電子鎮(zhèn)流的知識問題簡介

1、電子鎮(zhèn)流熒光燈用三極管開關(guān)參數(shù)的測試儀器和標準：燈用三極管開關(guān)參數(shù)對電子鎮(zhèn)流熒光燈的重要性已被整個行業(yè)所共同接受，但是目前行業(yè)內(nèi)正在大量使用的開關(guān)參數(shù)測試儀器卻是不能經(jīng)計量部門鑒定的。

　　這首先帶來的問題是供需雙方使用上的不方便，同一個產(chǎn)品供需雙方測試的結(jié)果是不一樣的，有較大誤差，只能作為參考，需要進行修正。另外一個重要問題是，根據(jù)《合同法》，供需雙方的供貨合同、技術(shù)協(xié)議上有關(guān)開關(guān)參數(shù)的條款是沒有法律效率的，因為無法取證鑒定。這首先需要解決的是制訂標準的問題，其中還有一個很重要的問題是標準的可操作性問題。比較方便的方法是直接借用國外同類產(chǎn)品的標準，但是具體操作中存在兩個問題。首先是經(jīng)濟問題，國外的開關(guān)參數(shù)測試儀器的價格昂貴，國內(nèi)絕大多數(shù)用戶目前還難以承受;另外，還有使用習(xí)慣的問題，筆者所在的深圳深愛半導(dǎo)體有限公司作為燈用三極管的專業(yè)生產(chǎn)廠家，就有目前國內(nèi)生產(chǎn)的各種開關(guān)參數(shù)測試儀器，包括參照國外同類產(chǎn)品標準研制的儀器，還接觸過進口儀器，相比之下好象還是目前國內(nèi)使用比較多的9600型與上機情況符合一些，當然后一點不是主要的?？磥磉@個問題還要隨著行業(yè)的發(fā)展和整個國家經(jīng)濟水平的提高而逐步解決。也許市場本身會最終找出一個好的解決辦法，或許還要政府、行業(yè)協(xié)會適時干預(yù)。

　　2、磁環(huán)：影響電子鎮(zhèn)流熒光燈質(zhì)量水平的，除了燈管，第二就是被稱為電子鎮(zhèn)流器“心臟”的磁環(huán)，這已是共識。但是，筆者從事電子鎮(zhèn)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題所困擾。筆者前一段對國內(nèi)節(jié)能燈行業(yè)使用磁環(huán)的情況進行了初步的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)情況五花八門。浙江海寧某廠是專業(yè)生產(chǎn)磁性材料的大廠，生產(chǎn)規(guī)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生產(chǎn)的節(jié)能燈用磁環(huán)由于價格高而無人訂貨，基本沒有生產(chǎn)。目前節(jié)能燈用磁環(huán)沒有統(tǒng)一的參數(shù)標準，各廠用各廠的，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家特殊訂貨的。其他廠家，海寧另一家工廠，目前月產(chǎn)節(jié)能燈用磁環(huán)幾千萬只，大量供應(yīng)廣東市場，據(jù)該廠市場經(jīng)理說，有的廠家如順德某廠派工程師到海寧進行了詳細考察，提出了磁環(huán)參數(shù)的要求;而有的廠家則不提什么要求，什么樣的磁環(huán)都拿去用了。磁環(huán)的價格差別也令人意外，一般大批使用的0.03元/只，好一點的0.05元/只，而進口磁環(huán)的價格要高一個數(shù)量級。進口磁環(huán)的參數(shù)一致性非常好，大批量測試參數(shù)基本一樣。而國產(chǎn)磁環(huán)目前參數(shù)誤差±10%(兩頭誤差20%)就算不錯的了。一個有相當生產(chǎn)規(guī)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(xiàn)正常磁環(huán)繞組的電感量為0.127mH，而損壞線路的磁環(huán)繞組的電感量為0.108mH，相差20%。磁環(huán)有效導(dǎo)磁率的參數(shù)偏差，決定了對三極管基極驅(qū)動的激勵偏差，如果偏差過大，就會出現(xiàn)不是一部分產(chǎn)品激勵不足，就是另一部分產(chǎn)品過驅(qū)動，都會造成三極管損壞。我們認為：在大批量生產(chǎn)的工藝控制中，磁環(huán)參數(shù)誤差至少控制在±5%以內(nèi)才可能確保產(chǎn)品質(zhì)量，一些用戶對磁環(huán)和三極管進行選配后使用，在現(xiàn)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)量價格成本指標上，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，因為二個三極管的價格比一個磁環(huán)的價格高很多。三極管的Hfe、Ts隨著溫度升高而變大(這是半導(dǎo)體本身的特性決定的)會導(dǎo)致電路工作頻率降低，功率增大，工作點偏移;燈管的特性也是隨溫度變化的，為了整燈的可靠性，應(yīng)該用磁環(huán)的溫度特性來補償。我們認為在燈正常工作時，這種補償應(yīng)在相互抵消的基礎(chǔ)上再稍稍過一點，以便兼顧燈的可靠性和光通量。在高溫惡劣情況下，應(yīng)該過補償——提高電路工作頻率，犧牲光通量確保可靠性。此外，有關(guān)電容等元件的高頻特性也應(yīng)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(shù)Hfe是一個資源：筆者近年來已多次處理用戶求助，在大批量生產(chǎn)中，有少量產(chǎn)品開機即爆三極管——三極管并沒有發(fā)熱，一通電就炸了。由于出問題的比例太低，問題又在瞬間發(fā)生，這種問題采用穩(wěn)態(tài)分析的方法是很難找到原因的。筆者都用建議用戶采用放大倍數(shù)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)動態(tài)的分析得出。近幾年來，業(yè)內(nèi)人士已對因過驅(qū)動發(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，隨著線路調(diào)整技術(shù)的進步，三極管的發(fā)熱越來越低，三極管越用越小，線路對三極管的驅(qū)動也越來越臨界。三極管在電子鎮(zhèn)流器中工作在開關(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候充分飽和，該截止的時候徹底截止。三極管飽和的條件是Hfe*Ib≥Ic，但是，在大批量生產(chǎn)中線路對三極管的驅(qū)動越來越臨界的情況下，遇到環(huán)境溫度低，個別燈管啟輝特性較差、磁環(huán)參數(shù)偏小、三極管Ts、Hfe偏小等情況就可能出現(xiàn)個別三極管驅(qū)動不足，進入放大區(qū)而瞬時爆管。上述120個線路中損壞的一個就是磁環(huán)參數(shù)偏小造成的。三極管的Hfe-Ic曲線是一個開口朝下的弓形，大電流和小電流時的放大倍數(shù)都比正常工作電流時小。把三極管放大倍數(shù)適當用大，就可以避免出現(xiàn)以上情況。我們認為，在現(xiàn)階段三極管放大倍數(shù)用在20-30(必要時25-35)，就可以保證在絕大多數(shù)情況下三極管在該飽和的時候充分飽和，該截止的時候徹底截止。

　　對解決低電壓及低溫啟輝炸管、因燈管參數(shù)偏差啟輝炸管等都很有效。實際上，這幾年來行業(yè)整體選用三極管放大倍數(shù)參數(shù)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?qū)^驅(qū)動發(fā)熱損壞三極管理論認識的普及，對驅(qū)動不足損壞三極管的一種本能補償。筆者認為，三極管Hfe的選用還會繼續(xù)往大的方向發(fā)展。一是隨著市場對燈的質(zhì)量要求的進一步提高，用戶對千分之幾的損壞率也開始計較;二是高檔燈的價格比較好，有可能用增加基礎(chǔ)驅(qū)動又增加三極管功率余量的方法，進一步提高其可靠性，筆者認為增加驅(qū)動與其在磁環(huán)上多增加圈數(shù)，不如利用三極管Hfe這個資源更好;三是燈用三極管產(chǎn)品技術(shù)的進步，為充分利用三極管Hfe這個資源提供了可能。三極管放大倍數(shù)用大后，由于大放大倍數(shù)的三極管的下降時間Tf一般比較大，因此三極管容易發(fā)熱。這里有兩點認識，一是在現(xiàn)在對三極管的驅(qū)動越來越臨界的情況下，讓三極管適當發(fā)熱并不是壞事，三極管適當發(fā)熱是不會燒掉的。二是采用帶抗過驅(qū)動電路的三極管，例如深圳深愛半導(dǎo)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(xù)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(dǎo)通以后，當基極驅(qū)動電壓高于VBE(PNP)+Vces(NPN)時，PNP管導(dǎo)通，將基極驅(qū)動電流分流，使NPN晶體管不會出現(xiàn)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

　　帶來的過驅(qū)動，導(dǎo)致的過飽和現(xiàn)象得到自動抑止，改善了開關(guān)特性，提高了大批量生產(chǎn)時的工藝寬容度。對解決低溫時要求驅(qū)動很強，以利燈的順利起輝，高溫時因過驅(qū)動燒管也很有效。在使用中，三極管兩端不應(yīng)再外接續(xù)流保護二極管。在大芯片產(chǎn)品中，如能巧妙設(shè)計版圖 ，芯片面積可以不增加。其實，當初日立的C2611三極管用來做節(jié)能燈，Hfe=80大家也照用不誤，其中的道理以后有機會再專題論述。

　　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這類儀器就是用來對付它的?，F(xiàn)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。國外同類產(chǎn)品的常溫Iceo標準為≤100µA，但還有人用2993對此提出脫離實際的過高要求。相反，比正規(guī)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有發(fā)生什么問題，這還因為電路中實際使用的是Icev，而Icev比Iceo小很多?？梢娫诖藛栴}上已經(jīng)有人走進了誤區(qū)。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，通過檢測漏電流大小的反饋信號來停止升高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，就可能出現(xiàn)瞬時大電流將合格三極管損壞。其二是測Iceo、Icbo、Hfe高溫變化率時，所加功率和時間過大，使三極管超過允許結(jié)溫150℃，將合格三極管損壞。體現(xiàn)在SVbe上，超過儀器推薦的SVbe一般應(yīng)在100-200之間，不得超過200mV的規(guī)定。以理論上三極管結(jié)溫升高1℃，SVbe下降2mV，200mV相當于100℃。

　　由于該儀器價格成本所限，其測出的SVbe與進口同類產(chǎn)品相比，在200mV時有30-40mV的誤差，測出的200mV相當于實際的230-240mV，相當于結(jié)溫升高115-120℃，當三極管初始溫度為35℃時，加溫后的三極管結(jié)溫就超過150℃了，下圖 中Pt曲線表明當結(jié)溫達到150℃時，三極管允許耗散功率接近于零，這時再加功 率，三極管很容易損壞。有的時候三極管當時并沒有損壞，只是由于當時所加應(yīng)力過大，造成了內(nèi)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(yīng)予以適當關(guān)注，但高溫漏電流問題已經(jīng)不是國產(chǎn)正規(guī)燈用三極管參數(shù)的主要矛盾。使用2993必須注意要“無損檢測”。

　　5、關(guān)于“雙泵”、“單泵”類高頻反饋式電路及有關(guān)標準的修訂：“雙泵”、“單泵”類高頻反饋式電路被認為是高功率因素低諧波的低成本實現(xiàn)方式，可以看到很多有關(guān)線路的介紹以及成功實現(xiàn)的報道，筆者身邊就有朋友在批量生產(chǎn)這類產(chǎn)品。但是，通過較長時間的觀察研究，發(fā)現(xiàn)這類電路難度相當大。首先是難以同時做到線路參數(shù)高指標和使用高可靠性;其次，由于線路相互牽扯，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引起線路整體參數(shù)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(zhuǎn)換，易在三極管等關(guān)鍵元件或部位出現(xiàn)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(guī)大超市買了一個這類電路的品牌節(jié)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)這類產(chǎn)品的企業(yè)，也是花了很大代價才走到今天的。當時，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?zé)瞬簧?。雖然現(xiàn)在已經(jīng)完全證明當時是線路的問題造成的，但給社會造成的物質(zhì)損失已無法挽回。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電路的社會綜合效應(yīng)下一個定論，但至少希望有關(guān)企業(yè)不要輕易批量生產(chǎn)這類產(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，這無疑對產(chǎn)品的可靠性和使用壽命帶來好處，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候，應(yīng)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類標準的有源濾波電路成本比較高，應(yīng)該允許逐流電路H類產(chǎn)品繼續(xù)存在，因為這類產(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(shù)大于1.7的問題，產(chǎn)品批量生產(chǎn)的工藝性已成熟。