再細探熒光燈電子鎮(zhèn)流器工作原理(組圖)
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上傳人:葉文浩 上傳時間: 2007-02-08 瀏覽次數(shù): 13387 |
這幾年來,電子鎮(zhèn)流熒光燈行業(yè)持續(xù)大發(fā)展,產(chǎn)品水平不斷提高,中國在世界上作為節(jié)能燈大國的地位已經(jīng)確立;中國還要進一步成為節(jié)能燈強國,這就需要對產(chǎn)品技術(shù)和相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)理論進行進一步的探索。在對燈用三極管損壞機理的深入研討中,筆者感到這以前對熒光燈電子鎮(zhèn)流工作原理的描述越來越滿足不了需要,甚至其中還有謬誤之處,有必要對其進行更深入仔細的研究探討。為避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo),本文用較多的實測波形圖加以說明。
電子鎮(zhèn)流器工作最基本的原理是把50HZ 的工頻交流電,變成20-50KHZ 的較高頻率的交流電,半橋串聯(lián)諧振逆變電路中上下兩個三極管在諧振回路電容、電感、燈管、磁環(huán)的配合下輪流導(dǎo)通和截止,把工頻交流電整流后的直流電變成較高頻率的交流電。但是,具體工作過程中,不少書刊上把諧振回路電容充放電作為主要因素來描述,甚至認為振蕩電路的振蕩頻率是由振蕩電路充放電的時間常數(shù)決定的。
我們感到諧振回路電容充電和放電是變流過程中的一個重要因素,但是,振蕩電路的振蕩頻率卻不能說就是由振蕩電路的充放電時間常數(shù)決定的,電路工作狀態(tài)下可飽和脈沖變壓器(磁環(huán))磁導(dǎo)率變化曲線的飽和點和三極管的存儲時間ts 是工作周期的重要決定因素。
三極管開關(guān)工作的具體過程中,不少書刊認為基極電位轉(zhuǎn)變?yōu)樨撾娢皇箤?dǎo)通三極管轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂梗琓1(磁環(huán))飽和后,各個繞組中的感應(yīng)電勢為零VT1 基極電位升高VT2 基極電位下降;我們認為實際工作情況不是這樣的。
一、三極管開關(guān)工作的三個重要轉(zhuǎn)折點:
1、三極管怎樣由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟谝粋€轉(zhuǎn)折點:
不管是圖1 用觸發(fā)管DB3 產(chǎn)生三極管的起始基極電流Ib,還是基極回路帶電容的半橋電路由基極偏置電阻產(chǎn)生三極管VT2 的起始基極電流Ib,三極管的Ib 產(chǎn)生集電極電流Ic,通過磁環(huán)繞組感應(yīng),強烈的正反饋使Ic 迅速增長,三極管導(dǎo)通,那么三極管是怎樣由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟?
圖1 原理圖
圖2 磁環(huán)磁化曲線與三極管Vce、Ic、Ib
實踐證明,三極管導(dǎo)通后其集電極電流Ic 增長,其導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟倪^程有兩個轉(zhuǎn)折點,首先是可飽和脈沖變壓器(磁環(huán))磁導(dǎo)率μ的飽和點。
圖2 中上面為磁環(huán)磁化曲線(B-H)及磁導(dǎo)率μ-H 變化曲線,μ=B/H,所以μ就是B-H 曲線的斜率,開始時μ隨著外場H 的增加而增加,當H 增大到一定值時μ達到最大,其最大值為μ-H 曲線的峰值即可飽和脈沖變壓器磁導(dǎo)率的峰值。此后,外場H 增加μ減小。在電子鎮(zhèn)流熒光燈電路中,磁環(huán)工作在可飽和狀態(tài),它在每次磁化過程中其μ值必須過其峰值。
在初期可飽和脈沖變壓器(磁環(huán))磁導(dǎo)率隨著Ic 的增長而增長(圖2);Ic增長到一定值,可飽和脈沖變壓器的磁導(dǎo)率μ過圖2 中峰值點,磁環(huán)繞組感應(yīng)電壓V 環(huán)=-Ldi/dt,而磁環(huán)繞組電感量(此公式還說明了磁環(huán)尺寸在這方面的作用),也就是說磁環(huán)繞組感應(yīng)電壓與可飽和脈沖變壓器(磁環(huán))磁導(dǎo)率μ成正比,磁環(huán)繞組感應(yīng)電壓V 環(huán)過峰值(關(guān)于磁環(huán)繞組內(nèi)電流的情況在本文后面說明,這里先以實測波形圖說明),三極管基極電流Ib 同步過峰值(圖2、圖3),圖2 下半部分為三極管Vce、Ic、Ib 波形圖,圖2 上半部分和下半部分有一根垂直的聯(lián)線,把基極電流Ib 的峰值點和可飽和脈沖變壓器的磁導(dǎo)率μ的峰值點聯(lián)系到了一起,這是外部電路改變?nèi)龢O管工作狀態(tài)的重要信號點,也就是三極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟牡谝粋€轉(zhuǎn)折點。隨著V 環(huán)的下降Ib 也下降,但這時基區(qū)內(nèi)部的電壓仍然是正的,當磁環(huán)繞組感應(yīng)電壓V 環(huán)低于基區(qū)內(nèi)部的電壓時(基區(qū)外電路所加電壓下降到低于基區(qū)內(nèi)部的電壓但仍然是正的),少數(shù)的載流子就從基區(qū)流出.基極電流反向為負值Ib2(圖3 紅色曲線2);圖3 顯示了三極管基極電流Ib 峰值(紅色曲線2)和磁環(huán)繞組感應(yīng)電壓峰值(蘭色曲線1)是同步的,過峰值后基極電流反向為負值。在這期間,基區(qū)電流(稱為IB2)是負,但是 VCE 維持在飽和壓降VCEsat(圖4 蘭色曲線1),而IC 電流正常流動(圖4 紅色曲線2),這時期對應(yīng)存儲時間(Tsi)。在這段時間Vbe 始終是正的,但是基區(qū)電流(稱為IB2)是負的。有的書上說導(dǎo)通管的關(guān)閉是因為其基極電位轉(zhuǎn)變?yōu)樨撾娢?,也有的書上說T1(磁環(huán))飽和后,各個繞組中的感應(yīng)電勢為零,這不符合實際情況,從波形圖上我們可以清楚地看到這段時間Vbe 始終是正的。導(dǎo)通管的基極電位轉(zhuǎn)變?yōu)樨撾娢皇窃贗c 存儲結(jié)束,流過磁環(huán)繞組的電流達到峰值-Ldi/dt 等于零的時刻之后,而不是在Ic 存儲剛開始的時刻。
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