用HVArc Guard MLCC 防止電容器電弧放電優(yōu)勢解析

隨著Vishay在高壓多層陶瓷電容器(MLCC)技術(shù)上的一系列突破，Vishsy制造出了一種新的表面貼裝MLCC，比以往任何類型的電容器都更適合鎮(zhèn)流器應(yīng)用。這些新的HVArc Guard電容器采用NP0和X7R電介質(zhì)，電壓等級從直流250V到直流1000V。

在照明應(yīng)用中HVArc Guard電容器的優(yōu)勢

用于鎮(zhèn)流器電路中的MLCC可以在空氣中可承受超過1000VDC的高電壓。典型照明鎮(zhèn)流器的電路框圖見圖1。電容器容易產(chǎn)生表面閃絡(luò)和內(nèi)部擊穿。只要出現(xiàn)這兩種情況中的一種，由表面閃絡(luò)引起的電路不穩(wěn)定會引發(fā)故障，進(jìn)而損壞周圍的器件，即便此時電容器還能暫時保持正常的功能。HVArc Guard電容器的獨特設(shè)計可以防止閃絡(luò)，同時可以使用更小尺寸的鎮(zhèn)流器外殼。

圖1 典型的電子鎮(zhèn)流器電路

直到現(xiàn)在，在高壓照明鎮(zhèn)流器中使用的MLCC還是采用1210、1808和1812這樣大尺寸的外殼。新型HVArc Guard高壓MLCC電容器可以取代在鎮(zhèn)流器電路中的這些標(biāo)準(zhǔn)高壓電容器，讓工程師設(shè)計出更緊湊的電路，并降低器件成本。

在照明鎮(zhèn)流器種用到的標(biāo)準(zhǔn)高壓MLCC電容器和HVArc Guard電容器。例如，一種常見的630V MLCC電容器的外殼為1206(0.126英寸X0.063英寸)，可以用外殼尺寸為0805(0.079英寸X0.049英寸)的HVArc Guard MLCC電容器來代替。使用HVArc Guard電容器可以節(jié)約50%或更多的電路板空間。

HVArc Guard表面安裝型MLCC電容器具有小徑向尺寸和高擊穿電壓的特點，非常適用于緊湊型電子熒光燈鎮(zhèn)流器的高壓逆變器部分。事實上，HVArc Guard電容器的擊穿電壓是標(biāo)準(zhǔn)高壓電容器的兩倍。下面還提供了該電容器的更多電壓特性信息。用HVArc Guard電容器省卻昂貴的外層包封

直到現(xiàn)在，設(shè)計工程師還需要采取各種各樣花費不菲的措施，例如外層包封，來防止在高壓應(yīng)用中的放電閃絡(luò)。雖然包封會增加制造和設(shè)計成本，人們還是會經(jīng)常采用這種方法來滿足電器安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。在一些應(yīng)用中，人們還在使用老式帶涂層和引線的通孔電容器，避免使用外層包封的器件。

Vishay HVArc Guard內(nèi)部采取了特殊的防護(hù)結(jié)構(gòu)，無需采用包封來防止表面電弧。HVArc Guard可以很好地代替老式帶涂層和引線的通孔電容器，由于省去了高成本的人工插裝工序，因此可以大大節(jié)省制造成本。HVArc Guard電容器改善了電壓擊穿能力。

圖中文字：Average voltage breakdown in Air(VDC)：空氣中的平均擊穿電壓(VDC)

與標(biāo)準(zhǔn)高壓電容器相比，HVArc Guard電容器提供了更好的擊穿電壓性能。上面的柱狀圖比較了標(biāo)準(zhǔn)的高壓1812尺寸電容器與HVArc Guard電容器在空氣中的平均擊穿電壓。由于HVArc Guard電容器防止了表面閃絡(luò)，它們在空氣中的擊穿電壓比傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)高壓電容器高兩倍。

在照明控制電路中使用HVArc Guard電容器

在照明控制電路中，能量由整流后的AC主電路提供，如下面的框圖所示。很多鎮(zhèn)流器電路中還使用了前置轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器的功率因數(shù)接近于1。前置轉(zhuǎn)換器的輸出電壓經(jīng)過調(diào)節(jié)，精度非常高。熒光燈的燈絲需要預(yù)熱，然后用非常高的啟動/輝弧電壓來點亮燈泡。當(dāng)輝弧產(chǎn)生、燈泡導(dǎo)電時，基本等效電路看起來就象一個電感器，與并聯(lián)的電阻器和電容器串聯(lián)在一起。

圖2 照明控制電路

輸入電壓來自于正弦波的AC市電。為把輸入電流整形成接近線電壓的波形，轉(zhuǎn)換器會產(chǎn)生一個升壓電感電流，就象整流后的輸入電壓。來自二極管整流橋的穩(wěn)壓電壓被送到電路的鎮(zhèn)流器部分。當(dāng)鎮(zhèn)流器部分開始工作以后，由電容緩沖器(Csnubber)和二極管組成的電流泵會限制整流橋輸出的上升和下降時間。緩沖器也被用來減少EMI。

許多照明鎮(zhèn)流器使用兩個功率MOSFET開關(guān)，如圖2所示。MOSFET交替驅(qū)動和導(dǎo)通變壓器繞組。

做為標(biāo)準(zhǔn)照明鎮(zhèn)流電路，這個基本電路已經(jīng)使用很多年了，但是有幾個缺點。電路沒有自啟動功能，也沒有調(diào)光功能，為了能正常工作，還需要一個大變壓器。

驅(qū)動IC的進(jìn)步使照明鎮(zhèn)流器發(fā)生了很大改進(jìn)。這些電路可以根據(jù)邏輯電平/參考地輸入，驅(qū)動低側(cè)或高側(cè)MOSFET，而無需采用驅(qū)動變壓器。圖3中的例子顯示了鎮(zhèn)流器電路所需的各種電容器。