Abstract
應用於照明之電子安定器比傳統安定器之優點乃是可以獲得更佳的性能及節能效率。然而若顧及輕薄短小化的應用，其中需使用繞線式變壓器不易薄型化且具有電磁干擾等可說是一個瓶頸。隨著壓電材料及相關控制技術之進步，目前已有壓電式螢光燈電子安定器的研究成果。主要是因為螢光燈之起動及運轉特性非常適合採用壓電變壓器，同時又可消除前述使用傳統繞線變壓器之缺點。因此本論文之主要目的即在嘗試利用壓電變壓器製作一螢光燈電子安定器。其中主要的貢獻在於改進目前文獻中所用的定頻控制法，提出一效率控制器，不僅可以兼顧燈管起動時提供高電壓的需求，並且可以獲得穩態時較佳的效率。除此之外，針對一些需要調光功能的應用，本論文亦提出一全橋式具可調光功能之壓電式電子安定器。文中除敘述有關電路架構原理、模擬分析外並實作雛型電路以驗證所提壓電式電子安定器之可行性。 隨著電子產品追求輕薄短小的要求，及半導體開關製作技術的進步，電力電子產品一直朝向縮小體積的方向發展，但往往在電力電子產品中不可獲缺之變壓器，其體積卻一直無法縮小。而壓電式變壓器有許多固有的優點，例如比一般傳統的鐵心變壓器具有更高的能量密度，此外又可製成薄片狀，更適合薄化方面產品之應用。本論文即針對壓電式變壓器研發一壓電式螢光燈電子安定器，兼具考量調光之功能。 首先在第二章中說明螢光燈管的工作原理與特性，分別說明了螢光燈管之構造，氣體放電原理及靜態伏安特性曲線，其次參考了現有文獻中兩篇有關螢光燈管電氣特性之動態數學模式，其一[15]為較精確數學模式，其二[16]為線性近似數學模式，吾人分別用Spice軟體加以模擬。 在第三章則對中科院所研製之壓電式變壓器作一簡介，並說明PT之等效電路模式及其參數之量測，並以電阻作為螢光燈之等效負載，進一步利用一反流器，對壓電變壓器作有載下特性分析，以作為設計電路之參考。 在第四章則說明新型壓電式螢光燈電子安定器在半橋共振式與全橋共振式的架構及工作原裡，並以第三章對PT有載特性分析的結果，提出一新型效率控制器，及適合的調光控制方式。其間皆亦使用Spice與Matlab 軟體加以分析與模擬。 在第五章則對第四章所提之架構說明硬體製作之規劃與電路製作細節，並完成一壓電式半橋及全橋電子安定器之雛型電路，量測其波形，並驗證模擬之結果。 本論文之半橋與全橋架構，功率開關在切換時皆可獲得零電壓(ZVS)之柔性切換效果，尤其在180KHz的高頻切換下，可減少開關的切換損失，有助提高整個轉換器之效率。