原创 节能灯磁环选用指南

在节能灯电子电路中,磁环素有节能灯心脏之称,无论在节能灯电子电路的调试上,或者在生产上,磁环参数的变动都影响较大,可谓牵一发而动全身,受其影响的参数有:节能灯的启动时间,三极管的开关性能,镇流器的工作频率,灯功率等.特别是在110V电压条件下,电路设计时不用倍压电路,对磁环的选用尤其敏感.下面我分两部分来说明磁环的各项参数以及选择考虑.
一:各项参数曲线分析
见下图:

图二中:
曲线1为磁导率3K的B与温度的曲线.由图中可见3K材料比较快的达到第一个峰值,然后快速下降至谷点位置,约80度,后缓慢上升,一直到居里点,约200度.
曲线2为磁导率2.5K的B与温度的曲线.由图中可见2.5K材料的磁导率一直随温度在上升,谷点极其短,并且谷点温度比较高,达到了180度左右,居里温度约210度.
曲线3为磁导率2.3K的B与温度的曲线.由图中可以见2.3K材料随温度变化的B值变化并不大,谷点约150度,居里温度约220度.
由上面三种材料的温度曲线可见,三种材料的居里温度都可以满足节能灯的要求,节能灯壳内最高温度一般不会超过150度.三种曲线综合分析,3K材料稳定性能稍差,2.5K材料的谷点温度偏高,如果遇到节能灯壳内温度超高,达到最大值150度,而磁环在这个时候,B值不但没有降低,还在一直升高的话,必将导致三极管过驱,电流加大,最终导致灾难性的后果.2.3K材料由于其稳定的温度曲线,在节能灯中大受欢迎.若非有特殊要求,一般节能灯都会选用2.3K或者3K的磁环.
完美的温度曲线应该是次峰平,几乎看不见,而谷点长,最好在70-150度,居里温度只要有200度以上就可以了,可惜这样的磁环至今仍没有应用在节能灯上.

二:选择考虑(为提高节能灯的可靠性和安全性,磁环的选用必须适应节能灯的特点和要求.
1:外形和尺寸的选择:
适用于电子节能灯的磁环一般有这些规格,∮10*6*5;∮10*6*3.5;∮10*6*3;∮9*5*3;∮12*6*4;∮13*7*4.当节能灯塑件空间小,或者PCB面积小的时候,可以选用∮9*5*3磁环.不受节能灯塑件空间和PCB面积影响的时候,我们一般选用∮10*6*5;∮10*6*3.5;∮10*6*3这些规格的磁环.当电路中选用MOSFET作为开关管时,我们一般选用∮12*6*4;∮13*7*4这些规格的磁环,由于MOSFET要求栅极驱动电压比较高,所以磁环的次极圈数会比较多,对于磁环而言,就需要有足够大的内径,来绕过这些次极线圈.





2:磁性材料的选择:
不同的磁性材料有着不同的特性和不同的适用范围.大类上来说,我们节能灯一般选用锰锌铁氧体,适用于节能灯的铁氧体有:PC30,PC40和PC50等.在磁环磁性材料的选用上,应重点考虑下面几点要求:
(1) 居里温度应足够高,由于节能灯内空间狭小,散热不畅,壳内温度通常都在80度以上,要是工作环境温度过高或者是带罩灯,壳内温度更高,最高可达130-150度.为确保节能灯壳内温度低于磁环居里温度,磁环宜选用居里温度高于200度的磁性材料.
(2) 初始磁导率应适中,由于磁性材料的初始磁导率和居里温度是成反比的,初始磁导率越高,居里温度越低,我们的选择空间就留在4K以下这段范围了.当然对于那些壳内温度不高于80度,灯管实际功率低于70%的节能灯,或者是110V输入在电路上没有采取倍压的.为获得较高的驱动信号,可以适当选择初始磁导率高的磁性材料.
(3) 电阻率应比较高.当工作频率一定时,磁性材料的涡流损耗与电阻率成反比.为降低磁环的自身损耗,应选用电阻率适当高一些的磁性材料,虽然磁环自身损耗在整个节能灯电路损耗中是微乎其微的,但其产生的不良反应是不容小诩的.
(4) 合适的温度系数.对于磁环,我们一般要求其具有负温度系数,即其磁导率或磁芯线圈电感量应随温度升高而下降.在温度0-100度变化时,三极管的集电极电流约增加15%.在此温度范围内,要是磁环具有负温度系数,刚好与三极管的正温度系数相抵消或大部分抵消,基本保持平衡,就保证了电子节能灯的稳定工作.
(5) 饱和磁通密度与磁滞回线.电子节能灯中的磁环应具有较高的饱和磁通密度,以保证磁环次级有足够高的驱动功率,防止电感因容易进入饱和而温升加剧.由于磁环的磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比,所以应选用磁滞回线比较狭小的磁环,这样有利于降低功率损耗,磁环必须有如前文讲到的,近似矩形的磁滞回线.并且要求磁滞回线有比较好的对称性,这样能保证电路中两个三极管产生对称的电流波形,防止两个三极管温度偏差.
简单的磁环可靠性试验方法,热试验方法:将磁环测试分档(一般测试磁导率和单圈电感量),记录数据,然后将磁环置于温度100度的烘箱内,烘48小时后从烘箱里拿出来自然存放24小时.再一次测试磁环的参数,如果变化不大,可以选用,如果变化过大,则不可以选用.测试时,磁环最少不得少于100只.这种方法用于判断磁环的一致性是否过关,在长时间的高温下,磁环的参数是不是会产生大的变化,影响节能灯的寿命.
当然其他的和节能灯相近的照明产品,如:电子镇流器.电子变压器等,也都可以参照本选用方法进行选择,除了工作环境,温度等有不同外,电子镇流器,电子变压器与节能灯基本相同.