节能灯和电子整流器三极管参数的挑选攻略
曩昔,人们对用于节能灯、电子镇流器三极管参数的要求定位是不明晰的。除了BVceo、BVcbo、Iceo、hFE、Vces、Ic等惯例参数要求之外,低频管只要特征频率的要求(一般在几兆数量级)。可是,特征频率是对正弦波线性扩大的要求,与开关作业状况下三极管开关参数不是一个概念。别的,由于知道水平和国内硬件条件的约束,阻碍了人们对灯用三极管的参数进行有用的操控和辨别。本文企图将节能灯和电子镇流器用三极管的挑选做一些总结,以便充沛了解运用过程中三极管的损坏机制。
完好的功率容限曲线
下降三极管的发热损耗
扩大倍数hFE和储存时刻ts
完好的功率容限曲线
功率容限(SOA)是一个曲线围住的区域(图1),当加在三极管上的电压、电流坐标值超越曲线规模时,三极管将发作功率击穿而损坏。在实践运用中,某些开关电源线路负载为理性,三极管关断后,电感负载发生的自感电势反峰电压加在三极管的CE极之间,三极管有必要有满足的SOA、BVceo和BVcbo值才干接受这样的反压。
有必要留意:现在一般三极管运用厂家不具有测验SOA的条件,即使是有条件的半导体三极管生产厂家,具有测验该目标的才能,可是仪器测验出的往往仅仅安全作业区边界点上的数值,而不是SOA曲线的悉数。这样就有或许呈现:在一点上SOA值彻底相同的两对三极管,实践线路上运用过程中,一对三极管损坏了,而别的一对却没有损坏。
因此,在挑选灯用三极管的过程中,必定要找到器材生产厂家供给的完好SOA曲线。
下降三极管的发热损耗
现在,节能灯、电子镇流器遍及选用上下管轮番导通作业的线路,电感负载发生的自感电势反峰电压经由导通管泄放,所以遍及感到三极管常温下SOA值在节能灯、电子镇流器线路中不非常灵敏。而下降三极管的发热损耗却引起了业界的遍及重视,这是由于三极管的二次击穿容限是跟着温度的升高而下降的(图2)。
三极管在电路中作业一段时刻今后,线路元器材会发热(包含管子自身的发热),温度不断上升导致三极管hFE增大,开关功能变差,二次击穿特性下降。反过来,进一步促进管子发热量增大,这样的恶性循环终究导致三极管击穿焚毁。因此,下降三极管自身的发热损耗是进步三极管运用可靠性的重要措施。
试验标明:晶体管截止状况的功耗很小;导通状况的耗散占必定份额,但改变地步不大。晶体管耗散首要发作在由饱满向截止和由截止向饱满的过渡时期,并且与线路参数的挑选及三极管的上升时刻tr、下降时刻tf有很大联系。
最近几年,业界推出的节能灯和电子镇流器专用三极管都充沛留意到下降产品的开关损耗,例如,国产BUL6800系列产品在优化MJE13000系列产品的基础上,大幅进步了产品的开关损耗功能。
此外,操控磁环参数也有利于操控损耗。由于磁环参数的改变会引起三极管Ib的改变,影响三极管上升和下降时刻。三极管过驱动能够形成三极管严峻发热焚毁,而三极管驱动缺乏,则或许形成三极管冷态启动时瞬时击穿损坏。
扩大倍数hFE和储存时刻ts
三极管的hFE参数与储存时刻ts相关,一般hFE大的三极管ts也较大,曩昔人们对ts的知道以及ts的丈量仪器均较为短缺,人们更依靠hFE参数来挑选三极管。
在开关状况下,hFE的挑选一般有以下知道:榜首、hFE应尽或许高,以便用最少的基极电流得到最大的作业电流,一起给出尽或许低的饱满电压,这样就能够一起在输出和驱动电路中下降损耗。可是,假如考虑到开关速度和电流容限,则hFE的最大值就遭到约束;第二、我国的厂家从前倾向于选用hFE较小的器材,例如hFE为10到15,乃至8到10的三极管就一度很受欢迎(后来,由于基极回路盛行选用电容触发线路,hFE的数值有所上升),hFE的数值小则饱满深度小,然后有利于下降晶体管的发热。
实践上,晶体管的饱满深度遭到Ib、hFE两个要素的影响,因此经过磁环及绕组参数、基极电阻 Rb的调整,也能够下降饱满深度。
现在,业界推出的节能灯和电子镇流器专用三极管都非常重视对储存时刻的操控。由于储存时刻ts过长,电路的振动频率将下降,整机的作业电流增大易导致三极管的损坏。尽管能够调整扼流圈电感及其他元器材参数来操控整机功率,但ts的离散性,将使产品的一致性差,可靠性下降。例如,在石英灯电子变压器线路中,储存时刻太大的晶体管或许引起电路在低于输出变压器作业极限的频率振动,然后形成每个周期的结尾磁芯饱满,这使得晶体管Ic在每个周期呈现尖峰,最终导致器材过热损坏(图3)。
假如同一线路上的两个三极管储存时刻相差太大,整机作业电流的上下半波将严峻不对称,负担重的那只三极管将简单损坏,线路也将发生更多的谐波和电磁搅扰。
实践运用标明,严格操控储存时刻ts并恰当调整整机电路,就能够下降对hFE参数的依靠程度。还值得一提的是,在芯片面积必定的情况下,三极管特性、电流特性与耐压参数是对立的,我国市场从前用BUT11A来做220V40W电子镇流器,其起点是BVceo、BVcbo数值高,可是现在绝大部分电子镇流器线路中,现已没有必要过高挑选三极管的电压参数。
图3:两个不同储存时刻的三极管用于同一线路的Ic波形图。