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技術(shù)交流

節能燈鎮流器磁環(huán)的負溫度系數與磁飽和

作者: 點(diǎn)擊量: 日期:2010/1/20

 

     很多照明的工程師認為,在節能燈、T5骨架、以及電子變壓器和電子鎮流器的高頻振蕩電路中,振蕩小磁環(huán)的負溫度特性非常重要,甚至有些照明工程師信奉為教條,必須有這個(gè)負溫度特性,節能燈才能亮,或者是,才能耐用,他們的理論是:

1.        磁環(huán)的負溫度系數,意思是,在某一溫度區間內,電感呈現隨溫度的升高而降低的狀況。具體如下圖,就是希望有馬鞍的形狀。

2.        正因為這個(gè)負溫度特性,補償三極管的正溫度系數,達致平衡。因此,燈才會(huì )穩定,不會(huì )壞,而燈的輸出功率、電流電壓等才會(huì )穩定,等等。

3.        電路的高頻就是由這個(gè)小磁環(huán)產(chǎn)生,正由于這個(gè)小磁環(huán)瞬間達致飽和,產(chǎn)生斷電→通電,因此產(chǎn)生頻率。

 

對于這些觀(guān)點(diǎn),我從磁性材料的角度,還是存在著(zhù)很多的疑問(wèn):

1.        關(guān)于瞬間飽和的理論。


   
      上圖是我們平常對磁性材料的一個(gè)實(shí)測的磁化曲線(xiàn),可以看出,有三點(diǎn):

     磁性材料的飽和是一個(gè)積累的過(guò)程,并且曲線(xiàn)將一直延伸,直至磁環(huán)因功率損耗不斷發(fā)熱,發(fā)燙,不斷升溫,一直發(fā)熱到居里溫度才突然下降,這個(gè)過(guò)程,我做檢測這么多次,從來(lái)沒(méi)看到過(guò)磁環(huán)在很短的時(shí)間內可以瞬間飽和瞬間啟動(dòng),尤其是在散熱不是很好的節能燈內,更加沒(méi)辦法在很短的時(shí)間內精確升溫降溫,完成短路開(kāi)路。而事實(shí)上,我們在節能燈使用過(guò)程中,我們設法排除了三極管等外圍輻射的溫度外,光摸這個(gè)小磁環(huán),發(fā)熱很少,基本不存在發(fā)熱飽和的問(wèn)題。

     當磁環(huán)飽和再啟動(dòng)的時(shí)候,曲線(xiàn)已經(jīng)分開(kāi),意思是,參數已經(jīng)有所改變,改變之后的參數,對鎮流器有多大的影響,還能不能準確地控制電路嗎?這,我一直有疑問(wèn)。

     我們通過(guò)實(shí)測的震蕩磁環(huán)電感的實(shí)際電壓電流,比如:22瓦節能燈,他采用的小磁環(huán)電感系數是1.3,圈數是34;3,兩端3圈接三極管,4圈連扼流電感。實(shí)測的數據如下:

端口

電壓

電流

有功功率

3

1.5

 

 

4

2.5

0.25

0.4

3

1.5

 

 


值得注意的是,這個(gè)數據不是一個(gè)穩定恒定的電壓電流數據,具體可看下圖,因此跟磁性材料計算的電壓電流有一定的區別,但為了簡(jiǎn)單計算,況且當為穩定恒定的電壓進(jìn)行計算。

 



按照這個(gè)小磁環(huán)所承受的電壓,對應所感生的磁感應強度約為370mT,如把這小磁環(huán)獨立出來(lái),同樣的圈數情況下,對這個(gè)小磁環(huán)施加370mT,40KHz,恒溫25,的穩定狀態(tài)下,這磁環(huán)產(chǎn)生的功耗只有0.06W,就算是之前第二代配方,功耗高一點(diǎn)的磁環(huán)大概也可能是0.2W左右,摸上去,基本上沒(méi)有明顯的升溫現象,而這種材料的飽和磁感應強度尤其是新配方的,高達500mT ,現在的這種電磁環(huán)境,是不足以令磁環(huán)飽和并發(fā)熱至失磁斷電的。
下面,我們以?xún)蓚(gè)磁化曲線(xiàn)來(lái)看看:
下圖為:OR10*6*5 40KHz 0.25A 3:4:3脈沖變壓器的磁化曲線(xiàn)圖


下圖為:OR10*6*5 40KHz 1A  3:4:3振蕩磁環(huán)的接近飽和磁化曲線(xiàn)圖


從數字可以看出:
①0.25A時(shí),震蕩小磁環(huán)的Hm=97A/m Bm=0.376mT,離接近飽和的Hm=500A/m   Bm=0.477mT還遠著(zhù)呢,怎么會(huì )飽和呢?
②在這個(gè)頻率和圈數下,磁環(huán)要通過(guò)1A電流,小磁環(huán)才接近飽和,出現以上曲線(xiàn)。
③0.25A的電流還不具備這個(gè)能力讓這個(gè)小磁環(huán)飽和。

2.        理論還說(shuō)說(shuō),要求磁環(huán)在70以上表現出負溫度系數,以補償三極管的溫度特性,但在實(shí)際應用中,該磁環(huán)自身的基本發(fā)熱沒(méi)達到70,它的發(fā)熱,基本上是電路板中其他的元件,特別是三極管的熱輻射造成,這熱輻射能精確地達到那段溫度狀態(tài)?不同的廠(chǎng)家電路板的設計不同,元件的排布也不同,磁環(huán)與三極管的距離也不同,而整個(gè)節能燈的散熱方式更互不相同,因此我覺(jué)得這熱輻射,精確落入那個(gè)溫度區間,精確產(chǎn)生負溫度系數,確實(shí)很難有譜。

3.    負溫度系數所提的電感隨溫度的上升而下降,然后補償三極管的電壓和電流,這個(gè)本身還存在問(wèn)題,電感下降了,電壓電流也會(huì )下降?這之間不是一定的必然關(guān)系。而且,這個(gè)小磁環(huán)的中間組線(xiàn)圈是連接扼流線(xiàn)圈的,扼流線(xiàn)圈的電感與這小磁環(huán)的電感相差懸殊,小磁環(huán)是UH級別,扼流電感是MH級別,這個(gè)小磁環(huán)一點(diǎn)點(diǎn)的電感變化,對于電路中的電流有多大的變化,這本身是不靠譜。

4.        這個(gè)三極管可以補償小磁環(huán)的理論,我也覺(jué)得不解,比如,第三代配方的小磁環(huán),溫度穩定性非常好,基本沒(méi)出現了馬鞍型的負溫度特性,也不見(jiàn)得,失去了三極管的補償,輸出功率和電流就影響很大,并且相反,從曲線(xiàn)上看,更加穩定。

 

   

 

5.        從磁性材料軟磁特性的角度,一般來(lái)說(shuō),電感的溫度特性與功率損耗是相反的,意思是電感表現出來(lái)的隨溫度上升而下降的特性,同時(shí),也是功率損耗隨溫度上升而上升,甚至說(shuō),電感與溫度的負溫度特性越大,功率損耗越明顯增大,這個(gè)功率損耗,相反更干擾鎮流器的輸出特性。因此,我個(gè)人認為,還是越穩定越好。

6.  那個(gè)所謂的負溫度系數,也不是什么特殊研制的什么專(zhuān)門(mén)配方,只是把普通PC40的材料(嚴格來(lái)說(shuō),還達不到PC40的材料標準,因為那材料剩磁Br很高,功耗很高,飽和磁感Bs很低。)的小峰往前移而已,這會(huì )對鎮流器很大幫助?這,我不理解。

7.  有些工程師還提出了更玄妙的磁化曲線(xiàn)矩形度的概念和推理。下面,我再提供一些圖表和數據,也讓大家參考一下。

8.  來(lái),在技術(shù)探索的過(guò)程中,產(chǎn)生很多迷惑,觀(guān)點(diǎn)不成熟甚至觀(guān)點(diǎn)不同,這很正常。但是,正因為很多技術(shù)觀(guān)點(diǎn)和技術(shù)推理搞玄乎了,導致很多用戶(hù)在制作驗收標準也跟著(zhù)莫名其妙,難以適應,最終讓很多專(zhuān)業(yè)的磁材生產(chǎn)工廠(chǎng)和專(zhuān)門(mén)的配方研究工程師失去了方向和興趣,并無(wú)可是從,據目前我門(mén)所看到的,市場(chǎng)上有很多真正有實(shí)力的磁材廠(chǎng)一直對這個(gè)振蕩小磁環(huán)的市場(chǎng)和材料配方的研發(fā)都無(wú)法重視起來(lái),相反,占有這片市場(chǎng)的基本上是一些中小型工廠(chǎng),這是很不健康的市場(chǎng)現象,也是技術(shù)導向混亂的副作用。



后來(lái),我在網(wǎng)上還確實(shí)找到了一篇文章,是某磁材廠(chǎng)工程師推崇的負溫度特性觀(guān)點(diǎn)的論述,也不妨擺出來(lái)讓大家學(xué)習一下,知識會(huì )在不斷的實(shí)踐中清晰和修正。

工廠(chǎng)地址:江門(mén)市江海區滘頭工業(yè)園滘興中路1號 電話(huà):0750-3082891 3082892 3082893 傳真:0750-3082900

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