中心議題:
- 電子鎮(zhèn)流器的局部整流效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理及現(xiàn)狀
- 電子鎮(zhèn)流器的局部整流效應(yīng)保護(hù)電路的工作原理
解決方案:
- 利用變壓器實(shí)現(xiàn)電子鎮(zhèn)流器的局部整流效應(yīng)保護(hù)功能設(shè)計(jì)
1 引言
現(xiàn)有電子鎮(zhèn)流器的異常情況有下列五種狀態(tài),分別為:燈不接入狀態(tài);燈的一個(gè)陰極損壞使燈處于不能啟動(dòng)的狀態(tài);燈的陰極完好,但不能啟動(dòng)狀態(tài)(去激活狀態(tài));啟動(dòng)器開(kāi)關(guān)短路狀態(tài);燈尚能工作,但燈的2個(gè)陰極中有一個(gè)已去激活或損壞。
在現(xiàn)階段,一般電子鎮(zhèn)流器都已具有異常狀態(tài)保護(hù)電路,從而避免了燈和鎮(zhèn)流器各種安全故障的產(chǎn)生。上述前四種異常狀態(tài)都能很好的解決。
而第五種異常狀態(tài)就是IEC61347-2-3標(biāo)準(zhǔn)最新版的內(nèi)容,即所謂的局部整流效應(yīng)。電子鎮(zhèn)流器因局部整流效應(yīng)所造成的超功率輸出能量,有很大部分會(huì)使燈的陰極燈絲以及喇叭狀玻璃燒壞,燈頭溫升上升使燈座軟化變形,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生燈的玻管壁因驟熱而發(fā)生開(kāi)裂。上述兩種現(xiàn)象都可能使燈管跌落發(fā)生傷人的現(xiàn)象,解決局部整流效應(yīng)尤為急迫。
2 局部整流效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理及現(xiàn)狀
局部整流效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理是:當(dāng)燈的壽命將終止時(shí),往往某一陰極的電子發(fā)射量不足,而另一個(gè)陰極則還處于正常狀態(tài),有一個(gè)燈電流從開(kāi)始出現(xiàn)不對(duì)稱發(fā)展到最后只有半波電流的發(fā)展過(guò)程。這種局部整流效應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)的要求,可根據(jù)電子鎮(zhèn)流器不同的電原理圖以及與燈配合所表現(xiàn)的局部整流效應(yīng)的現(xiàn)象,用下述三種方法中適用的一個(gè)方法來(lái)檢驗(yàn)其合格性。試驗(yàn)方法詳見(jiàn)IEC61347-2-3。
⑴不對(duì)稱脈沖試驗(yàn)。模擬燈一會(huì)兒產(chǎn)生不對(duì)稱弧光放電,一會(huì)兒產(chǎn)生半波弧光放電和(或)半波輝光放電的現(xiàn)象。
⑵不對(duì)稱功率試驗(yàn)。模擬連續(xù)放電緩慢地產(chǎn)生局部整流效應(yīng)的現(xiàn)象。
⑶燈絲開(kāi)路試驗(yàn)。
解決局部整流效應(yīng)的難處,就是對(duì)局部整流效應(yīng)故障的可靠檢測(cè)。在局部整流效應(yīng)發(fā)展過(guò)程中,燈電流中的波動(dòng)直流分量所造成的電子鎮(zhèn)流器超載現(xiàn)象,不足以使電子鎮(zhèn)流器內(nèi)的保護(hù)電路動(dòng)作。電子鎮(zhèn)流器內(nèi)的保護(hù)電路如果靈敏度太高,一般會(huì)使燈在低溫啟動(dòng)時(shí)尚未能啟動(dòng)就轉(zhuǎn)入保護(hù)狀態(tài),使燈不能轉(zhuǎn)入正常工作。同時(shí),由于電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的進(jìn)步,要求電子鎮(zhèn)流器有較好超負(fù)載的能力,這就讓局部整流效應(yīng)解決起來(lái)很是困難。
現(xiàn)有的解決方案無(wú)非是檢測(cè)輸出電壓峰值的變化,或者檢測(cè)輸出電感上電流的變化,進(jìn)行控制保護(hù)回路。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品保護(hù)性能一致性很差,受不同型號(hào)燈管的影響也很大,無(wú)法可靠解決局部整流效應(yīng)。
3 局部整流效應(yīng)保護(hù)電路的工作原理
3.1 理論依據(jù)
圖1所示的是共模電感的濾波電路,Tr2a和Tr2b就是共模電感L的兩個(gè)線圈。這兩個(gè)線圈繞在同一磁芯上,匝數(shù)和相位都相同。這樣,當(dāng)電路中流過(guò)電流ia和ib的大小相同、方向相反時(shí),電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵消,磁芯中沒(méi)有交變的磁通量產(chǎn)生。
圖1共模濾波電路
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基于此考慮,在共模電感上增加一個(gè)線圈Trc,形成一個(gè)采樣變壓器的次級(jí)(如圖2所示),初級(jí)為T(mén)r2a和Tr2b,當(dāng)流過(guò)初級(jí)Tr2a和Tr2b的電流ia和ib的大小相同、方向相反時(shí),磁芯中沒(méi)有交變的磁通量產(chǎn)生,Tr2c上沒(méi)有感應(yīng)電壓,換句話說(shuō),采樣線圈Tr2c檢測(cè)不到電信號(hào)。
圖2 采樣變壓器
3.2 局部整流效應(yīng)保護(hù)電路
基于上述理論所設(shè)計(jì)的具有局部整流效應(yīng)保護(hù)功能的電子鎮(zhèn)流器原理圖如圖3所示。變壓器Tr2實(shí)現(xiàn)對(duì)異常信號(hào)的檢測(cè),共有三個(gè)繞組Tr2a、Tr2b和Tr2c。變壓器Tr1對(duì)燈管兩側(cè)的燈絲供電、起到燈絲預(yù)熱的效果,共有三個(gè)繞組Tr1a、Tr1b、Tr1c;Tr1b、Tr1c為匝數(shù)完全相同的兩個(gè)次級(jí)繞組。變壓器Tr2的兩個(gè)初級(jí)繞組Tr2b、Tr2c分別串聯(lián)在熒光燈燈管兩端的供電回路中,變壓器Tr2的次級(jí)繞組Tr2c的一端與整流電路的一端連接,另一端接地。所述整流電路的另一端與保護(hù)電路的啟動(dòng)信號(hào)輸入端連接。
對(duì)于電路的節(jié)點(diǎn)A,可列方程式(1);對(duì)于電路的節(jié)點(diǎn)B,可列方程式(2)。
Io1=Is1+Il1 (1)
Io2=Is2+Il2 (2)
式中,Io1、Io2分別表示負(fù)載的輸入電流與輸出電流;Is1、Is2分別表示兩側(cè)燈絲電流;Il1、Il2表示燈兩側(cè)的燈電流。由戴維南定律可知:Io1=-Io2 。
當(dāng)燈管正常工作時(shí),燈管兩側(cè)的電路完全對(duì)稱,下列關(guān)系式成立。
Il1 =-Il2
由式(1)和式(2)可知:Is1=-Is2 。即流過(guò)Tr2a、Tr2b的電流大小相同、方向相反。兩者產(chǎn)生的磁通變化量互相抵消,從而繞組Tr2c上檢測(cè)不到電信號(hào),保護(hù)電路不動(dòng)作。
當(dāng)燈管出現(xiàn)局部整流效應(yīng)時(shí),兩側(cè)燈電流不對(duì)稱,即Il1≠-Il2。由式(1)和式(2)可知:Is1≠-Is2 。即流過(guò)繞組Tr2a、Tr2b的電流不相等,兩者產(chǎn)生的磁通變化量無(wú)法相互抵消,從而變壓器Tr2中有交變的磁通量產(chǎn)生,繞組Tr2c就產(chǎn)生感應(yīng)電壓。對(duì)這感應(yīng)電壓進(jìn)行整流濾波后送至保護(hù)控制回路,實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。
圖3 變壓器實(shí)現(xiàn)局部整流效應(yīng)保護(hù)的原理圖
4 結(jié)論
在IEC61347-2-3標(biāo)準(zhǔn)的最新修訂本中,只給出了T5和T4燈的局部整流效應(yīng)要求,但實(shí)際的使用中T8燈也已發(fā)生了因?yàn)榫植空餍?yīng)而發(fā)生燈管熔化、爆裂、燈座熔化及跌落現(xiàn)象。對(duì)T8燈用的電子鎮(zhèn)流器也進(jìn)行考核試驗(yàn),以保證當(dāng)燈出現(xiàn)局部整流效應(yīng)時(shí),不發(fā)生上述危及使用安全的現(xiàn)象?;谏鲜龇治鑫覀兦宄闹?,該原理解決局部整流效應(yīng)與燈管的管徑粗細(xì)及燈管長(zhǎng)短無(wú)關(guān),同時(shí)很好的解決了燈的其它異常狀態(tài)的保護(hù)功能,如:燈不接入狀態(tài);一個(gè)陰極損壞使燈處于不能啟動(dòng)的狀態(tài);燈的陰極完好、但燈不能啟動(dòng)的狀態(tài)(去激活狀態(tài))等異常情形。