110V供電的節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器電路圖及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

通常設(shè)計(jì)110V的EB比220V的EB難度要高點(diǎn)，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通用節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器電路圖

圖2 100-110V倍壓線路

圖3 100-110V直接驅(qū)動(dòng)電路圖A

圖4 100-110V直接驅(qū)動(dòng)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(dòng)問(wèn)題，尤其是整燈在高溫低壓時(shí)，容易出現(xiàn)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(qū)動(dòng)能力降低，以至燈啟動(dòng)電壓和燈啟動(dòng)電流供應(yīng)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(yīng)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(yán)重超標(biāo)，三極管的開(kāi)關(guān)損耗會(huì)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(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(fù)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(jī)性能上升。

圖1是常規(guī)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(qū)動(dòng)原理圖，圖4是雙諧振電容與燈絲交叉的直接驅(qū)動(dòng)原理圖。

圖1不適宜用在110電路當(dāng)中，何解?是因?yàn)橐S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?yàn)樘罅耍瑔?dòng)電壓將降低。原因是：設(shè)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(xiàn)前文所述的高溫不能啟動(dòng)問(wèn)題。

因?yàn)檫@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(diǎn)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(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(dāng)供電電壓超過(guò)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(bǔ)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(qū)動(dòng)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(gè)較大的缺點(diǎn)，就是當(dāng)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(gòu)成串聯(lián)諧振正反饋電路，線路仍然工作，線路功率會(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(qū)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(duì)電流要求不高，并且供電電壓比價(jià)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(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(shù)小于1.7，保證這個(gè)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(huì)導(dǎo)致輸入電流總諧波的提高，有些國(guó)家或地區(qū)是對(duì)電流總諧波有要求的，例如我國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)，節(jié)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的大功率線繞電阻,提高阻性負(fù)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(yán)重發(fā)熱。還有，不能選用炭膜電阻，因?yàn)樘磕る娮杩闺娏鳑_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(wèn)題而言，請(qǐng)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(dòng)源。它們構(gòu)成了一個(gè)完整的LC串聯(lián)電路。

我們先討論一下TR初級(jí)圈數(shù)與次級(jí)圈數(shù)多少對(duì)輸出電壓大小的影響問(wèn)題，從很表面來(lái)說(shuō)，根據(jù)變壓器的比值：

可以說(shuō)：初級(jí)的圈數(shù)越小，次級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(jí)的圈數(shù)跟著大，輸出電感L小，磁環(huán)脈沖變壓器初級(jí)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(dòng)要求，不能欠電壓激勵(lì)，以免三極管工作在放大區(qū)，也不能過(guò)激勵(lì)，這樣容易使延遲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，增加開(kāi)關(guān)損耗，管子發(fā)熱，更嚴(yán)重會(huì)出現(xiàn)共態(tài)導(dǎo)通，燒毀三極管。詳細(xì)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)請(qǐng)參閱你所用的三極管的數(shù)據(jù)表。

110V直接驅(qū)動(dòng)線路對(duì)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(dòng)線路對(duì)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(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(guó)家的安規(guī)認(rèn)證要求。

總體而言，110V的節(jié)能燈EB設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是燈的啟動(dòng)和燈的諧振適應(yīng)問(wèn)題。具體的定值還要你在實(shí)際操作中做適當(dāng)調(diào)整。其它元器件的質(zhì)量一定要過(guò)關(guān)。