当前采用电容降压的灯丝供电技术，在一部分电子产品和设备中逐步得到应用。这不仅降低了产品成本，减少了电源功耗，而且省去笨重的电源变压器，因而可节省大量的硅钢片和铜材。但是由于灯丝材料的特性影响，采用串联电容供电，会使灯丝供电的稳定性降低。为什么采用电容与灯丝串联供电会影响灯丝端电压的稳定呢？下面对这个问题先解释一下。
灯丝电流与电压关系
一般导体的电阻随导体温度的增加而增大的特性，在常温下并不明显。但是在炽热的高温状态下，这种特性就明显地表现出来。因此电子管灯丝，在高温状态下工作时，它的阻值随着温度的变化而改变。使灯丝端电压与电流的特性呈非正比的关系。如图①6N1电子管灯丝电压与电流的特性曲线，随着灯丝电压的增高，温度上升，内阻增大，而电流并不随电压的增高成正比的增大，而是增加幅度较小；反之，电压下降时，温度下降，使内阻下降，造成电流下降的幅度小于电压下降的幅度。由于电子管灯丝材料温度系数的影响，造成灯丝电压的变化约为电流变化的2倍。当灯丝与电容串联时，如图②，由于电容容抗X\(_{C}\)远大于灯丝内阻，因此通过电容的电流IC取决于容抗X\(_{C}\)和电源电压U～，即I\(_{C}\)=U～／X\(_{C}\)。
I\(_{C}\)与电源电压U～成正比。在X\(_{C}\)一定的情况下，当电源电压变化±10%时，IC也相应变化±10％，使灯丝两端电压U\(_{R}\)变化为±20％。
一般要求电子管灯丝供电电压为标称值的±10％以内，相应允许灯丝电流变动率为电流标称值的±5％以内。因此，用电容串联供电时，电源电压变化不得大于±5％。如采用市电220伏，则要求电源电压保持在209～231伏之间，当不足或超过此电压时，会使灯丝阴极欠热或过热，影响阴极寿命。
另一方面，由于电子管在制造时，所用的灯丝材料和工艺上有差别，当电子管灯丝串联使用时，由于灯丝内阻的不一致性，会使电子管所分配的端电压误差比较大，对整机调整带来困难。这种现象随着串、并联的电子管数目增多表现得愈明显。此外，当电子管灯丝并联时，由于管座接触不良或因某一电子管灯丝开路，与其所并联的电子管灯丝就会被烧毁。所以灯丝并联是不安全的。
电子管灯丝采用电容降压供电时，要想使灯丝电压稳定，就必须对灯丝的电压、电流特性进行补偿。图③实线代表灯丝特性，虚线表示理想的补偿特性。表现在线路上，就是在灯丝两端并联一个补偿元件R\(_{X}\)。这个补偿元件，应能达到虚线所示的特性，它能在电流变化比较大时，使电压变化不大。当电源电压增高时，电流IC也增大，由于R\(_{X}\)元件的并联补偿作用，增加的电流只能使RX的端电压略有上升。在电源电压降低时，I\(_{C}\)也降低，使RX电流下降幅度较大，维持了端电压变化较小。实际上R\(_{X}\)就是一个内阻可变的元件。其内阻应随电流增大而减小，电流减小时应增大。
根据U=I·R的关系，要维持电压U不变，I与R必须成反比关系。这就要求补偿元件，应具有负阻特性。
为了采用简单、低成本的方法来制作这类元件，我厂在试制无电源变压器电视机中，打破框框，大胆创新，敢于走前人没有走过的路，终于试验成功采用电感负阻效应来补偿灯丝电流的方法。经过多次实际应用试验和在小批量产品中的应用证明，它具有安全可靠，电压稳定，效果较好以及成本低等优点。不仅可以用于电视机，而且可以在其它电子设备和仪器中广泛应用。
铁心电感负阻效应的应用
从电工学有关磁的基本原理中，我们知道电流产生磁场。当电流通过有铁心的电感线圈时，铁心在磁场作用下便磁化。铁磁材料在磁化的过程中，磁感应强度B与磁场强度H之间，存在着如图④曲线所示的非线性关系。这个曲线叫作磁化曲线，它是由实验得出来的。从曲线上可以看出：磁感应强度B随着磁场强度H变化，不是成正比的关系，而是开始阶段如曲线的oa段，随H增加B上升得比较缓慢，以后随H的增加B上升得却很快，如曲线ab段。再以后H继续增加时，B上升得也很缓慢，如曲线的bc段。当H增加到某一值以后，B几乎不再上升，如曲线c点以后，而趋于饱和。所以B随H变化不是成正比的，即不是直线变化。
从电工学中我们还知道，具有铁心的电感线圈，在外加正弦电压作用下,产生的磁化电流与这电流产生的磁场强度H之间成正比，即电流越大，磁场越强。感应电压与磁感应强度B之间，也是成正比关系的。因此线圈中电流与感应电压之间的关系，跟H与B之间的关系一样，不是成正比的，所以线圈的阻抗（为感应电压与磁化电流之比）不是一个常数。在磁化曲线（B～H）中可看出，由于曲线各点斜率不同，它所对应的磁化电流与感应电压的比值也不同，即各点的阻抗也不一样。我们把B～H曲线各点对应的B与H变化量ΔB和ΔH之间的比值计算出来，即可绘出R\(_{X}\)～H曲线如图⑤所示。图中a、b、c各点与图④中曲线上a、b、c各点相对应。在oa和ab段RX是随H的增加而上升，到b点以后，随H的增大R\(_{X}\)逐渐下降，这种RX随H增加而下降的特性，正是我们所需要的，是一种可变内阻随电流变化的负阻特性。这种铁磁材料在磁化电流作用下，呈现的物理现象称为具有铁心电感的负阻效应。
适当地选择线圈的匝数和铁心的截面积，使电感线圈工作在bc段（R\(_{X}\)随H增加而下降的那一段），联接在灯丝两端，就可以对灯丝电流进行补偿。如图⑥当电源电压U增加或减少时，使电感线圈电流变化，而端电压维持在一定的范围。同时，利用电感补偿时，可以在线圈上任意抽头，以便选取适当的电压来供给不同的灯丝电压的需要。利用电感补偿，还可以使不同灯丝电流的电子管串联工作。由于线圈抽头的作用，使各电子管灯丝电压不随电流大小而造成端电压的差别，没有电压高低的顾虑。所以使用电感补偿，不仅可以稳定电压，还可以使不同灯丝电压和电流的电子管组合运用，而且安全可靠。这对设计、制造和维修都带来方便。
上面谈到R\(_{X}\)～H曲线是由B～H曲线变换而来。在铁磁材料手册中，都列有B～H曲线，为了计算简便，可以按B～H曲线直接设计电感补偿器，而不必再去绘制RX～H曲线。
由于在B～H曲线b点以后的线段是非直线性的，各点的斜率不同，所具有的补偿效果也不相同，应根据电路的要求来选择适当的工作段。例如图⑦磁场强度ΔH\(_{1}\)和ΔH2所对应的工作段cd和ab，它的稳定范围ΔB\(_{1}\)和ΔB2是不同的，显然ΔB\(_{1}\)要比ΔB2的稳定效果要好，电压变动率小于ΔB\(_{2}\)。但ΔB1所要求的磁化电流大于ΔB\(_{2}\)，补偿容量大。因此铁心与导线所用的材料也多，所以应按照电路具体要求，来决定工作段。
由于磁性材料的种类繁多，材料性能差异较大，在设计时，应根据所用材料的磁化曲线进行设计。（待续）（郑诗卫、韩惠仁执笔）（南京木器厂电视车间技术组）