再細探熒光燈電子鎮流器工作原理(組圖)
上傳人:葉文浩 上傳時間: 2007-02-08 瀏覽次數: 13387 |
這幾年來,電子鎮流熒光燈行業持續大發展,產品水平不斷提高,中國在世界上作為節能燈大國的地位已經確立;中國還要進一步成為節能燈強國,這就需要對產品技術和相應的技術基礎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。為避免復雜的數學推導,本文用較多的實測波形圖加以說明。
電子鎮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、磁環的配合下輪流導通和截止,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決定的,電路工作狀態下可飽和脈沖變壓器(磁環)磁導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。
三極管開關工作的具體過程中,不少書刊認為基極電位轉變為負電位使導通三極管轉變為截止,T1(磁環)飽和后,各個繞組中的感應電勢為零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、三極管開關工作的三個重要轉折點:
1、三極管怎樣由導通轉變為截止第一個轉折點:
不管是圖1 用觸發管DB3 產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生三極管VT2 的起始基極電流Ib,三極管的Ib 產生集電極電流Ic,通過磁環繞組感應,強烈的正反饋使Ic 迅速增長,三極管導通,那么三極管是怎樣由導通轉變為截止的?
圖1 原理圖
圖2 磁環磁化曲線與三極管Vce、Ic、Ib
實踐證明,三極管導通后其集電極電流Ic 增長,其導通轉變為截止的過程有兩個轉折點,首先是可飽和脈沖變壓器(磁環)磁導率μ的飽和點。
圖2 中上面為磁環磁化曲線(B-H)及磁導率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率的峰值。此后,外場H 增加μ減小。在電子鎮流熒光燈電路中,磁環工作在可飽和狀態,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)磁導率隨著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率μ過圖2 中峰值點,磁環繞組感應電壓V 環=-Ldi/dt,而磁環繞組電感量(此公式還說明了磁環尺寸在這方面的作用),也就是說磁環繞組感應電壓與可飽和脈沖變壓器(磁環)磁導率μ成正比,磁環繞組感應電壓V 環過峰值(關于磁環繞組內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線,把基極電流Ib 的峰值點和可飽和脈沖變壓器的磁導率μ的峰值點聯系到了一起,這是外部電路改變三極管工作狀態的重要信號點,也就是三極管由導通轉變為截止的第一個轉折點。隨著V 環的下降Ib 也下降,但這時基區內部的電壓仍然是正的,當磁環繞組感應電壓V 環低于基區內部的電壓時(基區外電路所加電壓下降到低于基區內部的電壓但仍然是正的),少數的載流子就從基區流出.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)和磁環繞組感應電壓峰值(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),這時期對應存儲時間(Tsi)。在這段時間Vbe 始終是正的,但是基區電流(稱為IB2)是負的。有的書上說導通管的關閉是因為其基極電位轉變為負電位,也有的書上說T1(磁環)飽和后,各個繞組中的感應電勢為零,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。導通管的基極電位轉變為負電位是在Ic 存儲結束,流過磁環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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