參賽類(lèi)型：照明電源

              高頻無(wú)極燈電源耦合器去磁芯設(shè)計(jì)
    高頻無(wú)極燈電源耦合器線圈中通常須有磁芯，使線圈獲得足夠的電感量。但是磁芯有不少固有的缺陷：
    1.體積大，笨重;
    2.損耗大，發(fā)熱嚴(yán)重;
    3.為了導(dǎo)引出熱量，要用到貴重的銅材使成本增高；
    4.有居里溫度點(diǎn)，容易失諧帶來(lái)可靠性問(wèn)題。
    因此，磁芯始終是高頻無(wú)極燈的瓶頸。去掉磁芯，應(yīng)是一個(gè)努力方向。
    耦合器匹配條件為N*N=R/r
式中：N-線圈圈數(shù)，
      R-高頻電源匹配負(fù)載電阻，
      r-燈等離子體等效電阻。
    耦合器線圈空心電感L=0.01*D*N*N/(W/D+0.44)
式中：D-線圈直徑，
      W-線圈長(zhǎng)度。
前式代入
    L=0.01*D*R/r/(W/D+0.44)
    感抗X=6.2832*f*L
式中：f-工作頻率。
前式代入
    X=0.062832*f*D*R/r/(W/D+0.44)
    Q=R/X
前式代入
    Q=15.9/f/D*r*(W/D+0.44)
    Q的物理意義是耦合器線圈空心時(shí)無(wú)功功率與燈功率之比，愈小愈好。
    如果Q>10，就應(yīng)該加磁芯，使磁導(dǎo)率提高為空心時(shí)的u倍，于是無(wú)功功率與燈功率之比降為Q/u。
    舉例：高頻無(wú)極燈，f=2.65MHz，r=5歐，D=1.3cm，W=2cm，Q=15.9/2.65/1.3*5*(2/1.3+0.44)=46
磁棒的u可以做到大于5，用磁棒可使Q/u降到10以下。
    如果該燈工作頻率降到f=0.23MHz，Q=15.9/0.23*5/1.3*(2/1.3+0.44)=526
Q太大，用磁棒無(wú)濟(jì)于事，這就是低頻無(wú)極燈必須用閉合磁路的由來(lái)。
    實(shí)際的無(wú)極燈參數(shù)有所出入，但Q>10需用磁芯卻是共性。
    要去掉磁芯，必須降低Q。從上式看，可以有兩個(gè)方案：
    1.提高頻率
    下一個(gè)頻率點(diǎn)是13.56MHz，是2.65MHz的5倍，Q也就只有原來(lái)的1/5，可以不用磁芯。
    在此頻率工作的無(wú)極燈即是所謂射頻無(wú)極燈。解決了磁芯問(wèn)題，但又出現(xiàn)了開(kāi)關(guān)管損耗發(fā)熱隨頻率的提

高而增大，電源效率降低的問(wèn)題。
    2.增大線圈直徑減小燈等離子體等效電阻
    要成倍增大線圈直徑減小燈等離子體等效電阻，必須將線圈改為外置。
    為解決線圈外置遮光問(wèn)題，又必須延長(zhǎng)燈管，使線圈長(zhǎng)度只占燈管長(zhǎng)度的一小部分。延長(zhǎng)燈管還可使r減小，進(jìn)一步減小Q，一舉兩得。
    要使長(zhǎng)燈管兩端亮度一致，線圈必須一分為二，相對(duì)于燈管中心對(duì)稱(chēng)安置在燈管兩端，并聯(lián)對(duì)稱(chēng)供電。兩線圈繞線方向相反，保證產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向一致。
    以40W燈為例，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：
    T10燈管，f=2.65MHz，耦合器線圈D=3.4，W=6，N=87，l=0.01*3.4*87*87/(6/3.4+0.44)=116.7，
兩線圈并聯(lián)L=l/2=58.4微亨，感抗X=6.2832*2.65*58.4=972歐。
    實(shí)測(cè)高頻電源輸出功率37W，輸出電壓490V，
    計(jì)算出R=490*490/37=6489歐，Q=6489/972=6.7，燈等離子體等效電阻r=6489/87/87=0.9歐。
    線圈外置引起的輻射干擾問(wèn)題，兩個(gè)解決方案：
    1.燈管外再套一個(gè)玻管，線圈外置就變成了內(nèi)置，仿照普通高頻無(wú)極燈在玻管內(nèi)表面涂透光導(dǎo)電膜屏蔽干擾；
    2.利用2.65MHz波與光波波長(zhǎng)的巨大差異，用大網(wǎng)格的屏蔽網(wǎng)即可做到既對(duì)光沒(méi)有衰減又屏蔽干擾。
    本設(shè)計(jì)使電源耦合器不再是高頻無(wú)極燈增大功率的瓶頸，真正實(shí)現(xiàn)能做多大的高頻電源就能做多大的高頻無(wú)極燈。