淺談電子鎮(zhèn)流的知識(shí)問題

　　本文就與電子鎮(zhèn)流有關(guān)的問題談點(diǎn)粗淺的認(rèn)識(shí)。

　　1、電子鎮(zhèn)流熒光燈用三極管開關(guān)參數(shù)的測(cè)試儀器和標(biāo)準(zhǔn)：燈用三極管開關(guān)參數(shù)對(duì)電子鎮(zhèn)流熒光燈的重要性已被整個(gè)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(cè)試儀器卻是不能經(jīng)計(jì)量部門鑒定的。

　　這首先帶來(lái)的問題是供需雙方使用上的不方便，同一個(gè)產(chǎn)品供需雙方測(cè)試的結(jié)果是不一樣的，有較大誤差，只能作為參考，需要進(jìn)行修正。另外一個(gè)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?yàn)闊o(wú)法取證鑒定。這首先需要解決的是制訂標(biāo)準(zhǔn)的問題，其中還有一個(gè)很重要的問題是標(biāo)準(zhǔn)的可操作性問題。比較方便的方法是直接借用國(guó)外同類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，但是具體操作中存在兩個(gè)問題。首先是經(jīng)濟(jì)問題，國(guó)外的開關(guān)參數(shù)測(cè)試儀器的價(jià)格昂貴，國(guó)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(guó)內(nèi)生產(chǎn)的各種開關(guān)參數(shù)測(cè)試儀器，包括參照國(guó)外同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研制的儀器，還接觸過(guò)進(jìn)口儀器，相比之下好象還是目前國(guó)內(nèi)使用比較多的9600型與上機(jī)情況符合一些，當(dāng)然后一點(diǎn)不是主要的?？磥?lái)這個(gè)問題還要隨著行業(yè)的發(fā)展和整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的提高而逐步解決。也許市場(chǎng)本身會(huì)最終找出一個(gè)好的解決辦法，或許還要政府、行業(yè)協(xié)會(huì)適時(shí)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(shí)。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?yàn)榇怒h(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(duì)國(guó)內(nèi)節(jié)能燈行業(yè)使用磁環(huán)的情況進(jìn)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(jià)格高而無(wú)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(biāo)準(zhǔn)，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(guó)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(wàn)只，大量供應(yīng)廣東市場(chǎng)，據(jù)該廠市場(chǎng)經(jīng)理說(shuō)，有的廠家如順德某廠派工程師到海寧進(jìn)行了詳細(xì)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(jià)格差別也令人意外，一般大批使用的0.03元/只，好一點(diǎn)的0.05元/只，而進(jìn)口磁環(huán)的價(jià)格要高一個(gè)數(shù)量級(jí)。進(jìn)口磁環(huán)的參數(shù)一致性非常好，大批量測(cè)試參數(shù)基本一樣。而國(guó)產(chǎn)磁環(huán)目前參數(shù)誤差±10%(兩頭誤差20%)就算不錯(cuò)的了。一個(gè)有相當(dāng)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(jī)老化試驗(yàn)，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(duì)三極管基極驅(qū)動(dòng)的激勵(lì)偏差，如果偏差過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)不是一部分產(chǎn)品激勵(lì)不足，就是另一部分產(chǎn)品過(guò)驅(qū)動(dòng)，都會(huì)造成三極管損壞。我們認(rèn)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(duì)磁環(huán)和三極管進(jìn)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?jī)r(jià)格成本指標(biāo)上，我們認(rèn)為，適當(dāng)提高對(duì)磁環(huán)的成本投入，提高磁環(huán)的質(zhì)量，對(duì)確保三極管的可靠工作，對(duì)成本核算更有利，因?yàn)槎€(gè)三極管的價(jià)格比一個(gè)磁環(huán)的價(jià)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(huì)導(dǎo)致電路工作頻率降低，功率增大，工作點(diǎn)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(lái)補(bǔ)償。我們認(rèn)為在燈正常工作時(shí)，這種補(bǔ)償應(yīng)在相互抵消的基礎(chǔ)上再稍稍過(guò)一點(diǎn)，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(guò)補(bǔ)償——提高電路工作頻率，犧牲光通量確?？煽啃浴４送?，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(gè)資源：筆者近年來(lái)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(jī)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(duì)行業(yè)發(fā)展技術(shù)動(dòng)態(tài)的分析得出。近幾年來(lái)，業(yè)內(nèi)人士已對(duì)因過(guò)驅(qū)動(dòng)發(fā)熱引起三極管燒管達(dá)成共識(shí)，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(jìn)步，三極管的發(fā)熱越來(lái)越低，三極管越用越小，線路對(duì)三極管的驅(qū)動(dòng)也越來(lái)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(shí)候充分飽和，該截止的時(shí)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(duì)三極管的驅(qū)動(dòng)越來(lái)越臨界的情況下，遇到環(huán)境溫度低，個(gè)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(gè)別三極管驅(qū)動(dòng)不足，進(jìn)入放大區(qū)而瞬時(shí)爆管。上述120個(gè)線路中損壞的一個(gè)就是磁環(huán)參數(shù)偏小造成的。三極管的Hfe-Ic曲線是一個(gè)開口朝下的弓形，大電流和小電流時(shí)的放大倍數(shù)都比正常工作電流時(shí)小。把三極管放大倍數(shù)適當(dāng)用大，就可以避免出現(xiàn)以上情況。我們認(rèn)為，在現(xiàn)階段三極管放大倍數(shù)用在20-30(必要時(shí)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(shí)候充分飽和，該截止的時(shí)候徹底截止。

　　對(duì)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(shí)際上，這幾年來(lái)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)^(guò)驅(qū)動(dòng)發(fā)熱損壞三極管理論認(rèn)識(shí)的普及，對(duì)驅(qū)動(dòng)不足損壞三極管的一種本能補(bǔ)償。筆者認(rèn)為，三極管Hfe的選用還會(huì)繼續(xù)往大的方向發(fā)展。一是隨著市場(chǎng)對(duì)燈的質(zhì)量要求的進(jìn)一步提高，用戶對(duì)千分之幾的損壞率也開始計(jì)較;二是高檔燈的價(jià)格比較好，有可能用增加基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)又增加三極管功率余量的方法，進(jìn)一步提高其可靠性，筆者認(rèn)為增加驅(qū)動(dòng)與其在磁環(huán)上多增加圈數(shù)，不如利用三極管Hfe這個(gè)資源更好;三是燈用三極管產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步，為充分利用三極管Hfe這個(gè)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(shí)間Tf一般比較大，因此三極管容易發(fā)熱。這里有兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)，一是在現(xiàn)在對(duì)三極管的驅(qū)動(dòng)越來(lái)越臨界的情況下，讓三極管適當(dāng)發(fā)熱并不是壞事，三極管適當(dāng)發(fā)熱是不會(huì)燒掉的。二是采用帶抗過(guò)驅(qū)動(dòng)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(hù)二極管，PNP型晶體管作為有源抗飽和網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)NPN管飽和導(dǎo)通以后，當(dāng)基極驅(qū)動(dòng)電壓高于VBE(PNP)+Vces(NPN)時(shí)，PNP管導(dǎo)通，將基極驅(qū)動(dòng)電流分流，使NPN晶體管不會(huì)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(lái)的過(guò)驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致的過(guò)飽和現(xiàn)象得到自動(dòng)抑止，改善了開關(guān)特性，提高了大批量生產(chǎn)時(shí)的工藝寬容度。對(duì)解決低溫時(shí)要求驅(qū)動(dòng)很強(qiáng)，以利燈的順利起輝，高溫時(shí)因過(guò)驅(qū)動(dòng)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(hù)二極管。在大芯片產(chǎn)品中，如能巧妙設(shè)計(jì)版圖 ，芯片面積可以不增加。其實(shí)，當(dāng)初日立的C2611三極管用來(lái)做節(jié)能燈，Hfe=80大家也照用不誤，其中的道理以后有機(jī)會(huì)再專題論述。

　　4、燈用三極管的高溫特性：早期國(guó)產(chǎn)三極管質(zhì)量很差，常溫漏電流都是mA級(jí)的，高溫漏電流就更差，引起人們對(duì)此高度關(guān)注，2993這類儀器就是用來(lái)對(duì)付它的?，F(xiàn)在，國(guó)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(jì)，高溫漏電流也僅為μA級(jí)，所造成的功耗可以忽略不計(jì)。國(guó)外同類產(chǎn)品的常溫Iceo標(biāo)準(zhǔn)為≤100μA，但還有人用2993對(duì)此提出脫離實(shí)際的過(guò)高要求。相反，比正規(guī)國(guó)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?yàn)殡娐分袑?shí)際使用的是Icev，而Icev比Iceo小很多。可見在此問題上已經(jīng)有人走進(jìn)了誤區(qū)。而且，還因此引出兩種因?yàn)椴徽_使用2993使合格三極管損壞的問題。其一是用2993測(cè)三極管耐壓，該儀器是用逐級(jí)提高所加C-E電壓的辦法，通過(guò)檢測(cè)漏電流大小的反饋信號(hào)來(lái)停止升高C-E電壓，測(cè)得耐壓值。由于其所加電壓可達(dá)到1024V，而其最小保護(hù)電阻值只有4K，當(dāng)三極管Bvceo具有負(fù)阻特性時(shí)，就可能出現(xiàn)瞬時(shí)大電流將合格三極管損壞。其二是測(cè)Iceo、Icbo、Hfe高溫變化率時(shí)，所加功率和時(shí)間過(guò)大，使三極管超過(guò)允許結(jié)溫150℃，將合格三極管損壞。體現(xiàn)在⊿Vbe上，超過(guò)儀器推薦的⊿Vbe一般應(yīng)在100-200之間，不得超過(guò)200mV的規(guī)定。以理論上三極管結(jié)溫升高1℃，⊿Vbe下降2mV，200mV相當(dāng)于100℃。

　　由于該儀器價(jià)格成本所限，其測(cè)出的⊿Vbe與進(jìn)口同類產(chǎn)品相比，在200mV時(shí)有30-40mV的誤差，測(cè)出的200mV相當(dāng)于實(shí)際的230-240mV，相當(dāng)于結(jié)溫升高115-120℃，當(dāng)三極管初始溫度為35℃時(shí)，加溫后的三極管結(jié)溫就超過(guò)150℃了，下圖 中Pt曲線表明當(dāng)結(jié)溫達(dá)到150℃時(shí)，三極管允許耗散功率接近于零，這時(shí)再加功 率，三極管很容易損壞。有的時(shí)候三極管當(dāng)時(shí)并沒有損壞，只是由于當(dāng)時(shí)所加應(yīng)力過(guò)大，造成了內(nèi)傷，給三極管留下了隱患，這就更危險(xiǎn)。我們認(rèn)為：三極管的高溫Hfe變化率應(yīng)予以適當(dāng)關(guān)注，但高溫漏電流問題已經(jīng)不是國(guó)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(wú)損檢測(cè)”。

　　5、關(guān)于“雙泵”、“單泵”類高頻反饋式電路及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂：“雙泵”、“單泵”類高頻反饋式電路被認(rèn)為是高功率因素低諧波的低成本實(shí)現(xiàn)方式，可以看到很多有關(guān)線路的介紹以及成功實(shí)現(xiàn)的報(bào)道，筆者身邊就有朋友在批量生產(chǎn)這類產(chǎn)品。但是，通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的觀察研究，發(fā)現(xiàn)這類電路難度相當(dāng)大。首先是難以同時(shí)做到線路參數(shù)高指標(biāo)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(huì)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(biāo)也大打折扣。筆者花40元在正規(guī)大超市買了一個(gè)這類電路的品牌節(jié)能燈，經(jīng)測(cè)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(jià)才走到今天的。當(dāng)時(shí)，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(dāng)時(shí)是線路的問題造成的，但給社會(huì)造成的物質(zhì)損失已無(wú)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(huì)綜合效應(yīng)下一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)中，25W以下產(chǎn)品不再對(duì)功率因素諧波提出要求，這無(wú)疑對(duì)產(chǎn)品的可靠性和使用壽命帶來(lái)好處，但25W以上產(chǎn)品的要求卻更高了。對(duì)25W以上產(chǎn)品，筆者認(rèn)為在修改標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，應(yīng)該適當(dāng)放松。由于中國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)水平還比較低，完全符合L類標(biāo)準(zhǔn)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?yàn)檫@類產(chǎn)品利大于弊，功率因素諧波的指標(biāo)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。