对小型荧光电路工作原理进行验证

在如下两个博文中，对于小型的荧光灯进行的分析：

其中驱动电路大都采用 高压小功率三极管 MFV13001 组成电感互感推挽振荡电路，在配置有外围的LC谐振电路驱动荧光管发光。

下面使用MFV13001组成实验电路进行测试。MFV13001的电流放大倍数（hfe）大约在30左右，比起普通的NPN三极管小一个数量级。这是它能够工作在高压下的一个折中。

02 测试电路

使用在小功率电子镇流荧光灯相关实验［2］中的大部分的元器件进行实验。由于所使用的实验电路的电压较低（+15V），所以将T1，T2的偏置电阻由原来的5.6M欧姆减小到360kΩ。

1.实验电路SCH

▲ 实验电路

2.面包板实验电路

▲ 实验电路

3.电路振荡波形

下图显示了电感耦合之后的振荡波形。振荡频率大约：f=47.6kHz.

▲ T1基极波形（蓝色），T1发射极（青色）波形

注意：对于T1的基极电压，应该是在原来的其T1的E电极波形相互叠加后的电压波形。

电路分析：

T2的基极电压变化非常小，远远小于 T1基极的电压。

▲ 测量T2的基极电压波形（青色）

注：这是由于T1的基极波形是叠加了实际输出电压的波形。而T2的基极波形是对GND的电压波形。因此，这个波形应该属于正常的反馈的电压波形。而T1的基极电压波形具有“自举”电压信号特性。

电路震荡频率：已知电路中主要的谐振器件是由L1，C1，C4组成的谐振电路。由于C4，并联的谐振频率：

根据LC并联谐振公式，可以计算L，C4的并联谐振频率为：

这个频率与实际测量的振荡频率：47.6kHz很接近了。

03 电路谐振

1.修改C1

在上面电路中，C1取值偏大，所以在C1上的电压很小。下面将C1修改成1.5nF，此时，在C1，L1就形成的谐振。下图中青色显示了在C1上的电压，其峰峰值过了400V。

此时电路振荡呈现了间歇振荡的情况。

▲ 将C1修改成1.5nF之后的振荡波形

▲ T1，T2间歇振荡的波形

T1基极波形（蓝色）

C1波形（青色）

间歇振荡的原因是由于T1，T2的基极呈现b-e整流特性所引起的。由于T1，T2的b-e之间的整流特性，这使得它们的b极的电压偏置随着振荡下降，直到T1，T2截止，停止震荡。然后随着偏置电阻对C3，C4的充电，进而它们的基极电压恢复，重新恢复进入放大状态，电路重新震荡。

根据原来电路图设计，在T1、T2的基极反向并联有二极管-R串联电路，用来抵消b-e的二极管整流特性。

2.增加基极反向二极管

在原来电路的T1，T2的b-e之间增加反向二极管（1N4007），来消除b-e的整流特性，从而消除原来的间歇振荡的情况。

▲ 增加D1，D2后的电路

增加D1，D2之后，电路便可以持续振荡了。在C1上出现的谐振点电压大约400V。

▲ 电路振荡波形

T1基极波形（蓝色）

C1电压波形（青色）

3.点亮荧光管

下面是将工作电压提高到25V是，C1上的电压：此时C1上的电压大约是峰峰值650V。根据 小功率电子镇流荧光灯相关实验［2］ 中测量荧光管的击穿电压大约1200V。所以这个谐振电压还不足以点亮荧光管。

▲ 电路振荡波形

将电路的工作电压提高到50V。同时将T1、T2的基极电压偏置电阻由原来的360kΩ提高的1M欧姆。将荧光管两端连接到C1的两端，可以看到荧光管可以被点亮。

注意：此时并没有将荧光管的电阻丝串联在谐振回路中，也就是此时荧光管点亮时，灯丝是冷的。

下面是荧光管被电流之后，L1上的电压，C1上的电压波形。

▲ 点亮之后谐振电容波形（青色）

4.将荧光管灯丝串入谐振回路

将灯丝串入谐振回路，可以看到荧光灯管的发光效率明显提高了：

灯管明显变明亮；

整个电路工作电流有最初的60mA降低到23mA左右。

▲ 灯管灯丝串入谐振回路

从上面的动图可以看到荧光管在点亮过程中的两个阶段：第一阶段是灯丝还是冷状态，荧光管比较暗淡。过了一会儿，当灯丝变热之后，灯管发光明显变强了。

※ 结论

通过实验对于小型荧光电路工作原理进行验证。通过对比可以看到灯丝串入谐振电路，灯丝发热会明显提高电路的工作的效率。

实验电路对于实际电路进行了简化。责任编辑：haq