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通常設計110V的EB比220V的EB難度要高點(diǎn),尤其是高功率因數的,下面以幾副常規的原理圖引領(lǐng)大家進(jìn)入文章的主題。 圖1 220V通用線(xiàn)路 圖2 100-110V倍壓線(xiàn)路 圖3 100-110V直接驅動(dòng)線(xiàn)路A 圖4 100-110V直接驅動(dòng)線(xiàn)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(dòng)問(wèn)題，尤其是整燈在高溫低壓時(shí)，容易出現燈管不能成功啟動(dòng)，只有兩邊燈絲發(fā)紅。原因是在高溫時(shí)磁環(huán)和三極管的驅動(dòng)能力降低，以至燈啟動(dòng)電壓和燈啟動(dòng)電流供應不足而不能使燈管成功引燃。燈啟動(dòng)電壓和啟動(dòng)電流供應不足也影響低溫低壓時(shí)燈的啟動(dòng)。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(diǎn)是EB的輸出電感（也稱(chēng)扼流圈），此電感的選值太大，輸出功率不足。選值太小，便會(huì )引至EB的工作頻率嚴重超標，三極管的開(kāi)關(guān)損耗會(huì )上升，引至管子發(fā)熱。 在線(xiàn)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值選取不同。此電路的最佳工作狀態(tài)，必須符合： 式中：Fw為工作頻率。Fo為整個(gè)諧振電路的固有頻率。以簡(jiǎn)單的詞語(yǔ)說(shuō)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(shí)負載電路等效于一個(gè)電阻，可提高整個(gè)EB的效率，降低熱損耗，整機性能上升。 圖1是常規的220V原理圖，圖2是110V經(jīng)過(guò)倍壓的原理圖。圖3為110V雙諧振電容直接驅動(dòng)原理圖，圖4是雙諧振電容與燈絲交叉的直接驅動(dòng)原理圖。 圖1不適宜用在110電路當中，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(dòng)電壓將降低。原因是：設有一高頻電流流過(guò)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，便很容易出現前文所述的高溫不能啟動(dòng)問(wèn)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： 式中：Vo為輸出直流電壓，Vin為輸入交流電壓。此電路的缺點(diǎn)是在120V以上的線(xiàn)路當中難以被采用，如127V的電子節能燈，原因？你可以按上式算一算120V的節能燈，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(diǎn)的三極管受得了嗎？還得提醒你：三極管在高溫時(shí)它的最高耐壓值比常溫耐壓值是會(huì )有小許下降的。當供電電壓超過(guò)三極管最高耐壓值，三極管便出現二次擊穿，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(dòng)性能也大為提高，是較為理想的直接驅動(dòng)電路。此電路的磁環(huán)材料宜選用BS溫度曲線(xiàn)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β宜大些。此電路也有一個(gè)較大的缺點(diǎn)，就是當燈工作了一定時(shí)間后，燈管陰極完全老化，燈絲開(kāi)路，EB電路因C0的接入仍然構成串聯(lián)諧振正反饋電路，線(xiàn)路仍然工作，線(xiàn)路功率會(huì )比正常時(shí)大一倍，若此時(shí)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更理想的直接驅動(dòng)電路，采用雙諧振電容與燈絲交叉的方法取得更好的啟動(dòng)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(jià)高，故負反饋電阻（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(diǎn)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小于1.7，保證這個(gè)參數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(huì )導致輸入電流總諧波的提高，有些國家或地區是對電流總諧波有要求的，例如我國的臺灣地區，節能燈的輸入電流總諧波不能高于120%，有時(shí)為了使兩者都符合要求，一般在電源輸入端串聯(lián)一個(gè)3-10Ω的大功率線(xiàn)繞電阻,提高阻性負載來(lái)降低電流總諧波，此電阻的阻值不宜過(guò)大，以免過(guò)高的功耗而使其嚴重發(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)脈沖變壓器與負載電路的關(guān)系，就問(wèn)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為三極管的驅動(dòng)源。它們構成了一個(gè)完整的LC串聯(lián)電路。 我們先討論一下TR初級圈數與次級圈數多少對輸出電壓大小的影響問(wèn)題，從很表面來(lái)說(shuō)，根據變壓器的比值： 可以說(shuō)：初級的圈數越小，次級的圈數越多，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(xiàn)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跟著(zhù)大，輸出電感L小，磁環(huán)脈沖變壓器初級的圈數跟著(zhù)小。但輸出電壓的大小要符合三極管的驅動(dòng)要求，不能欠電壓激勵，以免三極管工作在放大區，也不能過(guò)激勵，這樣容易使延遲時(shí)間過(guò)長(cháng)，增加開(kāi)關(guān)損耗，管子發(fā)熱，更嚴重會(huì )出現共態(tài)導通，燒毀三極管。詳細的驅動(dòng)參數請參閱你所用的三極管的數據表。 110V直接驅動(dòng)線(xiàn)路對磁環(huán)的材料也有較嚴格的要求，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直接驅動(dòng)線(xiàn)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(shí)能向燈提供足夠的啟動(dòng)電流，使燈成功引燃。另外，放大倍數適宜大些（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認證要求。 總體而言，110V的節能燈EB設計的要點(diǎn)是燈的啟動(dòng)和燈的諧振適應問(wèn)題。具體的定值還要你在實(shí)際操作中做適當調整。其它元器件的質(zhì)量一定要過(guò)關(guān)。 |
