《電子技術(shù)應(yīng)用》
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110V節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)計要領(lǐng)
摘要: 通常設(shè)計110V的EB比220V的EB難度要高點,尤其是高功率因數(shù)的,下面以幾副常規(guī)的原理圖引領(lǐng)大家進(jìn)入文章的主題.
Abstract:
Key words :

通常設(shè)計110V的EB比220V的EB難度要高點,尤其是高功率因數(shù)的,下面以幾副常規(guī)的原理圖引領(lǐng)大家進(jìn)入文章的主題.

 
 
圖1   220V通用線路

圖2   100-110V倍壓線路

圖3   100-110V直接驅(qū)動線路A

 圖4  100-110V直接驅(qū)動線路A

為何110V的EB比220V的EB難度要高,,最直接的影響是燈的啟動問題,,尤其是整燈在高溫低壓時,,容易出現(xiàn)燈管不能成功啟動,只有兩邊燈絲發(fā)紅,。原因是在高溫時磁環(huán)和三極管的驅(qū)動能力降低,,以至燈啟動電壓和燈啟動電流供應(yīng)不足而不能使燈管成功引燃,。燈啟動電壓和啟動電流供應(yīng)不足也影響低溫低壓時燈的啟動,。另外,,要想EB輸出相同的功率,110V的EB的輸出電流自然要比220V的輸出電流大一倍,,輸出電流受控的關(guān)鍵點是EB的輸出電感(也稱扼流圈),,此電感的選值太大,輸出功率不足,。選值太小,,便會引至EB的工作頻率嚴(yán)重超標(biāo),三極管的開關(guān)損耗會上升,,引至管子發(fā)熱,。

在線路的拓樸上,以上四副原理圖是一樣的,都是串聯(lián)諧振正反饋電路,只是有一些巧妙的地方和元器件的數(shù)值選取不同,。此電路的最佳工作狀態(tài),,必須符合:
             

式1

 

式中:Fw為工作頻率。Fo為整個諧振電路的固有頻率,。以簡單的詞語說明就是:工作頻率與輸出電感和諧振電容的固有頻率要相等,,電路才能工作于最佳狀態(tài),,此時負(fù)載電路等效于一個電阻,,可提高整個EB的效率,降低熱損耗,,整機性能上升,。

圖1是常規(guī)的220V原理圖,,圖2是110V經(jīng)過倍壓的原理圖。圖3為110V雙諧振電容直接驅(qū)動原理圖,,圖4是雙諧振電容與燈絲交叉的直接驅(qū)動原理圖,。

圖1不適宜用在110電路當(dāng)中,何解,?是因為要維持確定的功率,,輸出電感L2必須選得很小,要符合上式,,諧振電容C6將要選取得很大,,而C6不能選取得太大,因為太大了,,啟動電壓將降低,。原因是:設(shè)有一高頻電流流過燈絲,C6增大,,等效于C6的電阻減小,,C6兩端的電壓便下降,輸出電感和燈絲的壓降便上升,,C6兩端的電壓下降,,等于燈管電壓下降,便很容易出現(xiàn)前文所述的高溫不能啟動問題,。

因為這樣,,人們便研究出了如圖2所示的倍壓整流電路,D1,,D1,,C1構(gòu)成倍壓全波整流濾波電路,整流濾波后的電壓可用下式表示:
                                    

     式2


式中:Vo為輸出直流電壓,,Vin為輸入交流電壓,。此電路的缺點是在120V以上的線路當(dāng)中難以被采用,如127V的電子節(jié)能燈,,原因,?你可以按上式算一算120V的節(jié)能燈,在正110%的電壓環(huán)境132V交流電壓供給的情況下整流濾波后的電壓有多高,,耐壓差一點的三極管受得了嗎,?還得提醒你:三極管在高溫時它的最高耐壓值比常溫耐壓值是會有小許下降的。當(dāng)供電電壓超過三極管最高耐壓值,,三極管便出現(xiàn)二次擊穿,,引起集電極和發(fā)射極短路。

圖3中比圖1增加了補償電容C0,可有效的符合諧振公式(式1),,令EB的效率提高了很多,,啟動性能也大為提高,是較為理想的直接驅(qū)動電路,。此電路的磁環(huán)材料宜選用BS溫度曲線較為平坦的2K或2.5K材料,。三極管的集電極電流Ic和放大倍數(shù)β宜大些。此電路也有一個較大的缺點,,就是當(dāng)燈工作了一定時間后,,燈管陰極完全老化,燈絲開路,,EB電路因C0的接入仍然構(gòu)成串聯(lián)諧振正反饋電路,,線路仍然工作,線路功率會比正常時大一倍,,若此時EB不損壞,,燈管兩端發(fā)紅,溫度很高,,足可以將固定燈管的塑料件溶掉,。

圖4是比圖3更理想的直接驅(qū)動電路,采用雙諧振電容與燈絲交叉的方法取得更好的啟動性能,,工作頻率與固有頻率更為貼近,。

圖1和圖2整流濾波后的電路對電流要求不高,并且供電電壓比價高,,故負(fù)反饋電阻(也即發(fā)射極電阻)可選得大些,,以15W的EB為例,可選用2.2歐姆的,。但圖3和圖4中反饋電阻適宜小點或甚至直接不用,。

電解電容的選取,必須保證燈的電流波峰系數(shù)小于1.7,,保證這個參數(shù)的前提條件是增大電解電容的容量,,增大電解電容的容量以后會導(dǎo)致輸入電流總諧波的提高,有些國家或地區(qū)是對電流總諧波有要求的,,例如我國的臺灣地區(qū),,節(jié)能燈的輸入電流總諧波不能高于120%,有時為了使兩者都符合要求,,一般在電源輸入端串聯(lián)一個3-10Ω的大功率線繞電阻,提高阻性負(fù)載來降低電流總諧波,,此電阻的阻值不宜過大,以免過高的功耗而使其嚴(yán)重發(fā)熱,。還有,,不能選用炭膜電阻,因為炭膜電阻抗電流沖擊的能力并不是那么理想的。

磁環(huán)脈沖變壓器與負(fù)載電路的關(guān)系,,就問題而言,請先看下圖:

 
 
圖5

圖5中:A,,B兩端為高頻輸入端,,TR為磁環(huán)脈沖變壓器,L為輸出電感,,C1為諧振電容,,C2為隔直電容,OUT1,,OUT2為三極管的驅(qū)動源,。它們構(gòu)成了一個完整的LC串聯(lián)電路。

我們先討論一下TR初級圈數(shù)與次級圈數(shù)多少對輸出電壓大小的影響問題,,從很表面來說,,根據(jù)變壓器的比值:

可以說:初級的圈數(shù)越小,次級的圈數(shù)越多,,輸出的電壓就越高,。以上概念是有道理的,可別忽略了初級線圈是與輸出電感L,,諧振電容C1,,隔直電容C2串聯(lián)的,初級的圈數(shù)越小,,它在回路的等效電阻便越小,,它的壓降就越小,也就是它在回路拿到的電壓就越低,,輸出反而小了,。TR初級的圈數(shù)與輸出電感L的關(guān)系為:輸出電感L大,磁環(huán)脈沖變壓器初級的圈數(shù)跟著大,,輸出電感L小,,磁環(huán)脈沖變壓器初級的圈數(shù)跟著小。但輸出電壓的大小要符合三極管的驅(qū)動要求,,不能欠電壓激勵,,以免三極管工作在放大區(qū),也不能過激勵,,這樣容易使延遲時間過長,,增加開關(guān)損耗,管子發(fā)熱,,更嚴(yán)重會出現(xiàn)共態(tài)導(dǎo)通,,燒毀三極管。詳細(xì)的驅(qū)動參數(shù)請參閱你所用的三極管的數(shù)據(jù)表。

110V直接驅(qū)動線路對磁環(huán)的材料也有較嚴(yán)格的要求,,一般合適選用BS隨溫度變化而變化不大的低磁導(dǎo)率材料,,如2K或2.5K的材料。下圖中,,圖A是比較理想的,。
 

 
圖6

110V直接驅(qū)動線路對三極管的要求,主要是集電極電流Ic一定要有足夠的余量,,保證在高溫時能向燈提供足夠的啟動電流,,使燈成功引燃。另外,,放大倍數(shù)適宜大些(如β=25-35),,耐壓大于300V就行了。
工作頻率,,以我們目前手頭上的雙極型三極管,,28-40KHz是最為合適的。另外還要視能源之星和其他國家的安規(guī)認(rèn)證要求,。

總體而言,,110V的節(jié)能燈EB設(shè)計的要點是燈的啟動和燈的諧振適應(yīng)問題。具體的定值還要你在實際操作中做適當(dāng)調(diào)整,。其它元器件的質(zhì)量一定要過關(guān),。因本人的水平有限,難免有錯漏的地方,,請莫見笑,。

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