几乎所有的荧光灯电子镇流器(名称有些不准确)都需要直流电压,必须将其转换为交流电才能使灯工作。
直流电源可以来自经过整流的交流电源(如标准紧凑型荧光灯中所见)或来自低压总线或电池(如露营车的内部灯、笔记本电脑屏幕背光或应急灯中所见)。
实现直流到交流转换的电路是如何构建的?
几乎所有的荧光灯电子镇流器(名称有些不准确)都需要直流电压,必须将其转换为交流电才能使灯工作。
直流电源可以来自经过整流的交流电源(如标准紧凑型荧光灯中所见)或来自低压总线或电池(如露营车的内部灯、笔记本电脑屏幕背光或应急灯中所见)。
实现直流到交流转换的电路是如何构建的?
使用的大部分电路是谐振转换器(又名 Royer 转换器;参见 Bright、Pittman 和 Royer,“晶体管作为可饱和核心电路中的开关”,电气制造,1954 年 12 月)。通过变压器的脉冲电流通过同一变压器上的辅助绕组反馈到驱动晶体管的基极连接。
对有关这些谐振转换器中使用的特殊变压器的问题的回答提供了大量指向良好资源的链接,以供进一步阅读。紧凑型荧光灯 (CFL) 使用一种非常简单而优雅的电路类型,其中核心的饱和特性决定了灯的功率输出,而大多数计算机显示器或笔记本电脑的 LCD 背光电路都使用这种电路与电子预调节,由 Jim Williams (1948-2011) 设计并记录为美国专利号 5,408,162 和 6,127,785 以及凌力尔特应用说明AN49、AN55和AN65。这个概念被进一步发展为使用压电变压器,参见。安81。
还有一些电路使用以固定频率运行的振荡器和变压器来将电压升高到灯的要求。通常,555(定时器 IC)被用作基本的低频振荡器,为切换变压器初级的晶体管提供脉冲序列,从而从次级提供交流输出。这种电路的一个例子是喜欢这里。
注意:我从Madmanguruman 对现已关闭的修复问题的回答中借用了此信息,不是因为我想窃取他的名气/声誉,而是因为我认为这些信息很有价值,应该保存在一个未关闭的问题中。
此外,存在介于谐振和固定频率振荡器概念之间的电路。通过查看市售应急灯的板,...
...我试图提取这个示意图。请注意,它并不完整,仅涵盖振荡器 IC(555 定时器)和变压器之间的组件:
如果使用互补晶体管对(npn 和 pnp),或者如果一个矩形驱动电压将进入一个 npn 功率晶体管,并由另一个小晶体管反相,则输出级看起来会更简单,但似乎设计人员决定仅使用一种类型的晶体管或不使用额外的反相晶体管 - 代价是在变压器上使用额外的绕组。这是电路的作用:
IC 的集电极开路输出通过一个 2k4 电阻驱动晶体管 Q6。我假设 Q6 集电极的电压被设计成相当矩形,即从高到低再到高的转换不应该很慢。虽然 IC 内的晶体管仍处于关闭状态,但 Q6 处于关闭状态,因为它的基极被拉高。一旦 IC 中的晶体管开启,Q6 也会开启并将基极电流馈入 Q8。这会导致两件事发生:电流流过变压器的第一个绕组(S1 相对于 F1 变低),Q7 保持关闭状态,因为 S1 低于 F1,S3 低于 F3。因此,Q8 的基数变高的同时,Q7 的基数变低。
如果在这一切之后,IC 的输出再次变高,Q6 关闭,流经 Q8 的集电极电流也将关闭。然而,存储在变压器中的能量想要流向某个地方,这将导致所有(!)绕组反转它们的极性:S1 相对于 F1 开始为高电平,S3 也将相对于 F3 开始为高电平,Q7 开启,因为它的基极由 S3-F3 驱动为高电平,F2 将低于 S2,当然,输出绕组 (S4-F4) 也会反转其电压,从而为灯产生交流输出。
这种状态似乎被存储在变压器和上方电感器以及初级绕组下方电容器中的能量所维持。
从那里开始,随着定时器 IC 启动 AC 输出信号的下一个周期,该过程重新开始;看来,IC 输出的频率应设计为与变压器及其周围组件的设计目的相匹配。
看起来电路工作在纯脉冲宽度驱动模式和纯谐振模式之间变压器及其周围的电容器有权驱动 Q7 和 Q8,因为那样的话,我们将需要另一个绕组来驱动 Q8 的基极。我的理解是 555 启动每个周期,谐振组件(L、C、变压器)确定周期何时停止,以防 IC 无论如何都没有更快。使用 LT Spice,我发现该电路可能在 500 Hz...3 kHz 的频率下工作。
注意:虽然在传统问答网站的意义上很奇怪,但SE 鼓励创建和回答您自己的问题,以便在网站上获取有用的信息,在 wiki 的意义上。
Elektor 出版的Practical Eco-Electrical Home Power Electronics这本书有一章是关于 CFL 逆变器的,其中包含一些逆向工程逆变器的电路图以及它们如何工作的工程解释。请参阅Elektor 出版的实用生态电气家用电力电子产品。
荧光管在点亮和熄灭时具有不同的电路模型,它们对应于逆变器在其设计中必须适应的两种不同的谐振模式。拆开多个 CFL 后,我发现设计非常标准化,如上一个电池供电照明的答案中给出的那样,并且作为线供电 CFL 的半桥(有时前面有一个倍压器)。
所有这些逆变器都是谐振的,当灯泡不亮时,依靠其电容来设置谐振频率。一旦点亮,灯泡的电阻值就会很低,与灯泡串联的电容器决定了串联谐振频率。