CN204794703U - 一种大功率氙灯助燃电压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率氙灯助燃电压电路，包括状态锁定电路、辅助电压控制电路、辅助电压产生电路、主电源输出回路、主电源PWM控制电路，其中状态锁定电路、辅助电压控制电路、辅助电压产生电路、主电源输出回路依次连接，主电源PWM控制电路与辅助电压产生电路连接，其中主电源PWM控制电路采用本领域常规的控制电路，本实用新型采用低成本、高精度、恒流、原边控制的PWM集成开关电源，使电子元件数量减少、占用空间少、输出电压波形线性度好、成本相对较低等优点。

Description

一种大功率氙灯助燃电压电路

技术领域

本实用新型涉及开关电路技术领域，具体涉及一种大功率氙灯助燃电压电路。

背景技术

氙灯光谱波长覆盖200nm至2000nm范围，接近太阳的连续光谱，在可见光区域，其色温在5500-6200K，显色性极高，被广泛用在舞台灯光、影视照明、人工太阳、光谱测试系统等领域。

由于氙灯属于高强度气体放电灯，要点燃氙灯，需要对氙灯施加一定的工作条件。这些工作条件依次是：一是施加使氙灯产生辉光放电的高压脉冲；二是施加使氙灯由辉光放电过渡到弧光放电的瞬间大能量辅助电压；三是提供氙灯正常工作的恒流电源；四是在灯点燃后，停止触发器和辅助电压产生电路工作。这四个条件在点燃灯的过程依次实施，这个过程包含了灯点燃瞬间的剧烈变化过程的控制，也包括了灯点燃后稳定工作的控制，它们之间相互联系、密不可分。

氙灯点燃过程的大能量辅助电压产生，现有技术多采用自激式分、恒流、原边控制立电子元件开关电源，存在电子元件数量多、占用空间大、输出电压波形线性度差、成本相对较高等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种大功率氙灯电源的助燃电压产生和控制电路。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种大功率氙灯助燃电压电路，包括状态锁定电路、辅助电压控制电路、辅助电压产生电路、主电源输出回路、主电源PWM控制电路，其中状态锁定电路、辅助电压控制电路、辅助电压产生电路、主电源输出回路依次连接，主电源PWM控制电路与辅助电压产生电路连接，其中主电源PWM控制电路采用本领域常规的控制电路。

具体地，所述的辅助电压控制电路包括二极管D1、二极管D2、三极管Q1和场效应管Q2，所述二极管D1、二极管D2阴极与电阻R2一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端以及三极管Q1的基极相连，电阻R3的另一端接地，三极管Q1的发射极接地；场效应管Q2的栅极、三极管Q1的集电极和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与+12V相连；场效应管Q2的源极接地，场效应管Q2的漏极接继电器RY线圈的一端，继电器RY线圈的另一端接+12V电源；继电器RY的常开触点接保险丝FS的一端，保险丝FS的另一端接主电源输出回路的PFC电路的电压输出端；二极管D2的阳极分别与二极管D3的阳极、电阻R1的一端、开关SW的一端连接，二极管D3的阴极接地，电阻R1的另一端接+5V电压，开关SW的另一端接地。

进一步的，所述的辅助电压产生电路包括PWM控制芯片U1、反激变压器T、滤波电容C4、C5,反激变压器T的主绕组的1端与继电器RY的固定触点P3连接，主绕组的3端分别与PWM控制芯片U1的5、6脚以及二极管D7的阳极相连接，二极管D7的阴极分别与电容C3的一端、电阻R10的一端连接，电容C3的另一端与反激变压器T的1端连接，电阻R10的另一端与反激变压器T的1端连接；电阻R9一端接在PWM控制芯片U1的CS端，另一端接地，电阻R6的一端与电阻R7的一端连接后与PWM控制芯片U1的FB脚连接，电阻R7的另一端接地，电阻R6的另一端接反激式变压器T的辅助电压绕组的6端，反激式变压器T的辅助电压绕组的5端接地；电阻R8的一端接反激式变压器T的辅助电压绕组的6端，另一端接二极管D6阳极，滤波电容C1的正极与二极管D6阴极连接；电阻R5的一端与滤波电容C1的正极连接，另一端与继电器RY的固定触点P3连接；二极管D8的阳极接反激式变压器T的辅助电压绕组的12端，二极管D8的阴极与电容C4、电容C5的正极连接后与120V电压连接，电容C4、电容C5的负极与反激式变压器T的辅助电压绕组的10端连接后接地，PWM控制芯片U1的CMP引脚与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地；PWM控制芯片U1的VDD引脚与二极管D6的阴极连接。

进一步的，所述状态锁定电路包括运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的同向端3端与二极管D4的阴极、电阻R17、电阻R9的一端连接，二极管D4的阳极与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与辅助电压控制电路中的二极管D2的阳极连接，电阻R17的另一端与5V电压连接，电阻R9的另一端接地；所述运算放大器U1A的反向端2端与电阻R11、电容C7的一极和电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R10的一端、电容C6的一极连接，电容C6的另一极与电阻R9的另一端、电阻R10的另一端、电容C7的另一极连接后接地，电阻R10的另一端与主电源输出回路的电流检测点输出点相连；所述运算放大器U1A的输出端1端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端三极管Q3的基极和电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与电阻R15的一端、电阻R12的一端连接后与辅助电压控制电路的二极管D1的阳极连接，电阻R15的另一端接5V电压。

进一步地，所述PWM控制芯片U1为PL3536C控制芯片。

与现有技术相比，本实用新型大功率氙灯助燃电压产生和控制系统具有电路所用器件少，成本低，可靠性高的优点，可广泛应用在大功率氙灯电源上作为的辅助电压产生上。

本实用新型采用低成本、高精度、恒流、原边控制的PWM集成开关电源，使电子元件数量减少、占用空间少、输出电压波形线性度好、成本相对较低等优点。

由于采用PWM集成开关开芯片，其控制电路与开关晶体管集成在一个芯片上，减少了一只功率晶体管的，也减少外围电子零件的数量，可以节省PCB板空间，同时节省劳动成本，关键是该PWM集成开关开芯片是采用市面上应用广泛的LED照明用控制芯片，其成本极其低廉。

占用PCB空间面积更少，输出电压波形线性度更好、工作更稳定。

附图说明

图1为本实用新型大功率氙灯助燃电压电路的总体框图；

图2为本实用新型大功率氙灯助燃电压电路的的辅助电压控制电路示意图；

图3为本实用新型大功率氙灯助燃电压电路的辅助电压产生电路示意图。

图4为本实用新型大功率氙灯助燃电压电路的状态锁定电路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型一种大功率氙灯电源的助燃电压产生和控制系统作进一步说明。

本实用新型所解决的就是氙灯点燃过程的大能量辅助电压产生方法，本方法运用于大功率氙灯电源上，作为氙灯电源的辅助高压部分。

请参阅图1，本实用新型公开了一种大功率氙灯电源的助燃电压产生和控制系统，大功率氙灯电源的助燃电压产生和控制系统包括状态锁定电路、辅助电压控制电路、辅助电压产生电路、主电源输出回路、主电源PWM控制电路，状态锁定电路、辅助电压控制电路、辅助电压产生电路、主电源输出回路依次连接，主电源PWM控制电路与辅助电压产生电路连接。

具体地，请参阅图2，所述的辅助电压控制电路包括二极管D1、二极管D2、三极管Q1和场效应管Q2，所述二极管D1、二极管D2阴极与电阻R2一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端以及三极管Q1的基极相连，电阻R3的另一端接地，三极管Q1的发射极接地；场效应管Q2的栅极、三极管Q1的集电极和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与+12V相连；场效应管Q2的源极接地，场效应管Q2的漏极接继电器RY线圈的一端，继电器RY线圈的另一端接+12V电源；继电器RY的常开触点接保险丝FS的一端，保险丝FS的另一端接主电源输出回路的PFC（PowerFactorCorrection，功率因数校正）电路的电压输出端；二极管D2的阳极分别与二极管D3的阳极、电阻R1的一端、开关SW的一端连接，二极管D3的阴极接地，电阻R1的另一端接+5V电压，开关SW的另一端接地。

如图3所示，所述的辅助电压产生电路包括PWM控制芯片U1、反激变压器T、滤波电容C4、C5,反激变压器T的主绕组的1端与继电器RY的固定触点P3连接，主绕组的3端分别与PWM控制芯片U1的5、6脚以及二极管D7的阳极相连接，二极管D7的阴极分别与电容C3的一端、电阻R10的一端连接，电容C3的另一端与反激变压器T的1端连接，电阻R10的另一端与反激变压器T的1端连接；电阻R9一端接在PWM控制芯片U1的CS端，另一端接地，电阻R6的一端与电阻R7的一端连接后与PWM控制芯片U1的FB脚连接，电阻R7的另一端接地，电阻R6的另一端接反激式变压器T的辅助电压绕组的6端，反激式变压器T的辅助电压绕组的5端接地；电阻R8的一端接反激式变压器T的辅助电压绕组的6端，另一端接二极管D6阳极，滤波电容C1的正极与二极管D6阴极连接；电阻R5的一端与滤波电容C1的正极连接，另一端与继电器RY的固定触点P3连接；二极管D8的阳极接反激式变压器T的辅助电压绕组的12端，二极管D8的阴极与电容C4、电容C5的正极连接后与120V电压连接，电容C4、电容C5的负极与反激式变压器T的辅助电压绕组的10端连接后接地，PWM控制芯片U1的CMP引脚与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地；PWM控制芯片U1的VDD引脚与二极管D6的阴极连接。

如图4所示，所述状态锁定电路包括运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的同向端3端与二极管D4的阴极、电阻R17、电阻R9的一端连接，二极管D4的阳极与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与辅助电压控制电路中的二极管D2的阳极连接，电阻R17的另一端与5V电压连接，电阻R9的另一端接地；所述运算放大器U1A的反向端2端与电阻R11、电容C7的一极和电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R10的一端、电容C6的一极连接，电容C6的另一极与电阻R9的另一端、电阻R10的另一端、电容C7的另一极连接后接地，电阻R10的另一端与主电源输出回路的电流检测点输出点相连；所述运算放大器U1A的输出端1端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端三极管Q3的基极和电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与电阻R15的一端、电阻R12的一端连接后与辅助电压控制电路的二极管D1的阳极连接，电阻R15的另一端接5V电压。

本实用新型的工作原理，辅助电压控制电路的输入电路由二极管D1、二极管D2组成或电路，对输入电平P1和P2形成逻辑或的关系。当点灯预备开关SW处于断开状态时，二极管D2、二极管D3阳极(P2)是高电平，这个高电平通过D2加到三极管Q1的基极，因此三极管Q1的集电极输出低电平，也即场效应管Q2的栅极是低电平，场效应管Q2不导通，继电器线包无电流不能吸合而处于常开状态，辅助电压产生电路得不到供电不工作，无辅助电压输出，不能进行点灯触发操作。

与此同时，P2这个高电平经过二极管D3加到主电源PWM控制器使能端（控制信号输入端，又叫使能输入端（enable），它是芯片的一个输入引脚，或者电路的一个输入端口，只有该引脚激活，芯片才能工作，通常情况下为高电平有效），在高电平有效的情况下，关闭主电源PWM控制器的PWM信号输出，主电源输出回路也无电压输出。当点灯预备开关SW处于闭合状态时，二极管D2阳极（P2）是低电平，三极管Q1的集电极输出高电平，场效应管Q2导通，继电器线包产生电流而吸合，辅助电压产生电路得到供电而工作，对主电源输出回路上的大容量储能滤波电容（C4、C5）进行充电。与此同时，主电源的PWM控制器也产生PWM信号输出，电源的主输出回路有电压输出，辅助电压和主电源回路电压叠加在电源的输出端，这里可以进行点灯触发操作。

当点灯触发操作完成，灯被点燃后，状态锁定电路将检测得到电源输出回路电流存在，P1变为高电平，这个高电平加到辅助电压控制电路的二极管D1的阴极，通过二极管D1回到三极管Q1的基极，三极管Q1导通，其集电极输出低电平，也即场效应管Q2的栅极为低电平，场效应管Q2不导通，继电器RY释放，切断辅助电压产生电路的输入工作电压，辅助电压产生电路停止工作。这就完成了一次点灯过程的所有控制工作。

辅助电压产生电路由PWM控制芯片U1（PL3536C）及外围电路、反激变压器T、滤波电容C4、C5等组成。此反激式电源（辅助电压产生电路）的供电通过前面所述的辅助电压控制电路提供，所需的直流高压（400V）取自控制电路中的继电器Ry的固定触点P3，反激变压器T的主绕组的一端（1）与继电器Ry的固定触点P3连接，主绕组的另一端（3）与PWM控制器U1的5、6脚相连接，电阻R9是开关电路上的电流取样电阻，其一端接在PWM控制器U1的CS端，另一端接地，选择适当的电阻值，可使充电电流工作在合理的工作范围，并且充电时间尽量短。

电阻R8、二极管D6、滤波电容C1组成辅助电压产生电路中的整流滤波电路，电阻R8的一端接反激式变压器T的辅助电压绕组的一端（6），另一端接整流二极管D6阳极，滤波电容C1的正极与整流二极管D6阳极连接。电阻R5接在直流高压母线与滤波电容C1的正极之间，作为电路最初启动的供电电路。

二极管D8、电容C4、电容C5组成辅助电压产生电路中的次级的滤波和充电储能电路。辅助电源在前级辅助电压控制电路的作用下工作，只要辅助电压控制电路的继电器RY吸合，辅助电源得到400V电压就开始工作，开始时工作在恒流充电模式，在电容C4、电容C5上的输出电压达到设定值（120V）时，控制芯片转换工作方式于恒压模式，输出不再上升，而保持输出电压恒定。

本实用新型大功率氙灯电源的助燃电压产生和控制系统，运用在舞台氙灯电源中，对控制辅助电源的工作状态进行控制，使辅助电源工作或关闭，它包括辅助电压控制电路和反激电源部分（也即辅助电压产生电路）。辅助电压控制电路使电源在预备状态时开启辅助电源，如果执行灯点燃操作之后，电源的检测电路对灯的点燃作出判断，如果灯已经点亮，辅助电压控制电路将关闭辅助电压产生电路，使其不向负载供电，并得到保护。辅助电压产生电路在辅助电压控制电路的控制下工作，当电源开启工作时，PWM芯片开始工作在恒流模式，输出电压线性增长；到达设定工作电压后，PWM芯片工作在恒压模式，维持输出电压恒定。

由于大功率氙灯的点燃，在启动瞬间需要一个大的电能量（120V左右）助燃，为得到这个大能量，一般采用大容量的高压电容（如两只2700μF/160V并联）充足电后来提供。

采用高精度、恒流、原边控制PWM功率开关PL3536C作为电源变换的PWM控制器，采用这种控制器有两个特点：一是在充电过程工作在恒流模式，此阶段输出电压线性上升；二是当充电电压达到设定值120V后，电路转换为恒压工作模式，使电压保持恒定。

本实用新型大功率氙灯电源的助燃电压产生和控制系统具有电路所用器件少，成本低，可靠性高的优点，可广泛应用在大功率氙灯电源上作为的辅助电压产生上。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所揭示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (5)

1.一种大功率氙灯助燃电压电路，其特征在于，包括状态锁定电路、辅助电压控制电路、辅助电压产生电路、主电源输出回路、主电源PWM控制电路，其中状态锁定电路、辅助电压控制电路、辅助电压产生电路、主电源输出回路依次连接，主电源PWM控制电路与辅助电压产生电路连接。

2.根据权利要求1所述的大功率氙灯助燃电压电路，其特征在于，所述的辅助电压控制电路包括二极管D1、二极管D2、三极管Q1和场效应管Q2，所述二极管D1、二极管D2阴极与电阻R2一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端以及三极管Q1的基极相连，电阻R3的另一端接地，三极管Q1的发射极接地；场效应管Q2的栅极、三极管Q1的集电极和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与+12V相连；场效应管Q2的源极接地，场效应管Q2的漏极接继电器RY线圈的一端，继电器RY线圈的另一端接+12V电源；继电器RY的常开触点接保险丝FS的一端，保险丝FS的另一端接主电源输出回路的PFC电路的电压输出端；二极管D2的阳极分别与二极管D3的阳极、电阻R1的一端、开关SW的一端连接，二极管D3的阴极接地，电阻R1的另一端接+5V电压，开关SW的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的大功率氙灯助燃电压电路，其特征在于，所述的辅助电压产生电路包括PWM控制芯片U1、反激变压器T、滤波电容C4、C5,反激变压器T的主绕组的1端与继电器RY的固定触点P3连接，主绕组的3端分别与PWM控制芯片U1的5、6脚以及二极管D7的阳极相连接，二极管D7的阴极分别与电容C3的一端、电阻R10的一端连接，电容C3的另一端与反激变压器T的1端连接，电阻R10的另一端与反激变压器T的1端连接；电阻R9一端接在PWM控制芯片U1的CS端，另一端接地，电阻R6的一端与电阻R7的一端连接后与PWM控制芯片U1的FB脚连接，电阻R7的另一端接地，电阻R6的另一端接反激式变压器T的辅助电压绕组的6端，反激式变压器T的辅助电压绕组的5端接地；电阻R8的一端接反激式变压器T的辅助电压绕组的6端，另一端接二极管D6阳极，滤波电容C1的正极与二极管D6阴极连接；电阻R5的一端与滤波电容C1的正极连接，另一端与继电器RY的固定触点P3连接；二极管D8的阳极接反激式变压器T的辅助电压绕组的12端，二极管D8的阴极与电容C4、电容C5的正极连接后与120V电压连接，电容C4、电容C5的负极与反激式变压器T的辅助电压绕组的10端连接后接地，PWM控制芯片U1的CMP引脚与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地；PWM控制芯片U1的VDD引脚与二极管D6的阴极连接。

4.根据权利要求3所述的大功率氙灯助燃电压电路，其特征在于，所述状态锁定电路包括运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的同向端3端与二极管D4的阴极、电阻R17的一端、电阻R9的一端连接，二极管D4的阳极与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与辅助电压控制电路中的二极管D2的阳极连接，电阻R17的另一端与5V电压连接，电阻R9的另一端接地；所述运算放大器U1A的反向端2端与电阻R11、电容C7的一极和电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R10的一端、电容C6的一极连接，电容C6的另一极与电阻R9的另一端、电阻R10的另一端、电容C7的另一极连接后接地，电阻R10的另一端与主电源输出回路的电流检测点输出点相连；所述运算放大器U1A的输出端1端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端三极管Q3的基极和电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与电阻R15的一端、电阻R12的一端连接后与辅助电压控制电路的二极管D1的阳极连接，电阻R15的另一端接5V电压。

5.根据权利要求3所述的大功率氙灯助燃电压电路，其特征在于，所述PWM控制芯片U1为PL3536C控制芯片。