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              節能燈鎮流器磁環的負溫度系數與磁飽和

              作者: 點擊量: 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,燈才會穩定,不會壞,而燈的輸出功率、電流電壓等才會穩定,等等。

              3.        電路的高頻就是由這個小磁環產生,正由于這個小磁環瞬間達致飽和,產生斷電→通電,因此產生頻率。

               

              對于這些觀點,我從磁性材料的角度,還是存在著很多的疑問:

              1.        關于瞬間飽和的理論。


                 
                    上圖是我們平常對磁性材料的一個實測的磁化曲線,可以看出,有三點:

                   磁性材料的飽和是一個積累的過程,并且曲線將一直延伸,直至磁環因功率損耗不斷發熱,發燙,不斷升溫,一直發熱到居里溫度才突然下降,這個過程,我做檢測這么多次,從來沒看到過磁環在很短的時間內可以瞬間飽和瞬間啟動,尤其是在散熱不是很好的節能燈內,更加沒辦法在很短的時間內精確升溫降溫,完成短路開路。而事實上,我們在節能燈使用過程中,我們設法排除了三極管等外圍輻射的溫度外,光摸這個小磁環,發熱很少,基本不存在發熱飽和的問題。

                   當磁環飽和再啟動的時候,曲線已經分開,意思是,參數已經有所改變,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。

                   我們通過實測的震蕩磁環電感的實際電壓電流,比如:22瓦節能燈,他采用的小磁環電感系數是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,這個數據不是一個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,但為了簡單計算,況且當為穩定恒定的電壓進行計算。

               



              按照這個小磁環所承受的電壓,對應所感生的磁感應強度約為370mT,如把這小磁環獨立出來,同樣的圈數情況下,對這個小磁環施加370mT,40KHz,恒溫25,的穩定狀態下,這磁環產生的功耗只有0.06W,就算是之前第二代配方,功耗高一點的磁環大概也可能是0.2W左右,摸上去,基本上沒有明顯的升溫現象,而這種材料的飽和磁感應強度尤其是新配方的,高達500mT ,現在的這種電磁環境,是不足以令磁環飽和并發熱至失磁斷電的。
              下面,我們以兩個磁化曲線來看看:
              下圖為:OR10*6*5 40KHz 0.25A 3:4:3脈沖變壓器的磁化曲線圖


              下圖為:OR10*6*5 40KHz 1A  3:4:3振蕩磁環的接近飽和磁化曲線圖


              從數字可以看出:
              ①0.25A時,震蕩小磁環的Hm=97A/m Bm=0.376mT,離接近飽和的Hm=500A/m   Bm=0.477mT還遠著呢,怎么會飽和呢?
              ②在這個頻率和圈數下,磁環要通過1A電流,小磁環才接近飽和,出現以上曲線。
              ③0.25A的電流還不具備這個能力讓這個小磁環飽和。

              2.        理論還說說,要求磁環在70以上表現出負溫度系數,以補償三極管的溫度特性,但在實際應用中,該磁環自身的基本發熱沒達到70,它的發熱,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?不同的廠家電路板的設計不同,元件的排布也不同,磁環與三極管的距離也不同,而整個節能燈的散熱方式更互不相同,因此我覺得這熱輻射,精確落入那個溫度區間,精確產生負溫度系數,確實很難有譜。

              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,這個本身還存在問題,電感下降了,電壓電流也會下降?這之間不是一定的必然關系。而且,這個小磁環的中間組線圈是連接扼流線圈的,扼流線圈的電感與這小磁環的電感相差懸殊,小磁環是UH級別,扼流電感是MH級別,這個小磁環一點點的電感變化,對于電路中的電流有多大的變化,這本身是不靠譜。

              4.        這個三極管可以補償小磁環的理論,我也覺得不解,比如,第三代配方的小磁環,溫度穩定性非常好,基本沒出現了馬鞍型的負溫度特性,也不見得,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,從曲線上看,更加穩定。

               

                 

               

              5.        從磁性材料軟磁特性的角度,一般來說,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的隨溫度上升而下降的特性,同時,也是功率損耗隨溫度上升而上升,甚至說,電感與溫度的負溫度特性越大,功率損耗越明顯增大,這個功率損耗,相反更干擾鎮流器的輸出特性。因此,我個人認為,還是越穩定越好。

              6.  那個所謂的負溫度系數,也不是什么特殊研制的什么專門配方,只是把普通PC40的材料(嚴格來說,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,在技術探索的過程中,產生很多迷惑,觀點不成熟甚至觀點不同,這很正常。但是,正因為很多技術觀點和技術推理搞玄乎了,導致很多用戶在制作驗收標準也跟著莫名其妙,難以適應,最終讓很多專業的磁材生產工廠和專門的配方研究工程師失去了方向和興趣,并無可是從,據目前我門所看到的,市場上有很多真正有實力的磁材廠一直對這個振蕩小磁環的市場和材料配方的研發都無法重視起來,相反,占有這片市場的基本上是一些中小型工廠,這是很不健康的市場現象,也是技術導向混亂的副作用。



              后來,我在網上還確實找到了一篇文章,是某磁材廠工程師推崇的負溫度特性觀點的論述,也不妨擺出來讓大家學習一下,知識會在不斷的實踐中清晰和修正。

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