CN107683006A - 一种多交错直流hid开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多交错直流HID开关电源,其中点火输出单元与第一电感单元、第二电感单元相连，第一电感单元与第一交错桥臂单元相连同时连向电流信号采集单元，第二电感单元与第二交错桥臂单元相连同时连向电流信号采集单元，电流信号采集单元连向信号采集单元，第一交错桥臂单元与第二交错桥臂单元相连并与HVDC直流输入EMC单元相连，初级信号接口单元连向开关信号驱动单元，开关信号驱动单元连向第一交错桥臂单元以及第二交错桥臂单元，信号采集单元连向初级信号接口单元。将现有的单一桥臂的全桥开关电源电路方法改进成为多交错桥臂的全桥开关电源电路的方法，有效提高了直流HID开关电源的大功率应用的电源转换效率。

Description

一种多交错直流HID开关电源
技术领域
本发明涉及一种开关电源，更具体的来说，涉及一种多交错直流HID开关电源。
背景技术
现有的直流HID开关电源主流方案采用的是单一桥臂的全桥开关电源电路方案。当电源功率增大时，流过各个开关桥臂的电流也增大，导致整体功率损耗按平方倍率地增大，使得单一桥臂的全桥HID开关电源电路方案难于在大功率电源上的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种大功率应用的电源转换效率高的直流HID开关电源。
为实现上述目的，本发明采用一种多交错直流HID开关电源，包括功率转换电路和信号控制电路，功率转换电路包括HVDC直流输入EMC单元、桥臂单元、电感单元以及点火驱动单元；信号控制电路包括信号采集单元、电流信号采集单元、开关信号驱动单元以及初级信号接口单元，其中桥臂单元为交错桥臂单元，交错桥臂单元包括第一交错桥臂单元以及第二交错桥臂单元，电感单元包括第一电感单元以及第二电感单元；点火输出单元与第一电感单元、第二电感单元相连，第一电感单元与第一交错桥臂单元相连同时连向电流信号采集单元，第二电感单元与第二交错桥臂单元相连同时连向电流信号采集单元，电流信号采集单元连向信号采集单元，第一交错桥臂单元与第二交错桥臂单元相连并与HVDC直流输入EMC单元相连，初级信号接口单元连向开关信号驱动单元，开关信号驱动单元连向第一交错桥臂单元以及第二交错桥臂单元，信号采集单元连向初级信号接口单元。
这样的设置，将现有的单一桥臂的全桥开关电源电路方法改进成为多交错桥臂的全桥开关电源电路的方法，有效提高了直流HID开关电源的大功率应用的电源转换效率。
本发明进一步设置为，第一交错桥臂单元包括开关管QL1、开关管QL2、开关管QL3、开关管QL4以及电阻RS4，开关管QL2的一端与开关管QL1相连并连向DC1，另一端连向电阻RS2以及开关管QL3；开关管QL3的一端与电阻RS2以及开关管QL2相连，另一端连向开关管QL4与GNDP，开关管QL4的一端连向开关管QL1与线圈LL1，另一端连向GNDP，开关管QL1的一端连向DC1，另一端连向线圈LL1与开关管QL4，电阻RS2的一端与开关管QL2、开关管QL3相连，另一端连向线管LL2。
这样的设置，将两个或多个开关桥臂代替现有的单一开关桥臂，用以分流总桥臂的电流。
本发明进一步设置为，第一电感单元包括线圈LL1以及线圈LL2，线圈LL1的一端连向开关管QL1与开关管QL4，另一端连向HID灯珠，线圈LL2的一端连向电阻RS4，另一端连向HID灯珠。
这样的设置，将单一桥臂的全桥开关电源电路中的电感一分为二，分别放置于HID灯珠的两侧，使得多桥臂交错开关成为可行。
本发明进一步设置为，交错桥臂单元与电感单元的数量不限于两个，这样设置的有益效果是，数量越多的交错桥臂单元能够更好的分流总桥臂的电流，使得电源转换效率提升。
附图说明
图1是本发明实施例一种多交错直流HID开关电源的原理方框图；
图2是本发明实施例一种多交错直流HID开关电源的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种多交错直流HID开关电源，包括功率转换电路和信号控制电路，功率转换电路包括HVDC直流输入EMC单元、桥臂单元、电感单元以及点火驱动单元；信号控制电路包括信号采集单元、
电流信号采集单元、开关信号驱动单元以及初级信号接口单元，其中桥臂单元为交错桥臂单元，交错桥臂单元包括第一交错桥臂单元以及第二交错桥臂单元，电感单元包括第一电感单元以及第二电感单元；点火输出单元与第一电感单元、第二电感单元相连，第一电感单元与第一交错桥臂单元相连同时连向电流信号采集单元，第二电感单元与第二交错桥臂单元相连同时连向电流信号采集单元，电流信号采集单元连向信号采集单元，第一交错桥臂单元与第二交错桥臂单元相连并与HVDC直流输入EMC单元相连，初级信号接口单元连向开关信号驱动单元，开关信号驱动单元连向第一交错桥臂单元以及第二交错桥臂单元，信号采集单元连向初级信号接口单元。
如图2所示，第一交错桥臂单元包括开关管QL1、开关管QL2、开关管QL3、开关管QL4以及电阻RS4，开关管QL2的一端与开关管QL1相连并连向DC1，另一端连向电阻RS2以及开关管QL3；开关管QL3的一端与电阻RS2以及开关管QL2相连，另一端连向开关管QL4与GNDP，开关管QL4的一端连向开关管QL1与线圈LL1，另一端连向GNDP，开关管QL1的一端连向DC1，另一端连向线圈LL1与开关管QL4，电阻RS2的一端与开关管QL2、开关管QL3相连，另一端连向线管LL2；第一电感单元包括线圈LL1以及线圈LL2，线圈LL1的一端连向开关管QL1与开关管QL4，另一端连向HID灯珠，线圈LL2的一端连向电阻RS4，另一端连向HID灯珠。其中，交错桥臂单元与电感单元的数量不限于两个。
本发明的工作原理：直流输入电压经过直流输入EMC单元滤波后连接至第一、第二交错桥臂单元的顶端DC1和底端GNDP。
当HID灯珠工作在“右极性”时，即相位信号设置为PHS1＝1，PHS0＝0时，采样开关Q1开通，采样开关Q2截止；第一交错桥臂所有的高端开关开关管QL1，开关管QL2均保持断开状态，所有的低端开关开关管QL3、开关管QL4均保持开通状态；第二交错桥臂的上下开关开关管QR1和开关管QR3，开关管QR2和开关管QR4则按互补开关的方式工作。此时每个开关周期中的激磁能量来自于直流电源，电流从第二交错桥臂单元的高端开关流入，经第二电感单元流入点火输出单元，再给HID灯珠。而流出点火输出单元的电流，流经第一电感单元后，通过第一交错桥臂单元的低端开关，返回给直流电源。每个开关周期中的退磁能量来自于第一、第二两个电感单元。第一、第二两个交错桥臂单元的低端开关和第一、第二两个电感单元，以及点火输出单元，构成了退磁电流的串联回路。此时流经HID灯珠的开关电流信号Icsm通过测量开关Q1从电阻RS2上的电压VS2取得。
当HID灯珠工作在“左极性”时，即相位信号设置为PHS1＝0，PHS0＝1时，采样开关Q1截止，采样开关Q2开通；第一交错桥臂单元的上下开关开关管QL1和开关管QL2，开关管QL3和开关管QL4按互补开关的方式工作，第二交错桥臂的所有高端开关QR1、QR2则均保持断开状态，所有低端开关开关管QR3、开关管QR4则均保持开通状态。此时每个开关周期中的激磁能量来自于直流电源，电流从第一交错桥臂的高端开关流入，经第一电感单元流入点火输出单元，再给HID灯珠。而流出点火输出单元的电流，流经第二电感单元后，通过第二交错桥臂单元的低端开关，返回给直流电源。每个开关周期中的退磁能量来自于第一、第二两个电感单元。第一、第二两个交错桥臂单元的低端开关和第一、第二两个电感单元，以及点火输出单元，构成了退磁电流的串联回路。此时流经HID灯珠的开关电流信号Icsm通过测量开关Q2从电阻RS1上的电压VS1取得。
在信号采集单元中，通过二极管D1和电阻R2取得输入直流电压信号Vacc；通过电阻R3，R4取得HID灯珠电压差分信号；上述三个信号都接入初级信号接口单元，供电源控制分析。
初级信号接口单元中的电源控制器在分析输入信号后产生交错开关信号PWM0，PWM1，PWM2，PWM3，他们通过驱动器DR1，驱动器DR2、驱动器DR3、驱动器DR4后成为信号D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8，接入相关的开关管QL1、开关管QL2、开关管QL3、开关管QL4，和开关管QR1、开关管QR2、开关管QR3、开关管QR4，控制电路的开关工作状态。

Claims (5)

1.一种多交错直流HID开关电源，包括功率转换电路和信号控制电路，功率转换电路包括HVDC直流输入EMC单元、桥臂单元、电感单元以及点火驱动单元；信号控制电路包括信号采集单元、电流信号采集单元、开关信号驱动单元以及初级信号接口单元，其特征在于：所述的桥臂单元为交错桥臂单元，所述的交错桥臂单元包括第一交错桥臂单元以及第二交错桥臂单元，所述的电感单元包括第一电感单元以及第二电感单元；点火输出单元与第一电感单元、第二电感单元相连，第一电感单元与第一交错桥臂单元相连同时连向电流信号采集单元，第二电感单元与第二交错桥臂单元相连同时连向电流信号采集单元，电流信号采集单元连向信号采集单元，第一交错桥臂单元与第二交错桥臂单元相连并与HVDC直流输入EMC单元相连，初级信号接口单元连向开关信号驱动单元，开关信号驱动单元连向第一交错桥臂单元以及第二交错桥臂单元，信号采集单元连向初级信号接口单元。
2.根据权利要求1所述的一种多交错直流HID开关电源，其特征在于：所述的第一交错桥臂单元包括开关管QL1、开关管QL2、开关管QL3、开关管QL4以及电阻RS4，开关管QL2的一端与开关管QL1相连并连向DC1，另一端连向电阻RS2以及开关管QL3；开关管QL3的一端与电阻RS2以及开关管QL2相连，另一端连向开关管QL4与GNDP，开关管QL4的一端连向开关管QL1与线圈LL1，另一端连向GNDP，开关管QL1的一端连向DC1，另一端连向线圈LL1与开关管QL4，电阻RS2的一端与开关管QL2、开关管QL3相连，另一端连向线管LL2。
3.根据权利要求1或2所述的多交错直流HID开关电源，其特征在于：所述的第一电感单元包括线圈LL1以及线圈LL2，线圈LL1的一端连向开关管QL1与开关管QL4，另一端连向HID灯珠，线圈LL2的一端连向电阻RS4，另一端连向HID灯珠。
4.根据权利要求1或2所述的多交错直流HID开关电源，其特征在于：所述的交错桥臂单元与电感单元的数量不限于两个。
5.根据权利要求3所述的多交错直流HID开关电源，其特征在于：所述的交错桥臂单元与电感单元的数量不限于两个。
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