CN111586912B - 一种hid灯控制电路及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种HID灯控制电路及其工作方法，该种HID灯控制电路包括电源模块、HID灯管模块、电感镇流器模块以及触发器模块；触发器模块包括依次通讯连接的DC供电单元、MCU控制单元、光电隔离传输单元以及双向可控硅触发单元；DC供电单元分别与电源模块和电感镇流器模块相连，双向可控硅触发单元分别与HID灯管模块和电感镇流器模块相连；电感镇流器模块包括主绕组L1和升压绕组L2，电感镇流器模块的主绕组L1与电源模块相连、电感镇流器模块的升压绕组L2与HID灯管模块相连。本申请实施例还公开了一种HID灯控制电路的工作方法。根据本申请的HID灯控制电路及其工作方法，能够确保镇流器和触发器的安全使用，并提高HID灯的安全性。

Description

一种HID灯控制电路及其工作方法

技术领域

本申请涉及高压气体放电灯控制电路技术领域，具体是一种HID灯控制电路及其工作方法。

背景技术

高压气体放电灯简称HID(High intensity discharge)，是一种弧光放电型光源，灯管内充有金属蒸气和卤化物，静态不发光呈高阻态。当HID通电工作时，在电感式镇流器储能和触发器产生的高压脉冲能量作用下，HID管内电极间的金属卤化物蒸气被电离击穿，产生弧光放电而发出可见光。因电感镇流器的恒流作用，HID启动点燃，形成稳定的电弧成为低阻态后，则触发器停止触发工作进入休止状态。

由于HID使用中存在着灯管老化，失效以及电路联接故障等异常情况。传统触发器在HID灯故障异常情况下，触发器通电后仍会持续输出高压触发能量，使触发器始终处于高电压导通状态，由于长时间高压触发能量的产生和冲击，会造成触发器和电感镇流器的失效损坏，产生安全隐患，引发安全事故。同样的，在传统触发器触发HID灯的工作方法中，HID灯通电后，触发器通过HID灯是否处于高阻态状态来判断触发器是否需要进行下一次触发，造成HID灯在失效或故障时，触发器持续保持高电压状态下的导通状态，导致触发器和镇流器失效的问题出现，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明为了解决第一个技术问题，提供一种HID灯控制电路，通过MCU控制单元对双向可控硅触发单元进行控制，使触发的工作受MCU控制单元的控制，避免触发器始终处于高压状态导通造成的损坏问题，确保镇流器和触发器的安全使用。为解决第二个技术问题，提供了一种HID灯控制电路的工作方法，双向可控硅触发单元接收到HID灯管模块的高或低阻态的反馈电压，并通过MCU控制单元对触发管的阈值电压进行限制，从而对双向可控硅的导通进行控制，使HID灯的触发器在双向可控硅触发单元的控制下，根据HID灯管模块的实时状态对HID灯执行触发任务，确保镇流器和触发器的安全使用，并提高HID灯的安全性。

为实现上述第一个技术目的，本发明提供了一种HID灯控制电路，包括电源模块、HID灯管模块、电感镇流器模块以及触发器模块；所述触发器模块包括依次通讯连接的DC供电单元、MCU控制单元、光电隔离传输单元以及双向可控硅触发单元；所述DC供电单元分别与所述电源模块和所述电感镇流器模块相连，所述双向可控硅触发单元分别与所述HID灯管模块和所述电感镇流器模块相连；所述电感镇流器模块包括主绕组L1和升压绕组L2，所述电感镇流器模块的主绕组L1与所述电源模块相连、所述电感镇流器模块的升压绕组L2与所述HID灯管模块相连。

基于上述结构，通过MCU控制单元对双向可控硅的触发进行控制，使双向可控硅的导通与截止处于MCU控制单元的控制下，当HID灯管在失效或连接电路发生故障情况下，即使触发器模块的双向可控硅接收不到HID灯管处于低阻态状态下的反馈信号，在触发器模块多次触发后仍然不能正常启动HID灯管燃灯时，触发器模块的MCU控制单元控制触发器单元能自动停止触发工作，避免触发器模块处于始终导通触发的状态，造成触发器模块和电感镇流器模块的失效甚至损坏的问题出现，有效地保护触发器和镇流器在HID异常状态下的安全使用。

作为优选，所述双向可控硅触发单元包括双向可控硅电源端、电压传输端、双向可控硅开关端、双向可控硅控制电路、双向可控硅控制信号输入端；所述双向可控硅电源端与所述DC供电单元连接；所述电压传输端与所述电感镇流器模块和所述HID灯管模块连接；所述双向可控硅开关端与所述电感镇流器模块连接；所述双向可控硅控制信号输入端与所述光电隔离传输单元连接；所述双向可控硅控制电路包括触发管D1和双向可控硅D2；所述双向可控硅D2的控制极G与所述触发管D1连接，并通过所述触发管D1与所述双向可控硅控制信号输入端连接；所述双向可控硅D2的第一主电极T1分别与所述双向可控硅电源端和所述双向可控硅控制信号输入端连接；所述双向可控硅D2的第二主电极T2通过加速电容器C4与所述双向可控硅开关端连接，所述加速电容器C4与限流阻尼电阻器并联；所述触发管D1通过RC阻容电路与所述双向可控硅电源端连接；所述触发管D1通过降压电路与所述电压传输端连接，并与所述RC阻容电路连接。

进一步地，双向可控硅D2受控于具有双向负阻特性的触发管D1，触发管D1的工作建立于RC阻容电路电位，同时受到电压传输端反馈的HID灯管模块的灯管电压影响，双向可控硅控制信号输入端输入的电平信号改变触发管D1的门限电压；电路上电后，当HID灯管模块在静止高阻态时，电压传输端输入电感镇流器模块的升压绕组L2输出的数千伏的触发电压使触发管D1门限开启，双向可控硅D2工作，HID灯管模块被触发和发出可见弧光；且HID灯管模块呈现低压管电压的燃灯低阻状态，此时低压管电压小于触发管D1的门限电压不足以打开触发管D1，触发管D1关闭，双向可控硅D2截止，从而实现触发管D1的门限电压对触发器模块的控制，确保HID灯控制电路中镇流器和触发器的安全使用。

作为优选，所述降压电路包括串联的电阻器R9和电阻器R10；所述RC阻容电路包括电阻器R13、电阻器R14和电容器C3，所述电阻器R13和所述电阻器R14串联后与所述电容器C3并联；所述双向可控硅控制信号输入端包括输入端A和输入端B，所述输入端A和所述输入端B连接于RC阻容电路两端，所述双向可控硅D2的控制极G通过所述触发管D1与所述输入端B连接，所述双向可控硅D2的第一主电极T1与所述输入端A连接。

作为优选，所述光电隔离传输单元包括依次连接的微机信号输入端、可变阻抗电路、隔离及阻抗信号输出端；所述微机信号输入端与所述MCU控制单元连接；所述可变阻抗电路包括依次连接的光电耦合器IC3、稳压二极管ZD2和整流桥BD2；所述光电耦合器IC3的发光源一端的正极连接+5V电源，所述光电耦合器IC3的发光源一端的负极与放大器Q1的集电极相连，所述放大器Q1的基集通过基极偏置电阻R8与所述微机信号输入端相连，所述放大器Q1的发射极接地；所述光电耦合器IC3的受光器一端的集电极通过所述稳压二极管ZD2与所述整流桥BD2的二极管双负极相连；所述光电耦合器IC3的受光器一端的发射极与所述整流桥BD2的二极管双正极相连，所述隔离及阻抗信号输出端与所述双向可控硅控制信号输入端相连。

借由上述光电隔离传输单元的结构，双向可控硅触发单元在触发时，存在着高压电位场，MCU控制单元的低压控制信号不能直接驱动和控制双向可控硅，MCU控制单元的控制信号经基极偏置电阻R8和放大器Q1放大后，改变光电耦合器IC3、稳压二极管ZD2和整流桥BD2组成的可变阻抗电路的阻抗，输出至双向可控硅触发单元，使触发管D1的门限阈值改变，从而对双向可控硅D2的导通工作进行控制，提高了本申请HID触发器电路的可靠性，确保HID镇流器和触发器的安全使用。

作为优选，所述MCU控制单元包括微机电源输入端、微机芯片IC2、高频旁路电容器C2和微机信号输出端；所述微机电源输入端与所述DC供电单元和所述微机芯片IC2相连，所述微机信号输出端与所述微机芯片IC2的I/O端口相连；所述高频旁路电容器C2与所述微机芯片IC2的供电电源端并联。

作为优选，所述DC供电单元包括依次连接的电源输入端、容性降压电路、整流电路、滤波电路、限流稳压电路和电源输出端；所述电源输入端与所述电源模块连接，所述电源输出端与所述MCU控制单元相连。

进一步地，通过DC供电单元对电源模块输入的市电进行无功线性降压、整流和稳压，使MCU控制单元得到稳定可靠的5VDC供电，从而提高本申请HID灯控制电路的可靠性，确保HID镇流器和触发器的安全使用。

作为优选，所述整流电路包括整流桥BD1，所述整流桥BD1的整流负电压极输出端接地，所述整流桥BD1的整流正电压极输出端与所述滤波电路相连；所述电源输入端包括火线连接端和零线连接端，所述火线连接端和所述零线连接端经容性降压后分别与所述整流桥BD1的交流输入端相连。

作为优选，所述容性降压电路包括降压电容器C5和电容器C0，所述电容器C0并联于所述整流桥BD1的交流输入端之间，所述降压电容器C5串联于所述火线连接端和所述整流桥BD1之间；所述滤波电路包括泄放电阻器R3、泄放电阻器R4和滤波电容器C1，所述泄放电阻器R3、所述泄放电阻器R4和所述滤波电容器C1并联于所述整流桥BD1的整流正电压极输出端和整流负电压极输出端之间，且所述泄放电阻器R3、所述泄放电阻器R4和所述滤波电容器C1之间串接有所述限流稳压电路。

基于上述容性降压电路的结构，电容器C5和电容器C0串联组成容性降压电路，对电路中的电压进行无功降压分压处理，由电容器C0上获得的降压交流电经整流、滤波、限流、稳压后对MCU控制单元和光电隔离传输单元进行供电，从而提高本申请HID灯控制电路运行的稳定性。

作为优选，所述限流稳压电路包括限流电阻器R5、稳压电阻器R6、稳压二极管ZD1和稳压芯片IC1；所述限流电阻器R5串联于所述整流桥BD1的整流正电压极输出端和所述稳压芯片IC1的输入端之间；所述稳压电阻器R6和所述稳压二极管ZD1串联后并联于所述滤波电容器C1和稳压芯片IC1输入端之间；所述稳压芯片IC1的输出端与所述电源输出端相连，所述稳压芯片IC1的接地端接地。

基于同一发明构思，为实现上述第二个技术目的，本发明提供了一种HID灯控制电路的工作方法，包括以下步骤：

一、初始化MCU：定义微机芯片IC2内部时钟、定时器和程序存储器；

二、MCU上电：

1、电源模块输出市电经电感镇流器模块流入触发器模块，并与DC供电单元工频供电；

2、DC供电单元对流入的工频交流电依次进行降压、整流、滤波和限流稳压后输出DC5V电压至MCU控制单元和光电隔离传输单元；

三、控制信号传输：MCU上电后，微机芯片IC2产生触发器所需的触发控制信号，触发控制信号经光电隔离传输单元耦合后传输至双向可控硅触发单元触发双向可控硅D2，具体包括：

1、微机芯片IC2获得5VDC电源，根据内部程序存储器存储的应用程序产生触发器所需的TTL电平触发控制信号；

2、触发控制信号以高低电平的方式以定时器定义的时间间隔和频次输出，并以内部时钟定义的时间持续输出控制电平信号；

3、微机芯片IC2输出的控制电平信号控制和改变可变阻抗电路的阻抗形成双向可控硅控制信号，并输出至双向可控硅触发单元；

四、双向可控硅触发单元受控于双向可控硅控制信号使双向可控硅D2导通，HID灯管模块上电引燃发出可见弧光，双向可控硅触发单元持续对双向可控硅D2进行控制，具体包括：

1、电感镇流器模块上电后，双向可控硅触发单元通电；

2、双向可控硅触发单元输入双向可控硅控制信号，双向可控硅控制信号改变触发管D1的门限电压和双向可控硅D2的导通状态；

3、双向可控硅D2的导通和截止产生的交变电流使电感镇流器模块的主绕组L1电压经由升压绕组L2升压后，形成数千伏的触发高压引燃HID灯管发出可见弧光；

4、触发管D1受RC阻容电路的输出、电压传输端引入的灯管反馈电压、来自MCU的信号控制，使触发管D1在灯管静止高阻态时控制双向可控硅D2导通工作，并在灯管引燃转变为低阻态时控制双向可控硅D2截止。

基于上述HID灯控制电路的工作方法，双向可控硅触发单元接收HID灯管模块的高或低阻态的反馈电压，并通过MCU控制单元对触发管D1的阈值电压进行限制，从而对双向可控硅D2的导通进行控制，使HID灯的触发器在双向可控硅触发单元的控制下，根据HID灯管模块的实时状态对HID灯执行触发任务，确保镇流器和触发器的安全使用，并提高HID灯的安全性。

综上所述，根据本申请的HID灯控制电路及其工作方法，MCU控制单元控制触发管D1和双向可控硅D2对HID灯进行燃灯触发，在触发过程中，触发器根据HID灯管的实时状态和MCU控制单元的控制信号而改变双向可控硅D2的工作状态，确保镇流器和触发器的安全使用，并提高HID灯的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的系统框图；

图2是本申请实施例的电路原理图；

图3是本申请实施例中触发器模块的电路原理图；

以上附图的附图标记：100-电源模块，200-HID灯管模块，300-电感镇流器模块，400-触发器模块，410-DC供电单元，420-MCU控制单元，430-光电隔离传输单元，440-双向可控硅触发单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例：结合图1和图2所示的一种HID灯控制电路，包括电源模块100、HID灯管模块200、电感镇流器模块300以及触发器模块400；触发器模块400包括依次通讯连接的DC供电单元410、MCU控制单元420、光电隔离传输单元430以及双向可控硅触发单元440；DC供电单元410分别与电源模块100和电感镇流器模块300相连，双向可控硅触发单元440分别与HID灯管模块200和电感镇流器模块300相连；电感镇流器模块300包括主绕组L1和升压绕组L2，电感镇流器模块300的主绕组L1与电源模块100相连、电感镇流器模块300的升压绕组L2与HID灯管模块200相连。

在本实施例中，电源模块100的输出电为工频市电，HID灯管模块200为现有技术中的HID灯管，电感镇流器模块300为现有技术中的电感镇流器。

HID灯管可以通过MCU(Microcomputer control unit)或者逻辑电路进行控制，即一种可行的实施方式为将MCU控制单元420替换为现有技术中控制HID灯管的逻辑电路，该逻辑电路是本技术领域人员所公知的一种HID灯管控制逻辑电路，在此不一一赘述。在本实施例中，HID灯管采用MCU控制。

借由上述结构，通过MCU控制单元420对双向可控硅的触发进行控制，使双向可控硅的导通在MCU控制单元420的控制下，当HID灯管Lamp在失效或连接电路发生故障时，即使触发器模块400的双向可控硅接收不到HID灯管Lamp处于低阻态状态下的反馈信号，在触发器模块400多次触发后仍不能正常启动HID灯管Lamp燃灯时，MCU控制单元420控制触发器模块400自动停止触发工作，避免触发器模块400处于高电压触发阈值并始终导通造成触发器模块400和电感镇流器模块300失效甚至损坏的问题出现，有效地保护触发器和镇流器在HID异常状态下的安全使用。

双向可控硅触发单元440包括双向可控硅电源端、电压传输端、双向可控硅开关端、双向可控硅控制电路、双向可控硅控制信号输入端，双向可控硅控制电路包括触发管D1和双向可控硅D2。

结合图2和图3所示，在本实施例中，触发器模块400有4个接口端，分别为Pin1端、Pin2端、Pin3端和Pin4端。电容器Cx用于电感镇流器模块300的移相功率因素补偿，触发器模块400的Pin2端、Pin3端连接于HID灯管Lamp的两端，可检测并获取灯管的工作状态电压。

DC供电单元410包括依次连接的电源输入端、容性降压电路、整流电路、滤波电路、限流稳压电路和电源输出端；电源输入端与电源模块100连接，电源输出端与MCU控制单元420相连。

整流电路包括整流桥BD1，整流桥BD1的整流负电压极输出端接地，整流桥BD1的整流正电压极输出端与滤波电路相连；电源输入端包括火线连接端和零线连接端，火线连接端和零线连接端分别为图2中的连接端L和连接端N。火线连接端和零线连接端分别与整流桥BD1的两个交流输入端相连，零线连接端与整流桥BD1间可以串联熔断器FUSE。在本实施例中，双向可控硅开关端为Pin1端；电压传输端为Pin2端；双向可控硅电源端为Pin3端；零线连接端和Pin3端为公共端，与电源模块100的零线连接；火线连接端为Pin4端，与电源模块100的火线连接。

容性降压电路包括降压电容器C5和电容器C0，电容器C0并联于整流桥BD1的交流输入端之间，降压电容器C5串联于火线连接端和整流桥BD1之间。通过电容器C5和电容器C0串联组成的容性无功降压分压电路，由电容器C0上获得所需降压后的交流电源接入整流桥BD1。滤波电路包括泄放电阻器R3、泄放电阻器R4和滤波电容器C1，泄放电阻器R3、泄放电阻器R4和滤波电容器C1并联于整流桥BD1的整流正电压极输出端和整流负电压极输出端之间，且泄放电阻器R3、泄放电阻器R4和滤波电容器C1之间串接有限流稳压电路。

限流稳压电路包括限流电阻器R5、稳压电阻器R6、稳压二极管ZD1和稳压芯片IC1；限流电阻器R5串联于整流桥BD1的整流正电压极输出端和稳压芯片IC1的输入端之间；稳压电阻器R6和稳压二极管ZD1串联后并联于滤波电容器C1和稳压芯片IC1的输入端之间；稳压芯片IC1的输出端与电源输出端相连，即以压芯片IC1的输出端作为电源输出端，稳压芯片IC1的接地端接地。

电源模块100输出工频交流220V的市电，由Pin3端和Pin4端输入。输入的电压经降压电容器C5和电容器C0的无功线性降压后，依次经整流桥BD1整流，泄放电阻器R3、泄放电阻器R4泄放，以及滤波电容器C1平滑滤波后，再通过限流电阻器R5、稳压电阻器R6、稳压二极管ZD1和稳压芯片IC1进行限流稳压，然后经电源输出端输出DC5V的电压至MCU控制单元420和光电隔离传输单元430。这样设置的好处是，通过DC供电单元410对电源模块100输入的市电进行无功线性降压、整流和稳压，使MCU控制单元420和光电隔离传输单元430得到稳定可靠的5VDC电压，从而提高本申请HID灯控制电路的可靠性，确保HID灯控制电路中镇流器和触发器的安全使用。

MCU控制单元420包括微机电源输入端、微机芯片IC2、高频旁路电容器C2和微机信号输出端；微机电源输入端与DC供电单元410和微机芯片IC2相连，微机信号输出端与微机芯片IC2的I/O端口相连；高频旁路电容器C2与微机芯片IC2的供电电源端并联。

微机芯片IC2为5V DC供电，内部设有时钟、定时器和程序存储器。在工作过程中，微机芯片IC2可编程产生双向可控硅触发单元440所需要的TTL电平触发控制信号，并以高或低电平的方式，按设定的持续输出时间、输出间隔和频次输出至光电隔离传输单元430，其中，将高电平记为“1”，低电平记为“0”。当微机芯片IC2上电后，依照工作流程完成工作并进入休眠状态，以保护触发器和镇流器不会因HID灯管失效不启动而损坏。当微机芯片IC2断电后，退出休眠状态并恢复初始状态。

光电隔离传输单元430包括依次连接的微机信号输入端、可变阻抗电路、隔离及阻抗信号输出端；微机信号输入端与MCU控制单元420连接；可变阻抗电路包括依次连接的光电耦合器IC3、稳压二极管ZD2和整流桥BD2；光电耦合器IC3的发光源一端的正极连接+5V电源，光电耦合器IC3的发光源一端的负极与放大器Q1的集电极相连，放大器Q1的基集通过基极偏置电阻R8与微机信号输入端相连，放大器Q1的发射极接地；光电耦合器IC3的受光器一端的集电极通过稳压二极管ZD2与整流桥BD2的二极管双负极相连；光电耦合器IC3的受光器一端的发射极与整流桥BD2的二极管双正极相连，隔离及阻抗信号输出端与双向可控硅控制信号输入端相连，隔离及阻抗信号经隔离及阻抗信号输出端输出并通过双向可控硅控制信号输入端输入双向可控硅触发单元440。

在本实施例中，微机芯片IC2输出的触发控制信号为负逻辑TTL电平信号，当输出为“0”即低电平时，光电耦合器IC3截止，释放对双向可控硅D2的控制，触发器模块400按HID灯管状态进行触发任务。当输出为“1”即高电平时，微机芯片IC2输出的控制信号经基极偏置电阻R8限流降压后送入放大器Q1缓冲放大，并驱动光电耦合器IC3导通，可变阻抗电路呈现低阻抗，拉低触发管D1门限阈电压，双向可控硅D2截至，触发器模块400停止工作。

借由上述光电隔离传输单元430的结构，双向可控硅触发单元440在触发时，存在着高压电位场，MCU控制单元420的低压控制信号不能直接驱动和控制双向可控硅D2，MCU控制单元420的控制信号经基极偏置电阻R8和放大器Q1放大后，改变光电耦合器IC3、稳压二极管ZD2和整流桥BD2组成的可变阻抗电路的阻抗，输出至双向可控硅触发单元440，使触发管D1的门限阈值改变，从而对双向可控硅D2的导通工作进行控制，提高了本申请HID灯控制电路的可靠性，确保HID灯控制电路中镇流器和触发器的安全使用。

双向可控硅触发单元440包括双向可控硅电源端、电压传输端、双向可控硅开关端、双向可控硅控制信号输入端。双向可控硅电源端与DC供电单元410连接后接入电源模块100；电压传输端与电感镇流器模块300和HID灯管模块200连接；双向可控硅开关端与电感镇流器模块300连接；双向可控硅控制信号输入端与光电隔离传输单元430和双向可控硅控制电路连接；双向可控硅控制电路包括触发管D1和双向可控硅D2，双向可控硅D2以现有技术为基础。双向可控硅D2的控制极G与触发管D1连接，并通过触发管D1与双向可控硅控制信号输入端连接；双向可控硅D2的第一主电极T1分别与双向可控硅电源端和双向可控硅控制信号输入端连接；双向可控硅D2的第二主电极T2通过加速电容器C4与双向可控硅开关端连接，加速电容器C4与限流阻尼电阻器并联。限流阻尼电阻器包括互相串联的限流阻尼电阻器R16、限流阻尼电阻器R17和限流阻尼电阻器R18；触发管D1通过RC阻容电路与双向可控硅电源端串联；触发管D1通过降压电路与电压传输端连接，并与RC阻容电路连接，降压电路与RC阻容电路串联。

降压电路包括变压器降压、电感降压、电阻降压、电容降压等方式，在本实施例中，采用电阻降压的方式。降压电路包括串联的电阻器R9和电阻器R10；RC阻容电路包括电阻器R13、电阻器R14和电容器C3，电阻器R13和电阻器R14串联后与电容器C3并联；双向可控硅控制信号输入端包括输入端A和输入端B，输入端A和输入端B连接于RC阻容电路两端，双向可控硅D2的控制极G通过触发管D1与输入端B连接，双向可控硅D2的第一主电极T1与输入端A连接。在本实施例中，输入端A与Pin3端为公共端，输入端B与Pin4端为公共端。

Pin1端连接在电感镇流器模块300的主绕组L1段，通过加速电容器C4并联限流阻尼电阻器R16、限流阻尼电阻器R17和限流阻尼电阻器R18后与双向可控硅D2串联，并由双向可控硅D2通过触发管D1、电容器C3、电阻器R13和电阻器R14连接到Pin3端。双向可控硅D2在导通和截止时产生交变电流，该交变电流使主绕组L1上的电压经由升压绕组L2升压后，形成数千伏的触发高压，从而引燃HID灯管，使HID灯管发出可见弧光。

基于上述双向可控硅触发单元440的结构，双向可控硅D2受控于具有双向负阻特性的触发管D1，触发管D1的工作建立于RC阻容电路，同时受到电压传输端反馈的HID灯管模块200的灯管电压的影响，双向可控硅控制信号输入端输入的电平信号改变触发管D1的门限电压；电路上电后，当HID灯管模块200在静止高阻态时，电压传输端输入由电感镇流器模块300的升压绕组L2输出的数千伏触发电压，触发电压经电阻器R9和电阻器R10降压后使触发管D1门限开启，双向可控硅D2工作，HID灯管模块200上电并发出可见弧光；当HID灯管模块200因弧光导通其内阻由高阻态转变为低阻态时，此时的灯管电压为80～140V，小于双向可控硅触发单元440的触发管D1的门限电压，使触发管D1被灯管电压钳位而截止，从而使双向可控硅D2截止。

触发管D1的门限阈值电压建立于电阻器R9、电阻器R10和电阻器R13、电阻器R14电路的分压。输入端A和输入端B分别与电阻器R13和电阻器R14串联后的两端连接，即让光电隔离传输单元430与串联后的电阻器R13和电阻器R14及电容器C3并联，形成了可变阻抗网络，通过控制电路自动调节可变电阻网络的阻抗可以改变触发管D1的门限阈值电压分压比，进而改变触发管D1的门限电压和控制双向可控硅D2的导通状态，达到触发器的可控功能。

本申请还公开了一种用于上述HID灯控制电路的工作方法，包括以下步骤：

一、初始化MCU：定义微机芯片IC2内部时钟、定时器和程序存储器；

二、MCU上电：

1、电源模块100输出市电经电感镇流器模块300流入触发器模块400，并与DC供电单元410工频供电；

2、DC供电单元410对流入的工频交流电依次进行降压、整流、滤波和限流稳压后输出DC5V电压至MCU控制单元420和光电隔离传输单元430；

三、控制信号传输：MCU上电后，微机芯片IC2产生触发器所需的触发控制信号，触发控制信号经光电隔离传输单元430耦合后传输至双向可控硅触发单元440触发双向可控硅D2；具体包括：

1、微机芯片IC2获得5VDC电源，根据内部程序存储器存储的应用程序产生触发器所需的TTL电平触发控制信号；

2、触发控制信号以高低电平的方式，以定时器定义的间隔时间间隔和频次输出，并以内部时钟定义的时间持续输出控制电平信号；

3、微机芯片IC2输出的控制电平信号控制和改变可变阻抗电路的阻抗形成双向可控硅控制信号，并输出至双向可控硅触发单元440，从而改变触发管D1的门限电压，形成对双向可控硅D2的控制；

四、电源模块100上电后，双向可控硅触发单元440受控于双向可控硅控制信号使双向可控硅D2导通，触发并引燃HID灯管模块200，使HID灯管发出可见弧光，双向可控硅触发单元440持续对双向可控硅D2进行控制。具体包括：

1、电感镇流器模块300上电，双向可控硅触发单元440通电；

2、双向可控硅触发单元440输入双向可控硅控制信号，双向可控硅控制信号改变触发管D1的门限电压和双向可控硅D2的导通状态；

3、双向可控硅D2的导通和截止产生的交变电流使电感镇流器模块300的主绕组L1电压经由升压绕组L2升压后，形成数千伏的触发高压引燃HID灯管发出可见弧光；

4、触发管D1受RC阻容电路的输出、电压传输端引入的灯管反馈电压、来自MCU的信号控制，使触发管D1在灯管静止高阻态时控制双向可控硅D2导通工作，并在灯管引燃转变为低阻态时控制双向可控硅D2截止。

在本方法中，当光电耦合器IC3经放大器Q1缓冲，接受到来自MCU控制单元420的TTL高电平控制信号时，光电耦合器IC3内的光电管导通，通过整流桥BD2并联于电阻器R13和电阻器R14的等效电阻变小，降低了触发管D1分得的门限电压，使触发管D1截止进而使双向可控硅D2截至，触发器停止工作。反之，TTL低电平控制信号使光电耦合器IC3内的光电管截止，则整流桥BD2并联于电阻器R13和电阻器R14的等效电阻变大，触发管D1门限电压随之升高，双向可控硅D2恢复工作，双向可控硅触发单元440输出高压触发脉冲，引燃HID灯管。

基于上述HID灯控制电路的工作方法，双向可控硅触发单元440接收HID灯管模块200的高或低阻态的反馈电压，并通过MCU控制单元420对触发管D1的阈值电压进行限制，从而对双向可控硅D2的导通进行控制，使HID灯的触发器在双向可控硅触发单元420的控制下，根据HID灯管模块200的实时状态对HID灯执行触发任务，确保镇流器和触发器的安全使用，并提高HID灯的安全性。

以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (9)

1.一种HID灯控制电路，其特征在于，包括电源模块(100)、HID灯管模块(200)、电感镇流器模块(300)以及触发器模块(400)；所述触发器模块(400)包括依次通讯连接的DC供电单元(410)、MCU控制单元(420)、光电隔离传输单元(430)以及双向可控硅触发单元(440)；所述DC供电单元(410)分别与所述电源模块(100)和所述电感镇流器模块(300)相连，所述双向可控硅触发单元(440)分别与所述HID灯管模块(200)和所述电感镇流器模块(300)相连；所述电感镇流器模块(300)包括主绕组L1和升压绕组L2，所述电感镇流器模块(300)的主绕组L1与所述电源模块(100)相连、所述电感镇流器模块(300)的升压绕组L2与所述HID灯管模块(200)相连；

其中，所述双向可控硅触发单元(440)包括双向可控硅电源端、电压传输端、双向可控硅开关端、双向可控硅控制电路、双向可控硅控制信号输入端；

所述双向可控硅电源端与所述DC供电单元(410)连接；

所述电压传输端与所述电感镇流器模块(300)和所述HID灯管模块(200)连接；

所述双向可控硅开关端与所述电感镇流器模块(300)连接；

所述双向可控硅控制信号输入端与所述光电隔离传输单元(430)连接；

所述双向可控硅控制电路包括触发管D1和双向可控硅D2；

所述双向可控硅D2的控制极G与所述触发管D1连接，并通过所述触发管D1与所述双向可控硅控制信号输入端连接；所述双向可控硅D2的第一主电极T1分别与所述双向可控硅电源端和所述双向可控硅控制信号输入端连接；所述双向可控硅D2的第二主电极T2通过加速电容器C4与所述双向可控硅开关端连接，所述加速电容器C4与限流阻尼电阻器并联；

所述触发管D1通过RC阻容电路与所述双向可控硅电源端连接；所述触发管D1通过降压电路与所述电压传输端连接，并与所述RC阻容电路连接。

2.根据权利要求1所述的HID灯控制电路，其特征在于，所述降压电路包括串联的电阻器R9和电阻器R10；所述RC阻容电路包括电阻器R13、电阻器R14和电容器C3，所述电阻器R13和所述电阻器R14串联后与所述电容器C3并联；所述双向可控硅控制信号输入端包括输入端A和输入端B，所述输入端A和所述输入端B连接于RC阻容电路两端，所述双向可控硅D2的控制极G通过所述触发管D1与所述输入端B连接，所述双向可控硅D2的第一主电极T1与所述输入端A连接。

3.根据权利要求1所述的HID灯控制电路，其特征在于，所述光电隔离传输单元(430)包括依次连接的微机信号输入端、可变阻抗电路、隔离及阻抗信号输出端；所述微机信号输入端与所述MCU控制单元(420)连接；所述可变阻抗电路包括依次连接的光电耦合器IC3、稳压二极管ZD2和整流桥BD2；所述光电耦合器IC3的发光源一端的正极连接+5V电源，所述光电耦合器IC3的发光源一端的负极与放大器Q1的集电极相连，所述放大器Q1的基集通过基极偏置电阻R8与所述微机信号输入端相连，所述放大器Q1的发射极接地；所述光电耦合器IC3的受光器一端的集电极通过所述稳压二极管ZD2与所述整流桥BD2的二极管双负极相连；所述光电耦合器IC3的受光器一端的发射极与所述整流桥BD2的二极管双正极相连，所述隔离及阻抗信号输出端与所述双向可控硅控制信号输入端相连。

4.根据权利要求1所述的HID灯控制电路，其特征在于，所述MCU控制单元(420)包括微机电源输入端、微机芯片IC2、高频旁路电容器C2和微机信号输出端；所述微机电源输入端与所述DC供电单元(410)和所述微机芯片IC2相连，所述微机信号输出端与所述微机芯片IC2的I/O端口相连；所述高频旁路电容器C2与所述微机芯片IC2的供电电源端并联。

5.根据权利要求1所述的HID灯控制电路，其特征在于，所述DC供电单元(410)包括依次连接的电源输入端、容性降压电路、整流电路、滤波电路、限流稳压电路和电源输出端；所述电源输入端与所述电源模块(100)连接，所述电源输出端与所述MCU控制单元(420)相连。

6.根据权利要求5所述的HID灯控制电路，其特征在于，所述整流电路包括整流桥BD1，所述整流桥BD1的整流负电压极输出端接地，所述整流桥BD1的整流正电压极输出端与所述滤波电路相连；所述电源输入端包括火线连接端和零线连接端，所述火线连接端和所述零线连接端经容性降压后分别与所述整流桥BD1的交流输入端相连。

7.根据权利要求6所述的HID灯控制电路，其特征在于，所述容性降压电路包括降压电容器C5和电容器C0，所述电容器C0并联于所述整流桥BD1的交流输入端之间，所述降压电容器C5串联于所述火线连接端和所述整流桥BD1之间；所述滤波电路包括泄放电阻器R3、泄放电阻器R4和滤波电容器C1，所述泄放电阻器R3、所述泄放电阻器R4和所述滤波电容器C1并联于所述整流桥BD1的整流正电压极输出端和整流负电压极输出端之间，且所述泄放电阻器R3、所述泄放电阻器R4和所述滤波电容器C1之间串接有所述限流稳压电路。

8.根据权利要求7所述的HID灯控制电路，其特征在于，所述限流稳压电路包括限流电阻器R5、稳压电阻器R6、稳压二极管ZD1和稳压芯片IC1；

所述限流电阻器R5串联于所述整流桥BD1的整流正电压极输出端和所述稳压芯片IC1的输入端之间；所述稳压电阻器R6和所述稳压二极管ZD1串联后并联于所述滤波电容器C1和稳压芯片IC1输入端之间；所述稳压芯片IC1的输出端与所述电源输出端相连，所述稳压芯片IC1的接地端接地。

9.一种用于权利要求1-8任意一项所述的HID灯控制电路的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、初始化MCU：定义微机芯片IC2内部时钟、定时器和程序存储器；

二、MCU上电：

1、电源模块(100)输出市电经电感镇流器模块(300)流入触发器模块(400)，并与DC供电单元(410)工频供电；

2、DC供电单元(410)对流入的工频交流电依次进行降压、整流、滤波和限流稳压后输出DC5V电压至MCU控制单元(420)和光电隔离传输单元(430)；

三、控制信号传输：MCU上电后，微机芯片IC2产生触发器所需的触发控制信号，触发控制信号经光电隔离传输单元(430)耦合后传输至双向可控硅触发单元(440)触发双向可控硅D2，具体包括：

1、微机芯片IC2获得5VDC电源，根据内部程序存储器存储的应用程序产生触发器所需的TTL电平触发控制信号；

2、触发控制信号以高低电平的方式以定时器定义的时间间隔和频次输出，并以内部时钟定义的时间持续输出控制电平信号；

3、微机芯片IC2输出的控制电平信号控制和改变可变阻抗电路的阻抗形成双向可控硅控制信号，并输出至双向可控硅触发单元(440)；

四、双向可控硅触发单元(440)受控于双向可控硅控制信号使双向可控硅D2导通，HID灯管模块(200)上电引燃发出可见弧光，双向可控硅触发单元(440)持续对双向可控硅D2进行控制，具体包括：

1、电感镇流器模块(300)上电后，双向可控硅触发单元(440)通电；

2、双向可控硅触发单元(440)输入双向可控硅控制信号，双向可控硅控制信号改变触发管D1的门限电压和双向可控硅D2的导通状态；

3、双向可控硅D2的导通和截止产生的交变电流使电感镇流器模块(300)的主绕组L1电压经由升压绕组L2升压后，形成数千伏的触发高压引燃HID灯管发出可见弧光；

4、触发管D1受RC阻容电路的输出、电压传输端引入的灯管反馈电压、来自MCU的信号控制，使触发管D1在灯管静止高阻态时控制双向可控硅D2导通工作，并在灯管引燃转变为低阻态时控制双向可控硅D2截止。

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