大功率紫外线消毒灯杀菌灯半桥逆变电路的工作原理
大功率紫外线消毒灯杀菌灯半桥逆变电路的工作原理
逆变器电路将整流后的直流电压转变成高频电压，用来驱动灯管使之发光•逆变器 的类型很多，其中在220V交流输入电子镇流器中应用最广泛是半桥逆变电路。电子镇 流器中常用的半桥逆变电路的基本形式时】【45-5。】如图3.1所示。
图3.1半桥逆变电路的基本形式
Fig. 3.1 The basic circuit diagram of half-bridge inverter
功率开关晶体管VTi、VT2为半桥功率变换级的两只开关管，电容。3、C4组成无源 支路，灯负载接在无源支路的中点和半桥开关组成的有源支路的中点之间，灯负载电流 由G、G提供，电阻Ri、电容C2和双向触发二极管VD2组成半桥自激振荡电路的启动 电路。
当电路加电后，流经电阻R1的电流对电容C2充电，当电容C2两端的电压达到双向 触发二极管VD2的触发电压（大约为35V左右）时，VD2雪崩击穿，这时电容G通过 开关管VT2的基极一发射极放电，VT2因发射结正偏而导通，在"2导通期间，电流路 径为：+VDc^C3-灯管灯丝FL!-*C2-灯丝FLr*镇流电感Li-Ti初级线圈Tla-VT2 的集电极一叮2的发射极…地，开关管叮2集电极电流的瞬时变化为di/dt,通过振荡线 圈％的两个次级绕组％和产生相应的感应电动势，其感应电动势的极性如图3.1 所示，其结果是叩的基极电位升高，基极电流和集电极电流进一步增大，由于正反馈 的原因，使开关管VT2跃变到了饱和导通工作状态，在VT2饱和导通期间，启动电容 C2通过双向二极管VD2和开关管VT2的发射结放电。
启动电路Ri、C2和VD2为电路的起振提供了起振的工作条件，一旦电路振荡起来 后，电路维持振荡是通过振荡线圈T®Tib和Ke所提供的正反馈来实现。当开关管VT2
达到饱和后，振荡线圈Tia、Tib和Tic中的感应电动势为零，VT2的基极电位开始下降， Tb2下降，致使％下降，而这时VTi的基极电位开始上升，这种变化由于正反馈的作用， 使VT2截止，VTi饱和导通，在VTi饱和导通期间，灯负载的电流电路为：VTi的集电 极f VTi的发射极fTiaf L[f灯丝FL2-C2-灯丝FL2-C4-地。当VT\饱和导通后， 导致振荡正反愦变压器Tj又进入磁饱和状态，同样由于的正反馈又重新使VT2饱和， VTi截止，如此周而复始，VTi和VT2交替饱和、截止，使电路进入振荡工作状态，通 过L和C2组成的谐振电路发生串联谐振，在谐振电容C2的两端产生一个髙电压脉冲加 到灯管两端，使灯管启动进入工作状态。
由于电路工作于高频振荡状态，所以镇流电感Li的值可以取得很小，例如对40W 的荧关灯如果釆用电感镇流则需要大约800rnH的电感量，体积和重量都较大，而对高频 振荡的电子镇流电路，镇流电感Li的电感量仅需2mH,所以不管体积和重量都要小很多°
(b)
图3. 2电流的流向图
Fig. 3.2 The direction of current
图3.2(a)和(b)分别表示VTi截止、VT2导通和VT1导通、VT2截止时的灯电流流 向图，Rl表示荧关灯稳态工作时的等效电阻。由图可知，在VTi截止、VT2导通和VTi
导通、VT2截止两种开关工作状态下，通过灯负载的电流方向是相反的，开关管VTi和 VT2轮流导通、截止，使通过荧光灯管的电流为高频交流电。
在LC电路谐振时的谐振频率可利用下式计算得到：
f = 2^/LC
式中，L为镇流电嚥的电感值，C为电容弓的值，
对图所示的电路，由于上沏虹，C2^.C3-C4,所以灯电路的谐振频率主要由4 和C2的参数决定。
如果在LC串联电路中的等效直流电阻为R,则等电路的总阻抗Z可利用下式表示:
当灯电路发生谐振时，Zli=Zc2,有2=1<,这时灯电路的工作电流最大，为二=邕。 R 而谐振电路的Q值（品质因数）可利用下式计算：
由于R虹或&厂），所以灯负载谐振电路的
2jt fCj
将'=2C代入Q的表达式后，有
(3.4)
这时由于八旳=冬，在灯负载并联的谐振电容C2上的产生的电压为 R
由以上的讨论可知，在灯电路发生谐振时，在谐振电感或谐振电容上的电压要比电 源电压Vin高Q倍，利用在谐振电容Cz上的这个谐振电压足以使灯负载完成点火工作。 一旦灯完成点火工作后，灯负载的等效电阻急剧变小，致使谐振电容上的电压下降（Q 值下降），转而进入灯负载的正常工作状态。
