淺談電子鎮(zhèn)流的知識(shí)問(wèn)題

　　1、電子鎮(zhèn)流熒光燈用三極管開(kāi)關(guān)參數(shù)的測(cè)試儀器和標(biāo)準(zhǔn)：燈用三極管開(kāi)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(kāi)關(guān)參數(shù)測(cè)試儀器卻是不能經(jīng)計(jì)量部門(mén)鑒定的。

　　這首先帶來(lái)的問(wèn)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(wèn)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(kāi)關(guān)參數(shù)的條款是沒(méi)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(wèn)題，其中還有一個(gè)很重要的問(wèn)題是標(biāo)準(zhǔn)的可操作性問(wèn)題。比較方便的方法是直接借用國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，但是具體操作中存在兩個(gè)問(wèn)題。首先是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，國(guó)外的開(kāi)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(wèn)題，筆者所在的深圳深?lèi)?ài)半導(dǎo)體有限公司作為燈用三極管的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家，就有目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的各種開(kāi)關(guān)參數(shù)測(cè)試儀器，包括參照國(guó)外同類(lèi)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(wèn)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(wèn)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(mén)。浙江海寧某廠是專(zhuān)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(méi)有生產(chǎn)。目前節(jié)能燈用磁環(huán)沒(méi)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?。此外，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(kāi)機(jī)即爆三極管——三極管并沒(méi)有發(fā)熱，一通電就炸了。由于出問(wèn)題的比例太低，問(wèn)題又在瞬間發(fā)生，這種問(wèn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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?lèi)?ài)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(kāi)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(zhuān)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(lèi)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(lèi)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(méi)有發(fā)生什么問(wèn)題，這還因?yàn)殡娐分袑?shí)際使用的是Icev，而Icev比Iceo小很多?？梢?jiàn)在此問(wèn)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(wèn)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SVbe上，超過(guò)儀器推薦的SVbe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℃，SVbe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SVbe與進(jìn)口同類(lèi)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(méi)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(wèn)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(lèi)高頻反饋式電路及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂：“雙泵”、“單泵”類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(mǎi)了一個(gè)這類(lèi)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(lèi)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)瞬簧佟ｋm然現(xiàn)在已經(jīng)完全證明當(dāng)時(shí)是線路的問(wèn)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)產(chǎn)品繼續(xù)存在，因?yàn)檫@類(lèi)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(wèn)題，產(chǎn)品批量生產(chǎn)的工藝性已成熟。