CN107949135B - 一种基于igbt与cmos双回路调节氙灯驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氙气灯驱动电路技术领域，具体涉及一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路；它包括辐照度传感器、调节环路、PID控制器、CMOS管、脉冲氙气灯、DC300V电源；辐照传感器将辐照度负反馈至调节环路，然后经PID控制器进行偏差调节后传递到CMOS管的栅极G；脉冲氙气灯一端接入DC300V电源，另一端接入CMOS管的漏极D；CMOS管的源极S接入DC300V电源的负极；它还包括匹配功率电阻和IGBT；匹配功率的一端接入IGBT的集电极C，另一端接入脉冲氙气灯和CMOS管之间；IGBT的发射极E连接到DC300V电源的负极；IGBT的门极G连接到另一个调节环路；本发明基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，它减少了CMOS管的使用数量，延长了CMOS管的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及氙气灯驱动电路技术领域，具体涉及一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路。
背景技术
现有产品太阳光模拟器需要输出为脉冲光源(150ms)的恒定光源，来保证组件测试的光源输入准确性及光源达到3A级别(IEC60904-9)，因此目前采用的方式为采用纯线性调节方式。具体实现方式为通过mcu给定一个基准电压值通过硬件PI调节环，PI环路同时还引入采用光电转换的电池片采集光照强度的负反馈信号通过比较输出一个MOS管驱动信号来驱动驱动板的MOS导通量来实现输出光源的恒定。由于采用PI调节的负反馈及氙灯特性会导致氙灯在触发点亮的2-3ms内电流产生过冲，瞬态du/dt可达到60A，从而导致mos管击穿，行业内的改进方式是采用并联mos管增加多组的方式来进行mos管分流，减缓mos管的击穿概率。但是采用这种方案有以下两个问题：1.通常在最接近导线处mos管发热严重易击穿；2.再负反馈失效的情况下mos驱动信号输出最大值，会导致接近导线处mos管击穿。
现有产品太阳光模拟器的驱动部分都是多个CMOS管并联，通过CMOS管控制氙灯回路的电流，来达到调节光强的目的。传统驱动方案的缺陷：1、该方案为线性调节方式，功耗大，发热量大，容易导致氙灯驱动电路损坏；2、该方案采用了大量的CMOS管并联，要做到均流，对COMS管的一致性要求非常高，稍有偏差很容易造成个别COMS管过流，容易造成CMOS管击穿；3、模拟太阳光震荡幅度大、稳定时间长，造成氙灯使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，它是在现有的并联CMOS管电路的基础上进行的改进，将多个并联的CMOS管用IGBT代替；它包括辐照度传感器、调节环路、PID控制器、CMOS管、脉冲氙气灯、DC300V电源；辐照传感器将辐照度负反馈至调节环路，然后经PID控制器进行偏差调节后传递到CMOS管的栅极G；脉冲氙气灯一端接入DC300V电源，另一端接入CMOS管的漏极D；CMOS管的源极S接入DC300V电源的负极；它还包括匹配功率电阻和IGBT；匹配功率的一端接入IGBT的集电极C，另一端接入脉冲氙气灯和CMOS管之间；IGBT的发射极E连接到DC300V电源的负极；IGBT的门极G连接到另一个调节环路；所述IGBT的为型号ikw50n60t的IGBT；功率匹配电阻为铝壳电阻702-6-2-02，50W/33Ω/1％精度/温度系数＜±0.0001Ω/℃。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，它使用IGBT+功率CMOS管并联协同驱动方案，IGBT最高承担85％的驱动电流，CMOS管承担15％的驱动电流，通过标准电池片反馈，对CMOS管进行PID调节，以达到稳定光强的目的；它大大减少了CMOS的使用数量，和COMS管承载的电流，从而达到降低COMS管电流及功耗，降低发热量，增加使用寿命的目的；它通过IGBT进行粗调，COMS管进行细调，使模拟太阳光能迅速稳定，减少震荡幅度和时间。
附图说明
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本具体实施方式所述的一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，它包括辐照度传感器、调节环路、PID控制器、CMOS管、脉冲氙气灯、DC300V电源；辐照传感器将辐照度负反馈至调节环路，然后经PID控制器进行偏差调节后传递到CMOS管的栅极G；脉冲氙气灯一端接入DC300V电源，另一端接入CMOS管的漏极D；CMOS管的源极S接入DC300V电源的负极；它还包括匹配功率电阻和IGBT；匹配功率的一端接入IGBT的集电极C，另一端接入脉冲氙气灯和CMOS管之间；IGBT的发射极E连接到DC300V电源的负极；IGBT的门极G连接到另一个调节环路；所述IGBT的为型号ikw50n60t的IGBT；功率匹配电阻为铝壳电阻702-6-2-02，50W/33Ω/1％精度/温度系数＜±0.0001Ω/℃。
进一步地：所述辐照度传感器在1000W/㎡辐照强度下输出2.5V电压。
进一步地：所述脉冲氙气灯为1500W短弧脉冲氙灯。
进一步地：所述CMOS管为型号47N60C3的CMOS管。
本发明所述的一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，它的工作原理为：1、该驱动电路驱动氙灯输出的辐照度在：600～1200(w/m2)之间，电路总电流为10(A)左右。2、IGBT回路承载整个氙灯驱动回路的基准电流，即5(A)，IGBT回路电流调节原理为：通过匹配功率电阻的电阻值来调节IGBT回路的电流，使IGBT回路的电流为一个固定的值。3、通过CMOS回路来动态调节整个氙灯驱动回路的电流，回路承载的电流为1-6(A)。4、CMOS回路的电流调节方法为光强负反馈。5、通过控制板设定驱动电路的辐照度和闪灯时长，为硬件PID调节电路提供基准值驱动CMOS输出，CMOS和IGBT回路在高压触发信号的作用下，共同使氙灯产生模拟太阳光；此时辐照度传感器(标准电池片)采集氙灯输出的光强并转换成电信号，电信号反馈到硬件PID调节电路，使调整CMOS回路驱动电流，从而使整个氙灯驱动回路达到动态平衡，得到稳定的模拟太阳光。6、氙灯驱动方式为，提供驱动电流的头同时提供高压触发，氙灯被瞬间点亮，驱动电流消失氙灯熄灭；7、氙灯输出的模拟太阳光光强与驱动电流成正比，与高压触发信号无关。
本发明所述的一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，它使用IGBT+功率CMOS管并联协同驱动方案，IGBT最高承担85％的驱动电流，CMOS管承担15％的驱动电流，通过标准电池片反馈，对CMOS管进行PID调节，以达到稳定光强的目的；它大大减少了CMOS的使用数量，和COMS管承载的电流，从而达到降低COMS管电流及功耗，降低发热量，增加使用寿命的目的；它通过IGBT进行粗调，COMS管进行细调，使模拟太阳光能迅速稳定，减少震荡幅度和时间。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (4)
1.一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，它包括辐照度传感器、调节环路、PID控制器、CMOS管、脉冲氙气灯、DC300V电源；辐照传感器将辐照度负反馈至调节环路，然后经PID控制器进行偏差调节后传递到CMOS管的栅极G；脉冲氙气灯一端接入DC300V电源，另一端接入CMOS管的漏极D；CMOS管的源极S接入DC300V电源的负极；其特征在于：它还包括匹配功率电阻和IGBT；匹配功率电阻的一端接入IGBT的集电极C，另一端接入脉冲氙气灯和CMOS管之间；IGBT的发射极E连接到DC300V电源的负极；IGBT的门极G连接到另一个调节环路；所述IGBT的为型号ikw50n60t的IGBT；功率匹配电阻为铝壳电阻702-6-2-02，50W/33Ω/1％精度/温度系数＜±0.0001Ω/℃；IGBT回路承载整个氙灯驱动回路的基准电流，IGBT回路电流调节原理为：通过匹配功率电阻的电阻值来调节IGBT回路的电流，使IGBT回路的电流为一个固定的值；使用IGBT+功率CMOS管并联协同驱动方案，IGBT最高承担85％的驱动电流，CMOS管承担15％的驱动电流。
2.根据权利要求1所述的一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，其特征在于：所述辐照度传感器在1000W/㎡辐照强度下输出2.5V电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，其特征在于：所述脉冲氙气灯为1500W短弧脉冲氙灯。
4.根据权利要求1所述的一种基于IGBT与CMOS双回路调节氙灯驱动电路，其特征在于：所述CMOS管为型号47N60C3的CMOS管。
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