在如下兩個博文中,對于小型的熒光燈進行的分析:
其中驅動電路大都采用 高壓小功率三極管 MFV13001 組成電感互感推挽振蕩電路,在配置有外圍的LC諧振電路驅動熒光管發光。
下面使用MFV13001組成實驗電路進行測試。MFV13001的電流放大倍數(hfe)大約在30左右,比起普通的NPN三極管小一個數量級。這是它能夠工作在高壓下的一個折中。
02 測試電路
使用在小功率電子鎮流熒光燈相關實驗[2]中的大部分的元器件進行實驗。由于所使用的實驗電路的電壓較低(+15V),所以將T1,T2的偏置電阻由原來的5.6M歐姆減小到360kΩ。
1.實驗電路SCH
▲ 實驗電路
2.面包板實驗電路
▲ 實驗電路
3.電路振蕩波形
下圖顯示了電感耦合之后的振蕩波形。振蕩頻率大約:f=47.6kHz.
▲ T1基極波形(藍色),T1發射極(青色)波形
注意:對于T1的基極電壓,應該是在原來的其T1的E電極波形相互疊加后的電壓波形。
電路分析:
T2的基極電壓變化非常小,遠遠小于 T1基極的電壓。
▲ 測量T2的基極電壓波形(青色)
注:這是由于T1的基極波形是疊加了實際輸出電壓的波形。而T2的基極波形是對GND的電壓波形。因此,這個波形應該屬于正常的反饋的電壓波形。而T1的基極電壓波形具有“自舉”電壓信號特性。
電路震蕩頻率:已知電路中主要的諧振器件是由L1,C1,C4組成的諧振電路。由于C4,并聯的諧振頻率:
根據LC并聯諧振公式,可以計算L,C4的并聯諧振頻率為:
這個頻率與實際測量的振蕩頻率:47.6kHz很接近了。
03 電路諧振
1.修改C1
在上面電路中,C1取值偏大,所以在C1上的電壓很小。下面將C1修改成1.5nF,此時,在C1,L1就形成的諧振。下圖中青色顯示了在C1上的電壓,其峰峰值過了400V。
此時電路振蕩呈現了間歇振蕩的情況。
▲ 將C1修改成1.5nF之后的振蕩波形
▲ T1,T2間歇振蕩的波形
T1基極波形(藍色)
C1波形(青色)
間歇振蕩的原因是由于T1,T2的基極呈現b-e整流特性所引起的。由于T1,T2的b-e之間的整流特性,這使得它們的b極的電壓偏置隨著振蕩下降,直到T1,T2截止,停止震蕩。然后隨著偏置電阻對C3,C4的充電,進而它們的基極電壓恢復,重新恢復進入放大狀態,電路重新震蕩。
根據原來電路圖設計,在T1、T2的基極反向并聯有二極管-R串聯電路,用來抵消b-e的二極管整流特性。
2.增加基極反向二極管
在原來電路的T1,T2的b-e之間增加反向二極管(1N4007),來消除b-e的整流特性,從而消除原來的間歇振蕩的情況。
▲ 增加D1,D2后的電路
增加D1,D2之后,電路便可以持續振蕩了。在C1上出現的諧振點電壓大約400V。
▲ 電路振蕩波形
T1基極波形(藍色)
C1電壓波形(青色)
3.點亮熒光管
下面是將工作電壓提高到25V是,C1上的電壓:此時C1上的電壓大約是峰峰值650V。根據 小功率電子鎮流熒光燈相關實驗[2] 中測量熒光管的擊穿電壓大約1200V。所以這個諧振電壓還不足以點亮熒光管。
▲ 電路振蕩波形
將電路的工作電壓提高到50V。同時將T1、T2的基極電壓偏置電阻由原來的360kΩ提高的1M歐姆。將熒光管兩端連接到C1的兩端,可以看到熒光管可以被點亮。
注意:此時并沒有將熒光管的電阻絲串聯在諧振回路中,也就是此時熒光管點亮時,燈絲是冷的。
下面是熒光管被電流之后,L1上的電壓,C1上的電壓波形。
▲ 點亮之后諧振電容波形(青色)
4.將熒光管燈絲串入諧振回路
將燈絲串入諧振回路,可以看到熒光燈管的發光效率明顯提高了:
燈管明顯變明亮;
整個電路工作電流有最初的60mA降低到23mA左右。
▲ 燈管燈絲串入諧振回路
從上面的動圖可以看到熒光管在點亮過程中的兩個階段:第一階段是燈絲還是冷狀態,熒光管比較暗淡。過了一會兒,當燈絲變熱之后,燈管發光明顯變強了。
※ 結論
通過實驗對于小型熒光電路工作原理進行驗證。通過對比可以看到燈絲串入諧振電路,燈絲發熱會明顯提高電路的工作的效率。
實驗電路對于實際電路進行了簡化。責任編輯:haq
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