電子鎮流的知識問(wèn)題簡(jiǎn)介

1、電子鎮流熒光燈用三極管開(kāi)關(guān)參數的測試儀器和標準：燈用三極管開(kāi)關(guān)參數對電子鎮流熒光燈的重要性已被整個(gè)行業(yè)所共同接受，但是目前行業(yè)內正在大量使用的開(kāi)關(guān)參數測試儀器卻是不能經(jīng)計量部門(mén)鑒定的。

　　這首先帶來(lái)的問(wèn)題是供需雙方使用上的不方便，同一個(gè)產(chǎn)品供需雙方測試的結果是不一樣的，有較大誤差，只能作為參考，需要進(jìn)行修正。另外一個(gè)重要問(wèn)題是，根據《合同法》，供需雙方的供貨合同、技術(shù)協(xié)議上有關(guān)開(kāi)關(guān)參數的條款是沒(méi)有法律效率的，因為無(wú)法取證鑒定。這首先需要解決的是制訂標準的問(wèn)題，其中還有一個(gè)很重要的問(wèn)題是標準的可操作性問(wèn)題。比較方便的方法是直接借用國外同類(lèi)產(chǎn)品的標準，但是具體操作中存在兩個(gè)問(wèn)題。首先是經(jīng)濟問(wèn)題，國外的開(kāi)關(guān)參數測試儀器的價(jià)格昂貴，國內絕大多數用戶(hù)目前還難以承受;另外，還有使用習慣的問(wèn)題，筆者所在的深圳深?lèi)?ài)半導體有限公司作為燈用三極管的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家，就有目前國內生產(chǎn)的各種開(kāi)關(guān)參數測試儀器，包括參照國外同類(lèi)產(chǎn)品標準研制的儀器，還接觸過(guò)進(jìn)口儀器，相比之下好象還是目前國內使用比較多的9600型與上機情況符合一些，當然后一點(diǎn)不是主要的?？磥?lái)這個(gè)問(wèn)題還要隨著(zhù)行業(yè)的發(fā)展和整個(gè)國家經(jīng)濟水平的提高而逐步解決。也許市場(chǎng)本身會(huì )最終找出一個(gè)好的解決辦法，或許還要政府、行業(yè)協(xié)會(huì )適時(shí)干預。

　　2、磁環(huán)：影響電子鎮流熒光燈質(zhì)量水平的，除了燈管，第二就是被稱(chēng)為電子鎮流器“心臟”的磁環(huán)，這已是共識。但是，筆者從事電子鎮流熒光燈行業(yè)十幾年，至今仍被因為磁環(huán)一致性不好而造成三極管損壞的問(wèn)題所困擾。筆者前一段對國內節能燈行業(yè)使用磁環(huán)的情況進(jìn)行了初步的調查，發(fā)現情況五花八門(mén)。浙江海寧某廠(chǎng)是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)磁性材料的大廠(chǎng)，生產(chǎn)規模大，產(chǎn)品質(zhì)量較好，目前主要用于出口。令人感到意外的是該廠(chǎng)生產(chǎn)的節能燈用磁環(huán)由于價(jià)格高而無(wú)人訂貨，基本沒(méi)有生產(chǎn)。目前節能燈用磁環(huán)沒(méi)有統一的參數標準，各廠(chǎng)用各廠(chǎng)的，溫度特性也不一樣。用得講究的企業(yè)，所用磁環(huán)是按照要求由國外名牌廠(chǎng)家特殊訂貨的。其他廠(chǎng)家，海寧另一家工廠(chǎng)，目前月產(chǎn)節能燈用磁環(huán)幾千萬(wàn)只，大量供應廣東市場(chǎng)，據該廠(chǎng)市場(chǎng)經(jīng)理說(shuō)，有的廠(chǎng)家如順德某廠(chǎng)派工程師到海寧進(jìn)行了詳細考察，提出了磁環(huán)參數的要求;而有的廠(chǎng)家則不提什么要求，什么樣的磁環(huán)都拿去用了。磁環(huán)的價(jià)格差別也令人意外，一般大批使用的0.03元/只，好一點(diǎn)的0.05元/只，而進(jìn)口磁環(huán)的價(jià)格要高一個(gè)數量級。進(jìn)口磁環(huán)的參數一致性非常好，大批量測試參數基本一樣。而國產(chǎn)磁環(huán)目前參數誤差±10%(兩頭誤差20%)就算不錯的了。一個(gè)有相當生產(chǎn)規模的電子超薄支架生產(chǎn)企業(yè)，一組120只支架，上機老化試驗，120只線(xiàn)路中有一只三極管炸裂。

　　分析炸裂的一只與正常產(chǎn)品的差異，其它都一樣，發(fā)現正常磁環(huán)繞組的電感量為0.127mH，而損壞線(xiàn)路的磁環(huán)繞組的電感量為0.108mH，相差20%。磁環(huán)有效導磁率的參數偏差，決定了對三極管基極驅動(dòng)的激勵偏差，如果偏差過(guò)大，就會(huì )出現不是一部分產(chǎn)品激勵不足，就是另一部分產(chǎn)品過(guò)驅動(dòng)，都會(huì )造成三極管損壞。我們認為：在大批量生產(chǎn)的工藝控制中，磁環(huán)參數誤差至少控制在±5%以?xún)炔趴赡艽_保產(chǎn)品質(zhì)量，一些用戶(hù)對磁環(huán)和三極管進(jìn)行選配后使用，在現階段低成本前提下，這不失為保證產(chǎn)品質(zhì)量的有效方法;在選用三極管和磁環(huán)的質(zhì)量?jì)r(jià)格成本指標上，我們認為，適當提高對磁環(huán)的成本投入，提高磁環(huán)的質(zhì)量，對確保三極管的可靠工作，對成本核算更有利，因為二個(gè)三極管的價(jià)格比一個(gè)磁環(huán)的價(jià)格高很多。三極管的Hfe、Ts隨著(zhù)溫度升高而變大(這是半導體本身的特性決定的)會(huì )導致電路工作頻率降低，功率增大，工作點(diǎn)偏移;燈管的特性也是隨溫度變化的，為了整燈的可靠性，應該用磁環(huán)的溫度特性來(lái)補償。我們認為在燈正常工作時(shí)，這種補償應在相互抵消的基礎上再稍稍過(guò)一點(diǎn)，以便兼顧燈的可靠性和光通量。在高溫惡劣情況下，應該過(guò)補償——提高電路工作頻率，犧牲光通量確?？煽啃?。此外，有關(guān)電容等元件的高頻特性也應引起足夠注意。這里的道理是一樣的。

　　3、瞬態(tài)冷爆——三極管的放大倍數Hfe是一個(gè)資源：筆者近年來(lái)已多次處理用戶(hù)求助，在大批量生產(chǎn)中，有少量產(chǎn)品開(kāi)機即爆三極管——三極管并沒(méi)有發(fā)熱，一通電就炸了。由于出問(wèn)題的比例太低，問(wèn)題又在瞬間發(fā)生，這種問(wèn)題采用穩態(tài)分析的方法是很難找到原因的。筆者都用建議用戶(hù)采用放大倍數大一檔的三極管的辦法解決了，這主要是靠從對行業(yè)發(fā)展技術(shù)動(dòng)態(tài)的分析得出。近幾年來(lái)，業(yè)內人士已對因過(guò)驅動(dòng)發(fā)熱引起三極管燒管達成共識，由于一方面要提高可靠性，另一方面還要降低成本，隨著(zhù)線(xiàn)路調整技術(shù)的進(jìn)步，三極管的發(fā)熱越來(lái)越低，三極管越用越小，線(xiàn)路對三極管的驅動(dòng)也越來(lái)越臨界。三極管在電子鎮流器中工作在開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，必須保證在任何情況下三極管在該飽和的時(shí)候充分飽和，該截止的時(shí)候徹底截止。三極管飽和的條件是Hfe*Ib≥Ic，但是，在大批量生產(chǎn)中線(xiàn)路對三極管的驅動(dòng)越來(lái)越臨界的情況下，遇到環(huán)境溫度低，個(gè)別燈管啟輝特性較差、磁環(huán)參數偏小、三極管Ts、Hfe偏小等情況就可能出現個(gè)別三極管驅動(dòng)不足，進(jìn)入放大區而瞬時(shí)爆管。上述120個(gè)線(xiàn)路中損壞的一個(gè)就是磁環(huán)參數偏小造成的。三極管的Hfe-Ic曲線(xiàn)是一個(gè)開(kāi)口朝下的弓形，大電流和小電流時(shí)的放大倍數都比正常工作電流時(shí)小。把三極管放大倍數適當用大，就可以避免出現以上情況。我們認為，在現階段三極管放大倍數用在20-30(必要時(shí)25-35)，就可以保證在絕大多數情況下三極管在該飽和的時(shí)候充分飽和，該截止的時(shí)候徹底截止。

　　對解決低電壓及低溫啟輝炸管、因燈管參數偏差啟輝炸管等都很有效。實(shí)際上，這幾年來(lái)行業(yè)整體選用三極管放大倍數參數在逐步往大的方向發(fā)展，從以10-15為主，逐步發(fā)展到目前以15-25為主，20-25更偏重一些。這種變化是有其科學(xué)道理的，一是基極回路電容觸發(fā)電路的大量使用，需要三極管Hfe大一些;另一方面是本文提到的因對過(guò)驅動(dòng)發(fā)熱損壞三極管理論認識的普及，對驅動(dòng)不足損壞三極管的一種本能補償。筆者認為，三極管Hfe的選用還會(huì )繼續往大的方向發(fā)展。一是隨著(zhù)市場(chǎng)對燈的質(zhì)量要求的進(jìn)一步提高，用戶(hù)對千分之幾的損壞率也開(kāi)始計較;二是高檔燈的價(jià)格比較好，有可能用增加基礎驅動(dòng)又增加三極管功率余量的方法，進(jìn)一步提高其可靠性，筆者認為增加驅動(dòng)與其在磁環(huán)上多增加圈數，不如利用三極管Hfe這個(gè)資源更好;三是燈用三極管產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步，為充分利用三極管Hfe這個(gè)資源提供了可能。三極管放大倍數用大后，由于大放大倍數的三極管的下降時(shí)間Tf一般比較大，因此三極管容易發(fā)熱。這里有兩點(diǎn)認識，一是在現在對三極管的驅動(dòng)越來(lái)越臨界的情況下，讓三極管適當發(fā)熱并不是壞事，三極管適當發(fā)熱是不會(huì )燒掉的。二是采用帶抗過(guò)驅動(dòng)電路的三極管，例如深圳深?lèi)?ài)半導體有限公司生產(chǎn)的BUL128D三極管(圖1)。圖1中，NPN是主晶體管，D為續流保護二極管，PNP型晶體管作為有源抗飽和網(wǎng)絡(luò )。當NPN管飽和導通以后，當基極驅動(dòng)電壓高于VBE(PNP)+Vces(NPN)時(shí)，PNP管導通，將基極驅動(dòng)電流分流，使NPN晶體管不會(huì )出現深飽和。這樣，NPN管選用大的hFE值，外電路元件的不一致性

　　圖1

　　帶來(lái)的過(guò)驅動(dòng)，導致的過(guò)飽和現象得到自動(dòng)抑止，改善了開(kāi)關(guān)特性，提高了大批量生產(chǎn)時(shí)的工藝寬容度。對解決低溫時(shí)要求驅動(dòng)很強，以利燈的順利起輝，高溫時(shí)因過(guò)驅動(dòng)燒管也很有效。在使用中，三極管兩端不應再外接續流保護二極管。在大芯片產(chǎn)品中，如能巧妙設計版圖 ，芯片面積可以不增加。其實(shí)，當初日立的C2611三極管用來(lái)做節能燈，Hfe=80大家也照用不誤，其中的道理以后有機會(huì )再專(zhuān)題論述。

　　4、燈用三極管的高溫特性：早期國產(chǎn)三極管質(zhì)量很差，常溫漏電流都是mA級的，高溫漏電流就更差，引起人們對此高度關(guān)注，2993這類(lèi)儀器就是用來(lái)對付它的?，F在，國產(chǎn)三極管質(zhì)量有了很大提高，常溫漏電流已可以忽略不計，高溫漏電流也僅為µA級，所造成的功耗可以忽略不計。國外同類(lèi)產(chǎn)品的常溫Iceo標準為≤100µA，但還有人用2993對此提出脫離實(shí)際的過(guò)高要求。相反，比正規國產(chǎn)三極管高溫漏電流大很多的飛利浦燈用三極管在大批量使用中并沒(méi)有發(fā)生什么問(wèn)題，這還因為電路中實(shí)際使用的是Icev，而Icev比Iceo小很多?？梢?jiàn)在此問(wèn)題上已經(jīng)有人走進(jìn)了誤區。而且，還因此引出兩種因為不正確使用2993使合格三極管損壞的問(wèn)題。其一是用2993測三極管耐壓，該儀器是用逐級提高所加C-E電壓的辦法，通過(guò)檢測漏電流大小的反饋信號來(lái)停止升高C-E電壓，測得耐壓值。由于其所加電壓可達到1024V，而其最小保護電阻值只有4K，當三極管Bvceo具有負阻特性時(shí)，就可能出現瞬時(shí)大電流將合格三極管損壞。其二是測Iceo、Icbo、Hfe高溫變化率時(shí)，所加功率和時(shí)間過(guò)大，使三極管超過(guò)允許結溫150℃，將合格三極管損壞。體現在SVbe上，超過(guò)儀器推薦的SVbe一般應在100-200之間，不得超過(guò)200mV的規定。以理論上三極管結溫升高1℃，SVbe下降2mV，200mV相當于100℃。

　　由于該儀器價(jià)格成本所限，其測出的SVbe與進(jìn)口同類(lèi)產(chǎn)品相比，在200mV時(shí)有30-40mV的誤差，測出的200mV相當于實(shí)際的230-240mV，相當于結溫升高115-120℃，當三極管初始溫度為35℃時(shí)，加溫后的三極管結溫就超過(guò)150℃了，下圖 中Pt曲線(xiàn)表明當結溫達到150℃時(shí)，三極管允許耗散功率接近于零，這時(shí)再加功 率，三極管很容易損壞。有的時(shí)候三極管當時(shí)并沒(méi)有損壞，只是由于當時(shí)所加應力過(guò)大，造成了內傷，給三極管留下了隱患，這就更危險。我們認為：三極管的高溫Hfe變化率應予以適當關(guān)注，但高溫漏電流問(wèn)題已經(jīng)不是國產(chǎn)正規燈用三極管參數的主要矛盾。使用2993必須注意要“無(wú)損檢測”。

　　5、關(guān)于“雙泵”、“單泵”類(lèi)高頻反饋式電路及有關(guān)標準的修訂：“雙泵”、“單泵”類(lèi)高頻反饋式電路被認為是高功率因素低諧波的低成本實(shí)現方式，可以看到很多有關(guān)線(xiàn)路的介紹以及成功實(shí)現的報道，筆者身邊就有朋友在批量生產(chǎn)這類(lèi)產(chǎn)品。但是，通過(guò)較長(cháng)時(shí)間的觀(guān)察研究，發(fā)現這類(lèi)電路難度相當大。首先是難以同時(shí)做到線(xiàn)路參數高指標和使用高可靠性;其次，由于線(xiàn)路相互牽扯，電網(wǎng)電壓、使用環(huán)境溫度、燈管老化等高頻回路的變化都會(huì )引起線(xiàn)路整體參數的變化，偏離正常工作狀態(tài)，影響電路各部分之間的能量傳遞與轉換，易在三極管等關(guān)鍵元件或部位出現能量集中與沖擊，使之損壞，高功率因素低諧波的指標也大打折扣。筆者花40元在正規大超市買(mǎi)了一個(gè)這類(lèi)電路的品牌節能燈，經(jīng)測試，雖然功率因素有所提高，但三極管溫升很高，可靠性明顯降低。筆者身邊批量生產(chǎn)這類(lèi)產(chǎn)品的企業(yè)，也是花了很大代價(jià)才走到今天的。當時(shí)，損壞的產(chǎn)品堆積如山，筆者所在企業(yè)生產(chǎn)的合格三極管供給他們也被冤里冤枉地燒了不少。雖然現在已經(jīng)完全證明當時(shí)是線(xiàn)路的問(wèn)題造成的，但給社會(huì )造成的物質(zhì)損失已無(wú)法挽回。即使如此，他們目前的生產(chǎn)批量也不是很大。筆者還不想在這里給這類(lèi)電路的社會(huì )綜合效應下一個(gè)定論，但至少希望有關(guān)企業(yè)不要輕易批量生產(chǎn)這類(lèi)產(chǎn)品。此外，在新的標準中，25W以下產(chǎn)品不再對功率因素諧波提出要求，這無(wú)疑對產(chǎn)品的可靠性和使用壽命帶來(lái)好處，但25W以上產(chǎn)品的要求卻更高了。對25W以上產(chǎn)品，筆者認為在修改標準的時(shí)候，應該適當放松。由于中國目前的經(jīng)濟水平還比較低，完全符合L類(lèi)標準的有源濾波電路成本比較高，應該允許逐流電路H類(lèi)產(chǎn)品繼續存在，因為這類(lèi)產(chǎn)品利大于弊，功率因素諧波的指標明顯提高，僅存在燈電流波峰系數大于1.7的問(wèn)題，產(chǎn)品批量生產(chǎn)的工藝性已成熟。