對小型熒光電路工作原理進(jìn)行驗證

在如下兩個博文中，對于小型的熒光燈進(jìn)行的分析：

其中驅(qū)動電路大都采用 高壓小功率三極管 MFV13001 組成電感互感推挽振蕩電路，在配置有外圍的LC諧振電路驅(qū)動熒光管發(fā)光。

下面使用MFV13001組成實驗電路進(jìn)行測試。MFV13001的電流放大倍數(shù)（hfe）大約在30左右，比起普通的NPN三極管小一個數(shù)量級。這是它能夠工作在高壓下的一個折中。

02 測試電路

使用在小功率電子鎮(zhèn)流熒光燈相關(guān)實驗［2］中的大部分的元器件進(jìn)行實驗。由于所使用的實驗電路的電壓較低（+15V），所以將T1，T2的偏置電阻由原來的5.6M歐姆減小到360kΩ。

1.實驗電路SCH

▲ 實驗電路

2.面包板實驗電路

▲ 實驗電路

3.電路振蕩波形

下圖顯示了電感耦合之后的振蕩波形。振蕩頻率大約：f=47.6kHz.

▲ T1基極波形（藍(lán)色），T1發(fā)射極（青色）波形

注意：對于T1的基極電壓，應(yīng)該是在原來的其T1的E電極波形相互疊加后的電壓波形。

電路分析：

T2的基極電壓變化非常小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 T1基極的電壓。

▲ 測量T2的基極電壓波形（青色）

注：這是由于T1的基極波形是疊加了實際輸出電壓的波形。而T2的基極波形是對GND的電壓波形。因此，這個波形應(yīng)該屬于正常的反饋的電壓波形。而T1的基極電壓波形具有“自舉”電壓信號特性。

電路震蕩頻率：已知電路中主要的諧振器件是由L1，C1，C4組成的諧振電路。由于C4，并聯(lián)的諧振頻率：

根據(jù)LC并聯(lián)諧振公式，可以計算L，C4的并聯(lián)諧振頻率為：

這個頻率與實際測量的振蕩頻率：47.6kHz很接近了。

03 電路諧振

1.修改C1

在上面電路中，C1取值偏大，所以在C1上的電壓很小。下面將C1修改成1.5nF，此時，在C1，L1就形成的諧振。下圖中青色顯示了在C1上的電壓，其峰峰值過了400V。

此時電路振蕩呈現(xiàn)了間歇振蕩的情況。

▲ 將C1修改成1.5nF之后的振蕩波形

▲ T1，T2間歇振蕩的波形

T1基極波形（藍(lán)色）

C1波形（青色）

間歇振蕩的原因是由于T1，T2的基極呈現(xiàn)b-e整流特性所引起的。由于T1，T2的b-e之間的整流特性，這使得它們的b極的電壓偏置隨著振蕩下降，直到T1，T2截止，停止震蕩。然后隨著偏置電阻對C3，C4的充電，進(jìn)而它們的基極電壓恢復(fù)，重新恢復(fù)進(jìn)入放大狀態(tài)，電路重新震蕩。

根據(jù)原來電路圖設(shè)計，在T1、T2的基極反向并聯(lián)有二極管-R串聯(lián)電路，用來抵消b-e的二極管整流特性。

2.增加基極反向二極管

在原來電路的T1，T2的b-e之間增加反向二極管（1N4007），來消除b-e的整流特性，從而消除原來的間歇振蕩的情況。

▲ 增加D1，D2后的電路

增加D1，D2之后，電路便可以持續(xù)振蕩了。在C1上出現(xiàn)的諧振點電壓大約400V。

▲ 電路振蕩波形

T1基極波形（藍(lán)色）

C1電壓波形（青色）

3.點亮熒光管

下面是將工作電壓提高到25V是，C1上的電壓：此時C1上的電壓大約是峰峰值650V。根據(jù) 小功率電子鎮(zhèn)流熒光燈相關(guān)實驗［2］ 中測量熒光管的擊穿電壓大約1200V。所以這個諧振電壓還不足以點亮熒光管。

▲ 電路振蕩波形

將電路的工作電壓提高到50V。同時將T1、T2的基極電壓偏置電阻由原來的360kΩ提高的1M歐姆。將熒光管兩端連接到C1的兩端，可以看到熒光管可以被點亮。

注意：此時并沒有將熒光管的電阻絲串聯(lián)在諧振回路中，也就是此時熒光管點亮?xí)r，燈絲是冷的。

下面是熒光管被電流之后，L1上的電壓，C1上的電壓波形。

▲ 點亮之后諧振電容波形（青色）

4.將熒光管燈絲串入諧振回路

將燈絲串入諧振回路，可以看到熒光燈管的發(fā)光效率明顯提高了：

燈管明顯變明亮；

整個電路工作電流有最初的60mA降低到23mA左右。

▲ 燈管燈絲串入諧振回路

從上面的動圖可以看到熒光管在點亮過程中的兩個階段：第一階段是燈絲還是冷狀態(tài)，熒光管比較暗淡。過了一會兒，當(dāng)燈絲變熱之后，燈管發(fā)光明顯變強(qiáng)了。

※ 結(jié)論

通過實驗對于小型熒光電路工作原理進(jìn)行驗證。通過對比可以看到燈絲串入諧振電路，燈絲發(fā)熱會明顯提高電路的工作的效率。

實驗電路對于實際電路進(jìn)行了簡化。責(zé)任編輯：haq