冷陰極熒光燈用逆變器

冷陰極逆變器是電力工程中基于諧振的逆變器的電路拓撲結構。 冷陰極電壓照明器通常在幾乎恒定的負載下工作，并提供或多或少的正弦輸出電壓。

準諧振變換器也用作開關電源和焊接電流逆變器，產生直流電壓或小的正弦輸出電壓。

根據應用的不同，有不同類型的冷陰極光電逆變器，它們具有不同的拓撲結構。 它們的共同點是，能量傳輸路徑在其諧振點區域內運行，并且在某些轉換器類型中，它也是頻率確定振蕩器的一部分。 根據應用，例如電流隔離，所使用的諧振變壓器也可以包含變壓器作為一部分或補充變壓器。

• 對于 1 kW 以上的功率應用，可以實現將開關晶體管的開關操作期間的功率損耗降至最低的目標。 這些冷陰極電壓逆變器有兩種變體：切換始終發生在電壓過零（ZVS，零電壓開關）或始終發生在電流過零（ZCS 或零電流開關）。 包括變壓器在內的功率傳輸路徑形成一個帶有額外電容和電感的振蕩電路，這也決定了開關頻率的范圍。
• 另一種類型是非常緊湊的電源，功率低至幾十瓦，出于成本原因，它們也必須使用最少數量的分立元件。 主要特點是它不需要自己的諧振電路和附加電子元件的調節。 該組中一個特別簡單的電路是 Joule thief，它用于從 1.5 V 電池為發光二極管供電。

輸出功率在10W左右的冷陰極禾光電逆變器用作熒光燈的電子鎮流器，以產生熒光燈工作所需的高壓。 在緊湊型熒光燈（“節能燈”）中，逆變器通常xxx集成在燈座中。 在處理有缺陷的節能燈中的電子設備時，它比沒有內置電子設備的傳統燈泡帶來更大的問題。

這些逆變器的另一個大應用領域是熒光管（冷陰極熒光燈，CCFL）的電源，通常用作TFT平面屏幕的背景照明。 在英文中，這些逆變器也被稱為顯示逆變器、CCFL逆變器或背光逆變器。 逆變器也用于外殼改裝和電池或蓄電池供電的熒光燈。

淬火、熔化和回火的感應加熱使用諧振轉換器，就像感應電爐一樣，用于激發加熱渦流的線圈與相應的彈性電容器一起構成諧振電路。 負載是附近要加熱的部分（由鐵或鐵鍋制成的部件）-狹義上沒有變壓器。 線圈通常是水冷的，這意味著它們由水流過的銅管組成。 然而，感應電爐只是風冷式的。

兩個晶體管交替開關，典型開關頻率約為 40 kHz。 由于串聯諧振電路 C3 和 L2，當燈仍未點亮時，幾乎正弦波的交流電開始在這些元件中“振蕩”。 通過增加共振，電壓達到管子的點火電壓。 變壓器L1用于對晶體管進行反饋，雙向晶閘管用于振蕩冷陰極盞光電逆變器。

與熒光管并聯的耐高壓電容器 C4（啟動期間存在高達 1 kV 的峰值電壓）連接在加熱絲之外，以便通過直接加熱的熱管傳導加熱電流啟動時的陰極。

一旦燈點亮，只有小電流流過 C4。 轉換器頻率現在由 L1 核心的飽和度和晶體管的去飽和度決定。 C3用于隔離直流電壓。

用于冷陰極管 (CCFL) 電源的逆變器電路，例如用于平面屏幕背光或平板掃描儀的逆變器電路，也被構造為自激逆變器，如上述用于緊湊型熒光燈的逆變器。 它們轉換范圍內的直流電壓從 10 V 到 300 V 到更高的交流電壓，范圍從 600 V 到 700 V，頻率大約為 30 到 100 kHz。 這些電源的典型特征還在于負載是已知的并且通常xxx連接到逆變器。

在此配置中，轉換器對應于半橋轉換器。 下面是雙極晶體管的基本電路圖。 Vcc 是電源電壓源，輸出在最右邊。 由于簡化，該電路不是自啟動的，而是為了說明兩個雙極晶體管通過感應電流進行正反饋的原理。 這個由 Royer 發明的原理是基于變壓器磁芯的飽和。 當這種情況發生時，相應晶體管的導通階段結束，因為在輔助繞組中感應的電壓崩潰。輔助繞組中的感應電流，具有適當的繞組方向，阻斷一個晶體管并允許相反的晶體管雙極型晶體管導通，實現兩種開關狀態的連續切換。

該電路得到了顯著的進一步發展，因為晶體管在沒有電壓時打開，在沒有電流時關閉。 這就是 LC 諧振電路諧振發揮作用的地方，它獨立于磁芯的飽和度來確定工作頻率。 諧振拓撲的這一特性將晶體管的開關損耗降低到理想情況下的零。 該電路原理成為 CCFL 逆變器電路的基礎。 該原理也稱為集電極共振。

振蕩器的獨立啟動是通過控制線圈最初將兩個晶體管的基極連接并聯來實現的，如經典 CCFL 逆變器電路的相鄰圖所示。 與任何其他振蕩器一樣，小的干擾和噪聲會導致振蕩。 一旦發生振蕩，兩個晶體管總是反相驅動，永遠不會同時導通。 電源通過扼流圈 Lc 提供，盡管變壓器電壓呈正弦波形，但它允許晶體管始終完全切換； 這xxx減少了損失。

在該電路中，開關頻率fo僅由變壓器原邊的主電感Lp和作為振蕩電路的電容Co決定：

f o = 1 2 π L p ? C o

由負載電容 Cb 和短路電感 Lk 組成的次級側串聯諧振電路在這里起著從屬作用——次級側的諧振頻率遠高于開關頻率。 Cb 用作電容串聯電阻，即穩定燈電流。

這種經典電路的一個缺點是變壓器由于絕緣而產生的高短路電感的不利影響。 它必須比較大，因為它必須通過傳動比產生高點火電壓。

通過在次級側加入諧振電路，在諧振電路中形成諧振變壓器，并進行管子的阻抗匹配，可以甚至希望采用高短路電感的變壓器，在提高效率的同時縮小逆變電路的體積。通過諧振過沖產生點火電壓。 根據電路的不同，次級側的附加線圈也會增加短路電感 Lk。 這有助于確保批量生產的穩定性和可重復性。

這種優化形式的缺點是熒光管的電氣參數（阻抗）對逆變器的電路尺寸及其效率有重大影響。 通常，不能在不調整電路的情況下簡單地改變電子管類型。