CN105592617A - 脉冲氙灯起辉器 - Google Patents

Abstract

本发明所述脉冲氙灯起辉器，由推挽输入级、变压器、和输出级组成，所述推挽输入级包括两个功率开关，分别连接在变压器和输入直流电源与地之间，所述变压器原边由连续缠绕的第一原边和第二原边组成，所述第一原边起点和第二原边终点分别连接两个功率开关，所述第一原边和第二原边的连接点连接输入直流电源；所述输出级包括桥式整流电路，所述桥式整流电路由四个功率二极管连接而成，桥式整流电路的输出端并联有RC支路，所述RC支路由串联的第二电容和第二电阻组成，还包括连接在桥式整流电路输出端的整流电感。本发明结构简单、输出稳定、体积小、重量轻、效率高。

Description

脉冲氙灯起辉器

技术领域

本发明涉及电子电路领域，具体地，涉及一种脉冲氙灯起辉器。

背景技术

随着计算机、机械、电子技术的发展，道路检测车使得大规模、快速、准确地获取道路使用信息成为可能。检测车上的摄像系统按摄像速度分为普通摄像机、高速摄像机和数码摄像机，其中高速摄像机主要用于对路面的裂缝、坑槽等破坏状况进行图像采集。然而在使用高速摄像机时，大多数检测车采用的是持续照射的光源。由于光源的强度较低，在实际使用时往往需要增加曝光时间来达到高质量的图像数据。因此，提高照射的光源强度可以提高图像数据的质量。

脉冲氙灯的优点是能解决光亮度与伴随热量的矛盾。它放电时发出强烈的光，但闪光持续时间很短，所以热量影响较小。由于瞬时光能量大，图像的层次还原较好。为了延长脉冲氙灯的寿命，提高光电转换效率，在重复率较低的情况下，一般需要在脉冲大电流放电之前加上预燃电流。如果采用传统的工频变压器式预燃电路，就必须增大滤波电容和大功率限流电阻，增大了电路的体积，电路也容易因干扰而被误认为解除预燃。另外，脉冲氙灯在工作时，弧光放电时间较长，放电电容的能量释放不充足而聚集可能导致放电电容不能正常放电的现象出现。

发明内容

为克服现有技术中脉冲氙灯预燃电路体积庞大，可能导致放电电容不能正常放电的技术缺陷，本发明公开了一种脉冲氙灯起辉器。

本发明所述脉冲氙灯起辉器，由推挽输入级、变压器、和输出级组成，所述推挽输入级包括两个功率开关，分别连接在变压器和输入直流电源与地之间，所述变压器原边由连续缠绕的第一原边和第二原边组成，所述第一原边起点和第二原边终点分别连接两个功率开关，所述第一原边和第二原边的连接点连接输入直流电源；所述输出级包括桥式整流电路，所述桥式整流电路由四个功率二极管连接而成，桥式整流电路的输出端并联有RC支路，所述RC支路由串联的第二电容和第二电阻组成，还包括连接在桥式整流电路输出端的整流电感。

优选的，所述推挽输入级还包括PWM控制器，与两个功率开关的控制端连接。

进一步的，所述PWM控制器为UC3825。

优选的，所述推挽输入级还包括与功率开关连接的尖峰吸收电路，所述尖峰吸收电路包括正极接地，负极连接功率开关输出端的稳压二极管，及与稳压二极管并联的滤波支路，所述滤波支路由串联的第一电容和第一电阻组成。

优选的，还包括并联在脉冲氙灯起辉器输出端的稳压电容。

本发明所述脉冲氙灯起辉器，根据脉冲氙灯起辉预燃时气体放电的特点，采用推挽变换器和高频变压器构成预燃电路以及利用串联谐振原理实现高压起辉，结构简单、输出稳定、体积小、重量轻、效率高。试验结果表明，该电源工作可靠，运行稳定，具有很强的实用价值。

附图说明

图1是本发明一种具体实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明所述脉冲氙灯起辉器，由推挽输入级、变压器、和输出级组成，所述推挽输入级包括两个功率开关Q，分别连接在变压器T和输入直流电源与地之间，所述变压器原边由连续缠绕的第一原边和第二原边组成，所述第一原边起点和第二原边终点分别连接两个功率开关，所述第一原边和第二原边的连接点连接输入直流电源；所述输出级包括桥式整流电路，所述桥式整流电路由四个功率二极管连接而成，桥式整流电路的输出端并联有RC支路，所述RC支路由串联的第二电容C2和第二电阻R2组成，还包括连接在桥式整流电路输出端的整流电感L。

研究表明，脉冲氙灯在高频工作时呈电阻特性。点亮之前，其等效电阻很大，相当于负载开路。此时，控制芯片UC3825输出最大占空比的PWM驱动信号，推挽变换器输出高压起辉电压使脉冲氙灯内的气体电离导通；起辉后，高压起辉电路停止工作，其等效电阻急剧减少，相当于负载短路。此时，控制芯片UC3825检测主电路的电流峰值调节输出PWM的占空比，系统进入闭环控制，推挽变换器输出脉冲氙灯预燃工作时的维持电流；此后，脉冲氙灯的等效电阻逐渐达到稳态并保持恒定。

如图1所示。功率开关器件Q1、Q2组成推挽变换器；高频变压器T1组成升压环节，电感L2、电容C6和电感L3、L4构成的高频耦合升压互感器组成高压起辉环节，二极管D3~D6组成输入输出整流滤波环节。

交流220V电压经过变压器隔离整流滤波后为125V，作为推挽变换器输入的直流电压。推挽变换器选用功率MOSFET器件IRF460。第一电容C1、第一电阻R1和稳压二极管D1构成尖峰吸收电路，在器件瞬间关断时，吸收开关器件及线路上的尖峰电压，减少功率MOS管关断时的电压应力，C1=0.01μF，R1=3.6kΩ，二极管D1耐压大于500V，选择UF4007。

高频变压器的磁芯选用软磁铁氧体，磁通密度通常选用Bm=0.2T。原端电流较大，如果选择单股绕线则有效面积直径D=0.62mm，线径较大，趋肤效应严重，因此采用多股导线并绕。原端采用5股并绕，每股导线的截面积S=0.3/5=0.06mm2，每股的线径D=0.28mm。副端采用单股绕制，所需的导线电流截面积为S=0.1/3mm2，线径D=0.22mm。变压器副端整流桥的最高电压为1000V。二极管耐压应大于1000V，选择36MB160A。整流电路中的电容一般采用电解电容，起到平滑滤波，减少直流电压中的交流成分。如果选择的滤波电容太小，滤波后的直流电压脉动会较大，为了得到所要求的输出电压，需要较大的占空比调节范围和过高的闭环增益，滤波后的直流电压最小值也比较小，要求高频变压器原副边匝比变大，并使开关管中的电流增加，输出整流二极管的反向电压增加；如果选择的滤波电容太大，充电电流脉冲宽度变窄，幅值增大，导致EMI增加。

控制芯片UC3825的集成度很高，电路设计主要针对外围电路参数进行。外围电路包括电压误差比较补偿网络、振荡输入、限流保护、输出尖峰电压吸收电路。UC3825采用峰值电流控制模式，电压误差反馈作为电流峰值的给定，与采样电流进行比较，生成PWM驱动信号。

通电后，脉冲氙灯的等效电阻很大，相当于负载开路，电路处于未工作状态，变压器的副端功率为零。原端电流很小，约0.1A。控制芯片UC3825输出最大占空比的有死区时间的互补PWM驱动信号。此时，高频变压器的原端电压很高，晶闸管VT1导通后，充电电容C6和耦合电感L3发生串联谐振，谐振电压突然加到电感L3两端，直至电能消耗完毕。此时，脉冲氙灯内的气体电离导通。

起辉完成后，脉冲氙灯导通，高压启辉电路停止工作。其等效电阻急剧减少，相当于负载短路，控制芯片UC3825调节输出PWM驱动信号，系统进入了闭环控制，变压器原端电压下降，推挽变换器输出预燃电压维持脉冲氙灯工作时的维持电流。此后，灯的等效电阻逐渐达到稳态并保持恒定，四路并联的脉冲氙灯同时工作。

如上所述，可较好的实现本发明。

Claims (5)

1.脉冲氙灯起辉器，其特征在于，由推挽输入级、变压器、和输出级组成，所述推挽输入级包括两个功率开关，分别连接在变压器和输入直流电源与地之间，所述变压器原边由连续缠绕的第一原边和第二原边组成，所述第一原边起点和第二原边终点分别连接两个功率开关，所述第一原边和第二原边的连接点连接输入直流电源；所述输出级包括桥式整流电路，所述桥式整流电路由四个功率二极管连接而成，桥式整流电路的输出端并联有RC支路，所述RC支路由串联的第二电容和第二电阻组成，还包括连接在桥式整流电路输出端的整流电感。

2.根据权利要求1所述的脉冲氙灯起辉器，其特征在于，所述推挽输入级还包括PWM控制器，与两个功率开关的控制端连接。

3.根据权利要求2所述的脉冲氙灯起辉器，其特征在于，所述PWM控制器为UC3825。

4.根据权利要求1所述的脉冲氙灯起辉器，其特征在于，所述推挽输入级还包括与功率开关连接的尖峰吸收电路，所述尖峰吸收电路包括正极接地，负极连接功率开关输出端的稳压二极管，及与稳压二极管并联的滤波支路，所述滤波支路由串联的第一电容和第一电阻组成。

5.根据权利要求1所述的脉冲氙灯起辉器，其特征在于，还包括并联在脉冲氙灯起辉器输出端的稳压电容。