高分子PTC 熱敏電阻在電子鎮流器異常保護電路中的應用(圖)

一、電子鎮流器的異常保護問(wèn)題

　　電子鎮流熒光燈作為一種公認的綠色照明產(chǎn)品， 較之普通電感鎮流熒光燈具有光效高、無(wú)頻閃、節能效果顯著(zhù)等諸多明顯優(yōu)勢； 但部分電子鎮流器也有故障率較高的缺點(diǎn)， 對終端客戶(hù)而言， 電子鎮流器成了一種高成本的（相對電感鎮流器而言）一次性產(chǎn)品。

　　通過(guò)我們的研究發(fā)現， 產(chǎn)生上述問(wèn)題的主要原因之一是部分電子鎮流器制造商由于各種原因沒(méi)有針對電子鎮流器的異常狀態(tài)采取可靠的保護措施，從而使電子鎮流器隨燈管壽命的完結而報廢。

　　我們知道， 電子鎮流器的基本工作原理如下圖所示：

圖1
　　正常情況下，電子鎮流器通電后逆變器連同電感L、燈絲1、電容、燈絲2 組成串聯(lián)諧振電路， 在一定時(shí)間內電容兩端產(chǎn)生高壓， 這一高電壓引起熒光燈弧光放電使熒光燈啟動(dòng)， 然后諧振電路失諧， 日光燈進(jìn)入穩定的點(diǎn)燃狀態(tài)。

　　當出現燈管老化或者燈管漏氣等異常狀態(tài)時(shí)，熒光燈不能正常啟動(dòng)，上面的電路一直處于諧振狀態(tài)（ 除非燈絲燒斷或電子鎮流器損壞），逆變器輸出的電流不斷增大，通常這個(gè)電流會(huì )升高到正常電流的3 到5 倍。如果這時(shí)不采取有效的保護措施，會(huì )造成極大危害。首先，過(guò)大的電流會(huì )導致逆變器中作為開(kāi)關(guān)的三極管或場(chǎng)效應管及其它外圍部件因過(guò)載而燒毀，甚至引起冒煙、爆裂等事故。同時(shí)，燈腳對地線(xiàn)或中線(xiàn)會(huì )形成長(cháng)時(shí)間的極高電壓，對于20W、36W、40W 及其它大部分國標/非標燈的電子鎮流器，這一電壓往往會(huì )達到一千伏或更高，這不僅為國標GB15143 所嚴格禁止，而且也會(huì )危及人身、財產(chǎn)安全。

　　GB15143-94“11、14”及GB15144-94“5.13”部分對電子整流器的異常狀態(tài)試驗包括：燈開(kāi)路、陰極損壞、去激活、整流效應等，同時(shí)規定電子鎮流器在經(jīng)過(guò)上述試驗后不得發(fā)生安全性故障并能夠正常工作。

二、電子鎮流器異常狀態(tài)保護方案：

　　目前，電子鎮流器采用比較多的保護措施有以下幾種：

　　1. 在交流輸入電路中串接玻璃管保險絲。在這個(gè)位置上串接保險絲會(huì )使一些人誤認為會(huì )起到過(guò)流或過(guò)載保護的作用；而實(shí)際上這樣的保護方式一般不會(huì )在燈絲去激活等過(guò)載條件下提供保護，它往往在開(kāi)關(guān)器件擊穿后才會(huì )熔斷，不能起到真正意義上的異常狀態(tài)保護作用。

　　2. 在整流輸出回路上采用以可控硅、雙極型晶體管或場(chǎng)效應管為核心的保護電路。這種電子電路保護方式的最大優(yōu)點(diǎn)是保護時(shí)間短，但同時(shí)存在著(zhù)以下一些缺點(diǎn)：

　　一、容易發(fā)生誤保護：如果由于某種原因，在可控硅的觸發(fā)端形成即使極短的尖脈沖也會(huì )導致逆變器停止工作，從而導致燈熄滅。
　　二、設計與調試工作比較煩瑣：一般情況下，這種保護線(xiàn)路會(huì )有包括電阻、電容、脈沖變壓器次級線(xiàn)圈在內的至少6只電子元件，同時(shí)使用這么多元件加之可控硅等有源器件的離散性及溫漂等問(wèn)題將增加調試工作的困難，進(jìn)而對生產(chǎn)效率造成影響。
　　三、這種保護方式同時(shí)還存在成本較高、占用PCB 空間較大等缺點(diǎn)，這也是令眾多電子鎮流器制造商頭疼的問(wèn)題。

　　3. 在諧振回路即諧振電容旁邊串接自恢復高分子PTC 熱敏電阻。圖2是利用高分子PTC 熱敏電阻對電子鎮流器實(shí)行異常保護的電路原理圖。當燈管正常時(shí)，電子鎮流器接通電源后，電感、電容和PTC 熱敏電阻組成的諧振電路使熒光燈正常啟動(dòng)工作。如果燈管因燈絲老化或漏氣等原因而去激活時(shí)，PTC 熱敏電阻會(huì )在數秒鐘內動(dòng)作，迫使LC 串聯(lián)諧振電路停振，從而切斷高壓，同時(shí)保護了逆變器中的開(kāi)關(guān)器件。

圖2

　　該保護方式的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)被很多電子鎮流器制造商所認識，但迄今未取得大規模應用，其主要原因是目前市場(chǎng)上所提供的PTC 元件無(wú)法滿(mǎn)足電子鎮流器使用上的特殊性，當前主要存在的問(wèn)題是：1）高溫易誤動(dòng)作或去激活情況下動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(cháng)；2）PTC 熱敏電阻長(cháng)時(shí)間（例如24 小時(shí)）處在保護狀態(tài)時(shí)容易發(fā)生電阻不可逆增大，性能?chē)乐亓踊?。這正是多數高分子PTC 熱敏電阻未能在電子鎮流器中取得成功應用的主要原因。

　　針對以上問(wèn)題，上?？铺馗叻肿硬牧嫌邢薰鹃_(kāi)發(fā)出KT120－H 系列電子鎮流器專(zhuān)用PTC 熱敏電阻，克服了上述缺陷，能很好解決鎮流器的異常狀態(tài)保護問(wèn)題。

三、KT120－H 系列熱敏電阻性能驗證與應用舉例:

　　單燈保護試驗采用圖1 所示電路。以下均為PTC 在電子鎮流器電路中實(shí)測數據。

　　1．保護時(shí)間與高溫性能。：

　　　　* 動(dòng)作時(shí)間在25?C 下測試。
　　　　**高溫性能在烘箱中進(jìn)行，70?C 環(huán)境保溫6 小時(shí)。***表示正常，即不發(fā)生誤保護。

　　2．多次保護后熱敏電阻的高溫工作特性和保護時(shí)間。本試驗進(jìn)行之前PTC 已經(jīng)過(guò)下述沖擊：每隔5 分鐘在去激活狀態(tài)保持動(dòng)作10 分鐘；共10 次。測試步驟：首先測試動(dòng)作時(shí)間；然后測試高溫性能。測試條件同1。

　　3．長(cháng)時(shí)間保護后熱敏電阻的高溫工作特性和保護時(shí)間。本試驗中所采用的PTC 在進(jìn)行下述試驗之前已經(jīng)過(guò)日光燈去激活狀態(tài)下保持動(dòng)作24 小時(shí)。試驗步驟同2。

　　通過(guò)以上測試，我們可以得出結論：使用K120－H 熱敏電阻，在即使70℃的高溫環(huán)境下仍然能保持日光燈正常工作，同時(shí)在室溫的條件下也能保證良好的保護特性；另一方面，即使經(jīng)過(guò)多次或長(cháng)時(shí)間提供保護后，PTC 仍然可以保持性能十分穩定。

　　4．KT120－H 系列PTC 在雙燈/多燈電子鎮流器中的應用：通常，可控硅等電子電路保護方式下，當雙/多燈中的一只燈去激活時(shí)，將導致整個(gè)鎮流器停止工作，從而使即便正常的熒光燈同時(shí)熄滅，這往往是令人不安的。而采用KT120-H 熱敏電阻就使得這一問(wèn)題迎刃而解。我們可以通過(guò)下面的電路作一個(gè)說(shuō)明。

圖三

　　上圖中，假設熒光燈1 去激活，則PTC1 動(dòng)作，燈1 的燈絲電流接近為0；但其它熒光燈的工作不會(huì )受到影響。這樣，用戶(hù)就不必為到底是哪只燈壽命終了或者是鎮流器損壞這樣的問(wèn)題而困擾。

　　從上面的應用實(shí)例可知，KT120-H 系列熱敏電阻具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　1〕便于制造商簡(jiǎn)化電路設計，特別是為雙燈、多燈保護提供更加簡(jiǎn)便、可靠
　　2〕降低調試、組裝方面的煩瑣程度，有利于提高生產(chǎn)效率。
　　3〕具有良好、全面、穩定的高、低溫性能。
　　4〕降低成本、節省PCB 空間。

　　該系列自恢復保險絲可適用于各種國標/非標直管熒光燈、環(huán)形熒光燈和U 形燈等。

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