国产电子镇流器技术发展的必然趋势 ——它激式驱动 驱动博士工作室业务简介: 推广普及国产驱动IC和模块 (QDBS-1000系列IC、QDBS-2000系列模块) 为用户免费开发设计各种它激式电子镇流器 驱动博士工作室经营宗旨: 开发中国成本最低的——高品质电子镇流器 驱动博士工作室 2005年10月18日于广东中山古镇 目录概述 国产电子镇流器存在的致命缺陷 落后的振荡方式——国产电子镇流器最大的致命缺陷 负载的匹配问题——国产电子镇流器的第二个致命缺陷 采用它激式是解决国产电子镇流器技术问题的必由之路 它激式的工作原理 它激式如何保证工作频率的准确性和稳定性 它激式如何解决负载匹配的问题 自激式与它激式的主要区别 驱动电路结构的区别 电子镇流器电路设计和调试方法的区别 工程师日常工作任务和产品控制的区别 目前已经具备成本、质量、技术优势的它激式电子镇流器应用领域和品种(重点推荐) 110V、120V、127V应用领域(突出的成本优势﹢质量优势) 大功率荧光灯(节能灯)应用领域(突出的质量优势﹢成本优势) 一拖二、一拖三、……一拖N只灯管的电子镇流器(突出的质量优势﹢成本优势) 大功率电子变压器(突出的技术优势﹢成本优势﹢质量优势) 专业应用领域、国家重点工程使用的电子镇流器(突出的质量优势﹢突出的成本优势) 常见的它激式半桥电路 最普通的它激式电子镇流器 最简单的它激式电子镇流器(高功率因数、L级,专利) 采用逐流式PPFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、H级) 采用双泵式PPFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、H级) 采用高频泵式电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 采用复合泵式电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 采用简易APFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 采用APFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 单管、推挽、全桥电路简介 全桥电路 单管电路 推挽电路 QDBS-1000系列IC简介(多项专利) QDBS-2000系列模块简介(多项专利) 它激式荧光灯电子镇流器的实验方法和步骤 — 经验谈 概述从技术角度讲,国产电子镇流器目前处于幼稚期!从市场角度讲,国产电子镇流器目前处于上升期和成熟期的初期.使用幼稚期的产品投放上升期和成熟期的市场,显然是不能相互适应的. 说国产电子镇流器的技术水平目前处于幼稚期的理由,是由于它采用的工作原理和驱动方法都是电子开关技术中最原始、最落后的部分,存在很多致命的、无法克服的缺陷. 这份技术资料较详细的剖析了目前国产电子镇流器存在的主要技术问题,以及使用新技术解决这些问题的方法.指明了国产电子镇流器技术发展的必然趋势. 对于中国的现状来说,电子镇流器的品质与质量问题说白了是成本问题,在不考虑成本的基础上讲品质、讲质量,只能是空谈!因此,资料中具体讲述了目前采用新技术已经具备成本、技术、质量优势的应用领域和产品品种(有些品种已经低于目前国产品的成本),供大家选择. 国产电子镇流器存在的致命缺陷 落后的振荡方式——国产电子镇流器最大的致命缺陷 目前,国产电子镇流器普遍采用自激振荡方式(以下简称自激式)进行工作.自激式起源于50年代以前的电子管电路,是振荡电路中最原始的振荡方法,也叫自由振荡.在自由振荡的整个回路中,包括负载在内的所有元器件都参与振荡的协调工作,都可以决定和改变振荡电路的工作频率甚至振荡与否(也包括供电电压、环境温度等外在因素),因此,整个电路的振荡包含有很大的偶然(运气)成分,这是目前国产电子镇流器最大的致命缺陷!也是质量不稳定的最大因素(同一批产品中有的可以用很多年,而有的只能用几天). 振荡方式对于电子镇流器的工作质量来讲究竟有多大的影响?我们以国内普遍采用的半桥式开关电路为例进行分析: 半桥电路的输出电压很低,只有直流主线电压的1/2,采用无源功率因数校正网络的半桥电路,在供电电压低至150V时的输出电压最高仅有75V,而一般的荧光灯或节能灯(特别是T5荧光灯)所需要的工作电压都远远高于这个值.在电子镇流器的输出电压低于灯管工作电压的情况下,对于半桥电路来讲,需要依靠限流电感(L)和启动电容(C)之间产生的串联谐振,来提高灯管电压. 根据串联谐振的公式可以知道,要保证串联谐振的建立,必须满足条件:在特定频率(F)情况下,电感(L)的感抗与电容(C)的容抗相等.由于在电子镇流器中电感(L)与电容(C)的值是固定的,因此,如何保证电子镇流器工作频率(F)的准确性就成了保证电子镇流器工作质量的最关键问题. 我们知道,自激式开关电路的振荡频率与很多因素有关,这些因素最终导致了:a、产品之间的工作数据离散性很大;b、同一只镇流器在更换灯管时工作数据会随之改变;c、即使是使用同一只灯管,随着镇流器元器件和灯管的老化,工作数据仍然会不断变化;d、同一只镇流器,使用同一只灯管,在同一天里,由于早、中、晚的温差,也会使工作数据有很大的不同(在北方非常明显). 显然,电子镇流器采用自激工作方式是一个错误.无论怎样严格控制,都不可能保证批量生产的一致性和使用过程中的稳定性!灯管亮度和各种工作数据都存在非常大的差异和变化. 负载的匹配问题——国产电子镇流器的第二个致命缺陷! 负载的匹配问题,是被国内工程师忽视的一个重要问题,但又恰恰是国产电子镇流器的第二个致命缺陷.说到忽视,是因为我在国内没有见过这方面的书籍或有关介绍,与许多照明工程师朋友在一起交谈时,几乎没有人知道电子镇流器的开关电路与负载之间还需要匹配!说到致命缺陷,是因为自激工作方式不可能从根本上解决好这个问题! 电子镇流器的工作电路中存在两种振荡频率:一种是我们前面提到的开关电路的振荡频率(简称工作频率);另一种是限流电感(L)和启动电容(C)之间的谐振频率(简称谐振频率).由于谐振电路是开关电路的负载,因此,工作频率与谐振频率之间存在以下三种关系: 工作频率大于谐振频率时,开关电路的负载呈感性: 电子镇流器的负载呈弱感性时是最佳工作状态,也就是说工作频率稍快于谐振频率时是最佳工作状态.特别是使用场效应管做开关的电路,由于场效应管本身带有反向并联的阻尼二极管,可以有效抑制弱感性负载产生的浪涌电压;对于使用双极性三极管的电路,最好在三极管的集电极和发射极之间反向并联快速二极管.但是,在负载感性过大时,三极管关断时需要承受很大的浪涌电压冲击,会导致器件应力变差,容易损坏. 工作频率等于谐振频率时,开关电路的负载呈阻性: 大家往往都认为电子镇流器的负载呈阻性时,工作频率与谐振频率相等,L的感抗与C的容抗相等,此时会出现谐振电压非常高的现象.实际上,L的铜阻、磁阻,C上的损耗,灯管并联的因素,电路中其他元器件造成的损耗等等,决定了LC的谐振Q值不可能很高.因此,电子镇流器完全可以工作在阻性负载情况下. 工作频率小于谐振频率时,开关电路的负载呈容性: 容性负载对于电子镇流器开关电路来讲危害是最大的(致命的)!图一a是开关电路的负载呈容性时场效应管的栅极驱动波形,在波形的上升沿有一个明显的锯齿波;图一b和图一c是开关电路的负载呈容性时双极性三极管的基极驱动波形,图一b波形的上升沿有一个明显的锯齿波;图一c波形则产生了很严重的波形断裂,相当于开关了两次.这些波形都说明电子镇流器开关电路是 工作在硬开关状态,此时的开关管功耗加大,稳升加剧,应力变差,非常容易损坏.目前,许多进口高档驱动芯片都设置有负载属性的检测功能,一旦检测到负载为容性时会自动加大工作频率.另外,对于不同型号的开关管来讲,由于结电容不同,容性负载对于驱动波形的影响程度也有所不同,一般情况下,结电容小的开关管所受影响也较小. 根据以上分析可以得出一个结论:电子镇流器开关电路的最佳负载只能是阻性或者弱感性.并且从启动到正常工作的全过程,都要始终保证负载为阻性或者弱感性. 我们知道,自激式电子镇流器启动时的频率与正常工作时的频率是不一样的(启动频率高于工作频率)!这就出现了一个问题:电路的工作频率究竟是应该按照启动频率设计?还是按照正常工作频率设计? 按照启动频率设计:启动Q值容易满足(对于高管压、大功率灯管由为重要),但进入正常工作状态后,工作频率变低,谐振频率超过了工作频率,开关电路的负载呈容性,开关管工作在硬开关状态. 按照正常工作频率设计:启动时频率过高,使感性负载加大,三极管关断时承受很大的浪涌电压冲击,应力变差,容易损坏,并且启动Q值很低,高管压,大功率灯管无法启动. 显然,无论按照那种状态进行设计都无法同时满足启动和正常工作的需要.实际上,目前国产电子镇流器几乎都是按照启动频率进行设计的,正常工作时开关管的驱动波形基本上都类似于图一b和图一c,开关管工作在硬开关状态,承受的应力很大,这就是国产电子镇流器为什么容易损坏的第二个主要原因. 它激式是解决国产电子镇流器技术问题的必由之路 国产电子镇流器的两个致命缺陷,都和电路采用的自激振荡工作方式有关.在目前技术条件下,要想彻底解决这两个问题,只有选择它激振荡工作方式(简称它激式).它激式起源于80年代的集成电路技术,经过20多年的不断完善和改良,适合各种行业应用的专用驱动芯片从技术上都已经非常成熟,有些高档芯片已经发展到了具有人工智能的数字化和程序化功能. 1、它激式的工作原理 它激式驱动电路采用专用振荡器(一般情况下是采用专用的振荡IC)来产生频率稳定的脉冲方波,并通过专用振荡器中的功率放大电路将方波输出,来驱动开关电路工作.常见的它激式半桥驱动电路见图二和图三.图二使用了一片半桥电路专用的驱动IC,它有上下两个输出,各输出一个幅值相等、方向相反的驱动脉冲,分别用来驱动上下两只三极管开关工作;图三使用了一片只有一个输出的驱动IC,在驱动半桥电路时需要经过脉冲变压器进行耦合,这种驱动IC可以用来驱动半桥、全桥、单管、推挽等不同的电路,成本很低,通用性很强,比较适合中国的国情. 2、它激式如何保证工作频率的准确性和稳定性 图二和图三中专用驱动IC的工作频率由RT、CT的充放电时间参数决定,振荡工作电压取自IC内部的基准电源,因此不受供电电压波动和环境温度变化的影响,工作频率误差仅取决于RT、CT以及IC的制造误差和温度系数.它激工作方式影响工作频率的因素很少,非常容易保证工作频率的准确性和稳定性,批量生产时的一致性非常好,从根本上克服了自激式工作不稳定的致命缺陷! 3、它激式如何解决负载匹配的问题 它激式采用专用的振荡器来产生振荡频率,启动和正常工作时的频率都是一样的,因此,可以保证开关电路在启动和正常工作时的负载属性始终都是弱感性和阻性的.从根本上解决了自激式电路负载呈容性(硬开关)的致命缺陷! 自激式与它激式的主要区别 电路结构的区别 自激式属于单入口、单出口的循环式电路结构,可以用图四工作流程图表示,从图中可以看出,脉冲、开关、限流、负载四部分形成循环,这四部分中所有的元器件,都可能对循环回路的工作数据产生影响.因此,自激式的电路结构不够合理. 它激式属于模块化并联式电路结构,可以用图五工作流程图表示,从图中可以看出,由于采用驱动IC进行它激式驱动,每一个电路模块之间互无影响,最大程度的保证了电路的稳定性和可靠性.因此,它激式的电路结构比自激式要合理的多. 2、 电子镇流器电路设计和调整方法的区别 由于电路结构的区别,使得电子镇流器电路的设计和调整方法也有所区别. 在设计自激式电子镇流器时,由于自激式电路中的每一个元器件都相互关联、相互制约,使得新电路的开发设计和调试工作难度很大,并且很难沿用其他规格型号电路的成熟数据. 例如:在一只成熟的T5/14W电子镇流器的基础上,改制T5/28W电子镇流器,你在增大输出功率的同时,工作频率也会随之变化,开关管的最佳工作点也在不断偏移,你在找回频率和工作点的同时,功率又会发生变化,你必须反复若干次的调试实验,才能最终达到设计需求.其设计和调整难度比重新设计一只新的T5/28W电子镇流器没有很大区别. 它激式电子镇流器属于模块化电路结构,结构和元件之间关联甚少,因此,在进行电路设计和调整时显得非常简单. 例如,在一只成熟的它激式T5/14W电子镇流器基础上改制T5/21W、28W、35W电子镇流器,由于它们的灯管电流都是170mA,因此,在改制时除了考虑加大元器件的功率值以外(例如电解电容器的容量和开关管的功率等等),可以不用调整其他任何元件的参数值(包括工作频率、启动电容、限流电感等等参数).也就是说,你可以采用同一只它激式T5荧光灯电子镇流器去点燃14W、21W、28W、35W中的任何一只T5荧光灯管,并且都能得到满意的测试结果. 实际上,在设计它激式电子镇流器时,对于任何一款成熟的工作电路,无论你采用他来点燃什么规格和型号的灯管(例如T5、T8、T10、H型节能灯、2U、3U……8U节能灯等等),除了考虑元器件的功率和电压耐受力以外,在根据需要确定工作频率以后,需要调整的元器件基本上只有限流电感和启动电容器的数值(只要同时满足合适的谐振频率和输出功率就行了).因此,用于它激式电子镇流器整机参数调整的元件非常少,使得设计和调整工作变的非常简单! 工程师日常工作任务和产品控制的区别 目前,国产电子镇流器生产企业的工程师一般有两项基本任务,一是在每批产品投产前,都要使用新进厂的元器件制作样品、确认数据(由于每批元器件的误差,经常需要对产品进行调整);二是在产品退货中查找产品损坏的原因.正如有些工程师朋友说的:我们每天的工作就是做样品、做样品、再做样品;查原因、查原因、再查原因,即使这样也仍然无法保证产品不出问题. 生产它激式电子镇流器企业的工程师,一般只有一项任务,就是科研和新开发产品.一个新产品一旦确定数据以后,整个生产过程的控制是由生产线工人严格按照操作规程来完成的.实际上,a、保证元器件的质量;b、保证焊接质量;c、保证工作频率略快于谐振频率(这种控制仅与振荡电阻RT、振荡电容CT两种元件的误差有关),只要做到这3点,就能保证整批产品的质量,不会出现早期损坏. 目前已经具备成本、质量、技术优势的它激式电子镇流器 ——应用领域和品种(重点推荐) 110V、120V、127V应用领域(突出的成本优势﹢质量优势) 对于110V—127V电子镇流器来讲,采用它激式IC或者模块进行驱动的电子镇流器,比目前普遍采用的倍压式电子镇流器还要便宜.并且大大提高了产品的品质和档次. 目前,使用110V—127V电压的电子镇流器大都采用倍压工作方式.这种方式需要采用两只容量较大的电解电容器(产生很多问题,在这里不去探讨)和耐压400V以上的开关管.例如:T8/36Wx2-110V倍压式电子镇流器,需要采用2只100?F/200V以上耐压的电解电容器(大约成本4.00元),以及2只13005类型>400V的开关管(大约成本1.90元左右),镇流器的总成本比220V电压的镇流器还要高.为了降低生产成本,很多工程师试图使用110V—127V电压经整流后直接点燃灯管,甚至有些厂家还投产过.但是,这种直接使用低电压点燃荧光灯的镇流器存在两大关键技术问题: 如何保证足够高的谐振Q值 我们知道,电子镇流器的工作是依靠启动电容器与限流电感的谐振产生高压来点燃和维持灯管工作的.例如:T5/35W灯管的工作管压高达200V以上,而采用110V电压直接点燃灯管的电子镇流器输出电压最高只有77V,也就是说,这种镇流器在启动时的谐振Q值最少要达到12以上(最好达到15);在正常工作时仍然要保持Q值等于3,这对于自激式电子镇流器来说,在实验室里是可以做到的,但在批量生产时是根本不可能保证的,他的生产难度比220V电压的电子镇流器还要大的多.(而这么高的谐振Q值对于它激式电子镇流器来说则是一件非常容易的事,根本不存在任何问题) 灯丝电流过大的问题 低电压直接点燃荧光灯时,为了满足灯电流的要求,需要把限流电感的电感量做的很小,为了保证足够高的谐振Q值,又需要把启动电容器的容值取得很大,这就使灯丝上一直保持有非常大的谐振电流(比正常的灯丝工作电流大几倍),以至于造成灯管很快发黑,严重影响灯管的使用寿命.为了解决这个问题,有些技术人员把启动电容器分成两个,见下图中的C6和C7,其中C6仍接在原来的位置,灯丝电流的大小,完全取决于C6的充放电电流,C7接在灯管的另外两个灯脚上,充放电电流不经过灯丝.合理分配两个电容器的容值,就可以根据需要任意的设定灯丝电流,这确实是 一个很不错的创意.但这种方法有一个致命的缺陷,在无灯管或者灯丝烧毁时L与C7仍然产生谐振,会使镇流器一直处于启动状态,直至开关管发热烧毁.因此,在采用这种分流方法时需要给电路同时设计无灯和异常保护电路.这对于自激式电子镇流器来说,可能是一件很复杂的事情.而对于它激式电子镇流器,特别是采用有保护功能的IC或者模块时,则是一件再容易不过的事情了. 对于自激式电子镇流器来讲,上述两个问题中的第一个问题是无法解决的,第二个问题是很麻烦才能解决的.而对于它激式电子镇流器来讲,第一个问题是不存在的,第二个问题是非常容易解决的. 因此,在110V—127V电源电压情况下,如果采用它激式工作方式,完全可以不使用倍压电路,而直接采用低电压进行驱动,成本要比倍压方式低的多.例如:127V电压直接点燃T8/36W*2灯管的电子镇流器,只需要使用一只47?F/200V以上耐压的电解电容器就行了(大约0.90元);开关管也可以采用耐压200V的场效应管IRF620(大约1.20元);并且采用国产驱动IC和模块(下文中介绍的国产驱动IC和模块价格仅有0.80-1.50元).可以看出,仅电解电容器和开关管两项,就比倍压式节约成本3.80元,扣除购买IC或者模块的价格,仍然比倍压方式节约成本3.00元左右.并且质量、寿命、可靠性等都比倍压式电子镇流器高出很多(根本不是一个档次的产品)! 大功率荧光灯(节能灯)应用领域(突出的质量优势﹢成本优势) 对于大功率、超大功率电子镇流器来讲,只有采用IC或者模块进行开关驱动才能真正保证正常工作而不损坏.生产成本与普通大功率、超大功率电子镇流器相当. 从近一、两年的发展趋势来看,荧光灯特别是大功率节能灯的瓦数越做越大,但随之产生的问题也越来越多,主要原因是产品在高温情况下的稳定性问题和元器件在高温大功率情况下的应力问题,下面以大功率节能灯为例进行分析. 大功率节能灯是依靠提高管压和加大管流来增大灯管功率的,相对于小功率产品来讲,大功率节能灯由于管压很高,管电流非常大,并且工作环境温度又很高,所以元器件应力很差,在工作点稍有偏离时极易造成损坏.因此,大功率节能灯对镇流器稳定性的要求非常高.而整机稳定性的关键又在于工作频率的准确性和稳定性.只有非常严格的控制工作频率才能最终控制整机工作的准确性和稳定性. 对于自激式电子镇流器来讲,工作频率受温度和电压的影响非常大.而大功率节能灯从启动到正常工作数小时后的温差,在寒冷地区最多时会超过100度以上,如此大的温度变化:a、造成元器件的参数随温度的变化而变化,这就造成了整机工作数据的严重漂移和离散;b、灯管管流、管压从冷态(有时环境温度甚至是零下十几或者几十度)的高管压、小电流,逐渐过渡到热态时(有时超过100℃)的大电流、低管压,整个变化过程中灯管的等效电阻变化之大是惊人的,而等效电阻的巨大变化最终造成工作频率的巨大变化;c、高温情况下元器件的老化速率加剧,引起工作频率的永久性偏移,直至偏离工作点. 从上面分析可以看出,由于影响自激式电子镇流器工作频率的因素太多而切太严重,所以,自激式电子镇流器根本不适合于大功率节能灯(荧光灯)的使用. 以上分析,仅考虑到自激式电子镇流器在温度变化时的问题,其实,电压波动对于自激式电子镇流器得影响也是很大的.而采用它激工作方式时,振荡频率由芯片直接输出的高精度基准电源作为振荡电源,因此上不存在电压波动引起的频率变化,温度引起的变化仅取决于RT和CT两个元件的温度系数,如果采用温度系数尽可能小的RT和CT,并且取两个元件的温度系数为一正一负相互抵消的话,工作环境温度从0℃以下到100℃以上变化时整机工作频率几乎没有什么改变,这就保证了大功率节能灯(荧光灯)的正常工作. 从理论上来讲,在如此恶劣的环境温度情况下,大功率电子镇流器根本不允许采用自激工作方式!产品要想作到长寿命,唯一的选择就是采用集成电路或者驱动模块进行它激工作.而目前国产驱动IC和模块的成本已经非常低,完全具备使用条件. 另外,它激式电路的功率可以轻易做的很大,这一点也是自激式望尘莫及的! 一拖二、一拖三、……一拖N只灯管的电子镇流器(突出的质量优势﹢成本优势) 在使用条件允许时,采用一拖N只灯管的电子镇流器,是有效降低产品成本的好方法,但它不适用于自激振荡工作方式的电子镇流器.请看以下分析: 如果在50HZ交流电时,一只电感镇流器(限流电感)的电感量需要1H左右,才能产生足够的感抗使荧光灯正常工作;那么只要把交流电源的工作频率提高1000倍(50KHZ),就可以使用电感量为1mH的电感产生的感抗使荧光灯正常工作.也就是说,只要想办法把交流电源的工作频率提高1000倍,限流电感的电感量就可以缩小1000倍.这就是电子镇流器的工作原理——高频换流技术. 实际上,我们的电子镇流器就是为了提高交流电源的频率而制造的一个高频供电电源,电子镇流器中的限流电感等同于电感镇流器,启动电容器则等同于启辉器. 作为一只理想的高频电源,根据电源学原理,它的输出阻抗一定是越小越好,也就是说,在负载发生变化时对高频电源的输出频率和电压的影响越小越好. 本人在1997年根据高频换流技术的工作原理制作过一个工作频率为45KHZ,输出功率为5000W的高频电源,开关电路由专用的集成电路脉冲发生器来驱动工作,同时携带50只40W荧光灯,50只30W荧光灯和75只20W荧光灯(共计175只荧光灯),每只荧光灯的限流电感和启动电容器单独安装在一个体积非常小的外壳内,放置在灯管支架的一端,由一个单独的开关控制,可以根据需要任意选择灯管开启的数量,由于采用它激驱动工作方式,工作频率与负载的变化无关,负载的变化率可以从0到100%.此次《古镇国际灯饰博览会》又制作了一个1000W的高频电源,同时携带了108只8W/T5荧光灯.下图就是这款它激式电子镇流器的工作原理图.每个开关管采用6只IRF840直接并联的方式加大输出功率. 我们再来看一看自激工作方式的情况:自激式电子镇流器,是依靠自身所携带的灯管上的工作电流来激励开关管工作的(因此称之为自激),他的工作频率与灯管上流动的电流大小有关.对于一只一拖N只灯管的自激式电子镇流器来讲,他的工作环境要比一拖一时复杂和恶劣的多,他的设计工作频率是以所有灯管都能正常工作为设计基础的,在使用过程中,每损坏一只灯管,镇流器开关管的激励电流都会减少1/N,镇流器的工作点都会偏离设计值更远一点.显然自激式电子镇流器的输出阻抗很大,只要负载发生变化就一定会影响到他的正常工作,所以说,自激工作方式的电子 镇流器不是好的高频电源,他只能在负载恒定时才能比较正常的工作.因此,它仅适用于一拖一小功率灯管,一拖二就已经勉为其难了,至于一拖三、拖四……真想象不出应该怎样保证正常工作而不损坏!而对于采用它激驱动工作方式的电子镇流器来说,由于负载对开关电路的工作参数不造成任何影响,所以在设计时仅考虑功率的保证问题就可以了. 大功率电子变压器(突出的技术优势﹢成本优势﹢质量优势) (暂略,以后补充) 专业应用领域、国家重点工程使用的电子镇流器(突出的质量优势﹢突出的成本优势) (暂略,以后补充) 常见的它激式半桥电路 最普通的它激式电子镇流器 图六是一款最简单的它激式半桥工作电路,使用笔者研制的QDBS-1001型集成电路或者QDBS-1002型模块进行驱动.电路在接通电源后,首先通过R1给IC提供大于0.5mA的启动电流, IC的输出脉冲频率由RT/CT决定,脉冲经C3耦合至脉冲变压器T,脉冲变压器的两个次级分别输出幅值相等、方向相反的方波脉冲,来驱动半桥电路的两个场效应管开关工作,半桥电路的输出经C4隔直后,再经L与C6产生串联谐振,灯管启辉点燃,图中通过C5限流、VD7和VD8整流、TS稳压、C2滤波后,向IC提供正常工作电压和电流.(QDBS-1001型集成电路还包括三个保护功能脚,在图六中没有使用,请参考后文中QDBS-1000系列集成电路介绍) 下表给出6U型125W火箭炮电子镇流器元件参数清单及测试结果供参考: 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220V 灯功率(Pout) 120W 输入功率(P) 128W 灯电流波峰比(CF) 1.60 —— —— 最大单个高频波峰比 1.38 —— —— 工作频率 37kHz 元件标号 参数元件标号 参数固定参数的元器件 VD5、6、7 1N4148 频率 调整 RT 使用QDBS-1001型IC时30K 1/4W TS1 18V / 0.5W稳压二极管 使用QDBS-102型模块时(实验确定) T EE10或EE13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH CT 用QDBS-1001型IC时1000P / 63V 用QDBS-102型模块时2200P / 63V 根据功率确定 VD1-4 1N207 R2 47Ω 1/4W V1、V2 IRF840场效应管 R4、R6 47K 1/4W R1 300K 1/2W C2、C3 10?F / 50V R3、R5 200Ω 1/4W(根据V1、V2确定) C4 104 / 400V C1 22?F / 450V C6 152 / 630V 重点 C5 CBB81 / 183 / 1600V L 1.0mH 简单的它激式电子镇流器(高功率因数、L级,专利) 图七是一款性能优越,但电路异常简洁,价格非常低廉的它激式电子镇流器.输入品质为"L"级,功率因数高达0.99以上,谐波含量不超过13% .与目前普遍采用的带无源功率因数校正网络的自激式电路相比,仅仅增加了一片集成电路(或者模块),但减少了二只250V电解电容器和几只二极管,成本仅增加了几毛钱(如果使用模块,也许不需要增加成本),但从性能、品质、质量、寿命、稳定性和可靠性等指标来讲,自激式电路和它根本不能相比.可以毫不夸张的说:它是当今世界上成本最低的"L"级电路.该电路主线电压很低,功率不能做的很大,否则开关管发热严重. 采用逐流式PPFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、H级) 考虑到绝大多数的读者对于各种无源功率因数校正电路非常熟悉,为了能够真正了解它激式电路和自激式电路的区别,并能够在以后的工作中根据需要自由转换,特给出逐流式(图八)和双泵式(图九)两种无源功率因数校正电路的电路图,希望诸位能够举一反三,应用自如. 采用双泵式PPFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、H级) 采用高频泵式电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 采用复合泵式电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 图九是大家非常熟悉的双泵式无源功率因数校正电路,图十一是复合泵式电路,区别是图十一增加了CX和VDX两个元件,但却将电路功率因数提高到了0.99以上、灯电流波峰比降低到了1.70以下,是一种前景很好的优秀电路. 以下给出了几种采用复合泵式电路的各种元器件参数清单.清单提供的参数是本公司实验室的真实试验结果(采用HB-5A电子镇流器性能分析仪测试),并非从其他文献上抄录,但由于时间仓促,各项数据均为较粗略的基本参数,仅供参考. T8/36W复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220v 灯功率(Pout) 32.2w 输入功率(P) 37.4w 灯电流波峰比(CF) 1.635 功率因数(PF) 0.998 最大单个高频波峰比 1.396 输入电流总谐波失真(THD) 5.0% 工作频率 28.35kHz 三次波 3.0% 元件标号 参数元件标号 参数不需要调整 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF107 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF107 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N4007 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF830(推荐采用) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 22?F / 250V C7 2200P / 630V 整机参数调整 CX 22n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 4.7n / 630V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 3.3n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 15n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 2.2mH / 磁芯规格自行确定 T5/28W复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220v 灯功率(Pout) 28.0w 输入功率(P) 31.8w 灯电流波峰比(CF) 1.70 功率因数(PF) 0.991 最大单个高频波峰比 1.435 输入电流总谐波失真(THD) 12% 工作频率 28.41kHz 三次波 8.5% 元件标号 参数元件标号 参数不需调整的元件 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF107 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF107 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N4007 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF830(推荐) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 22?F / 250V C7 2.2n / 630V 整机参数调整 CX 15n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 6.8n / 400V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 2.2n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 6.8n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 3.65mH / 磁芯规格自行确定 T5/80W复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220V 灯功率(Pout) 68.4W 输入功率(P) 78.2W 灯电流波峰比(CF) 1.70 功率因数(PF) 0.995 最大单个高频波峰比 1.412 输入电流总谐波失真(THD) 8.2 % 工作频率 28.37kHz 三次波 5.4 % 元件标号 参数元件标号 参数不需要调整 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF157 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF157 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N5399 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF840(推荐采用) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 22?F / 250V C7 2200P / 630V 整机参数调整 CX 47n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 22n / 630V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 10n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 22n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 1.32mH / 磁芯规格自行确定 H型55W节能灯复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220v 灯功率(Pout) 51.4 输入功率(P) 57.6w 灯电流波峰比(CF) 1.69 功率因数(PF) 0.996 最大单个高频波峰比 1.392 输入电流总谐波失真(THD) 8.2 % 工作频率 28.37kHz 三次波 5.4% 元件标号 参数元件标号 参数不需要调整 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF157 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF157 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N5399 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF840(推荐采用) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 22?F / 250V C7 2200P / 630V 整机参数调整 CX 47n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 15n / 630V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 6.8n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 22n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 1.55mH / 磁芯规格自行确定 4U型85W火箭炮复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220v 灯功率(Pout) 73.3w 输入功率(P) 82.5w 灯电流波峰比(CF) 1.68 功率因数(PF) 0.992 最大单个高频波峰比 1.409 输入电流总谐波失真(THD) 10.6 % 工作频率 28.48kHz 三次波 8.3% 元件标号 参数元件标号 参数不需要调整 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF157 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF157 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N5399 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF840(推荐采用) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 33?F / 250V C7 2200P / 630V 整机参数调整 CX 47n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 22n / 630V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 5.6n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 27n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 1.185mH / 磁芯规格自行确定 采用简易APFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) (暂略,以后补充) 采用APFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) (暂略,以后补充) 单管、推挽、全桥电路 1、它激式全桥电路 — 大功率首选(大功率节能灯、荧光灯) 与其它电路相比较,全桥电路的最大优势是电路的电压和功率利用率很高,开关管的耐压要求低,输出功率可以做的很大.根据近期的市场需求情况,笔者预计这种电路将是制造大功率节能灯和大功率荧光灯的最佳选择.图十一是最简单的它激式全桥电路. 与半桥电路相比较,全桥电路增加了V3、V4两个开关管(包括外围驱动电路),四个开关管组成全桥的四臂,脉冲变压器的四个次级分成N1、N4和N2、N3两组,分别用来驱动V1、V4和V2、V3两对开关管轮流导通(开关管V1、V4导通时,V2、V3截止;V1、V4截止时,V2、V3导通). 2、它激式单管电路 — 低压、小功率首选 单管电路的最大优点是电路简单,成本低,开关管容易驱动;缺点是:功率小,开关管耐压要求高.一般应用于应急灯、小功率110V产品.最简单的它激式单管电路见图十二.由于电路供电电压较低,所以直接采用R1降压供电(ZK-101型模块采用COMS元件,更适合本电路),使电路更加简练. 3、它激式推挽电路 — 低压、大功率首选 推挽电路的优点是高频变压器的磁芯利用率高(和单管相比),电源电压利用率高(和半桥电路相比),输出功率大,两个开关管均在低电平驱动,驱动电路简单.缺点是变压器绕组利用率低,开关管耐压要求高,要求电路的对称性好.一般应用于低压、大功率产品中.具体的它激式推挽电路见图十三.与单管电路相同,在镇流器供电电压较低的情况下,可以采用电阻降压方式供电. QDBS-1000系列IC简介(多项专利) 1、QDBS-1001型集成电路简介 工作参数表: 项目指标误差或说明启动电流 0.5mA 最大输出电流 ±1000mA 自身消耗电流 10-15mA 最高工作频率 500KHz 输出脉冲占空比 50% ±2 % 启动阀值 15.5V +1V 关闭阀值 11V -1V 最高工作电压 30V 内部基准电压 5V ±0.1V 1V异常电压保护(7脚) ≥1V 允许结温 -55℃—— +150℃ 焊接时间(300℃) <10秒 脉冲上升、下降时间(CT=1.0nF) 50ns RT振荡电阻 >5KΩ CT振荡电容 建议1000-2200PF 振荡频率F F=0.865 ÷(RT*CT) ±3.5 % QDBS-1001型集成电路采用标准的8脚双列直插式塑料封装.其中5、6、7脚为异常保护功能脚,使用者可以根据不同要求灵活应用,具体功能简介见下表: 脚位 功能名称 进入保护状态的条件 保护状态 不使用 该功能时 外围电路 5脚 接地保护 使用三极管或可控硅 把该脚接地 关闭IC输出 悬空 外围保护电路留给客户开发 6脚 不接地 保护 断开该脚与地线的连接 关闭IC输出 接地 外围保护电路留给客户开发 7脚1V异常 电压保护 输入≥1V电压 关闭IC输出 接地 应用电路见下图或图八(仅供参考) (QDBS-1000系列IC现有6个型号规格,其他型号待续) QDBS-2000系列模块简介(多项专利) 1、QDBS-2001型模块简介: 项目指标误差启动电流 ≤0.5mA 最大驱动能力 ±50mA 自身所需工作电流 <2mA 最高工作频率 20MHz 输出脉冲占空比 50% ±3% 启振阀值 9.5V +0.5V 关闭阀值 8V -0.5V 最高工作电压/建议工作电压 18V/15V 允许结温 -55℃—— +150℃ 焊接时间(300℃) <10秒 脉冲上升、下降时间(CL=1000PF) 50ns RT振荡电阻 >5KΩ CT振荡电容 建议使用1000-2200PF 振荡频率F (VCC=15V) F=1.97 ÷(RT*CT) ±3.5% 外型规格: 工作原理: QDBS-2001型模块采用COMS电路,经环氧树脂真空灌封而成,采用非标准简易元件引出腿.在使用和实验过程中应防止静电击穿,保证引出腿与外围元器件焊接良好,请勿在通电情况下断开引出腿与外围元器件,特别是RT/CT元件,以免造成损坏. 2、QDBS-2002型模块简介 QDBS-2002型模块采用与QDBS-1001型集成电路相似的内部芯片(区别是没有设计保护功能脚),经环氧树脂真空灌封而成,采用标准模块引出腿.各种工作参数请参考QDBS-1001型集成电路工作参数表.工作原理、外型规格见下图: 3、QDBS-2003型模块简介 QDBS-2003型模块采用与QDBS-1001型集成电路相似的内部芯片(区别是只有1V异常电压保护功能),经环氧树脂真空灌封而成,采用标准模块引出腿.各种工作参数请参考QDBS-1001型集成电路工作参数表.工作原理、外型规格见下图: (QDBS-2000系列模块现有6个型号规格,其他型号待续) 由于时间关系,本资料编辑的太过仓促,错误之处敬请指正. 由于篇幅原因,本资料仅为简单的普及性资料,未涉及很深的技术问题,有很多电路也未给出具体的参数和数据,如果对本资料中涉及到的技术问题有进一步了解的愿望,可以发E-mail给我们,我们将尽可能满足您的要求,不同观点也可以共同探讨. 本实验室的主要业务: 在国内推广和普及QDBS-1000系列国产驱动IC和QDBS-2000系列国产驱动模块.为客户提供各种免费的它激式电子镇流器设计和开发(仅针对使用QDBS-1000系列IC和QDBS-2000系列模块的客户). 本实验室的宗旨, 开发中国成本最低的——高品质电子镇流器.为此,每一个QDBS的工作人员都会付出自己最大的努力! 驱动博士工作室 E-mail:qdbs2005@yahoo.com.cn
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更新时间：2014-07-24
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国产电子镇流器技术发展的必然趋势 ——它激式驱动 驱动博士工作室业务简介: 推广普及国产驱动IC和模块 (QDBS-1000系列IC、QDBS-2000系列模块) 为用户免费开发设计各种它激式电子镇流器 驱动博士工作室经营宗旨: 开发中国成本最低的——高品质电子镇流器 驱动博士工作室 2005年10月18日于广东中山古镇 目录概述 国产电子镇流器存在的致命缺陷 落后的振荡方式——国产电子镇流器最大的致命缺陷 负载的匹配问题——国产电子镇流器的第二个致命缺陷 采用它激式是解决国产电子镇流器技术问题的必由之路 它激式的工作原理 它激式如何保证工作频率的准确性和稳定性 它激式如何解决负载匹配的问题 自激式与它激式的主要区别 驱动电路结构的区别 电子镇流器电路设计和调试方法的区别 工程师日常工作任务和产品控制的区别 目前已经具备成本、质量、技术优势的它激式电子镇流器应用领域和品种(重点推荐) 110V、120V、127V应用领域(突出的成本优势﹢质量优势) 大功率荧光灯(节能灯)应用领域(突出的质量优势﹢成本优势) 一拖二、一拖三、……一拖N只灯管的电子镇流器(突出的质量优势﹢成本优势) 大功率电子变压器(突出的技术优势﹢成本优势﹢质量优势) 专业应用领域、国家重点工程使用的电子镇流器(突出的质量优势﹢突出的成本优势) 常见的它激式半桥电路 最普通的它激式电子镇流器 最简单的它激式电子镇流器(高功率因数、L级,专利) 采用逐流式PPFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、H级) 采用双泵式PPFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、H级) 采用高频泵式电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 采用复合泵式电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 采用简易APFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 采用APFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 单管、推挽、全桥电路简介 全桥电路 单管电路 推挽电路 QDBS-1000系列IC简介(多项专利) QDBS-2000系列模块简介(多项专利) 它激式荧光灯电子镇流器的实验方法和步骤 — 经验谈 概述从技术角度讲,国产电子镇流器目前处于幼稚期!从市场角度讲,国产电子镇流器目前处于上升期和成熟期的初期.使用幼稚期的产品投放上升期和成熟期的市场,显然是不能相互适应的. 说国产电子镇流器的技术水平目前处于幼稚期的理由,是由于它采用的工作原理和驱动方法都是电子开关技术中最原始、最落后的部分,存在很多致命的、无法克服的缺陷. 这份技术资料较详细的剖析了目前国产电子镇流器存在的主要技术问题,以及使用新技术解决这些问题的方法.指明了国产电子镇流器技术发展的必然趋势. 对于中国的现状来说,电子镇流器的品质与质量问题说白了是成本问题,在不考虑成本的基础上讲品质、讲质量,只能是空谈!因此,资料中具体讲述了目前采用新技术已经具备成本、技术、质量优势的应用领域和产品品种(有些品种已经低于目前国产品的成本),供大家选择. 国产电子镇流器存在的致命缺陷 落后的振荡方式——国产电子镇流器最大的致命缺陷 目前,国产电子镇流器普遍采用自激振荡方式(以下简称自激式)进行工作.自激式起源于50年代以前的电子管电路,是振荡电路中最原始的振荡方法,也叫自由振荡.在自由振荡的整个回路中,包括负载在内的所有元器件都参与振荡的协调工作,都可以决定和改变振荡电路的工作频率甚至振荡与否(也包括供电电压、环境温度等外在因素),因此,整个电路的振荡包含有很大的偶然(运气)成分,这是目前国产电子镇流器最大的致命缺陷!也是质量不稳定的最大因素(同一批产品中有的可以用很多年,而有的只能用几天). 振荡方式对于电子镇流器的工作质量来讲究竟有多大的影响?我们以国内普遍采用的半桥式开关电路为例进行分析: 半桥电路的输出电压很低,只有直流主线电压的1/2,采用无源功率因数校正网络的半桥电路,在供电电压低至150V时的输出电压最高仅有75V,而一般的荧光灯或节能灯(特别是T5荧光灯)所需要的工作电压都远远高于这个值.在电子镇流器的输出电压低于灯管工作电压的情况下,对于半桥电路来讲,需要依靠限流电感(L)和启动电容(C)之间产生的串联谐振,来提高灯管电压. 根据串联谐振的公式可以知道,要保证串联谐振的建立,必须满足条件:在特定频率(F)情况下,电感(L)的感抗与电容(C)的容抗相等.由于在电子镇流器中电感(L)与电容(C)的值是固定的,因此,如何保证电子镇流器工作频率(F)的准确性就成了保证电子镇流器工作质量的最关键问题. 我们知道,自激式开关电路的振荡频率与很多因素有关,这些因素最终导致了:a、产品之间的工作数据离散性很大;b、同一只镇流器在更换灯管时工作数据会随之改变;c、即使是使用同一只灯管,随着镇流器元器件和灯管的老化,工作数据仍然会不断变化;d、同一只镇流器,使用同一只灯管,在同一天里,由于早、中、晚的温差,也会使工作数据有很大的不同(在北方非常明显). 显然,电子镇流器采用自激工作方式是一个错误.无论怎样严格控制,都不可能保证批量生产的一致性和使用过程中的稳定性!灯管亮度和各种工作数据都存在非常大的差异和变化. 负载的匹配问题——国产电子镇流器的第二个致命缺陷! 负载的匹配问题,是被国内工程师忽视的一个重要问题,但又恰恰是国产电子镇流器的第二个致命缺陷.说到忽视,是因为我在国内没有见过这方面的书籍或有关介绍,与许多照明工程师朋友在一起交谈时,几乎没有人知道电子镇流器的开关电路与负载之间还需要匹配!说到致命缺陷,是因为自激工作方式不可能从根本上解决好这个问题! 电子镇流器的工作电路中存在两种振荡频率:一种是我们前面提到的开关电路的振荡频率(简称工作频率);另一种是限流电感(L)和启动电容(C)之间的谐振频率(简称谐振频率).由于谐振电路是开关电路的负载,因此,工作频率与谐振频率之间存在以下三种关系: 工作频率大于谐振频率时,开关电路的负载呈感性: 电子镇流器的负载呈弱感性时是最佳工作状态,也就是说工作频率稍快于谐振频率时是最佳工作状态.特别是使用场效应管做开关的电路,由于场效应管本身带有反向并联的阻尼二极管,可以有效抑制弱感性负载产生的浪涌电压;对于使用双极性三极管的电路,最好在三极管的集电极和发射极之间反向并联快速二极管.但是,在负载感性过大时,三极管关断时需要承受很大的浪涌电压冲击,会导致器件应力变差,容易损坏. 工作频率等于谐振频率时,开关电路的负载呈阻性: 大家往往都认为电子镇流器的负载呈阻性时,工作频率与谐振频率相等,L的感抗与C的容抗相等,此时会出现谐振电压非常高的现象.实际上,L的铜阻、磁阻,C上的损耗,灯管并联的因素,电路中其他元器件造成的损耗等等,决定了LC的谐振Q值不可能很高.因此,电子镇流器完全可以工作在阻性负载情况下. 工作频率小于谐振频率时,开关电路的负载呈容性: 容性负载对于电子镇流器开关电路来讲危害是最大的(致命的)!图一a是开关电路的负载呈容性时场效应管的栅极驱动波形,在波形的上升沿有一个明显的锯齿波;图一b和图一c是开关电路的负载呈容性时双极性三极管的基极驱动波形,图一b波形的上升沿有一个明显的锯齿波;图一c波形则产生了很严重的波形断裂,相当于开关了两次.这些波形都说明电子镇流器开关电路是 工作在硬开关状态,此时的开关管功耗加大,稳升加剧,应力变差,非常容易损坏.目前,许多进口高档驱动芯片都设置有负载属性的检测功能,一旦检测到负载为容性时会自动加大工作频率.另外,对于不同型号的开关管来讲,由于结电容不同,容性负载对于驱动波形的影响程度也有所不同,一般情况下,结电容小的开关管所受影响也较小. 根据以上分析可以得出一个结论:电子镇流器开关电路的最佳负载只能是阻性或者弱感性.并且从启动到正常工作的全过程,都要始终保证负载为阻性或者弱感性. 我们知道,自激式电子镇流器启动时的频率与正常工作时的频率是不一样的(启动频率高于工作频率)!这就出现了一个问题:电路的工作频率究竟是应该按照启动频率设计?还是按照正常工作频率设计? 按照启动频率设计:启动Q值容易满足(对于高管压、大功率灯管由为重要),但进入正常工作状态后,工作频率变低,谐振频率超过了工作频率,开关电路的负载呈容性,开关管工作在硬开关状态. 按照正常工作频率设计:启动时频率过高,使感性负载加大,三极管关断时承受很大的浪涌电压冲击,应力变差,容易损坏,并且启动Q值很低,高管压,大功率灯管无法启动. 显然,无论按照那种状态进行设计都无法同时满足启动和正常工作的需要.实际上,目前国产电子镇流器几乎都是按照启动频率进行设计的,正常工作时开关管的驱动波形基本上都类似于图一b和图一c,开关管工作在硬开关状态,承受的应力很大,这就是国产电子镇流器为什么容易损坏的第二个主要原因. 它激式是解决国产电子镇流器技术问题的必由之路 国产电子镇流器的两个致命缺陷,都和电路采用的自激振荡工作方式有关.在目前技术条件下,要想彻底解决这两个问题,只有选择它激振荡工作方式(简称它激式).它激式起源于80年代的集成电路技术,经过20多年的不断完善和改良,适合各种行业应用的专用驱动芯片从技术上都已经非常成熟,有些高档芯片已经发展到了具有人工智能的数字化和程序化功能. 1、它激式的工作原理 它激式驱动电路采用专用振荡器(一般情况下是采用专用的振荡IC)来产生频率稳定的脉冲方波,并通过专用振荡器中的功率放大电路将方波输出,来驱动开关电路工作.常见的它激式半桥驱动电路见图二和图三.图二使用了一片半桥电路专用的驱动IC,它有上下两个输出,各输出一个幅值相等、方向相反的驱动脉冲,分别用来驱动上下两只三极管开关工作;图三使用了一片只有一个输出的驱动IC,在驱动半桥电路时需要经过脉冲变压器进行耦合,这种驱动IC可以用来驱动半桥、全桥、单管、推挽等不同的电路,成本很低,通用性很强,比较适合中国的国情. 2、它激式如何保证工作频率的准确性和稳定性 图二和图三中专用驱动IC的工作频率由RT、CT的充放电时间参数决定,振荡工作电压取自IC内部的基准电源,因此不受供电电压波动和环境温度变化的影响,工作频率误差仅取决于RT、CT以及IC的制造误差和温度系数.它激工作方式影响工作频率的因素很少,非常容易保证工作频率的准确性和稳定性,批量生产时的一致性非常好,从根本上克服了自激式工作不稳定的致命缺陷! 3、它激式如何解决负载匹配的问题 它激式采用专用的振荡器来产生振荡频率,启动和正常工作时的频率都是一样的,因此,可以保证开关电路在启动和正常工作时的负载属性始终都是弱感性和阻性的.从根本上解决了自激式电路负载呈容性(硬开关)的致命缺陷! 自激式与它激式的主要区别 电路结构的区别 自激式属于单入口、单出口的循环式电路结构,可以用图四工作流程图表示,从图中可以看出,脉冲、开关、限流、负载四部分形成循环,这四部分中所有的元器件,都可能对循环回路的工作数据产生影响.因此,自激式的电路结构不够合理. 它激式属于模块化并联式电路结构,可以用图五工作流程图表示,从图中可以看出,由于采用驱动IC进行它激式驱动,每一个电路模块之间互无影响,最大程度的保证了电路的稳定性和可靠性.因此,它激式的电路结构比自激式要合理的多. 2、 电子镇流器电路设计和调整方法的区别 由于电路结构的区别,使得电子镇流器电路的设计和调整方法也有所区别. 在设计自激式电子镇流器时,由于自激式电路中的每一个元器件都相互关联、相互制约,使得新电路的开发设计和调试工作难度很大,并且很难沿用其他规格型号电路的成熟数据. 例如:在一只成熟的T5/14W电子镇流器的基础上,改制T5/28W电子镇流器,你在增大输出功率的同时,工作频率也会随之变化,开关管的最佳工作点也在不断偏移,你在找回频率和工作点的同时,功率又会发生变化,你必须反复若干次的调试实验,才能最终达到设计需求.其设计和调整难度比重新设计一只新的T5/28W电子镇流器没有很大区别. 它激式电子镇流器属于模块化电路结构,结构和元件之间关联甚少,因此,在进行电路设计和调整时显得非常简单. 例如,在一只成熟的它激式T5/14W电子镇流器基础上改制T5/21W、28W、35W电子镇流器,由于它们的灯管电流都是170mA,因此,在改制时除了考虑加大元器件的功率值以外(例如电解电容器的容量和开关管的功率等等),可以不用调整其他任何元件的参数值(包括工作频率、启动电容、限流电感等等参数).也就是说,你可以采用同一只它激式T5荧光灯电子镇流器去点燃14W、21W、28W、35W中的任何一只T5荧光灯管,并且都能得到满意的测试结果. 实际上,在设计它激式电子镇流器时,对于任何一款成熟的工作电路,无论你采用他来点燃什么规格和型号的灯管(例如T5、T8、T10、H型节能灯、2U、3U……8U节能灯等等),除了考虑元器件的功率和电压耐受力以外,在根据需要确定工作频率以后,需要调整的元器件基本上只有限流电感和启动电容器的数值(只要同时满足合适的谐振频率和输出功率就行了).因此,用于它激式电子镇流器整机参数调整的元件非常少,使得设计和调整工作变的非常简单! 工程师日常工作任务和产品控制的区别 目前,国产电子镇流器生产企业的工程师一般有两项基本任务,一是在每批产品投产前,都要使用新进厂的元器件制作样品、确认数据(由于每批元器件的误差,经常需要对产品进行调整);二是在产品退货中查找产品损坏的原因.正如有些工程师朋友说的:我们每天的工作就是做样品、做样品、再做样品;查原因、查原因、再查原因,即使这样也仍然无法保证产品不出问题. 生产它激式电子镇流器企业的工程师,一般只有一项任务,就是科研和新开发产品.一个新产品一旦确定数据以后,整个生产过程的控制是由生产线工人严格按照操作规程来完成的.实际上,a、保证元器件的质量;b、保证焊接质量;c、保证工作频率略快于谐振频率(这种控制仅与振荡电阻RT、振荡电容CT两种元件的误差有关),只要做到这3点,就能保证整批产品的质量,不会出现早期损坏. 目前已经具备成本、质量、技术优势的它激式电子镇流器 ——应用领域和品种(重点推荐) 110V、120V、127V应用领域(突出的成本优势﹢质量优势) 对于110V—127V电子镇流器来讲,采用它激式IC或者模块进行驱动的电子镇流器,比目前普遍采用的倍压式电子镇流器还要便宜.并且大大提高了产品的品质和档次. 目前,使用110V—127V电压的电子镇流器大都采用倍压工作方式.这种方式需要采用两只容量较大的电解电容器(产生很多问题,在这里不去探讨)和耐压400V以上的开关管.例如:T8/36Wx2-110V倍压式电子镇流器,需要采用2只100?F/200V以上耐压的电解电容器(大约成本4.00元),以及2只13005类型>400V的开关管(大约成本1.90元左右),镇流器的总成本比220V电压的镇流器还要高.为了降低生产成本,很多工程师试图使用110V—127V电压经整流后直接点燃灯管,甚至有些厂家还投产过.但是,这种直接使用低电压点燃荧光灯的镇流器存在两大关键技术问题: 如何保证足够高的谐振Q值 我们知道,电子镇流器的工作是依靠启动电容器与限流电感的谐振产生高压来点燃和维持灯管工作的.例如:T5/35W灯管的工作管压高达200V以上,而采用110V电压直接点燃灯管的电子镇流器输出电压最高只有77V,也就是说,这种镇流器在启动时的谐振Q值最少要达到12以上(最好达到15);在正常工作时仍然要保持Q值等于3,这对于自激式电子镇流器来说,在实验室里是可以做到的,但在批量生产时是根本不可能保证的,他的生产难度比220V电压的电子镇流器还要大的多.(而这么高的谐振Q值对于它激式电子镇流器来说则是一件非常容易的事,根本不存在任何问题) 灯丝电流过大的问题 低电压直接点燃荧光灯时,为了满足灯电流的要求,需要把限流电感的电感量做的很小,为了保证足够高的谐振Q值,又需要把启动电容器的容值取得很大,这就使灯丝上一直保持有非常大的谐振电流(比正常的灯丝工作电流大几倍),以至于造成灯管很快发黑,严重影响灯管的使用寿命.为了解决这个问题,有些技术人员把启动电容器分成两个,见下图中的C6和C7,其中C6仍接在原来的位置,灯丝电流的大小,完全取决于C6的充放电电流,C7接在灯管的另外两个灯脚上,充放电电流不经过灯丝.合理分配两个电容器的容值,就可以根据需要任意的设定灯丝电流,这确实是 一个很不错的创意.但这种方法有一个致命的缺陷,在无灯管或者灯丝烧毁时L与C7仍然产生谐振,会使镇流器一直处于启动状态,直至开关管发热烧毁.因此,在采用这种分流方法时需要给电路同时设计无灯和异常保护电路.这对于自激式电子镇流器来说,可能是一件很复杂的事情.而对于它激式电子镇流器,特别是采用有保护功能的IC或者模块时,则是一件再容易不过的事情了. 对于自激式电子镇流器来讲,上述两个问题中的第一个问题是无法解决的,第二个问题是很麻烦才能解决的.而对于它激式电子镇流器来讲,第一个问题是不存在的,第二个问题是非常容易解决的. 因此,在110V—127V电源电压情况下,如果采用它激式工作方式,完全可以不使用倍压电路,而直接采用低电压进行驱动,成本要比倍压方式低的多.例如:127V电压直接点燃T8/36W*2灯管的电子镇流器,只需要使用一只47?F/200V以上耐压的电解电容器就行了(大约0.90元);开关管也可以采用耐压200V的场效应管IRF620(大约1.20元);并且采用国产驱动IC和模块(下文中介绍的国产驱动IC和模块价格仅有0.80-1.50元).可以看出,仅电解电容器和开关管两项,就比倍压式节约成本3.80元,扣除购买IC或者模块的价格,仍然比倍压方式节约成本3.00元左右.并且质量、寿命、可靠性等都比倍压式电子镇流器高出很多(根本不是一个档次的产品)! 大功率荧光灯(节能灯)应用领域(突出的质量优势﹢成本优势) 对于大功率、超大功率电子镇流器来讲,只有采用IC或者模块进行开关驱动才能真正保证正常工作而不损坏.生产成本与普通大功率、超大功率电子镇流器相当. 从近一、两年的发展趋势来看,荧光灯特别是大功率节能灯的瓦数越做越大,但随之产生的问题也越来越多,主要原因是产品在高温情况下的稳定性问题和元器件在高温大功率情况下的应力问题,下面以大功率节能灯为例进行分析. 大功率节能灯是依靠提高管压和加大管流来增大灯管功率的,相对于小功率产品来讲,大功率节能灯由于管压很高,管电流非常大,并且工作环境温度又很高,所以元器件应力很差,在工作点稍有偏离时极易造成损坏.因此,大功率节能灯对镇流器稳定性的要求非常高.而整机稳定性的关键又在于工作频率的准确性和稳定性.只有非常严格的控制工作频率才能最终控制整机工作的准确性和稳定性. 对于自激式电子镇流器来讲,工作频率受温度和电压的影响非常大.而大功率节能灯从启动到正常工作数小时后的温差,在寒冷地区最多时会超过100度以上,如此大的温度变化:a、造成元器件的参数随温度的变化而变化,这就造成了整机工作数据的严重漂移和离散;b、灯管管流、管压从冷态(有时环境温度甚至是零下十几或者几十度)的高管压、小电流,逐渐过渡到热态时(有时超过100℃)的大电流、低管压,整个变化过程中灯管的等效电阻变化之大是惊人的,而等效电阻的巨大变化最终造成工作频率的巨大变化;c、高温情况下元器件的老化速率加剧,引起工作频率的永久性偏移,直至偏离工作点. 从上面分析可以看出,由于影响自激式电子镇流器工作频率的因素太多而切太严重,所以,自激式电子镇流器根本不适合于大功率节能灯(荧光灯)的使用. 以上分析,仅考虑到自激式电子镇流器在温度变化时的问题,其实,电压波动对于自激式电子镇流器得影响也是很大的.而采用它激工作方式时,振荡频率由芯片直接输出的高精度基准电源作为振荡电源,因此上不存在电压波动引起的频率变化,温度引起的变化仅取决于RT和CT两个元件的温度系数,如果采用温度系数尽可能小的RT和CT,并且取两个元件的温度系数为一正一负相互抵消的话,工作环境温度从0℃以下到100℃以上变化时整机工作频率几乎没有什么改变,这就保证了大功率节能灯(荧光灯)的正常工作. 从理论上来讲,在如此恶劣的环境温度情况下,大功率电子镇流器根本不允许采用自激工作方式!产品要想作到长寿命,唯一的选择就是采用集成电路或者驱动模块进行它激工作.而目前国产驱动IC和模块的成本已经非常低,完全具备使用条件. 另外,它激式电路的功率可以轻易做的很大,这一点也是自激式望尘莫及的! 一拖二、一拖三、……一拖N只灯管的电子镇流器(突出的质量优势﹢成本优势) 在使用条件允许时,采用一拖N只灯管的电子镇流器,是有效降低产品成本的好方法,但它不适用于自激振荡工作方式的电子镇流器.请看以下分析: 如果在50HZ交流电时,一只电感镇流器(限流电感)的电感量需要1H左右,才能产生足够的感抗使荧光灯正常工作;那么只要把交流电源的工作频率提高1000倍(50KHZ),就可以使用电感量为1mH的电感产生的感抗使荧光灯正常工作.也就是说,只要想办法把交流电源的工作频率提高1000倍,限流电感的电感量就可以缩小1000倍.这就是电子镇流器的工作原理——高频换流技术. 实际上,我们的电子镇流器就是为了提高交流电源的频率而制造的一个高频供电电源,电子镇流器中的限流电感等同于电感镇流器,启动电容器则等同于启辉器. 作为一只理想的高频电源,根据电源学原理,它的输出阻抗一定是越小越好,也就是说,在负载发生变化时对高频电源的输出频率和电压的影响越小越好. 本人在1997年根据高频换流技术的工作原理制作过一个工作频率为45KHZ,输出功率为5000W的高频电源,开关电路由专用的集成电路脉冲发生器来驱动工作,同时携带50只40W荧光灯,50只30W荧光灯和75只20W荧光灯(共计175只荧光灯),每只荧光灯的限流电感和启动电容器单独安装在一个体积非常小的外壳内,放置在灯管支架的一端,由一个单独的开关控制,可以根据需要任意选择灯管开启的数量,由于采用它激驱动工作方式,工作频率与负载的变化无关,负载的变化率可以从0到100%.此次《古镇国际灯饰博览会》又制作了一个1000W的高频电源,同时携带了108只8W/T5荧光灯.下图就是这款它激式电子镇流器的工作原理图.每个开关管采用6只IRF840直接并联的方式加大输出功率. 我们再来看一看自激工作方式的情况:自激式电子镇流器,是依靠自身所携带的灯管上的工作电流来激励开关管工作的(因此称之为自激),他的工作频率与灯管上流动的电流大小有关.对于一只一拖N只灯管的自激式电子镇流器来讲,他的工作环境要比一拖一时复杂和恶劣的多,他的设计工作频率是以所有灯管都能正常工作为设计基础的,在使用过程中,每损坏一只灯管,镇流器开关管的激励电流都会减少1/N,镇流器的工作点都会偏离设计值更远一点.显然自激式电子镇流器的输出阻抗很大,只要负载发生变化就一定会影响到他的正常工作,所以说,自激工作方式的电子 镇流器不是好的高频电源,他只能在负载恒定时才能比较正常的工作.因此,它仅适用于一拖一小功率灯管,一拖二就已经勉为其难了,至于一拖三、拖四……真想象不出应该怎样保证正常工作而不损坏!而对于采用它激驱动工作方式的电子镇流器来说,由于负载对开关电路的工作参数不造成任何影响,所以在设计时仅考虑功率的保证问题就可以了. 大功率电子变压器(突出的技术优势﹢成本优势﹢质量优势) (暂略,以后补充) 专业应用领域、国家重点工程使用的电子镇流器(突出的质量优势﹢突出的成本优势) (暂略,以后补充) 常见的它激式半桥电路 最普通的它激式电子镇流器 图六是一款最简单的它激式半桥工作电路,使用笔者研制的QDBS-1001型集成电路或者QDBS-1002型模块进行驱动.电路在接通电源后,首先通过R1给IC提供大于0.5mA的启动电流, IC的输出脉冲频率由RT/CT决定,脉冲经C3耦合至脉冲变压器T,脉冲变压器的两个次级分别输出幅值相等、方向相反的方波脉冲,来驱动半桥电路的两个场效应管开关工作,半桥电路的输出经C4隔直后,再经L与C6产生串联谐振,灯管启辉点燃,图中通过C5限流、VD7和VD8整流、TS稳压、C2滤波后,向IC提供正常工作电压和电流.(QDBS-1001型集成电路还包括三个保护功能脚,在图六中没有使用,请参考后文中QDBS-1000系列集成电路介绍) 下表给出6U型125W火箭炮电子镇流器元件参数清单及测试结果供参考: 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220V 灯功率(Pout) 120W 输入功率(P) 128W 灯电流波峰比(CF) 1.60 —— —— 最大单个高频波峰比 1.38 —— —— 工作频率 37kHz 元件标号 参数元件标号 参数固定参数的元器件 VD5、6、7 1N4148 频率 调整 RT 使用QDBS-1001型IC时30K 1/4W TS1 18V / 0.5W稳压二极管 使用QDBS-102型模块时(实验确定) T EE10或EE13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH CT 用QDBS-1001型IC时1000P / 63V 用QDBS-102型模块时2200P / 63V 根据功率确定 VD1-4 1N207 R2 47Ω 1/4W V1、V2 IRF840场效应管 R4、R6 47K 1/4W R1 300K 1/2W C2、C3 10?F / 50V R3、R5 200Ω 1/4W(根据V1、V2确定) C4 104 / 400V C1 22?F / 450V C6 152 / 630V 重点 C5 CBB81 / 183 / 1600V L 1.0mH 简单的它激式电子镇流器(高功率因数、L级,专利) 图七是一款性能优越,但电路异常简洁,价格非常低廉的它激式电子镇流器.输入品质为"L"级,功率因数高达0.99以上,谐波含量不超过13% .与目前普遍采用的带无源功率因数校正网络的自激式电路相比,仅仅增加了一片集成电路(或者模块),但减少了二只250V电解电容器和几只二极管,成本仅增加了几毛钱(如果使用模块,也许不需要增加成本),但从性能、品质、质量、寿命、稳定性和可靠性等指标来讲,自激式电路和它根本不能相比.可以毫不夸张的说:它是当今世界上成本最低的"L"级电路.该电路主线电压很低,功率不能做的很大,否则开关管发热严重. 采用逐流式PPFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、H级) 考虑到绝大多数的读者对于各种无源功率因数校正电路非常熟悉,为了能够真正了解它激式电路和自激式电路的区别,并能够在以后的工作中根据需要自由转换,特给出逐流式(图八)和双泵式(图九)两种无源功率因数校正电路的电路图,希望诸位能够举一反三,应用自如. 采用双泵式PPFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、H级) 采用高频泵式电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 采用复合泵式电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) 图九是大家非常熟悉的双泵式无源功率因数校正电路,图十一是复合泵式电路,区别是图十一增加了CX和VDX两个元件,但却将电路功率因数提高到了0.99以上、灯电流波峰比降低到了1.70以下,是一种前景很好的优秀电路. 以下给出了几种采用复合泵式电路的各种元器件参数清单.清单提供的参数是本公司实验室的真实试验结果(采用HB-5A电子镇流器性能分析仪测试),并非从其他文献上抄录,但由于时间仓促,各项数据均为较粗略的基本参数,仅供参考. T8/36W复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220v 灯功率(Pout) 32.2w 输入功率(P) 37.4w 灯电流波峰比(CF) 1.635 功率因数(PF) 0.998 最大单个高频波峰比 1.396 输入电流总谐波失真(THD) 5.0% 工作频率 28.35kHz 三次波 3.0% 元件标号 参数元件标号 参数不需要调整 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF107 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF107 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N4007 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF830(推荐采用) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 22?F / 250V C7 2200P / 630V 整机参数调整 CX 22n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 4.7n / 630V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 3.3n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 15n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 2.2mH / 磁芯规格自行确定 T5/28W复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220v 灯功率(Pout) 28.0w 输入功率(P) 31.8w 灯电流波峰比(CF) 1.70 功率因数(PF) 0.991 最大单个高频波峰比 1.435 输入电流总谐波失真(THD) 12% 工作频率 28.41kHz 三次波 8.5% 元件标号 参数元件标号 参数不需调整的元件 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF107 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF107 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N4007 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF830(推荐) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 22?F / 250V C7 2.2n / 630V 整机参数调整 CX 15n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 6.8n / 400V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 2.2n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 6.8n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 3.65mH / 磁芯规格自行确定 T5/80W复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220V 灯功率(Pout) 68.4W 输入功率(P) 78.2W 灯电流波峰比(CF) 1.70 功率因数(PF) 0.995 最大单个高频波峰比 1.412 输入电流总谐波失真(THD) 8.2 % 工作频率 28.37kHz 三次波 5.4 % 元件标号 参数元件标号 参数不需要调整 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF157 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF157 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N5399 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF840(推荐采用) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 22?F / 250V C7 2200P / 630V 整机参数调整 CX 47n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 22n / 630V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 10n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 22n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 1.32mH / 磁芯规格自行确定 H型55W节能灯复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220v 灯功率(Pout) 51.4 输入功率(P) 57.6w 灯电流波峰比(CF) 1.69 功率因数(PF) 0.996 最大单个高频波峰比 1.392 输入电流总谐波失真(THD) 8.2 % 工作频率 28.37kHz 三次波 5.4% 元件标号 参数元件标号 参数不需要调整 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF157 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF157 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N5399 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF840(推荐采用) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 22?F / 250V C7 2200P / 630V 整机参数调整 CX 47n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 15n / 630V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 6.8n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 22n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 1.55mH / 磁芯规格自行确定 4U型85W火箭炮复合泵式电子镇流器测试结果及元件参数清单 输入项目名称 参数 输出项目名称 参数 输入电压(AC) 220v 灯功率(Pout) 73.3w 输入功率(P) 82.5w 灯电流波峰比(CF) 1.68 功率因数(PF) 0.992 最大单个高频波峰比 1.409 输入电流总谐波失真(THD) 10.6 % 工作频率 28.48kHz 三次波 8.3% 元件标号 参数元件标号 参数不需要调整 VD9、10、11 1N4148 根据功率确定 VDX、 RF157 TS 18V/0.5W稳压二极管 VD1、2、6、7 RF157 R2、R3 200Ω 1/4W VD3、4、5、8 1N5399 R4、R5 47K 1/4W V1、V2 IRF840(推荐采用) C5、6 10?F / 50V R1 300K 1/2W T EE10或13磁芯,0.12铜线 匝数比1.5﹕1﹕1.5(次﹕初﹕次) 初级电感量≥4mH C1、4 33?F / 250V C7 2200P / 630V 整机参数调整 CX 47n / 630V 频率调整 RT 使用ZK-1001型IC时30K 1/4W C2、3 22n / 630V 使用ZK-102型模块时(实验确定) C8 5.6n / 1000V CT 用ZK-1001型IC时1000P / 63V C9 27n / 1000V 用ZK-102型模块时2200P / 63V L1 1.185mH / 磁芯规格自行确定 采用简易APFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) (暂略,以后补充) 采用APFC电路的它激式电子镇流器(高功率因数、L级) (暂略,以后补充) 单管、推挽、全桥电路 1、它激式全桥电路 — 大功率首选(大功率节能灯、荧光灯) 与其它电路相比较,全桥电路的最大优势是电路的电压和功率利用率很高,开关管的耐压要求低,输出功率可以做的很大.根据近期的市场需求情况,笔者预计这种电路将是制造大功率节能灯和大功率荧光灯的最佳选择.图十一是最简单的它激式全桥电路. 与半桥电路相比较,全桥电路增加了V3、V4两个开关管(包括外围驱动电路),四个开关管组成全桥的四臂,脉冲变压器的四个次级分成N1、N4和N2、N3两组,分别用来驱动V1、V4和V2、V3两对开关管轮流导通(开关管V1、V4导通时,V2、V3截止;V1、V4截止时,V2、V3导通). 2、它激式单管电路 — 低压、小功率首选 单管电路的最大优点是电路简单,成本低,开关管容易驱动;缺点是:功率小,开关管耐压要求高.一般应用于应急灯、小功率110V产品.最简单的它激式单管电路见图十二.由于电路供电电压较低,所以直接采用R1降压供电(ZK-101型模块采用COMS元件,更适合本电路),使电路更加简练. 3、它激式推挽电路 — 低压、大功率首选 推挽电路的优点是高频变压器的磁芯利用率高(和单管相比),电源电压利用率高(和半桥电路相比),输出功率大,两个开关管均在低电平驱动,驱动电路简单.缺点是变压器绕组利用率低,开关管耐压要求高,要求电路的对称性好.一般应用于低压、大功率产品中.具体的它激式推挽电路见图十三.与单管电路相同,在镇流器供电电压较低的情况下,可以采用电阻降压方式供电. QDBS-1000系列IC简介(多项专利) 1、QDBS-1001型集成电路简介 工作参数表: 项目指标误差或说明启动电流 0.5mA 最大输出电流 ±1000mA 自身消耗电流 10-15mA 最高工作频率 500KHz 输出脉冲占空比 50% ±2 % 启动阀值 15.5V +1V 关闭阀值 11V -1V 最高工作电压 30V 内部基准电压 5V ±0.1V 1V异常电压保护(7脚) ≥1V 允许结温 -55℃—— +150℃ 焊接时间(300℃) <10秒 脉冲上升、下降时间(CT=1.0nF) 50ns RT振荡电阻 >5KΩ CT振荡电容 建议1000-2200PF 振荡频率F F=0.865 ÷(RT*CT) ±3.5 % QDBS-1001型集成电路采用标准的8脚双列直插式塑料封装.其中5、6、7脚为异常保护功能脚,使用者可以根据不同要求灵活应用,具体功能简介见下表: 脚位 功能名称 进入保护状态的条件 保护状态 不使用 该功能时 外围电路 5脚 接地保护 使用三极管或可控硅 把该脚接地 关闭IC输出 悬空 外围保护电路留给客户开发 6脚 不接地 保护 断开该脚与地线的连接 关闭IC输出 接地 外围保护电路留给客户开发 7脚1V异常 电压保护 输入≥1V电压 关闭IC输出 接地 应用电路见下图或图八(仅供参考) (QDBS-1000系列IC现有6个型号规格,其他型号待续) QDBS-2000系列模块简介(多项专利) 1、QDBS-2001型模块简介: 项目指标误差启动电流 ≤0.5mA 最大驱动能力 ±50mA 自身所需工作电流 <2mA 最高工作频率 20MHz 输出脉冲占空比 50% ±3% 启振阀值 9.5V +0.5V 关闭阀值 8V -0.5V 最高工作电压/建议工作电压 18V/15V 允许结温 -55℃—— +150℃ 焊接时间(300℃) <10秒 脉冲上升、下降时间(CL=1000PF) 50ns RT振荡电阻 >5KΩ CT振荡电容 建议使用1000-2200PF 振荡频率F (VCC=15V) F=1.97 ÷(RT*CT) ±3.5% 外型规格: 工作原理: QDBS-2001型模块采用COMS电路,经环氧树脂真空灌封而成,采用非标准简易元件引出腿.在使用和实验过程中应防止静电击穿,保证引出腿与外围元器件焊接良好,请勿在通电情况下断开引出腿与外围元器件,特别是RT/CT元件,以免造成损坏. 2、QDBS-2002型模块简介 QDBS-2002型模块采用与QDBS-1001型集成电路相似的内部芯片(区别是没有设计保护功能脚),经环氧树脂真空灌封而成,采用标准模块引出腿.各种工作参数请参考QDBS-1001型集成电路工作参数表.工作原理、外型规格见下图: 3、QDBS-2003型模块简介 QDBS-2003型模块采用与QDBS-1001型集成电路相似的内部芯片(区别是只有1V异常电压保护功能),经环氧树脂真空灌封而成,采用标准模块引出腿.各种工作参数请参考QDBS-1001型集成电路工作参数表.工作原理、外型规格见下图: (QDBS-2000系列模块现有6个型号规格,其他型号待续) 由于时间关系,本资料编辑的太过仓促,错误之处敬请指正. 由于篇幅原因,本资料仅为简单的普及性资料,未涉及很深的技术问题,有很多电路也未给出具体的参数和数据,如果对本资料中涉及到的技术问题有进一步了解的愿望,可以发E-mail给我们,我们将尽可能满足您的要求,不同观点也可以共同探讨. 本实验室的主要业务: 在国内推广和普及QDBS-1000系列国产驱动IC和QDBS-2000系列国产驱动模块.为客户提供各种免费的它激式电子镇流器设计和开发(仅针对使用QDBS-1000系列IC和QDBS-2000系列模块的客户). 本实验室的宗旨, 开发中国成本最低的——高品质电子镇流器.为此,每一个QDBS的工作人员都会付出自己最大的努力! 驱动博士工作室 E-mail:qdbs2005@yahoo.com.cn