換流器電路的種類

包括螢光燈在內的各種氣體放電燈操作在高頻下，效率、特性、壽命一般均

較低頻60Hz操作時好，所以一般電子安定器之設計均先將市電整流為直流電，再 經換流器切成高頻方波。換流器的結構有很多種，底下列出幾種電子安定器常用 的換流器[9]：

(1) Class-E諧振換流器

圖2-14為Class-E諧振換流器基本架構，Class-E換流器的功率開關元件S具有 零電壓或零電流切換的特性，非常適合操作在高頻。此種換流器只需一個功率開 關元件，但是在功率開關元件兩端電壓降約為V

s,max

= 4V

dc

，元件需具較大耐壓耐 流額定，所以Class-E諧振換流器一般適用在小功率負載。

Class-E諧振換流器的控制IC可採用一般電源供應器使用的電壓模式IC，如：

TL494；或電流模式IC，如：UC384X系列。

(+)

(-)

L

V

_DC

諧振電路 S

圖2-14 Class-E 諧振換流器基本架構

(2) 半橋式換流器

圖2-15為半橋式換流器基本架構，電容C

1

及C

2

串聯並接於V

dc

，每個電容電壓 為V

dc

/2。當開關S

1

ON，S

2

OFF，諧振電路的端電壓V

AB

為電容C

1

上的電壓+V

dc

/2。

反之，開關S

1

OFF，S

2

ON，V

AB

為-V

dc

/2。S

1

、S

2

不斷地交互導通，諧振電路就 可得到振幅為±V

dc

/2的方波電壓。因每個開關OFF時，其兩端電壓為V

dc

，所以每 個功率開關元件其耐壓額定最低不可低於V

dc

。

構所設計的控制IC，包括：UBA2021、IR2153/55/56/571、L6569、KA7521/41等，

此類的IC大多內建燈管保護及預熱的功能，無須外加其它的離散元件。

(+)

(-) V

_DC

S

₂

S

₁

諧振電路 C

₁

C

₂

A B

圖2-15 半橋式換流器基本架構

(3) 推挽式換流器

推挽式換流器(圖2-16)經由開關S

1

及S

2

交互導通，可在線圈N

3

感應出方波電壓 以供給諧振電路。當開關S

2

ON，S

1

OFF 時，電流

i

經線圈N

2

向開關S

2

流動，此時 線圈N

1

、N

3

有電壓感應產生，開關S

1

兩端所承受的電壓為線圈N

1

所感應之電壓加 上輸入電壓V

dc

，開關S

1

承受的電壓相當於2V

dc

。同樣地，開關S

1

ON、S

2

OFF時，

開關S

2

所承受的電壓亦為2V

dc

。在選擇功率開關元件時，必須要選擇至少能承受 二倍輸入電壓，否則會損壞功率開關元件。由於耐高電壓的功率開關元件價格較 為昂貴，也因此推挽式換流器應用於高輸入電壓時較為不理想。

推挽式換流器有一嚴重缺點就是如果兩個功率開關元件特性不一致，變壓器 鐵心容易趨於飽和狀態。但是在功率晶體的驅動電路上，推挽式架構具有共點驅 動的優點。

此架構的電子安定器專用控制IC種類不少，因為目前市面上的產品，包括：

冷陰極燈管、氖燈及一些氣體放電燈，都有採用此架構的電子安定器。較常見的 控制IC為UC3872、UCC3972/3、LX1686等[16]。

(+)

(-)

V

_DC

諧振電路 N

₁

N

₂

N

₃

S

₁

S

₂

圖2-16 推挽式換流器基本架構

(4) 全橋式換流器

在前面討論的半橋式換流器中，輸出方波電壓只為±V

dc

/2，而推挽式換流器 可輸出任意振幅大小方波電壓，但功率開關元件需承受二倍輸入電壓。因此，在 須提供較高的功率，且要求開關元件需有較小的耐壓、耐流額定的場合時，可使 用全橋式換流器，如圖2-17所示。全橋式換流器的特性與半橋式換流器相同，其 缺點是需要四個功率開關元件，同時開關S

1

及S

3

需要隔離驅動，全橋式換流器電 路較半橋式換流器複雜。

此 架 構 的 控 制IC 可 採 用 一 般 全 橋 相 移 式 直 流 電 源 的 專 用 IC ， 如 ： UC3875/6/7/8、UC3879、UCC3895等，但是需另加驅動IC，如：IR2100等；或驅 動變壓器，以方便對high side的開關進行控制，所以額外的週邊電路會較複雜。

(+)

(-) V

_DC

S

₂

S

₁

諧振電路 S

₄

S

₃

2-17 全橋式換流器基本架構

在文檔中 電子安定器控制器之研究與設計 (頁 29-33)