【正文】 高頻電子熒光燈的頻率匹配 作者： 茆學(xué)華摘要：熒光燈管與高頻電子鎮(zhèn)流器的非阻抗匹配性質(zhì)，導(dǎo)致在負(fù)載燈管一端引入電感電容，使之與電子鎮(zhèn)流器與之阻抗匹配，由于電感電容的振蕩特性，使電子鎮(zhèn)流器與燈管、電容電感的阻抗匹配有明顯不同，電感電容的振蕩頻率與電子鎮(zhèn)流器的振蕩頻率必須相匹配，否則會(huì)引起開(kāi)關(guān)管工作波形異常，影響電子鎮(zhèn)流期工作壽命。關(guān)鍵詞：鎮(zhèn)流器、燈管、頻率匹配第一章：頻率匹配理論依據(jù)167。 概念：，節(jié)能燈也遵守電源與 負(fù)載阻杭相匹配原理。167。 ：。，需加電感與電容，使之與電源進(jìn)行阻抗匹配。、電容，就有振蕩頻率產(chǎn)生。167。 ，需進(jìn)行預(yù)熱，需減少電子粉損失，才能達(dá)到長(zhǎng)壽命。167。 ，如不預(yù)熱而進(jìn)行冷啟動(dòng)，導(dǎo)致啟動(dòng)電壓高，引起陰極螺旋之間橫向打火，造成電子粉燒傷濺射。167。 ，如陰極之間電壓大于810V以上，在1000℃工作溫度下，引起陰極螺旋之間橫向打火，造成電子粉燒傷蒸發(fā)。167。 ，就圍繞著燈管＋電感＋電容混合負(fù)載的特性設(shè)計(jì)。1. 阻抗1）阻抗的定義　　 圖1所示的無(wú)源線(xiàn)性一端口網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)它在角頻率為的正弦電源激勵(lì)下處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，端口的電壓相量和電流相量的比值定義為該一端口的阻抗 Z 。即　　　　　單位：Ω 　　上式稱(chēng)為復(fù)數(shù)形式的歐姆定律，其中 稱(chēng)為阻抗模， 稱(chēng)為阻抗角。由于 Z 為復(fù)數(shù)，也稱(chēng)為復(fù)阻抗，這樣圖 1 所示的無(wú)源一端口網(wǎng)絡(luò)可以用圖 2 所示的等效電路表示，所以 Z 也稱(chēng)為一端口網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗或輸入阻抗。 。 圖 1 無(wú)源線(xiàn)性一端口網(wǎng)絡(luò) 圖 2 等效電路 RLC 串聯(lián)電路的阻抗 ，R相當(dāng)于燈管，L相當(dāng)于諧振電感，C相當(dāng)個(gè)諧振電容。當(dāng)它在角頻率為的正弦電源(相當(dāng)于電子鎮(zhèn)流器提供的高頻電源)激勵(lì)下： 圖 3RLC 串聯(lián)電路 圖 4阻抗三角形由 KVL 得： 　　　　　　　　　 　　因此，等效阻抗為 　　其中 R—等效電阻 (阻抗的實(shí)部)；X—等效電抗(阻抗的虛部) ；Z、R 和 X 之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：　　　　　 或 　　可以用圖 4所示的阻抗三角形表示。結(jié)論： 對(duì)于 RLC 串聯(lián)電路：　?。?） 當(dāng)ωL ＞ 1/ωC 時(shí)，有 X ＞0 ， φz＞0 ，表現(xiàn)為電壓領(lǐng)先電流，稱(chēng)電路為感性電路，其相量圖（以電流為參考相量）和等效電路如圖 5 所示； 圖5 ωL ＞ 1/ωC 時(shí)的相量圖和等效電路　?。?）對(duì)于RLC串聯(lián)電路當(dāng)ωL ＜ 1/ωC時(shí)，有 X ＜0 ，φz＜0 ，表現(xiàn)為電流領(lǐng)先電壓，稱(chēng)電路為容性電路，其相量圖（以電流為參考相量）和等效電路如圖 6 所示； 圖6　ωL ＜ 1/ωC 時(shí)的相量圖和等效電路　?。?） 當(dāng)ωL ＝ 1/ωC 時(shí)，有 X＝0 ， φz＝0 ，表現(xiàn)為電壓和電流同相位，此時(shí)電路發(fā)生了串聯(lián)諧振，電路呈現(xiàn)電阻性，其相量圖（以電流為參考相量）和等效電路如圖7所示； 圖7　ωL ＝ 1/ωC 時(shí)的相量圖和等效電路（4） RLC 串聯(lián)電路的電壓 UR 、U X 、U 構(gòu)成電壓三角形，它和阻抗三角形相似,滿(mǎn)足： 注：從以上相量圖可以看出，正弦交流RLC串聯(lián)電路中，會(huì)出現(xiàn)分電壓大于總電壓的現(xiàn)象。2. 導(dǎo)納1）導(dǎo)納的定義　　圖 1 所示的無(wú)源線(xiàn)性一端口網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)它在角頻率為的正弦電源激勵(lì)下處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，端口的電流相量和電壓相量的比值定義為該一端口的導(dǎo)納 Y 。即 　 　　單位：S 　　上式仍為復(fù)數(shù)形式的歐姆定律，其中 稱(chēng)為導(dǎo)納模， 稱(chēng)為導(dǎo)納角。由于 Y 為復(fù)數(shù)，稱(chēng)為復(fù)導(dǎo)納，這樣圖 1 所示的無(wú)源一端口網(wǎng)絡(luò)可以用圖 8 所示的等效電路表示，所以 Y 也稱(chēng)為一端口網(wǎng)絡(luò)的等效導(dǎo)納或輸入導(dǎo)納。 圖 8 無(wú)源線(xiàn)性一端口網(wǎng)絡(luò)等效導(dǎo)納2） RLC 并聯(lián)電路的導(dǎo)納 圖 9 RLC 并聯(lián)電路 圖 10導(dǎo)納三角形　　　　由 KCL 得： 　　　　　　　　　　　因此，等效導(dǎo)納為 　　其中 G—等效電導(dǎo)(導(dǎo)納的實(shí)部) ； B—等效電納(導(dǎo)納的虛部) ；Y 、G 和 B 之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：　　　　 或 　　可以用圖 10 所示的導(dǎo)納三角形表示。結(jié)論： 對(duì)于 RLC 并聯(lián)電路：　?。?） 當(dāng) ωL ＞ 1/ωC 時(shí)，有 B ＞0 ， φy＞0 ，表現(xiàn)為電流超前電壓，稱(chēng)電路為容性電路，其相量圖（以電壓為參考相量）和等效電路如圖 11 所示； 圖 11 ωL ＞ 1/ωC 時(shí)的相量圖和等效電路　 （2）當(dāng) ωL ＜ 1/ωC 時(shí)，有 B ＜0 ， φy＜0 ，表現(xiàn)為電壓超前電流，稱(chēng)電路為感性電路，其相量圖（以電壓為參考相量）和等效電路如圖 12 所示； 圖 12 ωL ＜ 1/ωC 時(shí)的相量圖和等效電路　 （3） 當(dāng)ωL = 1/ωC 時(shí)，有 X＝0 ， φz＝0 ，表現(xiàn)為電壓和電流同相位，此時(shí)電路發(fā)生了并聯(lián)諧振，電路呈現(xiàn)電阻性，其相量圖（以電流為參考相量）和等效電路如圖13所示 圖 13ωL = 1/ωC時(shí) 的 相量圖和等效電路　 （4）RLC 并聯(lián)電路的電流 IR、IX 、I 構(gòu)成電流三角形，它和阻抗三角形相似。滿(mǎn)足　　　　　　 注：從以上相量圖可以看出，正弦交流RLC并聯(lián)電路中，會(huì)出現(xiàn)分電流大于總電流的現(xiàn)象。3. 復(fù)阻抗和復(fù)導(dǎo)納的等效互換　　 同一個(gè)兩端口電路阻抗和導(dǎo)納可以互換，互換的條件為： 　　　 即： 圖14 串聯(lián)電路和其等效的并聯(lián)電路如圖 14 的串聯(lián)電路，它的阻抗為： 其等效并聯(lián)電路的導(dǎo)納為： 即等效電導(dǎo)和電納為： 同理，對(duì)并聯(lián)電路，它的導(dǎo)納為 其等效串聯(lián)電路的阻抗為： 即等效電阻和電抗為： 以上是論述了燈管＋諧振電感＋諧振電容組成的綜合負(fù)載在電子鎮(zhèn)流器高頻電源激勵(lì)下的電路的容性、感性、阻性變化的規(guī)律。當(dāng)燈管＋諧振電感＋諧振電容振蕩頻率大于電子鎮(zhèn)流器激勵(lì)頻率時(shí)，電路呈容性。當(dāng)燈管＋諧振電感＋諧振電容振蕩頻率等于電子鎮(zhèn)流器激勵(lì)頻率時(shí)，電路呈阻性。當(dāng)燈管＋諧振電感＋諧振電容振蕩頻率小于電子鎮(zhèn)流器激勵(lì)頻率時(shí)，電路呈感性。那么，當(dāng)電路的容性、感性、阻性變化時(shí)，對(duì)電子鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)電源中，開(kāi)關(guān)管的工作波形有什么影響呢？ 圖15熒光燈半橋電路原理圖首先看當(dāng)電路呈阻性或弱感性時(shí)，晶體管的工作波形(圖16)：圖16集電極電流波形 這是雙極性三級(jí)管基級(jí)比較理想的工作波形。圖16三極管EB正常結(jié)電壓波形 圖17紅色I(xiàn)B、蘭色VCE波形13003 與 13003D （IB、VCE）* 13003D的作用明顯圖18三極管的工作波形圖19驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)電壓電流和次級(jí)電壓圖20驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)和次級(jí)電壓電流 負(fù)載的頻率匹配問(wèn)題負(fù)載的頻率匹配問(wèn)題，是被國(guó)內(nèi)工程師忽視的一個(gè)重要問(wèn)題。說(shuō)到忽視，是因?yàn)樵趪?guó)內(nèi)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)這方面的書(shū)籍或有關(guān)介紹，與許多照明工程師朋友在一起交談時(shí)，多數(shù)人不知道電子鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)電路與負(fù)載之間還需要頻率匹配。