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芯片技术在电磁感应灯(无极灯)上的应用

上传人:李维德 汪宝彤 龙奇

上传时间: 2009-12-09

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  前言:

  几年前,北美照明协会(IESNA)的一为主席预言未来二十年内照明系统将会是很容易适应用户需求变化的并有完全集成功能的系统,而不是用一批分立元件的组合系统。分立元件的组合系统是由各种单个元件联接起来的电子电路。集成芯片是相对于分立电路而言的,就是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上,组成一个不可分割的整体。微电子学的迅速发展,芯片技术正日趋应用在各种技术领域。集成芯片正在逐渐取代分立元件电路,打破了分立元件和分立电路的设计方法,实现了材料、元件和电路的相统一。

  一、市场上照明节能产品的技术分析

  目前市场上的电子节能灯(CFL灯)和常规的独立式电子镇流器,普遍都是由分立元件组成。

  在高频振荡驱动部分:采用半桥电压馈电串联推挽逆变电路,由输出电感和谐振电容串联,发生谐振时(频率fo=1/2πLC),谐振电容两端产生瞬间高压,激活灯管内汞离子点亮灯管。谐振的产生,不能自发完成,必须在电路中增加由电阻、电容和双向二极管组成的启动电路提供触发脉冲才能引起振荡。元件的增加降低了工作的可靠性,通过脉冲振荡变压器的三个绕组相互耦合产生两个相位相反的高频脉冲方波,使双极性晶体管循环开关,荧光灯管能正常工作。因为此电路的振荡频率是由输出电感的电感量、脉冲变压器的匹数以及灯管并联的谐振电容和灯管的负阻特性等共同决定。灯管既是输出负载又是组成谐振电路的重要元件,灯管的性能成为影响电路工作的一个重要因素。一方面由于灯管是振荡回路的组成部分,灯管的差异必然造成振荡频率的改变,而电子镇流器的设计都是以一恒定频率为基础的。振荡频率的改变会使镇流器的性能与效率降低,并会影响到其寿命。另一方面如果灯管出现短暂的开路,振荡的正反馈环路被切断,镇流器振荡会立即被切断而停止工作。与此同时,这种电路中功率开关管的开关时间过长,造成开关损耗过大,特别对电磁感应灯,工作频率往往要求较高,开关损耗可能成为镇流器损耗最大的一部分。故分立元件组成的驱动线路,是相互牵制,且线路过于简单,整体电路的可靠性相对较差。

  在AC/DC电源部分:设计上常见的是采用低功率因素(NPFC)和无源功率因素校正电路(PPFC)二种。灯管的波峰因素CF值与输入功率的功率因素在电路上相互影响和牵制,在大功率电路上表现得更为突出。低功率因素电路因谐波干扰严重超标,故在稍大一些功率的电路上不可采用。虽然逐流式、高频泵式、高频双泵式、叠加式反馈等无源功率因素校正电路上,将整流二极管的导通角增大,电源电流过零的死区时间缩短,功率因素能被提高,电流谐波有的能够满足强制性电气安全国际标准IEC61000-3-2的要求,但整体电路分析,弊大于利,由此带来高频电磁开挠严重。电路的稳定性受到较大的破坏,易造成上下一对功率开关管工作状态不平衡,功耗易集中,高低频交叠。另灯管的波峰因素易超标,灯管两端易发黑,加速灯管的光衰,且灯管闪烁,对用户易造成头晕目眩和近视。大批量生产时,厂家一般慎用此种电源设计电路。分立元件的电子镇流器线路,因为考虑产品的成本和受到局部空间的限制,避免分立元件过多,故一般不具有调光功能和常见的异常保护功能如短路、开路、激活、过压等。

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