灯用三极管的损坏机理研究及半桥电路原理细探 ppt课件

1、 主讲：叶文浩灯用三极管的损坏机理灯用三极管的损坏机理 研讨及半桥电路原理细探研讨及半桥电路原理细探 目录1、灯用三极管损坏机理研讨及深爱灯用三极管的开展过程2、Hfe、“瞬态冷爆及深爱抗过饱和电路3、ts、e及其他 4、荧光灯电子镇流根本任务原理的初步细探一、损坏机理研讨及深爱灯用三极管产品开展过程nBUL6800灯用系列 及改良型的灯用MJE13000系列 n110V出口灯用L系列 n抗过驱动带D系列 (110VDL)一、灯用三极管损坏机理研讨及产品开展过程回想深爱产品的开展过程：深爱回想深爱产品的开展过程：深爱灯用三极管的产品开展紧跟用户灯用三极管的产品开展紧跟用户的需求不断为用户推出低

2、本钱高的需求不断为用户推出低本钱高可靠的新产品可靠的新产品当时遇到的主要矛盾n深爱十多年来不断与灯打交道n当时行业内有一种潮流，以为灯用三极管的耐压Bvceo要高：450V甚至500V BUT11 ；本钱要低可以了解。按这个思绪设计三极管，运用中发热严重。n后来不断很受欢迎的13003BR，当时无法推行，反而要我们计划淘汰的老产品，说电压不够。n什么样的产品真正又好用，价钱又廉价？什么样的产品真正又好用，价钱又廉价？n电压目的够用就行，电流特性是用户最有运用价值的目的。 目前节能灯、电子镇流器普遍采用的线路n上、下管轮番导通任务n电感负载产生的自感电势反峰电压是加在导通管上泄放的。在原理中进一

3、步分析目前节能灯、电子镇流器普遍采用的线路n用世界上最好的示波器去丈量三极管CE二端的波形，也找不到400V以上的电压。实践运用的是BvcerBvcer普通要大于Bvceo用触发管DB3BVceo=400V已被广泛接受，380-400V的很好用BVcbo=500V的13001也被广泛接受最终损坏是功率击穿n最终损坏是功率击穿，即加在三极管上的电压、电流超越了三极管的功率容限，即平安任务区(SOA) 25最终损坏是功率击穿n三极管的功率容限是随着温度上升而下降的，必需控制三极管的发热(即本身功耗) 12在开关任务形状下，晶体三极管上耗费的功率由以下三部分组成： nWOFF=VCEI漏nWON=V

4、CESICnW过渡=VtItt/t(0t Vt It dt/t三极管的开关损耗波形图 n右图为三极管的开关损耗波形图n直观地显示了以上三部分功率损耗数量的关系n很小、根本固定、变化范围比较大 节能灯、电子镇流器公用三极管BUL6800系列n深爱半导体推出节能灯、电子镇流器公用三极管BUL6800系列，具有优良的开关特性，在保证电压目的够用的同时，对用户最有运用价值的电流特性，给于了充分的保证tf、大电流hfeBUL6800灯用三极管系列产品灯用三极管系列产品nBUL中的“L是“LAMP-灯的第一个字母。具有优良的开关特性，大幅度提高了产品性能。终了烧管历史消灭tf大的00-01杭州1.42-1

5、.63 BUL6800灯用三极管系列产品灯用三极管系列产品n大芯片小封装，降低本钱、减少体积，原那么上对运用无明显影响n广泛用于25W以下节能灯推荐使用产品名称封装形式BUL6821TO-92BUL6822BTO-92BUL6822TO-92BUL6822ATO-92BUL6823TO-92BUL6823ATO-92BUL6802TO-126BUL1688SOT-82BUL6800大电流特性小封装产品系列同一思绪n深爱半导体于国内率先推出大电流特性小封装产品系列，目前，TO-92封装的灯用三极管曾经大量用于国产节能灯，为国产节能灯进一步提高竞争才干作出了奉献。110V出口灯用L系列 n同功率的

6、灯，不采用倍压整流时，三极管的电流规格须加倍；采用倍压整流，用两个电解电容，电解电容的可靠性低、体积大，越来越多的110V出口灯产品不再采用倍压整流。深爱半导体于国内率先推出的110V出口灯用L系列，用220V灯同样的三极管本钱，提供加倍的电流。110V出口灯用L系列技术要点n1、三极管芯片面积一定时，其电压电流参数是矛盾的，降低电压参数，就可以提高电流性能。n2、还需求灯电路及灯管参数的配合，包括灯丝电阻。110V出口灯用L系列： 目前，深爱半导体曾经推出全系列的110V出口灯用L系列产品，一切220V产品都有L型产品部分产品名称封装形式MJE13001LTO-92BUL6821LTO-92

7、BUL6822LTO-92BUL6823LTO-92MJE13003BR（H）LTO-126MJE13003LTO-126BUL1688LSOT-82MJE13005LTO-220MJE13007LTO-220二、Hfe、 “瞬态冷爆和SI抗饱和电路n“实际上，hFE应尽能够高，以便用最小的基极电流得到最大的任务电流，同时给出尽能够低的饱和电压，这样就可以同时在输出和驱动电路中降低损耗。但是，其它方面的折衷思索，例如开关速度和电流容限，那么限制hFE的最大值荧光灯电子控制 AN1049 JNAPPE T SPANGLEX MOTOROLA 美国。 Hfe、 “瞬态冷爆和SI抗饱和电路n国内厂家

8、早期曾经倾向于选用hFE较小的，一度hFE=10-15，甚至hFE=8-10的三极管很受欢，由于hFE大的三极管普通其下降时间tf也长，三极管容易发热，采用较小的hFE其目的是为了降低晶体管的发热，降低晶体管的饱和深度。实践上，晶体管的饱和深度受Ib、hFE两个要素的制约三极管“瞬态冷爆的问题 开场越来越突出n采用大Hfe、降低基极驱动也可以n随着这方面任务的进一步深化，三极管的发热越来越低，三极管越用越小，线路对三极管的驱动也越来越临界。n“好事做过了头也会出问题，三极管“瞬态冷爆的问题也开场越来越突出。三极管“瞬态冷爆的特点n大批量消费中，有少量产品开机即爆三极管三极管并没有发热，一通电就

9、炸了 。印板是绿的、不发黄n出问题的比例太低，问题又在瞬间发生 ，稳态实验很难找到缘由。n能量很大，有的时候TO-220封装的三极管都炸裂了。 灯启辉时三极管Vce及Ic波形瞬时功率=120V5A=600WnIc尖峰最大值已达5A，对应时辰的Vce电压波形其最大值超越100V，第三个Ic电流尖峰最大值下面的Vce电压最大值到达120V以上，三极管因驱动缺乏脱离饱和区进入放大区，瞬时功率=120V5A=600W，对于40W灯所用的MJE13005 抗过驱动带D系列 三极管任务在开关任务形状，必需保证在任何情况下正常充分饱和，或彻底截止。饱和的条件是HfeIbIc， Ib太大太小都不好，太大过驱动

10、容易发热；太小驱动缺乏 启辉 不良三极管会瞬时爆管。环境的偏离、参数的离散，会使一部分产品或者产品在某些时候满足不了最正确条件抗过驱动带D系列深爱的抗过驱动带D系列产品带有有源抗饱和网络。在线路的基极驱动加强的情况下，也不会出现深饱和，不会因过驱动烧管；电路驱动缺乏时，能将分流的驱动电流回到NPN管，使其不会进入放大区而瞬时爆管。自动顺应环境的偏离、参数的离散带来的问题。深爱抗过饱和电路是处理上述矛盾的理想选择PNP型晶体管作为有源抗饱和网络。NPN是主晶体管，D为续流维护二极管，当NPN管饱和导通以后，当基 极 驱 动 电 压 趋 向 高 于VBE(PNP)+Vces (NPN时，PNP管导

11、通，将基极驱动电流分流，使NPN晶体管不会出现深饱和；当外电路驱动电流减弱时，仅减小分流电流，不影响NPN管饱和导通至诚至爱，共创未来二、抗过饱和电路的作用n在驱动弱(60ma)时发热不大13003 与 13003DIB、VCE至诚至爱，共创未来在驱动弱时发热不大IC、VCE 13003 与 13003D(360ma)n13003D的作用也不大至诚至爱，共创未来驱动强(120ma) 13003 与 13003D IB、VCEn13003D的作用明显至诚至爱，共创未来驱动强(120ma) IC、VCE 13003 与 13003D(360ma)n13003D的作用明显至诚至爱，共创未来抗过饱和电

12、路的作用n128D n13005至诚至爱，共创未来抗过饱和电路的作用n128D 交叉小发热低 n13005交叉大发热高深爱抗过饱和电路是处理上述矛盾的理想选择n大大简化晶体管驱动电路的设计n可以放心地增大驱动，防止驱动缺乏，又不会因过驱动发热烧管，提高大批量消费的工艺宽容度。n对低温-10启动要求驱动强，但高温不过驱动烧管很有效深爱抗过饱和电路是处理上述矛盾的理想选择n我们不断希望把三极管的放大倍数做得大一些有益处，但遭到过驱动发热的限制，如今有了抗过饱和电路，愿望得以实现。目前25-30深爱抗过饱和电路是处理上述矛盾的理想选择n运用时不要再外接续流维护二极管n线路基极驱动应该比较强，保证不出

13、现基极驱动缺乏，但是也不能太强，超越PNP管可以控制的范围“双泵、“单泵类高频反响式电路n由于线路相互牵扯，电网电压、运用环境温度、灯管老化等高频回路的变化都会引起线路整体参数的变化，偏离正常任务形状，影响电路各部分之间的能量传送与转换，易在三极管等关键元件或部位出现能量集中与冲击，使之损坏。抗饱和特别引荐n对于采用高频反响的高功率因数双泵电路，由于三极管任务条件变化比较大，采用深爱半导体推出的带抗过驱动电路的抗饱和三极管，具有很好的效果。25W正常情况下正常情况下“共态导通很难成立共态导通很难成立n上下二个三极管的电流峰值是明显错开的，而且当一个三极管集电极电流从最大值下降的时候，另一个三极

14、管的集电极电流有一个从零到负值再变正再逐渐增大的过程，不存在“共态导通的时机。 电流波形上的毛刺n线路调整不好会有毛刺n能呵斥三极管发热n出现“共态导通的能够性有害的毛刺n假设Ic变正的初相位角0，那么这里Ic会产生一个有害的毛刺。电路必需是感性n假设以三极管刚导通开封锁合的时辰作为0，那么三极管导通电流的相位必需滞后一个角度。电路是感性还是容性的问题电路必需是感性。至诚至爱，共创未来实际分析相位 落后n正确的任务情况，应该是：n电流相位落后于电压相位n滤波器(谐振回路)之操作类似电感性负载n换流器之切换频率高于滤波器之谐振频率关于三极管的功率容限，即平安任务区SOA n在荧光灯电子镇流线路中

15、，我们希望防止出现用三极管的SOA去硬抗，但是，这并不等于在任何情况下三极管的SOA值都不需求关注，当用户的线路出现大的电流、电压同时冲击的情况时，用SOA值高的三极管就不容易损坏。由于三极控制造工艺的缘由，BVCEO高的三极管普通SOA也高，在用户无法直接测试三极管的SOA值时，可以选用BVCEO高的三极管处理。三、ts、e及其他，配合的概念沟通一些情况n磁环有效导磁率e 、磁环绕组圈数和三极管存储时间Ts参数的配合，曾经成了三极管能否可靠任务的重要要素。除了灯管，磁环有效导磁率和三极管存储时间Ts参数的离散性是目前运用中的主要矛盾。 三、ts、e及其他n早期，正常运用的13005供应原用“

16、F13005的用户，一开场大都会反映有问题-ts差别太大。n用大了三极管反而更糟的案例目前n三极管在电路任务形状下的储存时间，是电路任务周期的一部分，它影响电路的振荡频率。三极管储存时间过长，电路的振荡频率将下降，整机任务电流增大易导致其损坏。说法之一磁环参数问题举例：n120只中一只三极管炸裂。正常磁环绕组的电感量为0.127mH，而损坏线路的电感量为0.108mH，相差20。n磁环有效导磁率的参数偏向，决议了对三极管基极驱动的鼓励偏向，假设偏向过大，就会出现不是一部分产品鼓励缺乏，就是另一部分产品过饱和，都会呵斥三极管损坏。说法之一ts、e及其他n同一线路上的两个三极管的储存时间ts相差太

17、大，整机任务电流的上下半波将严重不对称，负担重的那个三极管将容易损坏，线路也将产生更多的谐波，产生更多的电磁干扰。但不会有直流分量夸张了的在低本钱下做到高可靠-重要方法n世界各国磁环有效导磁率的出厂规范都是25两头相差50，TDK厦门的技术人员说要做到有效导磁率5两头相差10，消费合格率就会下降；n可以将国产三极管Ts参数的离散性和磁环有效导磁率的离散性相互配合，用Ts大的配磁环导磁率小的，Ts小的配磁环导磁率大的，照样可以使灯可靠任务。 阅历 大量实例中国式的低本钱高可靠道路。 n全面地思索，在制定工艺控制方案时，还必需思索灯管的离散性，管压、管流的极限偏向；灯管寿命范围内起辉性能的偏向；三

18、极管、灯管、磁性资料随着温度变化产生的性能偏向；电源电压动摇所引起的偏向。 原那么n使有一定离散性的两种或几种元件相互配合各得其所-中国式的低本钱高可靠道路。 53从工艺角度分析三极管损坏缘由，通带原理： n同样的一批三极管，送给A、B二个用户运用，用于消费同样规格的节能灯，运用同样档次的原资料。A单位说不能用、烧管；B单位却说用得很好。从工艺角度分析三极管损坏缘由，通带原理： n就单个的三极管来说，它不会损坏，为什么在批量运用的情况下，有一定比例的损坏。0.2、0.5、1、2、20 试制.。同样的运用对象，不同的情况下不一样从工艺角度分析三极管损坏缘由，通带原理： n1、三极管本身是不是本来

19、就是坏的；极少n2、三极管本身是不是不够可靠；软击穿、双线、漏电流大.也很少，而且普通不影响运用合格产品，但参数的变化影响运用n3、三极管本身没有问题，但还是损坏了没有满足它应有的条件他对不起它，它也就对不起他。目前存在的主要问题。国产三极管的离散性至诚至爱，共创未来一个重要的实际支持n行业开展到现阶段，灯及镇流器的损坏主要不是由于某个元件本来就是有问题，而主要是由于它们之间的参数配合有问题合理的、平安的通带n合理的、平安的通带；各种配合元器件在某一确定的电路中都有各自允许能可靠任务的参数误差范围即“通带，参数误差范围的中心值是最正确值中心线对准n例如磁性资料的有效磁导率的大小以及它的变化速率

20、和三极管Ts之间的配合，两者都有10的离散性。经过合理的分档、分组配合，处理离散性带来的问题10- 5其他n灯管启辉时，任务电流很大，且远远偏离三极管正常任务形状 n灯管质量差、灯管老化，电路参数偏离，呵斥灯较长时间不能启辉，均会呵斥三极管损坏 。在灯管、磁环、三极管、电解四要素中，灯管是第一位的。复旦大学电光源研讨所 刘跃群教授n2019年浙江省照明电器协会的择优配套会议上刘教授就提出了镇流器必需和灯管的正常任务范围配合的问题：灯管电压的偏向国标规定10灯管功率的偏向必需思索n灯管管压、管流的规范误差10，不少工厂在装灯时未经检检验收就投入运用，灯管的偏向远远超越了规定的范围荧光灯电子镇流根

21、本任务原理 的初步细探n以上问题的讨论还是初步的，要进一步深化，感到还有不少问题没有搞清楚；n低本钱高可靠的一个重要根据-电感上的反电势怎样消除的-原理？nts、e 的配合更深化的原理？等等n从部分看是有道理的；怎样把各种要素全面统筹思索？荧光灯电子镇流根本任务原理 的初步细探n陈传虞先生在看到2019年第11期发表的文章： 上后从中山给我来了很多，一打就是几非常钟，后来我们又见了一面，一致了一些认识n中国照明电器2019年第11、12期发表了陈教师的文章： 四、半桥逆变电路原理分析讨论n陈教师说“半桥逆变电路是 电子镇流器和电子节能灯最 常用也是最根本的电路，正确地了解它的任务原理，将有助于

22、我们合理地选择元器件如三极管、磁环变压器、扼流电感、启动电容等元件的参数，正确地设置三极管的驱动电流，以降低它的功耗与热量，提高整灯的可靠性半桥逆变电路原理分析讨论n文章说：“遗憾的是过去受察看仪器如示波器和测试手段的局限，我们无法观测到电路中关键点如三极管各个电极电流的正确波形，以致构成一些错误的概念。因此无法作出符合实践情况的定量分析和判别，半桥逆变电路原理分析讨论n“虽然这个电路众所周知，但人们对它的了解存在一些错误观念 n文章说：经过实验、讨论“廓清了过去不少糊涂概念过去不少糊涂概念n使导通三极管转变为截止是“基极电位转变为负电位T1磁环饱和后，各个绕组中的感应电势为零“VT1基极电位

23、升高VT2基极电位下降；n三极管怎样关断怎样开通没有说清楚，是一笔糊涂帐。半桥逆变电路原理分析讨论n以前的不少糊涂概念其中一个缘由是由于对磁环变压器的任务情况没有真正搞清楚n不了解可饱和脉冲变压器和磁环磁导率的饱和概念实践波形纠正糊涂概念怎样关断n绿色曲线扼流电感两端电压n兰色：磁环绕组感应电压V环；红色：三极管IC流过同样的电流，产生的感应电压不一样n扼流电感两端电压是由流经电感的电流di/dt所决议，过零点在峰值点，即电流平顶点di/dt0，绿色曲线1是电感两端电压VL的波形，过零点在三极管电流IC图中红色曲线2峰值点多学科交叉的问题n一方面确实是没有高科技手段看不到有些波形；n另一方面:

24、这个问题至少牵涉到对磁性资料、电光源领域高频任务下的低压气体放电、半导体物理、电子电路等专业知识的深化了解和它们之间的融会贯穿。一个人的知识面、精神都是有限的；所以，这需求有关方面联手协作进一步做深化细致的任务。原理分析：磁环磁导率的饱和点 磁环磁化曲线B-HH=NI/L及磁导率-H变化曲线，=B/H：B-H曲线的斜率，随着外场H的添加而添加，当H增大到一定值时到达最大，其最大值为可饱和脉冲变压器磁导率的峰值。以后，外场H添加减小。三极管由导通转变为截止的第一个转机点n下半部分为三极管Vce、Ic、Ib，上半部分和下半部分有一根垂直的联线，把基极电流Ib的峰值点和可饱和脉冲变压器的磁导率的峰值

25、点联络到了一同，这是外部电路改动三极管任务形状的重要信号点。 磁环绕组感应电压V环过峰值，三极管基极电流Ib同步过峰值n磁环绕组感应电压V环=Ldi/dt，而磁环绕组电感量L=N2S/，磁环绕组感应电压与可饱和脉冲变压器磁环磁导率成正比 nV环下降Ib也下降 n当磁环绕组感应电压V环低于基区内部的电压时，少数的载流子就从基区流出，基极电流反向为负值Ib2 存储时间(ts)过峰值后基极电流反向为负值在这期间，基区电流(称为IB2)是负，但是 VCE 维持在饱和压降VCEsat图4兰色曲线1，而IC电流正常流动图4红色曲线2，这时期对应存储时间(ts)。在这段时间Vbe一直是正的不少书刊上都说基极

26、电压变负没有说清楚的地方n三极管关断过程中，Ib出现负电流以后，不再有经过磁环变压器的“正反响，不是“由于这种再生反响的结果，使集电极电流IC2很快由某一较大值跳变为零而是由于BC结反偏使集电极电流IC2很快由某一较大值跳变为零没有说清楚的地方n关断过程中，IB出现负电流以后，基区存储少数的载流子就从基区流出但是 VCE 维持在饱和压降VCEsat兰色曲线1，而IC电流正常流动红色曲线2直到 BC结反偏使集电极电流IC2很快由某一较大值跳变为零导通转变为截止的过程有两个转机点：e 、tsn可饱和脉冲变压器磁环磁导率的饱和点-磁环次级绕组电压峰值-外部电压低于三极管基极电压-三极管进入存储n三极

27、管从存储终了退出饱和-三极管彻底关断要 点n三极管怎样关断：磁环磁导率与三极管tsn三极管怎样开通：电感Ln谐振回路加上方波,产生电流这个电流太复杂C3R2的作用关断过程之二n在第二个转机点与第三个转机点之间Ic1Ic2的波形有一个缺口三极管Ic存储终了，电流开场快速下降，后面还有很长一段电流很小的拖尾；在这个时候另一个三极管依然是截止的，还没有开场导通，这样就会呵斥一个电流缺口 C3R2的作用，流过R2C3的电流和Vce电压波形 nVce从零上升到310V，C3也得充电到310V nVT1从截止转为导通时，R2C3放电，其放电电流填补电流缺口 80电压够用就行的实际根据n带电感负载的开关三极

28、管，在三极管关断时因电感产生反电动势会遭到一个高电压。但是，在目前国内大量采用的电子镇流荧光灯半桥电压反响电路中，开关三极管电压的选择，是不思索这个反电动势的；在实践消费中，用世界上最好的示波器去察看，也看不到高于整流滤波后电源电压的波形 81电压够用就行的实际根据n对于灯用三极管设计消费厂家来说，三极管的电压参数选获得能否合理，关系到如何真正做到“低本钱、高可靠；假设不真实践地把三极管的电压参数选高了，用户最需求的电流特性就会遭到影响。那么，电路中的这个反电动势，是经过什么渠道泄放掉的？在R2C3上的充放电电流终了后，三极管集电极电流Ic初始值是泄放的重要途径。 C3R2充放电终了-IC反向电流n电感L中的电流不能突变，而此时Vbe已为正，三极管产生一个反向电流，此时也正好是电感L两端电压的峰值点。电流不能马上刹车另一个三极管的开通n一个三极管关断，电感L中的电流不能突变，另一个三极管会产生一个反向电流；三极管BE、CE并联反向二极管共有四种情况对整个电路的任务情况有很大影响，特别是会对灯管起辉产生影响，对三极管电流波形产生影响。n 至诚至爱，共创未来1、CE二极管的作用至诚至爱，共创未来不加 CE二极管电流波形 毛刺n上管不加CE二极管4007 ，下管三极管VCE、IC 至诚至爱，共创未来CE二极管电流波形n电压不同上管不加CE