射频无极灯研制报告（1）[1]

　　一、什么叫射频无极灯?

　　我们把工作频率是13.56MHz的电磁感应无极灯称之为射频无极灯，以便和已经供应市场的高频无极灯(2.65MHz)及低频无极灯(230KHz)相区别。工作在这个频点的射频无极灯由于频率高具有很多优异的电气性能，肯定将取代高频和低频无极灯，会成为未来人类室外和室内照明的理想光源。

　　二、射频无极灯有什么优点?

　　13.56MHz是一个被在广泛使用的频率，如：长距离射频识别技术、射频卡、医院射频热疗设备等，可见这是一个开放的频点，这个频点的EMC指标相对而言就宽松得多，它的使用比较安全，各个领域重要设备不会使用这个频点，也就不会因为一些设备被干扰造成说不清道不明的困惑。射频无极灯的工作频率远远高于高频无极灯和低频无极灯，就能让其供电电源做得比较小巧，同时因工作频率进入射频频段电磁波与灯的耦合效率会更高，起发射作用的耦合线圈有望摆脱既耗能发热又笨重昂贵的磁材，就可以严格的按照天线发射及电磁场理论的要求对发射线圈与电源进行匹配。由于它没有带宽只是一个频点，驻波比完全能够做得很低，发射效率会很高，灯光效自然就会很高。笔者极力推崇射频无极灯的理由即缘于此，不管是高频还是低频无极灯，其发射天线--耦合器的设计和制造还是在沿用节能灯电子镇流器的概念。由于这两种灯的工作原理差别实在是太大，无极灯长期陷入光效不高的困境也就不足为怪了。节能灯是靠点亮灯丝发射电子来激励灯内的汞离子，这种方式因灯丝发热直接驱动所以激励能力特别强灯丝直至烧断就玩完，它没有电磁波的发射和接收问题，只需要关注电子镇流器输出扼流圈的效率--即它的电感量是否准确并做好磁芯抗饱和措施即可。现在众多讨论无极灯耦合技术的论文中，都是仅涉及到耦合器的电感量是否准确这一点。但实质上，以无极灯所属的电磁波发射理论及实践中，驻波比才是唯一描述发射系统效率高低的关键参数，驻波比有专门的测试方法和测试仪器，与电感量的测试完全不同。存在这些误区就必然导致无极灯电源和灯的耦合效率太低，且耦合器对发射的电磁波反射严重，对功率管也有较大的反噬伤害。我们同时在射频无极灯电源内安装最新的平面变压器，相较而言变压器的尺寸大幅缩小，它在减少漏感降低损耗提高效率等指标方面均有所改善。由于工作频率在射频段，其产生的EMI干扰主要是辐射干扰，我们使用最新的吸波材料来抑制辐射干扰效果非常好。对传递干扰应用一种新型EMC复合多功能滤波器技术就可以满足射频无极灯电源在EMC指标方面的要求。

　　三、射频无极灯电源的抗传导干扰技术

　　射频无极灯由于工作频率提高了很多，其带来的最大弊端就是EMC干扰变得容易了，这是必须严肃认真对待的。

　　1、电磁干扰滤波器的用处：电磁干扰滤波器主要是用作电路中抗EMI干扰用。EMC称之为电磁兼容指标，它包含两个方面的要求：一个是用电器对电网产生的干扰称为EMI，即是“我对外”的影响;一个是电网杂波对用电器的干扰称为EMS，即是“外对我”的影响，历来比较关注的是EMI指标，这是不完善的。抗电磁干扰滤波器有两种工作方式：

　　1) 不许干扰信号通过，并把它们反射回信号源。
　　2) 把干扰信号在滤波器里消耗掉。

　　随着人们对抗电磁干扰滤波器更多的深入了解，人们大多愿意采用第二种工作方法

　　来完成抗电磁干扰的任务，因为其好处很多，弊端最少。

　　2、供电端采用组合扼流圈的新型EMC复合多功能滤波器：

　　在无极灯的专用电源内部，会围绕开关管、续流二极管以及高频变压器产生大量的电磁干扰(EMI)杂波，这些电磁干扰杂波会随着工作频率的提升变得更加厉害，它会沿两个途径向外进行传播，即是通过传导和辐射方式。同时市电电网上的干扰杂波以及大量的浪涌过电压、雷电冲击脉冲都将对射频无极灯电源电路形成严重干扰使其工作异常。一般对传导干扰都是采用EMI 滤波器电路来进行抑制，但是这种滤波器电路却无法抑制外来的EMS干扰。常规的EMI 滤波器一般由共模电感、差模电感和电容等分立元件组成 ,它实质上是一个低通电路，它的元件数量多,体积大。分立元件较长的引线造成的分布电感和分布电容对滤波特性有很大的影响。这种滤波器对上述电网中大量存在的高电压脉冲及雷击无抵抗能力。而新型的共差模组合扼流圈利用两个不同特性的磁芯将共模电感和差模电感巧妙的组合在一起 ,并同时还把现代最新的防过电压伤害、防雷击成果技术及器件结合应用，来替代分立的共模电感与差模电感 ,可以使滤波器尺寸得以减小和因线长带来的分布参数的影响大幅降低，电路的技术参数得到极大的提高。这种复合滤波器产生的磁通互相叠加，使共模电感量相应增加。而表现出差模电流经过共模电感时情况则相反,磁通互相抵消,因此差模电感量很小,几乎为零，符合电路理论上共模电感对于共模电流表现为高阻抗 ,对差模电流表现为零阻抗的理想滤波电路的要求，这是一种完整的抗EMC干扰的新型滤波器。共模扼流圈使用环形磁芯，适宜于大电流小电感量的场合，它的磁路比E 形和U 形长，没有间隙，用较少的圈数可获得较大的电感量，加工也比较方便，在几种磁芯中，它具有最佳的频率特性。

　　3、 EMC复合多功能滤波器的制作： 共模电感采用干扰抑制专用的铁氧体材料作为磁芯，而差模电感采用不易磁饱和的铁粉芯。图1是这种滤波器的电路原理图，图2是这种滤波器的绕制示意图。我们选用四川绵阳磁材厂家生产的磁性材料。

　　CX取值5μF ~10μF、耐压值275V交流值，且是无极性的几个小容量电容并联较佳。R1是压敏电阻，在电源功率250W内用MYL1A32K561即可; R2为陶瓷气体放电管，R1和R2的这种组合经实践证明较为理想：压敏电阻的非线性特性非常陡峭，流通容量大、残压低、动作响应快、但它的漏电流太大，容易造成器件老化;陶瓷气体放电管存在续流问题，单独使用反应时间稍长，但是它的漏电流仅几微安可忽略，这两种器件串联使用能够各自发挥它们的优点，目前在防雷领域被广泛认可正向工程界推广应用。CY一般取值是0.022μF ~0.047μF，耐压值275V交流值为宜。