译码和数据处理的电路，专用微处理器的工作原理参考图33。
在图46、图47、图48线路中电容CX1、CX2对遥控信号的阻抗很小，而对50Hz的电网信号阻抗很大；电感LF1的特性阻抗与CX1、CX2的特性阻抗正好相反，对载波信号的阻抗特别大，而对50Hz的电网信号阻抗却很小。因此通过电容CX1、CX2和电感LF1的作用很容易对遥控信号进行分离。
图49是智能电子镇流器中遥控信号接收电路的工作原理图，图中U2是收发信号分离放大器，其工作原理与前面图39的工作原理基本相同。D2、D3、C7是键控调幅信号(ASK)解调(也称检波)滤波电路，U4、U5是EMI隔离电路。解调信号经隔离电路再经整形放大，然后送给译码电路进行译码，最后送数据处理电路进行数据处理。
当智能电子镇流器被照明控制中心查询时，查询遥控信号首先被接收，然后经过译码及数据处理，数据处理电路将输出一组与“莫尔斯”电报码(长短码)很相似，含有编码信息的回答控制信号，然后经隔离电路送给调制电路来对载波振荡电路进行调制，便可产生一组“莫尔斯”码回答信号。控制中心根据回答信号的长短码信息就可大概知道智能电子镇流器的工作状态是否正常。当控制中心向智能电子镇流器发出查询信号后，如果收不到电子镇流器的回答信号，就可以断定电子镇流器已经发生了故障。
图49的智能电子镇流器中遥控信号接收电路要求增益大于40db，灵敏度小于10mV。
六、城市照明智能控制
1、照明灯最佳工作点控制
在对城市照明进行智能控制的时候，计算机首先要检测照明灯样品的数据，然后根据检测数据来对所有的照明灯进行控制，或者根据用户的需要进行各种功能控制。在对照明灯进行各种功能控制的过程中，要求照明灯时刻都工作在图1中的最佳工作点Pc，这可能是一件最复杂的事情，下面我们来讨论实现这个功能的基本原理和工作过程。
为了能够实现对照明灯进行最佳工作点自动控制，首先要对照明灯的各种不同工作状态进行取样，然后把取样数据进行储存分析和优化，最后根据优化方案来对照明灯进行最佳工作点自动控制，当然这些工作都是通过软件让计算机自动执行的。对照明灯工作状态进行取样和数据优化的过程是这样进行的：
首先让计算机输出控制信号分别调节智能大功率电子镇流器的PFC电源输出电压，和镇流器功率驱动电路的占空比来改变电子镇流器的输出功率，同时用一台功率计和一台亮度计分别对照明灯样品的功率和发光亮度进行检测，并把功率和亮度的关系用坐标的形式进行表示，即可得到如图1的亮度-功率曲线(图50中的曲线1，L-P曲线)；
然后把测量得到的每组亮度和功率数据进行微分，即：求出每组数据(亮度、功率)的导数dl/dp(或正切值：)，把此导数值也用坐标表示得到图50中的曲线2(dL/dP曲线)，导数dl/dp亦可L′来表示；
用图50中曲线2各点所表示的dl/dp数值再与其对应功率p的值相乘，这样又可以得到一组新函数，即：y＝(dl/dp)*p，在这组新函数中求出其最大值Ym对应的功率为P，这个功率值实际上就是电子镇流器的最佳输出功率Pc，即图1中电子镇流器的最佳输出功率Pc；
尔后在图50中通过坐标原点再做一条直线，这条直线与曲线2(dl/dp曲线)相交于m点，且m点的投影正好落在Pc点上，这条直线就是我们要求的智能电子镇流器工作点优化曲线，如图50中的曲线3。最后在智能电子镇流器的优化曲线选两个点1和h，1点作为工作点的下限，h点作为工作点的上限。通过软件就可以使计算机控制智能电子镇流器的工作点只能在这两个工作点1和h之间来回变动，保证智能电子镇流器的工作点基本上就在最佳工作点(Pc点)的附近。
这样做的原因是为了让数据处理变得简单，计算机特别是微处理器在进行数据处理的时候，对线性数据的处理过程要比对非线性数据的处理过程简单非常多，即计算机对图50中曲线3的数据进行处理，要比对曲线1的数据进行处理简单非常多。
上面的过程看起来很复杂，但第一次教会计算机(即数据录入)以后，往后的类似工作就全部都可以用计算机来做了。在给计算机进行数据录入的时候，所用的亮度计和功率计都是带有数字信号输出接口的仪器，如果不用这种带有数字信号输出接口的仪器，自己安装一块数据采集板也很容易实现这个功能。这个过程一般只需要做一次，把数据录取存储下来后，就可以反复使用。实际上这个数据采集过程也是一个变量影射过程，我们没必要去关心变量影射后的具体数据内容(数据码)是什么，我们关心的只是这个数据采集过程到底是否正确。数据采集板就是一个带输入输出接口的ADC(Digital-to-Analog Converter)模数转换器，输入一般是模拟信号，输出为数字信号。如果不用带数字信号输出接口的仪器，而用普通模拟仪表也同样可以进行照明灯数据采集，详细内容请看后面分析。
需要说明的是，计算机并不是时刻都对智能电子镇流器的工作点进行检测和控制的，而只是对其进行间歇监测和控制。因为，如果时刻都对照明灯进行动态控制，由于控制系统的响应时间太长，控制特性会变得很差，系统会产生抖动。
2、城市照明的分组控制
当控制中心要对照明灯进行控制的时候，控制中心要向对应的智能电子镇流器发送遥控信号，每个智能电子镇流器中都有一个译码电路，译码电路首先要对二进制编码信号进行地址译码(Address decoding)，如果地址码对不上，译码器就没有信号输出；如果地址码对得上，译码器就输出8bit二进制数据信号(Data-code)，此信号就是图31、32、33中所示的遥控译码输出信号。
与一般译码器工作原理不同，这里的译码器有很多个地址码，我们把这些地址码定义为：公共码、分组码、用户码，其中，分组码还可以分成多个组别。当输入信号中的地址信息，与译码器中存储的多个地址码中的任意一个相对应时，译码器都有数据输出。这样做的目的是给控制操作带来方便，例如，有一座十几层楼高的大厦，每层大楼都安装有很多照明灯，我们在对照明灯进行开和关控制的时候，有很多种选择：第一种，大楼中所有的灯都同时点亮，或同时关闭；第二种，每层楼的灯统一点亮，或统一关闭，或者每层楼的灯，按房间，同时点亮，或同时关闭；第三种，全大楼所有的灯都进行独立控制，一个一个地点亮，或一个一个地关闭。
显然，上述三种对照明灯进行控制的方法与城市照明智能管理系统中的三种地址编码方法有很强的对应关系。在要求对所有的照明灯进行控制的时候，使用公共码；在要求只对某部分照明灯进行控制的时候，使用分组码；在要求对每个照明灯都进行控制的时候，使用用户码。
在城市照明智能管理系统中，前两种(公共码、分组码)用得比较多，用户码主要的用途是用来对某照明灯进行故障查询。另外，计算机本身就有对照明灯单独控制的功能，利用这个功能可以对所有的照明灯任意分组进行控制。还有，编码线路放大器的地址码也属于分组码，这种地址码可以与城市分区对应使用，便于分区控制与查询。
为了使电路简单和降低成本，智能大功率电子镇流器中的编码电路，在回答控制中心的故障查询时，回答信号中没有本智能大功率电子镇流器的属性信息，即没有进行地址编码，而只进行故障信息编码。这种故障信息编码和译码电路非常简单，当控制中心的计算机数据处理系统需要对某照明灯进行故障查询时，首先对要查询的照明灯发出用户码查询信号，由于被查询的智能大功率电子镇流器的用户码是唯一的，因此只有被查询的照明灯中的译码器才有译码信号输出。然后用译码输出信号触发电子镇流器中的编码电路工作，编码电路只需回答一个很简单的莫尔斯电报码信号(长短码)，即一个脉冲调制信号，让计算机数据处理系统能够可靠译码或识别即可。计算机数据处理系统收到回答信号后，即可知道是某个编号的照明灯出现了故障。如果没有接收到回答信号也可以间接证明此照明灯有故障。
对于使用遥控器或按键式控制器进行控制操作的照明灯，无法进行故障查询，因为这种工作模式没有显示器，无法知道对谁查询。因此，对于使用遥控器或按键式控制器进行控制操作的照明灯产品，不需要使用用户码，这使得编码器和译码器电路变得很简单，因为公共码和分组码的编码很少，一般只有几组到十几组。
3、智能控制中心的建立及管理软件设计
城市照明智能控制中心地理位置的选择很重要，如果把控制中心的位置选在照明线路网络的中心，遥控线路像太阳光辐射一样向外散开，那么线路放大(中继放大)级数可以减少很多。比如同是100公里，每隔10公里建一个中继站，如果从一端开始一共需要建10个中继站，而从中央开始，则每一端只需建5个中继站。显然把控制中心建在中央要合理一些，一个是容易分组编码，查询起来比较简便，另一个是接收信号的信噪比可以提高很多，不容易被干扰。因为线路放大器本身也会产生噪音，还有每一段线路本身也会产生干扰噪音，这些噪音经过多级线路放大后会产生叠加。假设每级线路放大器会产生2db噪音信号，经10级线路放大后，信噪比将会降低20db，而5级线路放大的信噪比只降低10db，即后者相对灵敏度比前者高10db。
对城市照明灯进行智能控制或故障查询，需用一台PC电脑。照明系统管理软件可以用VIEWBASIC编程软件编写一个图形界面，然后再与一个小型数据库管理软件链接，对城市照明灯进行控制的程序和数据，全部都储存在这个数据库管理软件之中。照明系统管理软件的图形界面是一个带城市照明线路电子地图的画面，地图被分成很多个控制区，用不同颜色(4色)区分，每个控制区中的照明灯都对应一组地址编码。当需要对某控制区的照明灯进行控制时，可以用鼠标器在电子地图上进行选择，被选择的地方颜色就改变，照明灯被点亮的地方颜色也梢为变亮一些。电子地图可以缩小和放大，当对电子地图进行缩小和放大时，对应的地址编码也跟着变化。
在图形界面上还显示智能电子镇流器输出功率的工作曲线，输出功率用一个不停地闪烁的光标显示，用鼠标器可以拖动光标移动，并可以通过光标移动控制照明灯的亮度。在图形界面的顶部或右边设置有菜单图标，用鼠标器点击图标就可以把菜单打开，并可以从菜单中选择各种操作按钮，点击这些按扭就可以选择各种操作程序。这些操作程序主要有两组，一组是自动控制操作程序，另一组是手动控制操作程序。
点击自动控制操作按扭就会弹出一串自动控制内容菜单供选择，如最佳功率输出控制，定时亮度控制，定时关灯，定时开灯，等等。定时控制可以针对某个照明灯，也可以对某组，或全部照明灯进行定时控制，在时间上可以任意分段。自动控制按钮的选择，实际上就是在计算机操作平台上自己编一小段控制程序。
点击手动控制操作按钮也会弹出一串手动控制内容菜单供选择，如功率增加，功率下降，频率调节，灯开或关等等。手动控制的另一个用途是对照明灯样本进行数据录取，就是前面“照明灯最佳工作点控制”一节中，用数字信号仪表或数据采集板，对照明灯样板进行数据取样的过程。这些采样数据全部都要按填表的方式存入数据库管理软件之中。当计算机需要对照明灯进行控制时，实际上就是计算机从表中取出数据再转化成遥控信号输出来对智能电子镇流器进行控制。
对照明灯查询可以进行自动查询，也可以半自动查询或人工查询。半自动查询就是在电子地图上先选出一些区域再自动查询，人工查询就是直接输入照明灯的编号进行查询。
如果不用带数字信号输出接口的仪器，而用普通模拟仪表也同样可以对照明灯数据进行采集，但这种方法必须与软件编程同时进行，基本原理和详细过程如下。
从图31和图32及图33我们基本知道，用于对智能电子镇流器进行控制的数据是8bit，这就意味着控制智能电子镇流器的参数变化最多只有256级变化。对于图31和图32，这256级变化数据并不是只集中对一个数据输入口进行控制，而是把数据分散分别对四个数据输入口进行控制。图31中每个控制输入口的数据是4bit，相当于16级变化，图32中每个控制输入口的数据是5bit，相当于32级变化。但实际上对输出功率控制起主要作用的只有两个输入口，即连接R1和R4的输入口，其余控制输入口(R2、R3)虽然对输出功率控制也起作用，但不是主要的。这样在对智能电子镇流器输出功率进行控制或数据采样时，只需要对R1和R4这两个输入口的数据进行编程，并且R1和R4这两个输入口前面的数模转换电路数据输入是分时被选中的，每一时刻只能有一个输入口的数据被进行处理，如需要对R1和R4输入口的数据在同一时刻都能处理，必须是两组信号同步变化。
编程的时候可以把数据分成两组，一组为高位码(R1输入口)，另一组为低位码(R4输入口)。这表示在进行功率调整的时候，首先是改变智能电子镇流器中功率输出级开关管的占空比，其次才改变PFC开关电源的电压输出，并且高位码的初始值应该设置在输出电压为正常值(DC400V)状态。如果智能电子镇流器的输出功率与遥控信号编码的数值成正比，那么，当要改变智能电子镇流器中功率输出级开关管的占空比时，遥控信号的编码就是1111XXXX(X表示数值可变)；当要改变PFC开关电源的电压输出时，遥控信号的编码就是XXXX0000。这样对于图31可以得到4bit+4bit组编码(即32组编码)，对于图32可以得到5bit+5bit组编码(即64组编码)，对于图33可以得到8bit组编码(即256组编码)。在数据库管理软件中要做两个数据表，第一个数据表为编码-功率-亮度参数表，第二个数据表为：我们把它称之为“优值表”。
第一个表(表1)的第一栏是遥控信号代码(即32或64组编码)，表的第二栏是输出功率，第三栏是照明灯亮度。让计算机分别输出32(图31)或64(图32)组编码控制信号对智能电子镇流器进行功率调节控制，然后用功率计和亮度计分别对每组编码信号对应的输出功率和亮度进行测试，并把数据填入表格之中，即可以得到一个编码-功率-亮度参数表，根据这个表的数据就可以在图形界面上画出一条功率-亮度显示曲线，供输出功率指示和手动控制操作使用。
根据表1的测试结果，分别计算亮度和功率的微分增量和和比值即L的导数L′，及导数L′与功率Pn的乘积J＝L′×Pn，找出乘积J的最大值Jm。然后以J的最大值Jm为中心，对所有数据进行排序，作一数据表(表2)。表2的第一栏是遥控信号代码，对代码排序按列进行，第1号为输出功率最大值Pmax对应的代码M0(其值一般为11111111或1111111111)，第2号代码M1(其值为11111110或1111111110)，第3号代码M2(其值由上一项递减1求得)，以此类推；表2的第二栏是对应每组遥控信号代码电子镇流器的输出功率P，第1号为P0(即Pmax)，第2号为P1，…；表2的第三栏是对应每组遥控信号代码导数L′与功率Pn的乘积Jn，第1号为J0，第2号为J1，…。
按这种方法排序，设序列排到Jm时对应的代码为Mm，即有m个代码，以Jm或Mm为中心继续再排m个代码，即表2的第一栏中一共有2m个遥控信号代码，第二栏和第三栏中也分别有2m个数据。用这种方法求得的表2我们称之为“优值表”，或称之为自动控制取值表。在优值表中最重要的数据就是第一栏中按顺序排列的代码，并且其中最重要的又是靠近Mm附近的几个代码数据。其实计算机直接可认识的只有表2中第一栏中的代码，其它数据它都不认识，必须通过映射成二进制代码后才认识。而计算机不认识的数据人们正好又可认识，因此，表2中的第二栏和第三栏中的数据主要是供人们认识用的，即：供人们编程或修改数据时使用。
当人们需要计算机对智能电子镇流器进行最佳功率输出自动控制时，计算机开始的时候是从表2的第一栏取出代码数据M0，即智能电子镇流器的输出功率此时为最大值，这样做的目的是让高压钠灯或金卤灯能迅速点亮，然后再慢慢改变代码的数值，数值由高到低，最后停在Mm的值上，即最佳输出功率Pc点上。
如果需要计算机能对智能电子镇流器的输出功率进行动态自动控制，必须要用数字信号数据采集仪(数字功率计和亮度计)来对照明灯样本进行数据采样，然后把采样得来的数据与计算机中存储的数据进行比较，由计算机不断地更改数据进行矫正。
由于照明灯的参数或智能电子镇流器的控制特性不会很容易或经常改变，因此，久不久用人工采样的方法来对表2的数据进行更新，或同时保存多个表2对于不同使用情况下的数据供计算机随时调用，也是一种很实用方法。如冬天与夏天表2的数据应该是有区别的，所以可以建立多个表2数据专门用于春、夏、秋、冬的情况，到时候计算机会根据日历自动对表2的内容进行选用。
最后还须指出，在开始编程之前要先熟悉图31、图32、图33还有图37、图39和图45的工作原理，并制定好通信和编码协议。图31中有4个选片信号(CE1、CE2、CE3、CE4)与智能电子镇流器的控制功能有关；图32中遥控译码输出的8bit编码信号中有3bit与智能电子镇流器的控制功能有关，需要特别定义；图33是CPU信息处理电路，可以用汇编语言来编程，但也要事先对8bit信号进行定义好；图45中的线路放大器有一个译码器，并且使用的时候可能有多个这样的线路放大器串联，在遥控信号中每个译码器对应需要一组码(如图37)，因此遥控信号的长度也要具体定义。