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LC串联谐振的频率
2021-09-16

由于荧光灯是一种气体放电灯 , 它的启辉和点燃 , 需要有足够高的灯管击穿电压 。而电子荧光灯需要利用到LC 频率,为了使荧光灯在 电子镇流驱动下能顺利启动, 很多电子镇流装置都采用了LC来满足荧光灯对启动的特殊要求。下面就介绍一下荧光灯中需要利用到LC 串联谐振频率。


串联谐振


如我们所知,LC串联谐振是属于电压谐振。所以串联的LC一旦发生谐振, 就会产生很高的谐振电压 。电子镇流器正是利用了LC串联谐振的这一特点 , 来启动和点亮荧光灯的。其拓扑结构示意见图 1 。


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LC串联谐振频率的数学表达式为:f=1(2π√LC)。频率特性曲线见图 2 。


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图2中 , LC 串联谐振的频率为f0,谐振电压为V0 。然而电子镇流器中的LC串联谐振, 通常都是发生在以灯管最低启辉电压VL为边界的谐振区域(f2-f1)内。需要说明的是,灯管最低启辉电压VL会因具体灯管的一致性有所偏差 。


但是 , 由于荧光灯通常都是安装在金属灯具中的,所以在电子镇流器的实际应用中,灯的接线与属灯具之间就会形成分布电容。以普通 40W 的直管型荧光灯为例 , 其每根1 米多长的接线与金属灯具之间会分别产生约 200pF 的分布电容 Ca 和 Cb , 见图 3 。


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图3串联谐振电路的分布电容Ca和Cb在金属灯具(灯罩上)的串联, 最终就会在LC串联谐振电路的电容C上,形成一个约100pF的等效并联电容。100pF 的分布电容将会给谐振电路带来很大的影响。我们以一个常见例子来说明。例如:LC谐振电路中的电感L为1。4mH , 电容 C 为 6。8nF 。 由串联谐振频 率的数学表达式得知 , 此时谐振频率应为 51。582kHz 。 而增加了100pF 的分布电容后 , 其谐振 频率会变 为 51。207kHz 。二者相差375HZ。如果电子镇流器原来的工作频率就已远远低于其LC 的谐振频率 f0 , 则分布电容的加入就会使 LC 串联谐振的频率进一步发生偏移 。 一旦偏移后的频率落在了图 2 中 f2 -f1 的 范围之外 , 则灯 管就无法再被 启动。业内人士称此为镇流器输出端的开路电压(OCV)不够高), 不能有效击穿灯管, 使之点燃。基于这个道理 , 在电子镇流器的实际应用中 , 有时就会出现镇流器并没有损坏 , 但无法点亮荧光灯的情况 。


从LC串联谐振频率的数学表达式f =1(2π LC)中,我们可以清楚地看到 :频率f是电感L和电容C的函数,且频率f与电感L和电容C成反比关系 。既然在电子镇流器的实际应用中 , 串联谐振电容C只会因分布电容的参与而变大 , 从而使谐振频率f0变小,我们在设计电子镇流器时,就应将镇流器的工 作频率设计在LC谐振频率的正偏差(即图2的f2-f0)范围内。这样才能确保当分布电容参与 LC 谐振 时 , 也不会造成点不亮灯的情况发生 。


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