节能管故障判定和调光处理

节能灯损坏、寿命短的主要原因是大功率开关三极管的失效。通过对失效功率管的解剖分析，绝大多数失效管属发射结烧毁短路。用显微镜观察解剖的失效管子时，可以见到在发射区焊位附近有明显的烧毁发黑斑点。这是典型的烧毁现象。

三极管工作时，由于电流热效应，会消耗一定的功率，这就是耗散功率。耗散功率主要由集电极耗散功率组成：PT≈VceIc即PT≈PCM我们知道，三极管的工作电流受温度的影响很大。PN结的正向电流与温度的关系为：I∝e－(Eg－qV)/kT当三极管工作时，耗散功率转化为热，使集电结结温升高，集电结结电流进一步加大，会造成恶性循环使管子烧毁。这种情况叫热击穿。使管子不发生热击穿的最高工作温度定义为最高结温。硅材料PN结的最高结温是：Tjm=6400/(10.45＋lnρ)。

另一种情况，当管子未达到最高结温时，或者未超过最大耗散功率时，由于材料的缺陷和工艺的不均匀性，以及结构原因造成的发射区电流加紧效应，使得三极管的工作电流分布不均匀。当电流分布集中在某一点时，该点的功耗增加，引起局部温度增高，温度的增高反过来又使得该处的电流进一步增大，从而形成“过热点”，其温度若超过金属电极与半导体的共熔点，造成三极管烧毁。

管子工作中，当PN结温度超过允许最高结温时，管子消耗的功率就是管子的集电极最大耗散功率。由于一定材料的最高结温是一定的，因此，提高管子的散热性能，就是提高管子的耗散功率，同时，散热性能好，管子的温升就低，也降低了二次击穿的可能性，这是提高二次击穿特性的重要因素。热阻作为大功率管的一个重要参数，代表了管子的散热能力。热阻与耗散功率的关系为：Pcm=(Tjm－Ta)/RT其中Tjm为最高结温，Ta为环境温度，RT为热阻。可见，当最高结温和环境温度一定时，耗散功率的大小取决于热阻的大小。

管子的开关参数有4个：延迟时间td、上升时间tr、储存时间ts和下降时间tf。管子由截止到饱和时，过渡时间受延迟时间和上升时间的影响，由饱和到截止时，过渡时间受存储时间和下降时间的影响。管子在不同工作状态时消耗的功率为：截止时：P=Vce·Icex饱和时：P=Vces·Ic由于三级管的反向漏电流Icex和饱和压降Vces都很低，因此，饱和和截止时，管子的消耗功率并不大，但在两种状态的转换过程中，管子有一部分时间工作于放大区，此时的电流电压均较大，处于放大区的时间越长，从而消耗功率也越大，温度也就升高越多。影响管子处于放大区的开关参数主要是上升时间和下降时间。因此，应选用上升时间和下降时间尽可能短的管子。

调光是指调节传递到灯上的能量,从而改变灯功率。一个调光控制系统中一般通过控制四个参量达到调光目的，即调频；调节占空比；调节直流母线电压；调节谐振阻抗值。频率控制指的是改变开关频率fs，使工作频率远离谐振网络的自然谐振频率而减少灯功率，此时保持占空比D恒定不变。占空比调制是指在fs恒定的情况下，改变开关的导通时间，导通时间的减少使传递到灯上的能量减少从而使灯上的功率减少。占空比调制范围是从0变化到0.5，因此，限制了调光范围。调节直流母线电压指的是改变直流母线电压的幅值，同时保持fs和D不变，这种控制方式只能用于双级拓扑结构中。阻抗控制是指改变谐振网络的Ls、Cr的参数值，这种控制方式实现起来较复杂。其中，采用调频方式的电路结构较简单，且容易控制，但它却有着在整个调光范围内，不易实现软开关；在轻载时，器件应力很大；且硬开通和硬关断使电磁骚扰问题严重等缺点。为了扩大调光范围，则需扩大频率变化范围，而频率范围又受电磁元件、门极驱动电路所限制，灯电流近似与逆变器频率成反比，因此设计电感等电磁元件时要考虑这方面的影响。