電子鎮流

電子鎮流熒光燈用三極管開關參數的測試儀器和標準：燈用三極管開關參數對電子鎮流熒光燈的重要性已被整個行業所共同接受，但是行業內正在大量使用的開關參數測試儀器卻是不能經計量部門鑑定的。 ^[1] 

這首先帶來的問題是供需雙方使用上的不方便，同一個產品供需雙方測試的結果是不一樣的，有較大誤差，只能作為參考，需要進行修正。另外一個重要問題是，根據《合同法》，供需雙方的供貨合同、技術協議上有關開關參數的條款是沒有法律效率的，因為無法取證鑑定。這首先需要解決的是制訂標準的問題，其中還有一個很重要的問題是標準的可操作性問題。比較方便的方法是直接借用國外同類產品的標準，但是具體操作中存在兩個問題。首先是經濟問題，國外的開關參數測試儀器的價格昂貴，國內絕大多數用户還難以承受。另外，還有使用習慣的問題，筆者所在的深圳深愛半導體有限公司作為燈用三極管的專業生產廠家，就有目前國內生產的各種開關參數測試儀器，包括參照國外同類產品標準研製的儀器，還接觸過進口儀器，相比之下好象還是目前國內使用比較多的9600型與上機情況符合一些，當然後一點不是主要的。看來這個問題還要隨着行業的發展和整個國家經濟水平的提高而逐步解決。也許市場本身會最終找出一個好的解決辦法，或許還要政府、行業協會適時干預。

磁環：影響電子鎮流熒光燈質量水平的，除了燈管，第二就是被稱為電子鎮流器“心臟”的磁環，這已是共識。但是，筆者從事電子鎮流熒光燈行業十幾年，至今仍被因為磁環一致性不好而造成三極管損壞的問題所困擾。筆者前一段對國內節能燈行業使用磁環的情況進行了初步的調查，發現情況五花八門。浙江海寧某廠是專業生產磁性材料的大廠，生產規模大，產品質量較好，主要用於出口。令人感到意外的是該廠生產的節能燈用磁環由於價格高而無人訂貨，基本沒有生產。節能燈用磁環沒有統一的參數標準，各廠用各廠的，温度特性也不一樣。用得講究的企業，所用磁環是按照要求由國外名牌廠家特殊訂貨的。其他廠家，海寧另一家工廠，月產節能燈用磁環幾千萬只，大量供應廣東市場，據該廠市場經理説，有的廠家如順德某廠派工程師到海寧進行了詳細考察，提出了磁環參數的要求;而有的廠家則不提什麼要求，什麼樣的磁環都拿去用了。磁環的價格差別也令人意外，一般大批使用的0.03元/只，好一點的0.05元/只，而進口磁環的價格要高一個數量級。進口磁環的參數一致性非常好，大批量測試參數基本一樣。而國產磁環參數誤差±10%(兩頭誤差20%)就算不錯的了。一個有相當生產規模的電子超薄支架生產企業，一組120只支架，上機老化試驗，120只線路中有一隻三極管炸裂。

分析炸裂的一隻與正常產品的差異，其它都一樣，發現正常磁環繞組的電感量為0.127mH，而損壞線路的磁環繞組的電感量為0.108mH，相差20%。磁環有效導磁率的參數偏差，決定了對三極管基極驅動的激勵偏差，如果偏差過大，就會出現不是一部分產品激勵不足，就是另一部分產品過驅動，都會造成三極管損壞。我們認為：在大批量生產的工藝控制中，磁環參數誤差至少控制在±5%以內才可能確保產品質量，一些用户對磁環和三極管進行選配後使用，在現階段低成本前提下，這不失為保證產品質量的有效方法;在選用三極管和磁環的質量價格成本指標上，我們認為，適當提高對磁環的成本投入，提高磁環的質量，對確保三極管的可靠工作，對成本核算更有利，因為二個三極管的價格比一個磁環的價格高很多。三極管的Hfe、Ts隨着温度升高而變大(這是半導體本身的特性決定的)會導致電路工作頻率降低，功率增大，工作點偏移;燈管的特性也是隨温度變化的，為了整燈的可靠性，應該用磁環的温度特性來補償。我們認為在燈正常工作時，這種補償應在相互抵消的基礎上再稍稍過一點，以便兼顧燈的可靠性和光通量。在高温惡劣情況下，應該過補償——提高電路工作頻率，犧牲光通量確保可靠性。此外，有關電容等元件的高頻特性也應引起足夠注意。這裏的道理是一樣的。

瞬態冷爆——三極管的放大倍數Hfe是一個資源：筆者已多次處理用户求助，在大批量生產中，有少量產品開機即爆三極管——三極管並沒有發熱，一通電就炸了。由於出問題的比例太低，問題又在瞬間發生，這種問題採用穩態分析的方法是很難找到原因的。筆者都用建議用户採用放大倍數大一檔的三極管的辦法解決了，這主要是靠從對行業發展技術動態的分析得出。近幾年來，業內人士已對因過驅動發熱引起三極管燒管達成共識，由於一方面要提高可靠性，另一方面還要降低成本，隨着線路調整技術的進步，三極管的發熱越來越低，三極管越用越小，線路對三極管的驅動也越來越臨界。三極管在電子鎮流器中工作在開關工作狀態，必須保證在任何情況下三極管在該飽和的時候充分飽和，該截止的時候徹底截止。三極管飽和的條件是Hfe*Ib≥Ic，但是，在大批量生產中線路對三極管的驅動越來越臨界的情況下，遇到環境温度低，個別燈管啓輝特性較差、磁環參數偏小、三極管Ts、Hfe偏小等情況就可能出現個別三極管驅動不足，進入放大區而瞬時爆管。上述120個線路中損壞的一個就是磁環參數偏小造成的。三極管的Hfe-Ic曲線是一個開口朝下的弓形，大電流和小電流時的放大倍數都比正常工作電流時小。把三極管放大倍數適當用大，就可以避免出現以上情況。我們認為，在現階段三極管放大倍數用在20-30(必要時25-35)，就可以保證在絕大多數情況下三極管在該飽和的時候充分飽和，該截止的時候徹底截止。

對解決低電壓及低温啓輝炸管、因燈管參數偏差啓輝炸管等都很有效。實際上，這幾年來行業整體選用三極管放大倍數參數在逐步往大的方向發展，從以10-15為主，逐步發展到以15-25為主，20-25更偏重一些。這種變化是有其科學道理的，一是基極迴路電容觸發電路的大量使用，需要三極管Hfe大一些;另一方面是本文提到的因對過驅動發熱損壞三極管理論認識的普及，對驅動不足損壞三極管的一種本能補償。筆者認為，三極管Hfe的選用還會繼續往大的方向發展。一是隨着市場對燈的質量要求的進一步提高，用户對千分之幾的損壞率也開始計較;二是高檔燈的價格比較好，有可能用增加基礎驅動又增加三極管功率餘量的方法，進一步提高其可靠性，筆者認為增加驅動與其在磁環上多增加圈數，不如利用三極管Hfe這個資源更好;三是燈用三極管產品技術的進步，為充分利用三極管Hfe這個資源提供了可能。三極管放大倍數用大後，由於大放大倍數的三極管的下降時間Tf一般比較大，因此三極管容易發熱。這裏有兩點認識，一是對三極管的驅動越來越臨界的情況下，讓三極管適當發熱並不是壞事，三極管適當發熱是不會燒掉的。二是採用帶抗過驅動電路的三極管.

燈用三極管的高温特性：早期國產三極管質量很差，常温漏電流都是mA級的，高温漏電流就更差，引起人們對此高度關注，2993這類儀器就是用來對付它的。國產三極管質量有了很大提高，常温漏電流已可以忽略不計，高温漏電流也僅為µA級，所造成的功耗可以忽略不計。國外同類產品的常温Iceo標準為≤100µA，但還有人用2993對此提出脱離實際的過高要求。相反，比正規國產三極管高温漏電流大很多的飛利浦燈用三極管在大批量使用中並沒有發生什麼問題，這還因為電路中實際使用的是Icev，而Icev比Iceo小很多。可見在此問題上已經有人走進了誤區。而且，還因此引出兩種因為不正確使用2993使合格三極管損壞的問題。其一是用2993測三極管耐壓，該儀器是用逐級提高所加C-E電壓的辦法，通過檢測漏電流大小的反饋信號來停止升高C-E電壓，測得耐壓值。由於其所加電壓可達到1024V，而其最小保護電阻值只有4K，當三極管Bvceo具有負阻特性時，就可能出現瞬時大電流將合格三極管損壞。其二是測Iceo、Icbo、Hfe高温變化率時，所加功率和時間過大，使三極管超過允許結温150℃，將合格三極管損壞。體現在⊿Vbe上，超過儀器推薦的⊿Vbe一般應在100-200之間，不得超過200mV的規定。以理論上三極管結温升高1℃，⊿Vbe下降2mV，200mV相當於100℃。

快易購指出由於該儀器價格成本所限，其測出的⊿Vbe與進口同類產品相比，在200mV時有30-40mV的誤差，測出的200mV相當於實際的230-240mV，相當於結温升高115-120℃，當三極管初始温度為35℃時，加温後的三極管結温就超過150℃了，Pt曲線表明當結温達到150℃時，三極管允許耗散功率接近於零，這時再加功 率，三極管很容易損壞。有的時候三極管當時並沒有損壞，只是由於當時所加應力過大，造成了內傷，給三極管留下了隱患，這就更危險。我們認為：三極管的高温Hfe變化率應予以適當關注，但高温漏電流問題已經不是國產正規燈用三極管參數的主要矛盾。使用2993必須注意要“無損檢測”。

關於“雙泵”、“單泵”類高頻反饋式電路及有關標準的修訂：“雙泵”、“單泵”類高頻反饋式電路被認為是高功率因素低諧波的低成本實現方式，可以看到很多有關線路的介紹以及成功實現的報道，筆者身邊就有朋友在批量生產這類產品。但是，通過較長時間的觀察研究，發現這類電路難度相當大。首先是難以同時做到線路參數高指標和使用高可靠性;其次，由於線路相互牽扯，電網電壓、使用環境温度、燈管老化等高頻迴路的變化都會引起線路整體參數的變化，偏離正常工作狀態，影響電路各部分之間的能量傳遞與轉換，易在三極管等關鍵元件或部位出現能量集中與衝擊，使之損壞，高功率因素低諧波的指標也大打折扣。筆者花40元在正規大超市買了一個這類電路的品牌節能燈，經測試，雖然功率因素有所提高，但三極管温升很高，可靠性明顯降低。筆者身邊批量生產這類產品的企業，也是花了很大代價才走到今天的。當時，損壞的產品堆積如山，筆者所在企業生產的合格三極管供給他們也被冤裏冤枉地燒了不少。雖然已經完全證明當時是線路的問題造成的，但給社會造成的物質損失已無法挽回。即使如此，他們的生產批量也不是很大。筆者還不想在這裏給這類電路的社會綜合效應下一個定論，但至少希望有關企業不要輕易批量生產這類產品。此外，在新的標準中，25W以下產品不再對功率因素諧波提出要求，這無疑對產品的可靠性和使用壽命帶來好處，但25W以上產品的要求卻更高了。對25W以上產品，筆者認為在修改標準的時候，應該適當放鬆。由於中國的經濟水平還比較低，完全符合L類標準的有源濾波電路成本比較高，應該允許逐流電路H類產品繼續存在，因為這類產品利大於弊，功率因素諧波的指標明顯提高，僅存在燈電流波峯係數大於1.7的問題，產品批量生產的工藝性已成熟。