CN111885763A - 一种小功率脉冲氙灯控制方法和控制电路 - Google Patents

一种小功率脉冲氙灯控制方法和控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种小功率脉冲氙灯控制方法，设置为脉冲疝灯放电供电的储能电路；在触发脉冲疝灯闪光工作的同时，关断储能电路与供电网端的连接。该小功率脉冲氙灯控制方法在实现对脉冲疝灯的放电工作时，电流不会传递到供电网端中，对供电网端无电流冲击。本发明还涉及一种小功率脉冲氙灯控制控制电路，包括控制器；上电控制电路，与供电网端、控制器电连接，根据控制器的控制命令控制与供电网端的连接与否；触发电路，分别与控制器、脉冲疝灯电连接，根据控制器的控制命令触发脉冲疝灯进行闪光工作；储能电路，与上电控制电路电连接，用于进行充电储能并放电给脉冲疝灯。该小功率脉冲氙灯控制电路能获取高的储能电压，电压转换效率高。

Description

一种小功率脉冲氙灯控制方法和控制电路
技术领域
本发明涉及脉冲氙灯的控制技术领域，具体涉及一种小功率脉冲氙灯控制方法，还涉及一种小功率脉冲氙灯控制电路。
背景技术
脉冲氙灯在空气杀菌、消毒及道路违章抓拍系统等领域均有运用。传统消毒柜一般采用紫外灯进行杀菌，杀菌时间长，且会产生臭氧；在道路违章抓拍系统中采脉冲氙灯可以节约能源，抓拍图片质量好。现有脉冲氙灯控制器一般采用交流变压器升压加整流或反激升压方式。其中的升压转换电路复杂，转换效率低，电路成本高。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够避免脉冲氙灯长时间导通形成的电流冲击和高发热的小功率脉冲氙灯控制方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种电路结构简单，闪烁频率调节方便，谐波电流低的小功率脉冲氙灯控制电路。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种小功率脉冲氙灯控制方法，其特征在于：设置与脉冲疝灯电连接且为脉冲疝灯放电供电的储能电路；在触发脉冲疝灯闪光工作的同时，关断储能电路与供电网端的连接。
可选择地，所述储能电路中的储能部件能够在供电网端的交流供电周期中的一段时间区间内无法与供电网端形成回路，则在该时间区间内触发脉冲疝灯进行闪光工作；
或者设置电连接在储能电路和供电网端之间的可控硅，在触发脉冲疝灯闪光工作的同时，控制关断可控硅而断开储能电路与供电网端的回路连接。
优选地，在脉冲疝灯未工作时，供电网端对储能电路中的储能部件进行充电。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种小功率脉冲氙灯控制控制电路，其特征在于：包括
控制器；
上电控制电路，与供电网端、控制器电连接，根据控制器的控制命令控制与供电网端的连接与否；
触发电路，分别与控制器、脉冲疝灯电连接，根据控制器的控制命令触发脉冲疝灯进行闪光工作；以及
储能电路，与上电控制电路电连接，用于进行充电储能并放电给脉冲疝灯；
所述储能电路包括第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管；
所述第一电容与滤波电路的第一输出端电连接，所述第一电容的第二端与第一二极管的正极电连接，所述第一二极管的负极与第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端与供电网端电连接，所述第二二极管的正极与供电网端电连接，所述第二二极管的负极与第一二极管的正极电连接。
结构简单且能控制脉冲疝灯工作时不会对供电网端形成电流冲击，还包括用于检测供电网端的交流电压相位情况以供控制器在供电网端与供电网端断开连接的状态下的相位周期内控制脉冲疝灯进行闪光工作的交流电压相位检测电路，所述交流电压相位检测电路与控制器电连接。
优选地，所述交流电压相位检测电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三二极管、第四二极管、电压比较器；
所述第三二极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻依次串联连接，并且第三二极管的正极与供电网端的火线电连接，第九电阻的第二端与电压比较器的一个电压输入端电连接，电压比较器的另一个电压输入端与基准电压源电连接；
电压比较器的接地端接地，并且第四二极管的正极与电压比较器的接地端电连接，第四二极管的负极与供电网端的零线电连接；
第十电阻的一端与第九电阻的第一端连接，第十电阻的另一端接地；
第五电阻的一端直流供电源电连接，第五电阻的另一端与电压比较器的输出端电连接，电压比较器的供电端与直流供电源电连接，电压比较器的输出端与控制器电连接。
为了方便任一时间控制脉冲疝灯工作时均不会对供电网端形成电流冲击，还包括
可控硅，分别与供电网端、储能电路电连接；
可控硅控制电路，分别与可控硅电连接、控制器电连接，根据控制器的信号控制可控硅的通断。
优选地，所述可控硅控制电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三电容以及光耦开关；
所述光耦开关的第一信号输入端通过第一电阻与控制器电连接，光耦开关的第二信号输入端接地，光耦开关的第一信号输出端通过第二电阻与可控硅的第二端电连接，光耦开关的第二信号输出端通过第二电路与可控硅的控制端电连接，光耦开关的第二信号输出端还通过第三电阻与可控硅的第一端电连接，第四电阻和第三电容串联连接在可控硅的第一端和第二端之间。
优选地，所述上电控制电路与储能电路之间还电连接有滤波电路，所述滤波电路的第一输出端与第一电容电连接，所述滤波电路的第二输出端与第二电容的第二端电连接，所述滤波电路的第二输出端还与第二二极管的正极电连接。
优选地，所述滤波电路为EMI滤波电路。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的小功率脉冲氙灯控制方法在实现对脉冲疝灯的放电工作时，电流不会传递到供电网端中，对供电网端无电流冲击，工作更加稳定。
本发明中的小功率脉冲氙灯控制电路利用简单的电路即能获取高的储能电压，电压转换效率高，且成本非常低。
附图说明
图1为本发明实施例一中小功率脉冲氙灯控制控制电路的结构框图。
图2为本发明实施例一中小功率脉冲氙灯控制控制电路的电路图。
图3为本发明实施例二中小功率脉冲氙灯控制控制电路的结构框图。
图4为本发明实施例二中小功率脉冲氙灯控制控制电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例中的小功率脉冲氙灯控制方法和控制电路可以应用在各应用场所中的小功率脉冲氙灯上，如用作消毒灯、杀菌灯以及道路违章抓拍灯的小功率脉冲氙灯上均可以采用本实施例中的小功率脉冲氙灯控制方法和控制电路。
实施例一
如图1所示，本实施例中的小功率脉冲氙灯控制控制电路，包括以下电路。
控制器1，该控制器1可以为微控制芯片。
上电控制电路2，与供电网端、控制器1电连接，根据控制器1的控制命令控制与供电网端的连接与否。简单地的，本是实施例中的上电控制电路2即为一个可控开关，具体连接在供电网端的火线L上，根据控制器1的控制命令导通和断开。
触发电路3，分别与控制器1、脉冲疝灯4电连接，根据控制器1的控制命令触发脉冲疝灯4进行闪光工作。该触发电路3可以采用现有技术中的各种触发电路3。
储能电路5，与上电控制电路2电连接，用于进行充电储能并放电给脉冲疝灯4。
滤波电路7，电连接在上电控制电路2与储能电路5之间，该滤波电路7采用EMI滤波电路7。滤波电路7的两个输入端分别与供电网端的火线L、零线N电连接。
交流电压相位检测电路6，与控制器1电连接，用于检测供电网端的交流电压相位情况，以供控制器1在供电网端与供电网端断开连接的状态下的相位周期内控制脉冲疝灯4进行闪光工作的交流电压相位检测电路6。如图2所示，该交流电压相位检测电路6包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三二极管D3、第四二极管D4、电压比较器U1；第三二极管D3、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9依次串联连接，并且第三二极管D3的正极与供电网端的火线L电连接，第九电阻R9的第二端与电压比较器U1的一个电压输入端电连接，电压比较器U1的另一个电压输入端与基准电压源电连接；电压比较器U1的接地端接地，并且第四二极管D4的正极与电压比较器U1的接地端电连接，第四二极管D4的负极与供电网端的零线N电连接；第十电阻R10的一端与第九电阻R9的第一端连接，第十电阻R10的另一端接地；第五电阻R5的一端直流供电源电连接，第五电阻R5的另一端与电压比较器U1的输出端电连接，电压比较器U1的供电端与直流供电源电连接，电压比较器U1的输出端与控制器1电连接。
如图2所示，本实施例中的储能电路5包括第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1和第二二极管D2。第一电容C1与滤波电路7的第一输出端电连接，第一电容C1的第二端与第一二极管D1的正极电连接，第一二极管D1的负极与第二电容C2的第一端电连接，第二电容C2的第二端与滤波电路7的第二输出端电连接，第二二极管D2的正极与滤波电路7的第二输出端电连接，第二二极管D2的负极与第一二极管D1的正极电连接。
该储能电路5为倍压储能电路5，通过该储能电路5能够使得作为储能电容的第二电容C2上的电压达到供电网端电压的数倍。具体该储能电路5的工作方法如下。
当交流电压相位检测电路6检测到供电网端的交流电压相位在0°至90°区间时，供电网端的火线L、零线N与第一电容C1、第二二极管D2构成回路，UL>UN，以火线L端的电压为参考的电压，UD2≦UC2，UD2表示第二二极管D2两端的电压，UC2表示第二电容C2两端的电压，第二电容C2无电荷时，UC2最小，此时UD2＝UC2，第一二极管D1截止，第二二极管D2导通，则供电网端通过第二二极管D2对第一电容C1充电。以零线N端的电压为参考电压，UC1＝ULN，其中UC1表示第一电容C1两端的电压，ULN表示供电网端的火线L端与零线N端之间的电压，在交流电压相位为90°时，UC1最大，
Figure BDA0002613045800000041
其中U为供电网端的交流有效电压值。
当交流电压相位检测电路6检测到供电网端的交流电压相位在90°至180°区间时，ULN开始由峰值减小到0，第二二极管D2截止，第一二极管D1导通与否取决于UC2的值，UD2逐渐增加，在180°时UD2达到
Figure BDA0002613045800000042
此过程中UC2小于
Figure BDA0002613045800000043
则供电网端会对第二电容C2充电。
当交流电压相位检测电路6检测到供电网端的交流电压相位在180°至270°区间时，UN>UL,UN表示零线N端的电压，UL表示火线L端的电压，UD2＝UC1+UNL，UNL表示供电网端的零线N端与火线L端之间的电压，UC1在UNL处于270°的相角位置时达到最大，UC1为
Figure BDA0002613045800000051
只要UC2小于
Figure BDA0002613045800000052
则继续对第二电容C2充电，在UNL处于270°的相角位置时满足UD2＝UC2。
当交流电压相位检测电路6检测到供电网端的交流电压相位在270°至360°区间时，UNL由峰值减小，UD2≦UC2，相应第二二极管D2、第一二极管D1均截止。
第二电容C2为储能电容，脉冲疝灯4导通时内阻很小，第二电容C2能量迅速释放，此时若与供电网端的火线L、零线N形成回路，造成火线L、零线N的交流端有很大的冲击电流，污染电网。为避免脉冲疝灯4导通时高脉冲电流串入供电网端，则要避免回路通过第一二极管D1对第二电容C2充电。
本实施例中利用小功率脉冲氙灯控制方法来解决脉冲疝灯4导通时高脉冲电流串入交流端，则在触发脉冲疝灯4闪光工作的同时，关断储能电路5与供电网端的连接。本实施例中控制储能电路5中的储能部件能够在供电网端的交流供电周期中的一段时间区间内无法与供电网端形成回路，则在该时间区间内触发脉冲疝灯4进行闪光工作，进而解决前述的问题。
由以上充放电过程可知，当交流电压相位检测电路6检测到供电网端的交流电压相位在90°至360°区间内时，是否对第二电容C2充电均与第二电容C2上的电压有关，考虑脉冲疝灯4负载会瞬间将第二电容C2中存储的能量消耗光，在此区间均会与供电网端交流形成回路，造成冲击电流。而当交流电压相位检测电路6检测到供电网端的交流电压相位在0°至90°区间内时，不管第二电容C2上有无电压，第二电容C2均不能与供电网端形成回路，供电网端只会对第一电容C1充电，第二电容C2在该条件下仅能进行释放能量的工作，因此可以在此区间导通脉冲疝灯4，这样冲击电流不会串入到供电网端的交流电网中。
我国市电频率位50HZ，供电网端的交流电压相位在0°至90°之间的时间为5mS，而脉冲疝灯4导通瞬间的时间为uS级别，此供电网端的交流电压相位在0°至90°之间的时间已满足脉冲疝灯4的工作时间要求。如此控制脉冲疝灯4的导通频率，控制在供电网端的交流电压相位处于0°至90°区间内时触发脉冲灯导通，并要在供电网端的交流电压相位处于90°时结束导通。如此通过简单的储能电路5即能有效避免脉冲氙灯闪光时的大电流串入交流供电网端。
实施例二
如图3所示，本实施例相对于实施例一的区别在于：可以不用设置实施例一中的交流电压相位检测电路6，另外可以增设可控硅Q1以及可控硅控制电路8。
如图4所示，其中可控硅Q1分别与供电网端、储能电路5电连接。可控硅Q1一端具体连接在滤波电路7的一个输出端上进而实现与供电网端的电连接，可控硅Q1的另一端与第一电容C1的第一端电连接。
如图4所示，而可控硅控制电路8分别与可控硅Q1电连接、控制器1电连接，根据控制器1的信号控制可控硅Q1的通断。该可控硅控制电路8包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C4以及光耦开关K1。光耦开关K1的第一信号输入端通过第一电阻R1与控制器1电连接，光耦开关K1的第二信号输入端接地，光耦开关K1的第一信号输出端通过第二电阻R2与可控硅Q1的第二端电连接，光耦开关K1的第二信号输出端通过第二电路与可控硅Q1的控制端电连接，光耦开关K1的第二信号输出端还通过第三电阻R3与可控硅Q1的第一端电连接，第四电阻R4和第三电容C4串联连接在可控硅Q1的第一端和第二端之间。
相应小功率脉冲氙灯控制方法为：在触发脉冲疝灯4闪光工作的同时，控制关断可控硅Q1而断开储能电路5与供电网端的回路连接。即控制器1根据脉冲疝灯4的触发闪光频率，控制在脉冲疝灯4触发工作期间通过可控硅控制电路8控制可控硅Q1处于关断状态，如此可以避免脉冲氙灯闪光时的大电流串入交流供电网端。

Claims (10)

1.一种小功率脉冲氙灯控制方法，其特征在于：设置与脉冲疝灯(4)电连接且为脉冲疝灯(4)放电供电的储能电路(5)；在触发脉冲疝灯(4)闪光工作的同时，关断储能电路(5)与供电网端的连接。
2.根据权利要求1所述的小功率脉冲氙灯控制方法，其特征在于：所述储能电路(5)中的储能部件能够在供电网端的交流供电周期中的一段时间区间内无法与供电网端形成回路，则在该时间区间内触发脉冲疝灯(4)进行闪光工作；
或者设置电连接在储能电路(5)和供电网端之间的可控硅(Q1)，在触发脉冲疝灯(4)闪光工作的同时，控制关断可控硅(Q1)而断开储能电路(5)与供电网端的回路连接。
3.根据权利要求2所述的小功率脉冲氙灯控制方法，其特征在于：在脉冲疝灯(4)未工作时，供电网端对储能电路(5)中的储能部件进行充电。
4.一种小功率脉冲氙灯控制控制电路，其特征在于：包括
控制器(1)；
上电控制电路(2)，与供电网端、控制器(1)电连接，根据控制器(1)的控制命令控制与供电网端的连接与否；
触发电路(3)，分别与控制器(1)、脉冲疝灯(4)电连接，根据控制器(1)的控制命令触发脉冲疝灯(4)进行闪光工作；以及
储能电路(5)，与上电控制电路(2)电连接，用于进行充电储能并放电给脉冲疝灯(4)；
所述储能电路(5)包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一二极管(D1)和第二二极管(D2)；
所述第一电容(C1)与供电网端电连接，所述第一电容(C1)的第二端与第一二极管(D1)的正极电连接，所述第一二极管(D1)的负极与第二电容(C2)的第一端电连接，所述第二电容(C2)的第二端与供电网端电连接，所述第二二极管(D2)的正极与供电网端电连接，所述第二二极管(D2)的负极与第一二极管(D1)的正极电连接。
5.根据权利要求4所述的小功率脉冲氙灯控制控制电路，其特征在于：还包括用于检测供电网端的交流电压相位情况以供控制器(1)在供电网端与供电网端断开连接的状态下的相位周期内控制脉冲疝灯(4)进行闪光工作的交流电压相位检测电路(6)，所述交流电压相位检测电路(6)与控制器(1)电连接。
6.根据权利要求5所述的小功率脉冲氙灯控制控制电路，其特征在于：所述交流电压相位检测电路(6)包括第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、电压比较器(U1)；
所述第三二极管(D3)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)依次串联连接，并且第三二极管(D3)的正极与供电网端的火线电连接，第九电阻(R9)的第二端与电压比较器(U1)的一个电压输入端电连接，电压比较器(U1)的另一个电压输入端与基准电压源电连接；
电压比较器(U1)的接地端接地，并且第四二极管(D4)的正极与电压比较器(U1)的接地端电连接，第四二极管(D4)的负极与供电网端的零线电连接；
第十电阻(R10)的一端与第九电阻(R9)的第一端连接，第十电阻(R10)的另一端接地；
第五电阻(R5)的一端直流供电源电连接，第五电阻(R5)的另一端与电压比较器(U1)的输出端电连接，电压比较器(U1)的供电端与直流供电源电连接，电压比较器(U1)的输出端与控制器(1)电连接。
7.根据权利要求4所述的小功率脉冲氙灯控制控制电路，其特征在于：还包括
可控硅(Q1)，分别与供电网端、储能电路(5)电连接；
可控硅控制电路(8)，分别与可控硅(Q1)电连接、控制器(1)电连接，根据控制器(1)的信号控制可控硅(Q1)的通断。
8.根据权利要求7所述的小功率脉冲氙灯控制控制电路，其特征在于：所述可控硅控制电路(8)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第三电容(C4)以及光耦开关(K1)；
所述光耦开关(K1)的第一信号输入端通过第一电阻(R1)与控制器(1)电连接，光耦开关(K1)的第二信号输入端接地，光耦开关(K1)的第一信号输出端通过第二电阻(R2)与可控硅(Q1)的第二端电连接，光耦开关(K1)的第二信号输出端通过第二电路与可控硅(Q1)的控制端电连接，光耦开关(K1)的第二信号输出端还通过第三电阻(R3)与可控硅(Q1)的第一端电连接，第四电阻(R4)和第三电容(C4)串联连接在可控硅(Q1)的第一端和第二端之间。
9.根据权利要求4至8任一权利要求所述的小功率脉冲氙灯控制控制电路，其特征在于：所述上电控制电路(2)与储能电路(5)之间还电连接有滤波电路(7)，所述滤波电路(7)的第一输出端与第一电容(C1)电连接，所述滤波电路(7)的第二输出端与第二电容(C2)的第二端电连接，所述滤波电路(7)的第二输出端还与第二二极管(D2)的正极电连接。
10.根据权利要求9所述的小功率脉冲氙灯控制控制电路，其特征在于：所述滤波电路(7)为EMI滤波电路(7)。
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