開環(huán)電源設(shè)計(jì)譯

第六章反饋環(huán)路的穩(wěn)!線必須以!"斜率穿!"’第六章反饋環(huán)路的穩(wěn)!線必須以!"斜率穿!"’這時(shí)在新的截止頻"#處$%&對(duì)應(yīng)新的截止的增益應(yīng)等于誤差放大器在斜率上*點(diǎn)增益*,處的頻率是否精確不是關(guān)鍵，但它必須低于(點(diǎn)的頻率，以確保對(duì)于最大值(!"斜率在點(diǎn)(益所補(bǔ)償或抵消1%））可以任意選擇足樣網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過重。!"1"6"!.）供超前的相位。在*3點(diǎn)，零"的頻率不是精確的，它大約為"-4"8。選擇#"!71第十八節(jié)反激變換器的穩(wěn)定9:/如圖0!1%）所示。設(shè)定數(shù)據(jù)如型%#%#）$’）$’）$’"30?D##為88E并指出在功率器件關(guān)斷的瞬間，00=的二次尖.88E9:/（88,#）00F88,5.;的窄尖峰電壓。同時(shí)也提出了可以采用(電路除去窄尖峰或者增大##9:/。在這兩種方法都被采用。電增大388E以使!88".（因?yàn)?成反比。H"00F88".58IB的(電路將其減小到可接受的水平。#）"$%&’#(!!%! %&’+%&,+-%+.%/$!’,0&0+.%/"$%&’#(!!%! %&’+%&,+-%+.%/$!’,0&0+.%/&)!.1-#(%!$#(0,!-那么，對(duì)應(yīng)于%&"的輸出電路增益曲線，繪制0*中的5;<3低頻段直到&$34分的增益值為&>"?&處曲線轉(zhuǎn)斜率下到頻率為-,%%34的567零點(diǎn)。接下來就可以繪制誤差放大器%3增益損耗是/.*"?%4處的增益為=.*"?。從%4增益為=.*"?（A-點(diǎn)向高頻段繪制一條斜率為/ /-%?1.%倍頻程的直線，((.、=$*"?處的$%%34A6（一個(gè)零點(diǎn)位置零點(diǎn)的位置不是精確的。在第十七節(jié)中已經(jīng)提到，A,點(diǎn)的零點(diǎn)頻率應(yīng)當(dāng)小于A$點(diǎn)頻率的.B。一些設(shè)計(jì)者實(shí)際上忽略了A,點(diǎn)的零點(diǎn)。但是在這里設(shè)置零點(diǎn)會(huì)增加一些超前的相位。因此A,點(diǎn)，朝低頻方向繪制曲線，增益斜率為/.。("/.&#("0&’34，567零點(diǎn)頻率仍是-,%%34。因此，在#(!"輸出電路傳遞函數(shù)的曲線是F?GH在新的截止頻率&#(（A0IAIA$IA2）增益等于輸出電路（曲線F?GH）的倒數(shù)?？梢钥闯鯝（$-%%34），輸出濾波器/-*"?，而誤大器的增益是=-*"?。由此可以得出，誤差放大器的增益曲線和曲線之和以穿&#(#(斜率為的頻段#第六章反饋環(huán)路的穩(wěn)!系統(tǒng)開環(huán)增益曲線將以!"斜率穿越新的截止頻率!$（"$最大）情況下的穩(wěn)定性。（%&’%(’%)’%*）圖&,-中，任+///第六章反饋環(huán)路的穩(wěn)!系統(tǒng)開環(huán)增益曲線將以!"斜率穿越新的截止頻率!$（"$最大）情況下的穩(wěn)定性。（%&’%(’%)’%*）圖&,-中，任+///。從&+0可以看出，%)點(diǎn)的增1),23。因此，"4*0*05+678點(diǎn)放置極點(diǎn)，9"!;"。)//78處放置誤差放大器的零點(diǎn)，9"!8&*//:<。因?yàn)檩敵鲭娐返膯螛O點(diǎn)下降特性，它最大的相位滯后是0/>。但由于;零點(diǎn)的存"A!的情&B78處的極點(diǎn)和/8@;零點(diǎn)引起的輸出#$!!.C–C,0A&!*&.)A)//78+678+/678!!"*/!C1C."*/!,,1,B.+/678)A1"&>。從而得到!處的相位裕)&>第十九節(jié)跨導(dǎo)誤差放大器很多普遍%EF（+("B+("(系列(&系列具有跨導(dǎo)型誤差放$5是指每單位輸入電壓的變化引起的輸出電流的2$5.2器。跨$2&$.2%$’.$52&GD2+("B系列系列&系列放大器空載的開環(huán)增益特性具有標(biāo)稱值的123)//78+/34/!#在輸出端到地之間并聯(lián)一個(gè)純電阻!"得到!#在輸出端到地之間并聯(lián)一個(gè)純電阻!"得到增的增益曲線。該曲線從直流開始直到與曲+,0.!2!(–+中的曲線343*3243/343所示圖*+（,）開環(huán)不帶356-.*-.*系列的增益曲線。當(dāng)帶電阻負(fù)載時(shí)，增益<"-<"*在大多數(shù)情況下若需要用到*型誤差放大器的增益特性則可采用圖() "第六章反饋環(huán)路的穩(wěn)!第六章反饋環(huán)路的穩(wěn)!點(diǎn)并聯(lián)接地。這使原本為$)的極點(diǎn)移到更低的頻率點(diǎn)，且在這個(gè)更低的頻率點(diǎn)之*"的斜率下降。在頻率#)（",""$"!"+"%","增益斜率極點(diǎn)使增益斜率變?yōu)?.*$.*$"1#2.$/"$67"的大小都會(huì)有所限制。若345比較器的一’8""小于’$9#，’8電壓快速變化，則形成的電流可能"$6由于輸出電流有"$6員不使用芯片內(nèi)部誤差放大器。但芯片#0:處的增益損耗很小，為了與誤差放大器的增益匹配，’$$$$#。如果出現(xiàn)#0:處人為增大輸出濾波器的增益損耗，""就能增大到’$$$$#。增#0:處第七章諧振變換器第一節(jié)概述體積很小的新型多功能集成電路的出現(xiàn)，對(duì)開關(guān)電源的小型化具有重要意義。開關(guān)電源小型化主要依靠提高開關(guān)頻率來減小變壓器和輸出濾波器的體積。另外，開關(guān)電源也通過提高效率減小散熱器體積來減小自身體積。目前開關(guān)電源技術(shù)的主要目標(biāo)是使電源工作頻第七章諧振變換器第一節(jié)概述體積很小的新型多功能集成電路的出現(xiàn)，對(duì)開關(guān)電源的小型化具有重要意義。開關(guān)電源小型化主要依靠提高開關(guān)頻率來減小變壓器和輸出濾波器的體積。另外，開關(guān)電源也通過提高效率減小散熱器體積來減小自身體積。目前開關(guān)電源技術(shù)的主要目標(biāo)是使電源工作頻率比現(xiàn)在通用的!""#$""%&’進(jìn)一步損耗都會(huì)增加。()*+,-管輸出電容的充放電造成的導(dǎo)通損耗只有在開關(guān)頻率時(shí)才比較明顯熱阻，造成的1殼溫升可能會(huì)使晶體管的結(jié)溫過高。（或集射極間加緩沖器可以降低開關(guān)管的開關(guān)損耗。但使用耗能型4’時(shí)還是會(huì)出現(xiàn)問題。使用諧振變換器來實(shí)現(xiàn)。諧振變換器是由開關(guān)管加上諧振53電路構(gòu)成的，它使流過開關(guān)管的電流變?yōu)檎也ǘ皇欠讲?。然后設(shè)法使開關(guān)管在正弦電流過零處導(dǎo)"第七章諧振變換!使開關(guān)管在電流為零的時(shí)刻導(dǎo)通或關(guān)斷的電路稱為零第七章諧振變換!使開關(guān)管在電流為零的時(shí)刻導(dǎo)通或關(guān)斷的電路稱為零電流開（ (+’.!%)正如第五章第一節(jié)指出能量012o3"4,3儲(chǔ)存于56)789管的較大的輸出電容中。當(dāng)56)789（內(nèi)導(dǎo)通一次時(shí)，就在56)789管上消耗了012o3"43#瓦的能量。（"+’.!;)是通過讓開關(guān)管輸出電容成為電路中某>%諧振電路的電容來實(shí)現(xiàn)零電使開關(guān)管關(guān)斷時(shí)存儲(chǔ)在電容上的電壓或能量改變?yōu)榇鎯?chǔ)在諧振電路電感上的電流或能（0@A3@（某些拓?fù)涞墓β拭芏葥?jù)說已達(dá)到了0C:D。如此高的功率密度可用于%:%都必須有的大的輸入濾波電容。因此它們要通過外加散熱器來散熱，但此散熱器的體積和冷卻方式在計(jì)算功率密度時(shí)很少被考慮在內(nèi)。FC5方波變換器相比，它們要承受很大的開關(guān)第二節(jié)諧振正激變換器電流關(guān)斷及精確開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間GH/味著!"#$$諧振正激變換器。"折味著!"#$$諧振正激變換器。"折算到初級(jí)的電容與#’諧振。()*+,-管在其極電流第一個(gè)正半周過零之后不久就關(guān)斷。./流過其第一個(gè)負(fù)半周電流后截止()*+,-管漏極電壓上升，在"折算到初級(jí)的電容與變壓器勵(lì)磁電感#0所構(gòu)成的諧振環(huán)的半個(gè)周期內(nèi)，使變壓器-%/$3’（"’（&&2&4）/（#$#’"’#第七章諧振變換!第七章諧振變換!感就是為了使總的!!相對(duì)固定#以頻"&#$導(dǎo)通。電路工作原理如下。首先，!!（$!（%$&(+1./2,!0,!-件相串為串聯(lián)諧振變換（$-$/01./2,!0,!4-。因?yàn)殡娐饭ぷ饔诓贿B故在開關(guān)管#導(dǎo)通之前，諧振電路中無電流流通。例兩個(gè)正弦半波之間有一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間67#所示，因此&8#導(dǎo)通&8時(shí)刻的電&#時(shí)刻電流又過零并且反向，試圖繼續(xù)第一個(gè)負(fù)半用電流流過9的陽極電源’形成一個(gè)閉合回路。在電流流9(的半"#&#有電流流過此時(shí)可以關(guān)斷#因此"#導(dǎo)通時(shí)間只要介于諧振正弦電流的半個(gè)周期與一個(gè)周期之間即可。時(shí)9(>#激磁電感中的電流使開關(guān)管#的漏極電壓上升到’:;心復(fù)位。勵(lì)磁電感和從變壓器次級(jí)折算過來的電容構(gòu)成另外一個(gè)諧振回路。當(dāng)漏極電壓在&的反向恢復(fù)時(shí)間很短，故其反復(fù)損耗可忽略不計(jì)（尤其是當(dāng)開關(guān)管漏極電壓上升為(’時(shí)，二極管中的電流早已降到或接近為零#="%#&#$來調(diào)整直流輸出電壓。若’（降低開關(guān)頻率"’""調(diào)壓的方法是諧振變換器的一個(gè)主要缺點(diǎn)。在傳統(tǒng)的@變換改變開關(guān)振31電路的半個(gè)周期而頻率是變化的。許多場(chǎng)合不能采用變頻調(diào)節(jié)方法。當(dāng)有計(jì)算機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)操作員常常要求電源的開關(guān)頻率與計(jì)算機(jī)時(shí)鐘頻率的某個(gè)倍數(shù)同步，以降低電源噪聲尖峰在計(jì)算機(jī)邏輯電路里產(chǎn)生錯(cuò)8的可能性1 而當(dāng)開關(guān)頻率恒定且與#上為了更好地理解以上所討論的諧振正激變換器而當(dāng)開關(guān)頻率恒定且與#上為了更好地理解以上所討論的諧振正激變換器的工作原理，下面分析一組實(shí)測(cè)波形圖$&所示的是一個(gè)(&（*&,-&.）的正激變換器。此電路的!01*2,3*-456，變壓器匝1271&9*<56=221=&:&*<56#:;1?@（":）$;1?（&+*（2+221*12 ;&+$5 &%從圖$&1<AB=C#@的從波&還可以看出，次級(jí)電容電壓（從初級(jí)勵(lì)磁電感上的電壓感應(yīng)而來極性變負(fù)，"9間隔的確定是要使波&的負(fù)半周能夠返回到零，以使鐵心完全復(fù)位。55#:所占百分比不易隨變壓器的制造誤差、導(dǎo)線長(zhǎng)度或其走線的變化#:并減小$:以保持諧振半周期不變，則#:?$:就要E1的#:$%&$&所示，F(xiàn)G1&,，輸出功（!(&.（有關(guān)式給出了傳統(tǒng)I)<方波正激變換器的初級(jí)峰值電流的計(jì)算公式為%J;(+(&#第七章諧振變換!!!$%第七章諧振變換!!!$%&$&&*+$,-。從&.*/可以看出，比**&$號(hào)鐵心小一號(hào)的鐵心0.號(hào)鐵心，正激變換器就可以在頻率為&(+345的條件下輸出,67的功率0*0&所示電路的實(shí)測(cè)波形第三節(jié)諧振變換器的工作模式#若!$下降或負(fù)載電流上升而必須第三節(jié)諧振變換器的工作模式#若!$下降或負(fù)載電流上升而必須升高輸出電壓，則開關(guān)頻率（離散脈沖的重復(fù)使變換器工作于連續(xù)模式下。連續(xù)模式下，電路中連續(xù)正弦電流或開關(guān)管連續(xù)方波電壓-.特性曲（阻抗頻率如所示。特性曲線上的欠諧振側(cè)或過諧振側(cè)可以確定平均開關(guān)頻圖!" 通過改變諧振元件的/特性曲線的頻率調(diào)整輸出電/特性曲線移動(dòng)改變開關(guān)頻率可以改變諧振電容的電壓幅值（若輸出為諧（0123492$4，059）/（<"第七章諧振變換"可以特性曲線非（!值頻率稍有變化，輸出就會(huì)發(fā)生大的變化第七章諧振變換"可以特性曲線非（!值頻率稍有變化，輸出就會(huì)發(fā)生大的變化’模式漂移到$特性曲$)和*模式下的都會(huì)使諧振峰值發(fā)生偏移。若諧振峰值偏移過就可能使原來工作路變?yōu)楣ぷ髟凇Ｊ较麓藭r(shí)一旦反饋環(huán)采樣發(fā)現(xiàn)輸出電壓下降，就會(huì)降低開關(guān)第四節(jié)連續(xù)模式下的諧振半橋變換器面的討論是&+,-./.345的著作輸出功率可以通過下面兩種方式中的任意一種從*諧振回路中獲得。當(dāng)折算后的輸（折算到變壓器初級(jí)和諧振電容并聯(lián)，此電路稱為并聯(lián)諧振變換器（4-*（.1,&*;<?或并聯(lián)在變壓器的初級(jí)，同外接電感!#)*電路的值。#8工作在連續(xù)模式下。1（不含1D>（!"#$&’）!（!"#$&’）!*的等效電（等于諧振。#,為(#圖$%&（’）串聯(lián)負(fù)載諧振半橋變換器。電感()#)諧振。負(fù)載經(jīng)變壓器-.折算到初級(jí)與諧振電路串聯(lián)。開關(guān)管在諧振電流第一個(gè)半周期結(jié)束后直接關(guān)斷，以實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)（/0)1!56478639/#!高壓輸出所需的輸出電感往往要承受很大的電壓，這導(dǎo)致電感體積很大。由于不需（#電路下面將討論工作在連續(xù)模式下的串*并聯(lián)諧振半橋變換器。因?yàn)榭赏ㄟ^改變頻率節(jié)輸出直流電壓，所以有必要了解當(dāng)頻率隨著工作點(diǎn)在特性曲線上移動(dòng)而變化時(shí)"第七章諧振變換"折算到初級(jí)負(fù)載上的交流電壓如何變化。整流直流輸出電壓第七章諧振變換"折算到初級(jí)負(fù)載上的交流電壓如何變化。整流直流輸出電壓與折算到初級(jí)電阻兩端的流電壓成正比連續(xù)模式下串!并聯(lián)負(fù)載諧振半橋變換器的交流等效電路$%$分別給出了’%’所示并聯(lián)負(fù)載諧振半橋變換器的交流等效電路。這些電路的輸入是由開關(guān)管產(chǎn)生的幅值(!)*的方波。按益是頻率的函數(shù)$（%）串聯(lián)負(fù)載諧振半橋變換器的交流等（’%））（&）并聯(lián)負(fù)載諧振半橋變換器（’（*）455電路。（6/01%3提供$所示的等效電路可以看出，串: （"#! =3#%*］: （"#! ;#（3!"*）#=3! 4!4+!4從這些關(guān)系式中，,-./.%3繪制出了!*!@7$!的比例圖，其中，$是變壓器的匝"8&’""!$&""!$&續(xù)模（**+下串聯(lián)負(fù)載諧振半橋變換器的調(diào)（67+圖’()給出了連續(xù)模式下串聯(lián)負(fù)載諧振半橋變換器電路是如何進(jìn)行調(diào)節(jié)的。若電路;9。現(xiàn)在若負(fù)載阻抗""下降，使!此時(shí)歸一化的開關(guān)頻率將不得不下降9%<產(chǎn)生相同的輸出電壓。對(duì)于相同的上升 !%，則電路的工作點(diǎn)不得不轉(zhuǎn)移到*該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的歸一化頻率約為%9)8 負(fù)!>’(<3）所示的交流等效電路的串聯(lián)諧振變換器的增圖’()所示的增益曲線上的實(shí)際工作點(diǎn)取?*輸入電源電壓和輸出電壓。線上的歸一化頻率%%處下降到%8處。而易見>曲線上實(shí)際工作點(diǎn)的選擇是非常需要技巧的反饋環(huán)可>>#第七章諧振變換!#$%&’(第七章諧振變換!#$%&’(&)*+,-.（/51278!69）所示的交流等效電路的并聯(lián)諧振變換器的增益曲 ;初級(jí)會(huì)短路<所示，而諧振電感限制了開關(guān)管的電流。使開關(guān)頻率進(jìn)一步下降，最后越8曲線的峰值進(jìn)入正反饋區(qū)。但反饋環(huán)并不鉗位技術(shù)限制最小開關(guān)頻率的方法并不可行，因?yàn)橹C振元3微小的制造偏差都會(huì)致諧振峰值頻率發(fā)生很大變化!"#$’!"#$’算后&’并聯(lián)的有效阻抗必須很大，才不會(huì)降低電路!值。若重載時(shí)情況如此，則輕載時(shí)的情況更是如此。簡(jiǎn)單地說，輕載時(shí)流過&’并聯(lián)的折算電阻的電流是流&’的電流的在串聯(lián)諧振變換器電路中，情況則有所不同。當(dāng)串聯(lián)在&諧振回路中的負(fù)載電阻兩端圖")*給出了一個(gè)既具有串聯(lián)諧振變換器電路輕載時(shí)的高效率又具有并聯(lián)諧振變換器電路在輕載或空載時(shí)調(diào)節(jié)能力的連續(xù)模式下的串!并聯(lián)諧振變換器。這種電路也稱為&電路。*+）&&-。選擇合適的和"-可以使電路兼?zhèn)洳⒙?lián)諧振變換器和串聯(lián)諧振變換器的優(yōu)點(diǎn)了"-為零電路就是串聯(lián)諧振變換器型。隨著"-的增當(dāng)它的值超過",電路就呈現(xiàn)出并聯(lián)諧振變換器電路的性質(zhì)。若"-比",大，輕載時(shí)電路就會(huì)顯示出并聯(lián)諧振變換器電路的低效率性。(&&9 （;<!9$%9%!>"，:是根據(jù)匝比平方折算到初級(jí)的直!!9:,57#+=>?#*# （,)>;<!,!!,,!!］==%==%路")@所示的串聯(lián)諧振變圖A!#!%!%（&）所示的并聯(lián)諧振半橋變換（())）在!*+.!時(shí)的增益曲反饋環(huán)試圖校正這種情況，通過使工作點(diǎn)沿同一條/曲線向上移動(dòng)來使輸出變大。為低于!"#中的0點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率。連續(xù)模式（))1下實(shí)際問題的一個(gè)較好的評(píng)估方法就是嘗試讓電路元件誤差引起的諧振峰值頻率和幅值變化范圍內(nèi)工作。23454$9認(rèn)為，!,+電路工作狀況最佳正弦電流正半周結(jié)束過零時(shí)關(guān)斷開關(guān)管（或者在電流剛剛反向正弦電流正半周結(jié)束過零時(shí)關(guān)斷開關(guān)管（或者在電流剛剛反向并流入反并聯(lián)二極管后不久!"’()$%&的能量損失。設(shè)計(jì)者為了減小電源的體積必須提高開關(guān)頻率。$./-.!"4所示是一個(gè)零電壓開關(guān)半橋電路。它的基本工作原理是利用056789管的輸出電容作為諧振:;電路的電容。此電容在每個(gè)周期的一段時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存電壓（能量接"9#續(xù)流，使"上升，";*";*下降至$&"極性此時(shí)，;*:和底部濾波電容;*;*負(fù)極放電。因?yàn)榛芈愤^程不會(huì)產(chǎn)生損耗。;*諧振，;*電壓下<*即可實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。;#<#<#關(guān)斷時(shí)不會(huì)同時(shí)產(chǎn)生大的電壓電路工作在由:;#和;*并聯(lián)組成的諧振電路<曲線的斜坡上@BAC（&、圖D、圖"!#!&!#!&’曲線的斜坡移動(dòng)改變頻率的方法來調(diào)節(jié)。等人認(rèn)為這種方案不可靠。對(duì)于成批生產(chǎn)的開關(guān)電源，當(dāng)諧振元件參數(shù)漂移或當(dāng)圖#!#!#!#和圖#!"及圖#!%中的!."$第五節(jié)諧振電源小結(jié)可否讓諧振電源每立方英寸都和傳$""%&’可否讓諧振電源每立方英寸都和傳$""%&’()*電源一樣#,+從同一生產(chǎn)線上生產(chǎn)出的元件是否都具有同樣的特性？或者說，因?yàn)橹圃煺`差和元件（方波的-!.-"很大（1？考慮到相同功率下諧振電源的正弦波電流幅值是傳統(tǒng)()*電源方波電流幅值的$#2/0問題是否會(huì)因?yàn)檎也ㄟ^零時(shí)!."與電流幅值成正比而同樣嚴(yán)重？當(dāng)大部分諧振源采用變頻調(diào)節(jié)時(shí)產(chǎn)生的問題有多嚴(yán)重？用戶會(huì)不會(huì)認(rèn)同這一點(diǎn)？或者堅(jiān)持要求開關(guān)電源3特性曲線的斜坡上，這會(huì)不會(huì)續(xù)模式所需要的較大頻率范圍是不是一個(gè)重大缺陷？""#$%"#$%第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!功率因數(shù)校正第一章第一節(jié)功率因數(shù)第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!功率因數(shù)校正第一章第一節(jié)功率因數(shù)圖。如果電流滯后或超前于輸入電網(wǎng)電流是上升&%功率因數(shù)一詞源自基本的交流電路原理。當(dāng)正功率因數(shù)一詞源自基本的交流電路原理。當(dāng)正弦交流電源給感性或容性負(fù)載供電時(shí)，負(fù)載電流也是正弦的，但是比輸入電壓滯后或超前一定!。若輸入電壓有效值為"，輸入電流有效值#，則電網(wǎng)的視在功率"#。但實(shí)際傳遞到負(fù)載的功率只有"#!"#$!。與負(fù)載電阻的電壓同相位的輸入電流分（#!"#$!向負(fù)載提供功率。與負(fù)載電阻的電壓垂直的輸入電流分量（#!"#$!不向負(fù)載提供功率。在交流輸入開始的一段時(shí)間內(nèi)，這表現(xiàn)為從輸入電源抽取功率并暫時(shí)存儲(chǔ)在負(fù)載的輸入電網(wǎng)電流的無功分量和有功分量如圖%&%在交流電源電路理論中，"#$于果的方法稱為功率因數(shù)校正第二節(jié)開關(guān)電源的功率因數(shù)校正%&’"’(’)#"#將是正弦半波*+,-./01。從整流器整流出來的電流也有相同的正弦半波，且從輸%。如果輸入電壓吸收的電網(wǎng)電流也是正弦波并且和正弦輸入電壓同相位，功率因數(shù)""./0（’來產(chǎn)生波形*+-.01。這樣可以產(chǎn)生較高的直流分量（0的中間）和較低+—-—的峰&峰值紋波?，F(xiàn)在0之間，所有整流器都被反偏，沒有電網(wǎng)電流流過，負(fù)載電流由電-提供*0時(shí)刻，上升的輸入電壓給整流器 !圖!"#（$）（%）’(功率因!圖!"#（$）（%）’(功率因數(shù)校正的目的就是要消除這些窄而陡的電網(wǎng)電流脈沖。這些陡的電流會(huì)（)*+功率因數(shù)校正可以去掉橋式整流器后接的大濾博電調(diào)制的%((,-變換器來實(shí)現(xiàn)。在整個(gè)正弦半波時(shí)間里，%((,-變換器的導(dǎo)通時(shí)間由./0控制第三節(jié)校正功率因數(shù)的基本電路（$（&圖功率因數(shù)校正電路的首要任務(wù)是利用’變換器將沿正弦半波曲線上升和下降的圖功率因數(shù)校正電路的首要任務(wù)是利用’變換器將沿正弦半波曲線上升和下降的用下面將提到的連續(xù)導(dǎo)電工作模式下的’變換器來實(shí)現(xiàn)。$%%&’內(nèi)開關(guān)管 第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!!"導(dǎo)通一段時(shí)間!#$，電感%"儲(chǔ)能。當(dāng)!"第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!!"導(dǎo)通一段時(shí)間!#$，電感%"儲(chǔ)能。當(dāng)!"關(guān)斷時(shí)，%"的極性顛倒，%"同名端的電壓上升到高于輸入電壓"&$。!"!#$期間存儲(chǔ)在%"’"傳送給負(fù)載和電容("##*+變換器的,輸出電壓關(guān)系式為" （","#-",!."生一個(gè)比輸入正弦電壓幅值稍高的穩(wěn)定直流電"#。在整個(gè)正弦電壓的半個(gè)周期里，導(dǎo)時(shí)間由/0（/#123045+#3(#3325+&#$控制芯片控制，它檢"并利用誤差放大器將檢測(cè)值與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓比較，通過負(fù)反饋未設(shè)!#$"#保持設(shè)定值不變。"上升達(dá)到幅值，/0(通時(shí)間如圖7所示76##+變換器在正弦半波輸入電壓各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流波功率因數(shù)校正電路的第二個(gè)任務(wù)是檢測(cè)輸入電網(wǎng)的電流并使它變?yōu)榕c輸入電網(wǎng)同相位的正弦波。這也由調(diào)+變換器的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)通時(shí)間由負(fù)反饋環(huán)決要求最終控制*+調(diào)整器導(dǎo)通時(shí)間的電壓是直流輸出電壓的誤差電壓和輸入電網(wǎng)電#$變換器可以工作在連續(xù)或不連續(xù)工作模式。但是在功率因數(shù)校正應(yīng)用中，工$連續(xù)工作#$變換器可以工作在連續(xù)或不連續(xù)工作模式。但是在功率因數(shù)校正應(yīng)用中，工$連續(xù)工作模式拓?fù)涓m合于用來產(chǎn)生相對(duì)平滑的、沒有紋波的正弦波輸入電流這一點(diǎn)可以&給出的恒定直流電壓輸入的連續(xù)工作模式下#$變換器的波形看出。連續(xù)工作模式下的#$電路與不連續(xù)工作模式下的$電路有很大的差別。（*$大的輸入電流給/%。當(dāng)/%(%的電流或能量通過0%傳遞給負(fù)載。因?yàn)?%的電感值較小以通過0%的電流的下［+（#"&）*$%而且在/%下一次導(dǎo)通之前流過0%的電流就已下降到1。輸入電流在一個(gè)周期里是不連續(xù)/%導(dǎo)通時(shí)流過/%的電流和/%關(guān)斷時(shí)流過0%&’(%取值應(yīng)較大。/%加緩升斜坡，而 %/%（&’%)(%3434#$變換器接在輸入橋式整流器的出端，如&5所示。在正弦半波輸入電壓的任何點(diǎn)上，通過678/%的/%電壓成正比。在任一導(dǎo)通期間，電流流(%9:并返回整流橋的負(fù)端。在隨后的關(guān)期間，電流流(%0%9"及與其并聯(lián);"，再經(jīng)9:返回整流橋的負(fù)端$值，使整個(gè)開關(guān)周期里的電流紋波保持很小。的開關(guān)速度越通過選取較大:（!可能產(chǎn)生<=問題，嚴(yán)重程度與開關(guān)速度有關(guān)，但只要9:兩端并聯(lián)一個(gè)很小的電容（大約為1?<）就可以解決這個(gè)問題!""#$整流器的輸入電壓為正弦半波，這里有必要先了解連 !圖恒定直流電壓輸入的連續(xù)工作模式下的$%%&’變換器。該電路通過改變(!!圖恒定直流電壓輸入的連續(xù)工作模式下的$%%&’變換器。該電路通過改變(!間就回到原值維持（圖#)首先，考慮式（中輸出和輸入電壓的關(guān)系是如何得來的所示，在整!!首先，考慮式（中輸出和輸入電壓的關(guān)系是如何得來的所示，在整!!周降，則電感)!的電阻可忽略，所以在一個(gè)開關(guān)周期里)!的平均電壓必為零。并且因?yàn)?"（,"%的面-.的面積必須相等。因?yàn)樵陉P(guān)斷期的下端電壓為"*&!&（%""*&!%’’（%""*&（!"&） " 即"%/!"!0這就是前面（）由圖#,）"（）!"&過脈寬調(diào)制來實(shí)現(xiàn)。如果""也會(huì)改變。"（""%"5"1,%高時(shí)它為高電平。"5輸出的高電平經(jīng)圖騰柱（67(）$!""及"1的輸入端電壓也降低，"1,的輸出電平上升，三"和誤差遠(yuǎn)放的輸""上升，但"%下降，%&減小，將降回原來的值。連續(xù)工作模式變換器對(duì)負(fù)載電流變化的連續(xù)工作模式下變換器以特殊的工作方式對(duì)負(fù)載電流變化進(jìn)行調(diào)整。和!&與負(fù)載電流無關(guān)。但顯然，當(dāng)直流負(fù)載電流改變時(shí)，即使導(dǎo)通時(shí)間晶體管和輸出二極管的電流也必須改變電路對(duì)負(fù)載電流的變化響應(yīng)如下。假設(shè)負(fù)載電流增加之前，$!的電流必須為如圖!"所示的波形。若負(fù)載電流有少量增加并到達(dá)穩(wěn)態(tài)，則波形上移的過程是這完成的：$!電流波形上移為-:!;!(；當(dāng)負(fù)載電流增加很大時(shí)，$!的電流波形上-:.;.(。當(dāng)負(fù)載電流改變時(shí)，%&在幾個(gè)開關(guān)周期里增加，到達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)!又恢復(fù)到原值!" 給出了這三種不同負(fù)載電流對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)二極管(!圖的電流波形。輸出負(fù)載電#$!#<的和，其峰"峰值紋波可以通過增加電感$!來減小!""加。!&#$!上升到較高的數(shù)值!縮短值#4 第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!!&!!斜坡第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!!&!!斜坡#"()"(**（）慢恢復(fù)到原來的值工作在連續(xù)模式下的$((,-變換器負(fù)載變化時(shí)的調(diào)整過所有上面要求的功能現(xiàn)在都可以由一個(gè)集成電路芯片來完成。這種芯片的主要所有上面要求的功能現(xiàn)在都可以由一個(gè)集成電路芯片來完成。這種芯片的主要是電壓和電流的采樣和誤差信號(hào)的放大、誤差信號(hào)的合成，以及產(chǎn)#$晶體管的脈寬調(diào)’)"增加一個(gè)*+)芯片一個(gè)電感$晶體管、電流檢測(cè)電&,（所示的出電)"再大.個(gè)電阻和電容就第四節(jié)用于功率因數(shù)校正的集成電路芯片有幾個(gè)主要廠商生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能的集成電路芯片。它們都使用$工作模流變換器拓?fù)?，并通過脈寬調(diào)制來檢測(cè)和控制直流輸出電壓和輸入電01$34里將詳細(xì)討論。其他芯片如"""9(8),7’.’將只簡(jiǎn)單提及。芯片81-和8:75’%(2;4-=>:;%’75和;"?45,567與01$4/),567的結(jié)構(gòu)基本相功率因數(shù)校正芯片2圖&@給出了這種芯片構(gòu)成的簡(jiǎn)單*+)電路框圖。不同單元的功能及芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)也同時(shí)在圖中示出。這里的討論以9A31"34B19C(所做的9$4公司應(yīng)用論文資料為基#$D%:%E%)"組成。可由鋸齒波電壓發(fā)生器的頻率!FG6H%7$確定開關(guān)頻率由圖騰柱輸出D’和D,來控制功率開關(guān)管D%導(dǎo)通時(shí)間從對(duì)應(yīng)時(shí)鐘脈沖將%觸發(fā)器%）（*J8KL’時(shí)導(dǎo)通截至。腳的電#的電壓和I的電壓瞬間差值的正向放大電壓 !&’()+$,-./0構(gòu)成的功率因數(shù)校正器電路框!&’()+$,-./0構(gòu)成的功率因數(shù)校正器電路框12,/腳的輸出電流是連續(xù)的正向正弦半波，其幅值在任何瞬時(shí)都3點(diǎn)直流電壓和輸入4腳的電流值成比例。12,4腳的輸入是與整流橋輸出的正弦半波電壓同相位的正弦半波電流基準(zhǔn)。因此，12,/腳的電壓是與整流橋輸出的正弦半波電壓同相位的連續(xù)曲線，其幅值53!的輸出電壓成比例!6（!".與.一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)的電流和關(guān)斷時(shí)的電/的898986功率因數(shù)控制芯片&’()+$的主要功率因數(shù)控制芯片&’()+$的主要0123的半周期里，的壓降跟蹤4646的升壓比#+放大并保持上凹的波形9:,-9:,!/腳的峰值約.;的三角波電壓通過9<=比較器進(jìn)行比較#+9:,- 第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!但是%&!’()的正弦電壓決定的電流變化時(shí)，(*的階梯斜坡電流必須跟著變化。當(dāng)+腳乃至當(dāng)腳的誤差電壓突然發(fā)生關(guān)章節(jié)中討論的那種情況。-比較器會(huì)立即改變導(dǎo)通時(shí)(*的階梯斜坡電流產(chǎn)生的電壓等于的電壓。經(jīng)過幾個(gè)周期（#$#）決定的值，因此可以得到所要求的恒三、.!’/+0保持本章不詳細(xì)解釋乘法器和除法器的工作原理。易知+腳的輸出電壓是輸入點(diǎn)1的電和輸入2的電壓（代表輸入電流的乘積?？赏ㄟ^如下方法調(diào)!"，如圖$3所示1點(diǎn)的電壓是誤差放大器將正比于的電壓與固定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后得到輸出電壓。+腳的電壓是一個(gè)連續(xù)的非畸變的正弦半波電壓，其幅值與3腳的直3++$（更接近零’腳和地之間的電壓差值（如腳-#!"&6(/連接到整流橋是正弦電壓有較大阻值的電$7.!’/+0)+8,功率因數(shù)校正器的電路圖?？赏ㄟ^設(shè)定過!*和"分別表示電壓有效值的最小值和電流有效值的最大值#";$#<=;!*"*;!*8>383"（#$式中，$是效率，?!*（$）"以使其在低網(wǎng)壓和大負(fù)載時(shí)的損耗減A(*#A%*;（#$++!1234&5（!"89（為"!等于8*的升（!23。最大電!1:和!123的關(guān)!1:!（!""*$9+>&5*67，14!&5*64)!89（"94!54!45**，一5*!)&5+5"!)4!(! 第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!當(dāng)!#$&’(")!!*$+&)".$%&!（）可+&0%&$+&"’%&(為了減小2)’的偏差"3等于"’腳<=的電流，>-+同時(shí)也設(shè)定第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!當(dāng)!#$&’(")!!*$+&)".$%&!（）可+&0%&$+&"’%&(為了減小2)’的偏差"3等于"’腳<=的電流，>-+同時(shí)也設(shè)定+#.$-&（-/"-+$-式中，$--是:;5-+腳的接地電容。"-+的單位為歐姆，$--的單位為法拉，#.的單%%@輸出電 的選-/B中的788.9!C-。它波電流峰值!!*最大。紋波電流為"!斜坡幅值為圖-/(所示通時(shí)間%8D最大時(shí)對(duì)應(yīng)于A-上最小電壓&!的A-的電流改變量。&.和!分別表示電壓&! -&+-&.’-$（-/!!!-!-&+-而（-/).!%&’0-&+- %&’(（-/!（-/（-/$&&%E".’’-（-/-(8（-/-可 -/!（-/--$&8大于&G&%8D$%-（-/--&-+-!!&!()!$%&*+() ,0,1"#",!!&!()!$%&*+() ,0,1"#",#(0（,-4043&*（,-#,!&’()&,((68+:%.,#40（,(（*-）#’*9#!=輸出電容,(<..&=>.>@!!&最大時(shí)的幅值大,(:。那么當(dāng)!&*時(shí)，./,01,01*49()。這個(gè)應(yīng)。因此在這種交流輸入電壓情況下設(shè)定最小輸出電壓!. >.的選擇必須滿足規(guī)定的保持時(shí)現(xiàn)在，如果交流輸入突然斷開，!最小時(shí)，希望以保持輸出電壓為一個(gè)定值!%AB。!B是能夠保證>@>變換器所有輸出維持為規(guī)定值一段（一般規(guī)定為（4(%&的電壓當(dāng)!.向!B下降時(shí)?>"?>變換器的導(dǎo)通時(shí)間增大以維持其所有輸出在規(guī)定值范圍內(nèi)。對(duì)于大多數(shù)變換器拓?fù)洌?.下降越少時(shí)需要較大的電而允許!.有較大壓降則會(huì)導(dǎo)?>"?變換器導(dǎo)通時(shí)間增 第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!拓?fù)涞淖畲髮?dǎo)通時(shí)間就是半個(gè)開關(guān)周期。!#一般折中選擇為比!低%&第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!拓?fù)涞淖畲髮?dǎo)通時(shí)間就是半個(gè)開關(guān)周期。!#一般折中選擇為比!低%&’到(&’，并&)。作輸入時(shí)的導(dǎo)通時(shí)間仍然是半個(gè)!#+, #+,$"#! （.-"$*!-式中，#+,是!從!下降到!#時(shí)輸出電流的平均值。變換器輸出功率為0效率為時(shí) 1 （.-#+,!2） #因此，當(dāng)!#*!3&*43&3&*4&&$*4&!5（）可#+,6&7"$*43&-4&&*8196.&-%%0*1/&:，&0*&7（）可 16 *&7/43&24&&）*&7-必須恰當(dāng)>=>變換器的變壓器，在上面規(guī)定的!#或輸入為4&&’電壓值時(shí)次級(jí)電可以確保在!#*4&&且導(dǎo)通時(shí)間為半個(gè)&時(shí)即可得到輸出電紋波電流值。@$$5A二極1的電流由直流分量（!流出的直流負(fù)載電流和振幅等于直流負(fù)載電流的&C諧波分量組成。顯然，電流的直流分量流入負(fù)載，&C諧波分量流入電>$。因此，>$的紋波電流額定值的有效#*&73&3#E0。對(duì)于>!/1/&?*&7時(shí)，>$紋波電流額定值的有效&73&36&73%*&7/8;G<>1H8/9）9I關(guān)斷，流過印的電流截止。當(dāng)電流限制比較器的反相輸入端（1腳的直流電壓低于正相輸入端的電壓（地時(shí)，電流限制比較器的輸出為高#J.’*#H8’!%&’’!%&’,*""!（+3設(shè)#4’$5，則由前面的計(jì)算可知峰值電流!2’&*6+/。那么當(dāng)峰值電流限制為(*式（3+)）"*$7(*8,**9-!。反饋電網(wǎng)電流為正弦波的高帶寬內(nèi)（</$另一個(gè)是保持輸出電壓恒定的低帶寬外環(huán)（/+$+8?"68;電壓誤差放除了可以保持直流輸出電壓恒定外，還可以通過在電網(wǎng)的三次諧波或更高諧波頻率處設(shè)置較低的帶寬和增益來減6,A>電網(wǎng)電流的諧波畸變。"B4C4D41E第五節(jié)功率因數(shù)校正芯片E++3給出了這種芯片的電路結(jié)構(gòu)。和IC變換器將橋式整流器輸出的正弦半波電周期內(nèi)都等于基準(zhǔn)正弦半波的值，基準(zhǔn)正弦半波是在輸入電網(wǎng)電壓的非畸變半波基礎(chǔ)上由芯片內(nèi)部產(chǎn)生的。與采用FGCI芯片的J440C變換器工作在固定的頻率和連續(xù)工作模式下不同（圖+3&B4C4D41E$關(guān)噪聲。相對(duì)來說:FGCD4HI芯片的電流斜率很任何一個(gè)開關(guān)周期里，電網(wǎng)電流 第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!變量很小。采用第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!變量很小。采用"#""%&和()#+芯片的功率因數(shù)校正器在相同的理想交流,-..0"#""%&2345/功率因數(shù)校正器它可用于交流輸入為6784578"$"&2345/（/0//（5取代以往連接的大濾波電容。這個(gè)/8左右。輸出電壓必須是完全正弦的并且應(yīng)與電網(wǎng)電壓同相位。/輸出電壓接乘法器，同正（由<轉(zhuǎn)換成電壓正弦半波為了防止內(nèi)部電路使正弦半波畸變，=>12腳的電壓必須保持低于28。;.的電流是4?/（@值。一個(gè)開關(guān)周期里04中的三角波電流的平均值等于同一周期里電網(wǎng)輸入電流的平均值。因此，通過使三角波電流（轉(zhuǎn)換成電壓的平均值等于乘法器輸出的基#$&’的內(nèi)部邏輯及（圖’(’’和’#$&’的內(nèi)部邏輯及（圖’(’’和’()*已閉鎖$點(diǎn)和+點(diǎn)已經(jīng)為高電平，,-".腳變?yōu)楦唠娖?，?dǎo)通主開關(guān)/’/’（%’1’2324#567$（%’#正弦半波輸入一個(gè)開關(guān)周期里!>?>@>A0#$%&’功率因數(shù)校正器的主要波形，有點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圖中的（%，12@324（#6 第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!!（圖!"#!初級(jí)同名端變（&點(diǎn)也變?yōu)檎弧?的兩（!!點(diǎn)(（*!+點(diǎn)都為低&第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!!（圖!"#!初級(jí)同名端變（&點(diǎn)也變?yōu)檎弧?的兩（!!點(diǎn)(（*!+點(diǎn)都為低&,點(diǎn)也為高電平*點(diǎn)就保持低電平。*#點(diǎn)就保持當(dāng)!"#（,點(diǎn)也為低電平?；蚍情T2的三個(gè)輸入端均為*點(diǎn)變?yōu)楦唠?1!重復(fù)前一周期。但是在&,)點(diǎn)之間有一個(gè)延時(shí),)在點(diǎn)降到低電平的瞬*3*點(diǎn)的高電平和!+1!#""!1!關(guān)斷時(shí)，4!（":""它的電（即交流電網(wǎng)輸入電流7#87$9（"56）!!%:6#=1再次導(dǎo)通之前必須在%關(guān)斷期間低到相#示"%（":""%;;9%"（!"）即%:;;"""!"改變。因此頻［%:6>;;隨著正弦半波電"6（@的當(dāng)電#A時(shí)還不會(huì)飽和。這種電感不但體積大，成本也很高。因此&:9"C#&’’電壓最小時(shí)電流最大。"C和#C!’"C"或!=E式中，#=E是電壓為"CF+@G電網(wǎng)輸入電流的峰值。但是由圖!"!#（$可知，因?yàn)椋?<##%&%!#,-）$+這是電壓為$時(shí)，在輸入正弦半波峰值處的開關(guān)管電流峰值。在正弦半波的峰值%&%!#,-）$+這是電壓為$時(shí)，在輸入正弦半波峰值處的開關(guān)管電流峰值。在正弦半波的峰值$$!&!式中，$$&$&,,$+&!,.)*%&,-%現(xiàn)在假設(shè)正常情況下小和最大的輸入電壓有效值分別為$+$.%2"($’14#$1&時(shí)，1和’。（.&& %6 $51%(/,-+7!-（51161-8）$&5這個(gè)峰值電流相對(duì)來說比較合;((+輸出電壓必須大于最大線輸入電壓的峰值。當(dāng)$+$’2時(shí)，正弦波峰值為,’52#（,’#時(shí)承受較高的電壓應(yīng)力且二極<5的反向恢復(fù)時(shí)間問題會(huì)變得很嚴(yán)重。（.2）,&6%$.%052%>/9$/.?,%.,,&+,’$$’2時(shí)，$$,,6’$,.52當(dāng),%(/（$19%,.5$3+?%B%）$1@%2’@’2網(wǎng)壓峰值時(shí)的1@的改變是不允許的$A$.2并且0520’@$接近谷（一般在相位,C的地方時(shí)的開關(guān)頻%2交流電網(wǎng)的C%(==1&..9&,%/這種隨著交流輸入電壓變化開關(guān)頻率也隨之變化，特別是1@正弦半波從瞬到低變化時(shí)開關(guān)頻率也變化的現(xiàn)象，會(huì)引起DEF?GHF問題，因?yàn)樗軐挼念l譜。雖如此HA30%8, 第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!%&’電流檢測(cè)（()和乘第一章功率因數(shù)及功率因數(shù)校!%&’電流檢測(cè)（()和乘法器輸入電阻（#(*%8;<可$+08;?"#34,0%<8%C;0%<;<C;<%<!)0;<!’<’""#腳#<"!!D當(dāng)"6"08>!0;!建議根據(jù)這個(gè)比值選擇電阻。首先通過選擇一個(gè)很高的電阻*（一般為!!來設(shè)置"!等于#>再改!使交流電網(wǎng)電流的畸變最小。第二章電子鎮(zhèn)流器第一節(jié)采用高頻電源的原因熒光燈采用高頻電源意味著開第二章電子鎮(zhèn)流器第一節(jié)采用高頻電源的原因熒光燈采用高頻電源意味著開關(guān)電源將有巨大的市場(chǎng)。!"世紀(jì)#"年代中期以來%&$#!"’"(")*連電感或(")*的升壓變壓器+電感的組合來驅(qū)動(dòng)的。這個(gè)電感或者變壓器+電感的組合就是常說的電磁鎮(zhèn)流器，如%所示。圖!,%采用電磁鎮(zhèn)流器的熒光燈使用的電源是**!,%!,%所示。在預(yù)熱型燈管中， 第二章電子鎮(zhèn)流!更大。這個(gè)過程將一直持續(xù)到燈管因電流過大而損壞或是燈兩端電壓下降到低于最低維持電壓而熄滅為止。從!"#$年到%&第二章電子鎮(zhèn)流!更大。這個(gè)過程將一直持續(xù)到燈管因電流過大而損壞或是燈兩端電壓下降到低于最低維持電壓而熄滅為止。從!"#$年到%&世紀(jì)$&年代中期，熒光燈每年銷售量#&&萬只，因此也就需要同等數(shù)’鐵心磁片在(&)*交流供電下會(huì)振動(dòng)并發(fā)出噪聲，這就需要把它們用柏油密封在罐子里面，/（瓦以及可以用更小更輕的限流元件&*左右將會(huì)達(dá)到%燈管在高頻下工作的這些顯著優(yōu)點(diǎn)必須依賴于實(shí)用而廉價(jià)的高頻電源電路的運(yùn)用。以考慮為每盞燈配備一個(gè)345逆變器，在大工廠或大的辦公大樓里的燈群則可以考慮采用更大345，甚至采用高頻旋轉(zhuǎn)交流發(fā)電機(jī)。64/74但隨著功率晶體管和鐵氧體磁心價(jià)格的迅速下集中高頻電源發(fā)生器。對(duì)一盞燈或每組兩到四盞燈直接以交流整流變換后的電源來供電，高于電磁鎮(zhèn)流器（’美元。但是當(dāng)考慮到它會(huì)節(jié)約電費(fèi)（因?yàn)樗牧髅?瓦數(shù)提高了），&%’1的費(fèi)用。低能耗的實(shí)現(xiàn)歸功于高頻工作消除了燈管的閃爍，提高了工作電流，使燈管一家主要的鎮(zhèn)流器生產(chǎn)廠商估算了一棟一家主要的鎮(zhèn)流器生產(chǎn)廠商估算了一棟擁!"#$英尺熒光燈的大樓在更換了電子%!"#上所節(jié)約的費(fèi)用為$"#$$美元。即使考慮到電子鎮(zhèn)流器更高的價(jià)格以及人工更換費(fèi)用$$()直徑’英尺%直徑($$英尺的輸單位為流 第二章電子鎮(zhèn)流!第二節(jié)熒光燈的物理特性和類型第二章電子鎮(zhèn)流!第二節(jié)熒光燈的物理特性和類型!"#增的，標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)度$%&英尺。各廠商大多采用同樣的四個(gè)字母編碼’()*標(biāo)注號(hào)，表示熒光燈，(表示輸入功率（用瓦特表示)表示管形，*則是以+#英寸的倍數(shù),$功率&英寸的燈管。熒光燈也有環(huán)形形的。采用舊式電磁鎮(zhèn)流器的各種類型的熒光燈都可以找到匹配的以相同線電壓工作的電子鎮(zhèn)流器。圖$0瞬時(shí)啟動(dòng)的燈管（圖!"（$本身并不具有大量初始的自由電子來啟動(dòng)以上的過（圖!"#具有載流氧化燈絲，它將提供大量的儲(chǔ)備電子去點(diǎn)燃瞬時(shí)啟動(dòng)和快速啟動(dòng)的燈都具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)?？焖賳?dòng)的燈雖然在啟動(dòng)時(shí)相對(duì)慢會(huì)頻繁的啟動(dòng)，則它低廉的價(jià)格仍然使它具有競(jìng)爭(zhēng)力。這兩種類型的燈管市場(chǎng)上都可以找燈管里充有低壓的氬氣或氪氣是為了讓燈管更快地啟動(dòng)。起初的碰撞電離或電弧就紫外線激發(fā)了燈管壁上的熒光物質(zhì)才發(fā)出了可見光。在原子軌道上運(yùn)行的電子激發(fā)到一些更高能級(jí)的軌道。當(dāng)這些電子躍遷回基態(tài)能級(jí)時(shí)，就產(chǎn)生波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見光，而那些跨越高能級(jí)差的躍遷將會(huì)產(chǎn)生能量較高波長(zhǎng)較短的紫外線。#這低于約,***(***埃的可見光光譜。但如此短波長(zhǎng)高能量的紫外線對(duì)激發(fā)燈管上的磷圖,*瓦白光熒光燈的光譜能量分布，單位納米（#納米)埃。光滑的曲線代表磷光粉被紫外線激發(fā)輻射產(chǎn)生了連續(xù)的光譜。寬的離散區(qū) 第二章電子鎮(zhèn)流!熒光質(zhì)產(chǎn)生可見光的效果遠(yuǎn)不如波長(zhǎng)為$埃的紫外線能級(jí)的躍遷。而大多數(shù)的可見光第二章電子鎮(zhèn)流!熒光質(zhì)產(chǎn)生可見光的效果遠(yuǎn)不如波長(zhǎng)為$埃的紫外線能級(jí)的躍遷。而大多數(shù)的可見光正是由$埃的紫外線激發(fā)磷光質(zhì)產(chǎn)生的。圖!%&()納米。光滑的曲線是白光熒光燈的磷光質(zhì)受激輻射產(chǎn)生的連續(xù),寬的光譜代表汞原子從高能級(jí)向低能級(jí)圖!%"（+實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了在密封氣室中，一對(duì)球形電極在不同間距條件下，擊穿電壓和氣壓第三節(jié)電弧特性對(duì)氣體導(dǎo)電特性的集中研究始于"世紀(jì)。這也導(dǎo)致了人們對(duì)電子的屬性和本質(zhì)的深#射線在醫(yī)用診斷上的運(yùn)用。帕邢在"年研（空氣對(duì)氣體導(dǎo)電特性的集中研究始于"世紀(jì)。這也導(dǎo)致了人們對(duì)電子的屬性和本質(zhì)的深#射線在醫(yī)用診斷上的運(yùn)用。帕邢在"年研（空氣%&’所示。當(dāng)兩個(gè)電極之間相隔()*時(shí)，在一個(gè)大氣壓下?lián)舸╇妷航咏?(((/。隨著氣壓的下降，擊穿電壓將會(huì)持續(xù)下&壓值，在空氣中*的極間距最小燃弧電壓約為（即平均自由程很小。這樣當(dāng)一個(gè)電子或正離子被電場(chǎng)加速到足夠大的速度過一個(gè)限流電阻加到電極的兩端。當(dāng)管內(nèi)的氣壓下降到足夠低時(shí)，他們觀測(cè)到亮暗相間的區(qū)域從陰極延伸到陽極，如%&0所示。從陰極往陽極上延伸，首先可以看到一12，緊接著是一段很長(zhǎng)的黑暗隔離區(qū)134，再接著是一段更長(zhǎng)的發(fā)光區(qū) 第二章電子鎮(zhèn)流!!"$%，在其之后靠近陽極的則是一段亮暗交替的光帶’。（’"（’())*第二章電子鎮(zhèn)流!!"$%，在其之后靠近陽極的則是一段亮暗交替的光帶’。（’"（’())*+,（’$%（!"、（#$%（&’。以上現(xiàn)象可做如上解釋。隨著壓力降低到接近帕邢曲線上壓力的最低點(diǎn)時(shí)，雜散的自（它們是由宇宙射線或陰極的高電壓梯度產(chǎn)生的被加速到獲得足夠的能量使中性會(huì)在此處建立一個(gè)正的電荷區(qū)并在陰極附近形成一個(gè)高的電壓梯度。這個(gè)電壓梯度當(dāng)靠近陰極的中性或電離的汞原子被足夠大能量的電子轟擊時(shí)，它們?cè)觾?nèi)的一些電子就會(huì)吸收這些能量而躍遷到更高能級(jí)的軌道上。當(dāng)這些電子再次躍遷回它們的初始軌"區(qū)域發(fā)出可見光?！?區(qū)的外部邊緣，所有的電子在向陽極運(yùn)動(dòng)的途中耗盡了它們的能量從而速度降下來，這樣它們就沒有足夠的能量去激發(fā)那些中性原子達(dá)到更高的能態(tài)。在通過%區(qū)的邊緣，它們又重新獲得能激發(fā)中性原子達(dá)到更態(tài)的能量區(qū)時(shí)因被激發(fā)的中性原子中的電子又重新返回初始軌道而又會(huì)在!"區(qū)發(fā)出可見光。而游離的電子通過#$%區(qū)時(shí)由于它們又耗盡了能量而無法再去在 341267*678-一些人建議采用反激變壓器的次級(jí)對(duì)熒光燈供電，因?yàn)榉醇ぷ儔浩鞯拇渭?jí)經(jīng)過整流二極管后的輸出電壓的幅值是不受限制的，可以很容易地達(dá)到很高的數(shù)值使熒光燈產(chǎn)生電#。一些人建議采用反激變壓器的次級(jí)對(duì)熒光燈供電，因?yàn)榉醇ぷ儔浩鞯拇渭?jí)經(jīng)過整流二極管后的輸出電壓的幅值是不受限制的，可以很容易地達(dá)到很高的數(shù)值使熒光燈產(chǎn)生電#。令人欣慰的是，以上各種類型的熒光燈在高頻鎮(zhèn)流器的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)(的驅(qū)動(dòng)電源而言更容易發(fā)光和點(diǎn)亮。在(交流電源的驅(qū)動(dòng)下，正弦波在過零點(diǎn)時(shí)，燈上并沒有電’(,-,/磁鎮(zhèn)流器來驅(qū)動(dòng)燈管是一個(gè)極大的浪費(fèi)。圖)+所示的是由標(biāo)準(zhǔn)(,燈的波形。使用"(的鎮(zhèn)流器時(shí)在每個(gè)電流波形的過零點(diǎn)電壓會(huì)迅速上" 第二章電子鎮(zhèn)流!第二章電子鎮(zhèn)流!（$）%&’(的電磁鎮(zhèn)流器，波峰因數(shù)或者電流峰值和有效值的比值都會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電子鎮(zhèn)流器的。圖!",顯示的是+&-的熒光燈在使用%&’(的電磁鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)時(shí)對(duì)耗電分布的估能量!./（大約,*通過紫外線被燈管上的磷光粉吸收后轉(zhuǎn)化為%*01流明2（最新型的燈管采用電子鎮(zhèn)流器可高達(dá),&3)&&2瓦白熾燈的則)#2瓦壓!!燈的工作電流!"（!" &-熒光燈的能量分布!（&’"$%!（&’"$%圖& !!"##（$）各種熒光燈!!"##（$）各種熒光燈的美國國（%&’(；!#"$（%&!)*!#"$（%&!)*!)*值，再從廠商那里得到所要的就可由式（-.#）確定鎮(zhèn)流器的阻抗#/0 （-.%1的的!)*")*這樣在任意的功率水可以任意規(guī)定*并通過-.-計(jì)算*則電子鎮(zhèn)流器的阻抗（）（-.得出。圖-."-."/給出電壓和可以看出這是負(fù)阻抗特性。對(duì)于恒定的電?。ù蠹s占燈管長(zhǎng)度的5"$!)*")*電壓下降可以看出，圖-. 第四節(jié)電子鎮(zhèn)流器電路現(xiàn)代電子鎮(zhèn)流器的基本電路模塊如-.#-所示。用來驅(qū)動(dòng)熒光燈的7%7逆變器同時(shí)陡峭的上升沿會(huì)對(duì)附近的電子設(shè)備產(chǎn)生(和(干擾。非正弦電流的有效值比直 第二章電子鎮(zhèn)流!第二章電子鎮(zhèn)流!壓峰值高!"#$%的可調(diào)直流電壓。這一般通過采用(芯片控制的一的)**+,電路來實(shí)現(xiàn)，而這個(gè)芯片通常是采用廉價(jià)的摩托羅拉-/，這個(gè)芯片基本-!改進(jìn)而來的。燈管鎮(zhèn)流器的制造商目前所制作的功率因數(shù)校正模塊要滿足’((規(guī)定的15限制標(biāo)（(’6.7&89,!:。$圖3現(xiàn)代熒光燈電源的模塊圖?；虿⒙?lián)自諧振電路來決定的其諧振頻率范圍$">?@。鎮(zhèn)流器通常是一第五節(jié)(5逆變器的一般特性電子鎮(zhèn)流器中;(<=(逆變器所用到的拓?fù)浯蠖鄶?shù)為!/"%交流電下采用推挽式，在//"%交流電下采用半橋式。但這些拓?fù)洳⒉幌耖_關(guān)電源那樣具有固定的頻率并使用驅(qū)動(dòng)芯片和方波放大器去驅(qū)動(dòng);(<=(逆變器。電子鎮(zhèn)流器是由串聯(lián)或并聯(lián)的(自諧振蕩其中最重要的一點(diǎn)是因?yàn)闊艄茉谡译娏黩?qū)動(dòng)下有很高的效率。而且考慮到在初始狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生正弦交流電流較為容易并且高次諧波的濾波元件成本較低，正弦電流驅(qū)動(dòng)相對(duì)于方波驅(qū)動(dòng)而言可以節(jié)省很多成本并縮小裝置體積。雖然采用芯片會(huì)很簡(jiǎn)單，并很容(振蕩器并沒有產(chǎn)生一個(gè)恒定的頻"B.-極電壓直接提供一個(gè)反向偏置這將允許正常的高壓晶體管保持在較高 !#額定電極電壓直接提供一個(gè)反向偏置這將允許正常的高壓晶體管保持在較高 !#額定電%’(正弦基極驅(qū)動(dòng)時(shí)都可以允許承受更高的集電極關(guān)斷電壓。同時(shí)可以看出，在集電極關(guān)斷!!!$是雙極型晶體管在關(guān)斷情況下當(dāng)基極處于高阻抗或開路時(shí)集電極和發(fā)射極!#額定電壓一般情況下比!$要高*+,**-但其前提是晶體管在關(guān)斷情況&%+&.-的反偏電壓。這個(gè)負(fù)的偏&’(（所示。這個(gè)反向偏置電壓也可以從圖%&()）中的備用基極驅(qū)動(dòng)電路自動(dòng)獲取。()%第六節(jié)01逆變拓?fù)?&’,表示的是電子鎮(zhèn)流器最為常用的(’%*-交流輸入下的推挽結(jié)構(gòu)和%%*-交流輸入下的半橋結(jié)構(gòu)的電流饋電式拓?fù)浜碗妷吼侂娛酵負(fù)?。流，它們的幅值是由電路的品質(zhì)因數(shù)"來決定的。啟動(dòng)的瞬態(tài)電流可能有工作電流的((4# 第二章電子鎮(zhèn)流!!"圖#$第二章電子鎮(zhèn)流!!"圖#$交流供電的熒光燈常用的"逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。##)*交流輸入$（%）電流饋電式并聯(lián)$（%）電流饋電式并聯(lián)諧振(’逆變器?！?加上反饋回來的’$)’$*+#的勵(lì)"#$% 第二章電子鎮(zhèn)流"$%中的中心抽頭是反饋式的，并沒有直接接到&’’()圖,因此該電路實(shí)際上就是一個(gè)通第二章電子鎮(zhèn)流"$%中的中心抽頭是反饋式的，并沒有直接接到&’’()圖,因此該電路實(shí)際上就是一個(gè)通過功率變壓器上的正反饋繞組-,&去驅(qū)動(dòng)晶體管基極的電容.#和初級(jí)的兩個(gè)半繞組的激磁電感*/并聯(lián)組成了一個(gè)并聯(lián)諧振電路，它的振頻率為!012!"/#在燈點(diǎn)亮之前電路會(huì)按照這個(gè)諧振頻率振蕩一小段時(shí)間，直到燈被點(diǎn)亮后鎮(zhèn)流電容.$才會(huì)影響到初級(jí)。當(dāng)燈點(diǎn)亮后，鎮(zhèn)流電容上就會(huì)產(chǎn)生電流，有些鎮(zhèn)流電容并不容易計(jì)算，而當(dāng)電容折算到初級(jí).$并聯(lián)后就降低了諧振頻率?？梢圆捎萌?"#$所示的兩種方案來驅(qū)動(dòng)基極。#3"#（%所示的方案采用了縮短晶體管的存儲(chǔ)時(shí)間$+56$+5’次級(jí)繞組驅(qū)動(dòng)的是兩個(gè)并聯(lián)的快速啟動(dòng)型燈管，燈絲電源是由第二個(gè)變壓器的次級(jí)#上的附加繞組。雖然!787#變得體積龐大、效率低下且更為貴%值導(dǎo)致了增益大的管子極通過9#的正反饋繞組-,&獲得持續(xù)的驅(qū)動(dòng)。集電極的電壓和電流波形如圖!"$（!）（:）所示。晶體管在集電極電壓的-(上的次級(jí)電壓峰值根據(jù)不同的燈管設(shè)定為"時(shí)相應(yīng)的燈管額定啟動(dòng)電壓$<(。電容.$是鎮(zhèn)流電容主要功能是使燈管工作在額定電壓有效的工作電流為�’1$#(=�.$;>?$"0(1$0((（!";>（!!在圖$中的（#所示的是$%中功率變壓7的中心抽頭的波形。這種波形是因?yàn)殡娏鞣答侂姼?的存在以及一個(gè)經(jīng)過全波整流后的正弦波在過零點(diǎn)時(shí)因?yàn)閹缀醯扔谳斎攵说碾妷?，?@+A%+1B$!!（#$）%&。由于中心抽頭的電壓峰值出現(xiàn)于開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的中點(diǎn)，其的電壓峰值!!（#$）%&。由于中心抽頭的電壓峰值出現(xiàn)于開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的中點(diǎn)，其的電壓峰值#!&’$()并假設(shè)*+的偏差，所以峰值電現(xiàn)在假設(shè)正常的交流輸入電壓有效值為’-.’’-+(+)考慮到123電路能產(chǎn)生很好的可以調(diào)節(jié)的直流電壓，大約比輸入交流電壓高$()左右，就!"+4$("+)。這樣晶體管要保證安全工作就必須能夠承受值為!%5就是67+)（如目前有很多晶體管的額定值都可以滿足電流、電壓和和9:’<((.!’((()"9>?!$@.（$）（+）可以看出，晶體管電流在電壓的過零點(diǎn)處才會(huì)上升或下’（A（’，每個(gè)半周期內(nèi)的集電極電流如圖$@.（（+）#&B=它可以根據(jù)燈的$’%（$@!&$(+)，則!"$/.(D(-0/$(+".G$@’.（&32輸出端電壓以正弦半波形式圍繞!上下擺動(dòng)，&&H上的瞬時(shí)電壓為!’"&&H%D’&&H上電流的變化%#可以從下式計(jì)算 之!%#（$@’’’’I&&下降 第二章電子鎮(zhèn)流"因此，一般可以通過選擇電#來使式（$%&）中的電流變化量（$第二章電子鎮(zhèn)流"因此，一般可以通過選擇電#來使式（$%&）中的電流變化量（$%(）!")*的很小一部分。這個(gè)用于驅(qū)動(dòng),.,逆變器的電感可以看作是一個(gè)恒流源2324.$’8924.58’06%$&8’’就是&&之間曲線所圍區(qū)域的面（伏秒數(shù)#062使在最大直流電流下工作也不會(huì)飽和。此外雖然在正常情況下計(jì)算出來的電流為2324.2;（2;!#兩端的電壓為5#"#’-’’。2;,!"2;’!’2;B!"’!’2;（2）C’!@’’26$（$89）。一$8表$% 各種磁心材料的價(jià)格@損耗的比磁心K"43L(0M:N#QRRJQ26$6$0O2）圖!" &&)的特性曲線圖!" &&)的特性曲線磁粉體的損耗小于鐵粉(**磁心高昂的價(jià)格使我們對(duì)其不予條件下磁心損耗的-./價(jià)的1345’磁心的損耗也不是很大。下面用計(jì)算來說明最終的磁心選擇過程-- !$&(!$&(+,-/)).%0繞組匝數(shù)!匝的毫亨數(shù)""計(jì)算而（&’!$$!磁通密度的峰值$)–%"$!"*+$,+&-’$)繞組匝數(shù)!匝的毫亨數(shù)""計(jì)算而（&’!$$!磁通密度的峰值$)–%"$!"*+$,+&-’$)"%"+&,!"*-/或’%，"$/#.-&$（&’)磁心的損耗可以通過廠家提供的在不同頻率和磁通$)下的損耗曲線來%（"通常選用以下;種類型的磁心，即==@A1*2B>和帶氣隙的磁心。初選時(shí)，可通（圖&’.（&’/來選定心在較低的直流磁場(chǎng)強(qiáng)度下就會(huì)飽和。磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大值可以由以下公式計(jì)算得()$#C!（&’*情況下的兩倍)是最大電流%;%)3的兩倍.（&中!和$)來對(duì)磁心進(jìn)行初選，使磁心損耗最小。下面將以@磁心為例進(jìn)行分析見表&’&&&電流饋電電感可采用的各種==@*""G"H"*&$)()LG;，;%"&"C"C"C"C"%C%C"C#C(C7C/(CD/%#C#C7C"C7 第二章電子鎮(zhèn)流!電感可以使用前面提到!種磁心材料中的任何一種來制作?？偟拇判膿p耗顯然第二章電子鎮(zhèn)流!電感可以使用前面提到!種磁心材料中的任何一種來制作。總的磁心損耗顯然對(duì)%&’+,-.的磁心進(jìn)行同樣的計(jì)算，參考廠家給出的在不同 和頻率下的磁心（0/02（中的電感衰減/0#中的0電流饋電電感可采用的各種&’(+,-.磁/0#可以看價(jià)的&’+,-.磁心損耗大約是J)).%;EK得不可兩者所需要的匝數(shù)相差并不是很大。與最早的兩款%&+,-磁心相比，%&’+,-..E"—/21"E—/2具有較小的磁路和較多的匝數(shù)，并有較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度尖峰，磁心最終的選擇將取決于其性價(jià)比。J)).%;""!#（01"（尺寸較小，損耗也!&’+,-G—/（/則單個(gè)價(jià)格僅美分帶氣隙的鐵氧體可能是最好的折中選擇。對(duì)磁心的選取可先進(jìn)行初略的估算，再通過兩到小三次的反復(fù)計(jì)算來最終確定。選擇過程的參考資料僅需要在不同氣隙時(shí)產(chǎn)生直流磁偏的臨界安匝數(shù)所對(duì)應(yīng)#1特性曲線，可以參見相關(guān)節(jié)中的!0/（/0"）來計(jì)算所（!*7）的匝數(shù)。然后計(jì)算在預(yù)計(jì)的最大（16）下的最（更小&’)617"=#+!*$%*@A-，E0G1E"01"E0G/I#I1I/I1I2G到一個(gè)磁心的氣隙或!!""#$不超過其臨界飽和!到一個(gè)磁心的氣隙或!!""#$不超過其臨界飽和!$"磁心損出在不/&&從該表可以看出&3!3型壺型鐵心。這是因?yàn)榧词?&密耳的氣隙需要&--匝線圈!E電流下的最大安匝數(shù)幾乎正好在其臨界點(diǎn)上。增加氣隙有#$值小于臨界值，但是會(huì)使匝數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于!)4匝，也就是說磁心繞線在適當(dāng)?shù)你~線使寸下無法滿足對(duì)匝數(shù)的要求4-!5型壺型鐵心可以在合理的氣隙寬度下工作。如果選!!密耳的氣>"+?>"#$BC8D>BC8D>4- 第二章電子鎮(zhèn)流!!")*第二章電子鎮(zhèn)流!!")*!’#匝下正常工!-#/（0）1/’2#$0!#（678+.6;>A’B磁心材料表/0(是’則C.6D*/&0/%#(&)3。如果覺得這個(gè)損耗過價(jià)格’&!$。0!GH>IJ6>K=D>ID&-/-!/-!-&-!&-!"!#$。以有效值為（等效直流電流大于計(jì)算所得的的%&&’&(*)+,圓密耳。因此具有)%")-+.&(!%.&!"!#$。以有效值為（等效直流電流大于計(jì)算所得的的%&&’&(*)+,圓密耳。因此具有)%")-+.&(!%.&+"/匝控制在"+1-%&234下交流—直流阻抗比等于+。)1!!&67那么變壓器初級(jí)輸入.!6。該變壓器最好選用鐵氧體磁心，其尺寸可從表+15形9:<磁心，但是它的設(shè)計(jì)缺少靈活性且損耗很大+1)5給出了正激變換器的磁心在給定最大=的最大功率為正激變換器的兩倍表+15給出了)!234下在許多廠家都可以買到的尺寸符合國際標(biāo)準(zhǔn)的最小磁心拓?fù)渲械淖畲筝敵龉β蕿?6。如果最大磁通密度增大到)&&&，那么它就+(!初級(jí)的!可以由法拉第定律計(jì)算而得，即"*!CD$ED%’+&1D%D%（)1或!B#C)#C!&D%是半個(gè)周期的伏秒數(shù)，D$是這段時(shí)間內(nèi)總的磁通變化量（在磁通量為&0