專利名稱：高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子鎮(zhèn)流器，尤其涉及一種高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器。特別
適用于汽車用的氙氣燈。
背景技術(shù)：
汽車頭的燈光源，是汽車中一個比較重要的部件，關(guān)系到汽車夜間駕駛的安全性。 為此需要有良好的前照燈視覺。目前世界各國開始用小功率金屬鹵化物燈代替常規(guī)的鹵鎢 燈作為汽車前照燈的光源。通過在燈中充入幾個大氣壓的高壓氙氣以滿足汽車前照燈發(fā)光 的要求。 現(xiàn)在，高壓氙氣燈的電子鎮(zhèn)流器還存在體積大，成本高，設(shè)計(jì)復(fù)雜等問題?，F(xiàn)有的 電子鎮(zhèn)流器中，通常采用兩級結(jié)構(gòu)前級Flyback(反激)升壓電路，后級DC/AC全橋逆變電 路。前級Flyback升壓電路中因?yàn)榘?Flyback變壓器，因此電能變換效率比較低，而且 容易產(chǎn)生較大的EMI(電磁)干擾，影響汽車內(nèi)部其它的電子設(shè)備的正常工作，一定程度上 降低了駕駛安全性。后級DC/AC采用全橋逆變電路，缺點(diǎn)在于使用過多的半導(dǎo)體開關(guān)管，一 是降低了整套系統(tǒng)的電能變換效率，浪費(fèi)了有限的車載電源；二是增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，提 高了鎮(zhèn)流器的成本。并且，在先技術(shù)中，鎮(zhèn)流器中的DC/AC逆變電路的輸入端直接與DC/DC 變換器(變壓器)輸出電容的輸出端相連接，這樣DC/AC逆變電路上的電壓和電流完全來 自于DC/DC變換器，即燈的啟動電壓和工作電壓完全通過DC/DC變換器提供，尤其在燈啟動 時的電壓幾乎高于工作電壓的2倍，這對于DC/DC變換器的壽命和效率都有很大的影B向，同
時增加了鎮(zhèn)流器的耗電。 所以，開發(fā)高效率、低成本的汽車頭燈的電子鎮(zhèn)流器具有巨大的研究意義和實(shí)際 使用價值，有著相當(dāng)好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種具有全新電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電子鎮(zhèn)流器，能夠提高鎮(zhèn)
流器能量轉(zhuǎn)換效率，降低EMI干擾和制造成本。 本實(shí)用新型為達(dá)到上述的目的，所采取的技術(shù)方案是 提供一種高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器，它包括與電源連接的直流升壓電路，逆變電 路，連接于負(fù)載上的電壓采樣電路和電流采樣電路，與電壓采樣電路和電流采樣電路輸出 端相連接的控制驅(qū)動電路以及升壓點(diǎn)火電路。 所述直流升壓電路、逆變電路、升壓點(diǎn)火電路依次級聯(lián)連接； 所述升壓點(diǎn)火電路包含升壓單元組，它的輸出端連接于負(fù)載； 所述逆變電路包括一將直流輸入轉(zhuǎn)換成方波輸出的推挽電路以及一將方波選頻 輸出正弦波的串聯(lián)諧振電路，所述推挽電路與串聯(lián)諧振電路依次級聯(lián)，該逆變電路的輸出 端連接于負(fù)載； 所述控制驅(qū)動電路同時與直流升壓電路和逆變電路連接，控制直流升壓電路和逆
3變電路的工作狀態(tài)。 本實(shí)用新型的電子鎮(zhèn)流器具有顯著的效益。 參如上述本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)，所述具有全新電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括依次
(串行)級聯(lián)連接的直流升壓電路、逆變電路和升壓點(diǎn)火電路。即所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的具體含義 就是從電源(如蓄電池)算作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸入端，負(fù)載(如HID燈泡)算作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出 端，則從電源(蓄電池)到負(fù)載(HID燈泡)中間的這部分就稱為新型電子鎮(zhèn)流器的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)。所述直流升壓電路、逆變電路和升壓點(diǎn)火電路是電子鎮(zhèn)流器中的關(guān)鍵部件。本實(shí)用新 型正是對于這關(guān)鍵部件分別進(jìn)行了改進(jìn)。尤其對于逆變電路，采用了依次級聯(lián)連接的推挽 電路與串聯(lián)諧振電路，它構(gòu)成了一種全新結(jié)構(gòu)的推挽式逆變電路來代替現(xiàn)有鎮(zhèn)流器中普遍 采用的效率較低的全橋逆變電路。所述串聯(lián)諧振電路的輸出端連接于負(fù)載，為負(fù)載提供穩(wěn) 態(tài)工作電流；同時串聯(lián)諧振電路的輸出端與升壓點(diǎn)火電路連接為該升壓點(diǎn)火電路提供輸入 電壓；所述的升壓點(diǎn)火電路包含升壓單元組，產(chǎn)生的高壓點(diǎn)火信號(通過變壓器)被耦合進(jìn) 入負(fù)載，在負(fù)載啟動的時候，為負(fù)載啟動提供高電壓，而在負(fù)載穩(wěn)態(tài)工作的時候，升壓點(diǎn)火 電路停止工作；所述的電壓采樣電路、電流采樣電路同時與負(fù)載以及控制驅(qū)動電路相連接， 控制驅(qū)動電路又與直流升壓電路以及推挽電路相連接?？刂乞?qū)動電路根據(jù)電壓采樣電路獲 得的負(fù)載的電壓采樣以及根據(jù)電流采樣電路獲得的負(fù)載的電流采樣，控制直流升壓電路和 逆變電路的工作狀態(tài)具體地說，是控制直流升壓電路的(可控開關(guān)器件)開通和關(guān)斷，用 來控制從電源向直流升壓電路的輸入功率保持恒定，從而最終使末端的負(fù)載工作在恒功率 狀態(tài)；同時，直流升壓電路的輸入端與電源相連接，電源的電能被部分地儲備在直流升壓電 路的輸出端(電容中)，能減少從電源直接輸出的電流。因?yàn)楸緦?shí)用新型將推挽電路和諧振 電路結(jié)合在一起為全新的逆變電路結(jié)構(gòu)，代替現(xiàn)有的電子鎮(zhèn)流器中的DC/AC全橋逆變線路 的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了 (該逆變電路中可控半導(dǎo)體開關(guān)管)軟開通和軟關(guān)斷。明顯提高了電能變 換效率，降低了EMI(電磁)干擾，從而提高了駕駛的安全系數(shù)，大大降低了成本。現(xiàn)在業(yè)界 常規(guī)的汽車頭燈使用的電子鎮(zhèn)流器的電能變換效率為80% 。本實(shí)用新型的電子鎮(zhèn)流器的轉(zhuǎn) 換效率，在額定工作點(diǎn)可達(dá)到88% ，在全工作范圍內(nèi)可達(dá)到85%以上。 參如上述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，為了克服現(xiàn)有鎮(zhèn)流器中逆變電路的低效率、高輻射 的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型為鎮(zhèn)流器構(gòu)造了一種具有全新結(jié)構(gòu)的逆變電路。如上述，它包括"推挽 電路"和"串聯(lián)諧振電路"兩者級聯(lián)而成。這種級聯(lián)形成的推挽式逆變電路，是本實(shí)用新型 的一個重要技術(shù)特征。前級推挽電路將直流變換成方波，同時兼有升壓的作用，后級串聯(lián)諧 振電路將方波選頻得到正弦波，兩級之間通過電磁耦合方式傳遞電信號；其推挽電路能在 "0"電位時開通，即推挽電路具有零電壓開關(guān)的特性，實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)功能。本實(shí)用新型的推 挽式逆變電路應(yīng)用廣泛，它并不局限于鎮(zhèn)流器的使用，也可以用于其他種類的電氣裝置中 的逆變電路。 參如上述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，所述直流升壓電路由控制驅(qū)動電路根據(jù)反饋的電
壓、電流信號控制其開通和關(guān)斷可有效的控制直流升壓電路向后級電路輸出恒定功率，其 輸入端與電源相連接，明顯地減小了從電源(蓄電池)直接輸出的電流，起到了保護(hù)電源 (蓄電池)的作用，延長了車載蓄電池的使用壽命。 參如上述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，所述升壓點(diǎn)火電路包括升壓單元組，即它是多級升
壓的結(jié)構(gòu)。因此它降低了當(dāng)負(fù)載啟動時需要相關(guān)電路(在先技術(shù)中)處于高電壓的暫態(tài)工作，如要求相關(guān)器件的耐壓值等。從而降低了成本，提高了整個電子鎮(zhèn)流器的可靠性。

圖1為現(xiàn)有電子鎮(zhèn)流器技術(shù)中的反激+逆變?nèi)珮蚴诫娮渔?zhèn)流器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)示意圖3為本實(shí)用新型的電子鎮(zhèn)流器由電源至負(fù)載之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示
意圖4為高壓點(diǎn)火電路中升壓單元組一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為高壓點(diǎn)火電路中升壓單元組另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖6為本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器中推挽電路一實(shí)施例的工作模式1的等效電路圖
圖7為本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器中推挽電路一實(shí)施例的工作模式2的等效電路圖 圖8為本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器中推挽電路一實(shí)施例的工作模式3的等效電路圖 圖9為本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器中推挽電路一實(shí)施例的工作模式4的等效電路圖 圖10為本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器中推挽電路一實(shí)施例的工作模式5的等效電路
圖11為本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器中推挽電路一實(shí)施例的工作模式6的等效電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征。 如圖2所示，本實(shí)用新型的電子鎮(zhèn)流器包括與電源1連接的直流升壓電路21，逆 變電路22，連接于負(fù)載3上的電壓采樣電路4和電流采樣電路5 ，與電壓采樣電路4和電流 采樣電路5輸出端相連接的控制驅(qū)動電路6以及連接于逆變電路22和負(fù)載3之間的升壓 點(diǎn)火電路。 所述直流升壓電路21、逆變電路22、升壓點(diǎn)火電路23依次級聯(lián)連接； 所述升壓點(diǎn)火電路23包含升壓單元組231 (如圖3、4、5所示)； 所述逆變電路22包括一將直流輸入轉(zhuǎn)換成方波輸出的推挽電路221以及一將方
波選頻輸出正弦波的串聯(lián)諧振電路222，所述推挽電路221與串聯(lián)諧振電路222依次級聯(lián)構(gòu)
成了推挽式逆變電路。該逆變電路22的輸出端也連接于負(fù)載3 ; 所述控制驅(qū)動電路6同時與直流升壓電路21和逆變電路22連接，控制直流升壓 電路21和逆變電路22的工作狀態(tài)。 如圖2所示，電壓采樣電路4、電流采樣電路5與負(fù)載3 (氙氣燈)以及控制驅(qū)動電 路6相連接。電壓采樣電路4和電流采樣電路5將負(fù)載3(氙氣燈)的電流信號和電壓信 號反饋給控制驅(qū)動電路6。控制驅(qū)動電路6根據(jù)獲得的電壓信號和電流信號控制直流升壓 電路21和逆變電路22的工作狀態(tài)。 在本實(shí)施例中，所述電源1為汽車上使用的12V(蓄)電池，所述負(fù)載3為汽車上 使用的氙氣燈。 在本實(shí)施例中，所述控制驅(qū)動電路6包括控制電路和驅(qū)動電路。其中控制電路是 采用美國德州儀器公司提供的DSP中TMS320LF240X系列芯片；驅(qū)動電路是采用美國安森 美半導(dǎo)體公司提供的UC3842芯片；所述電壓采樣電路采用多個電阻串聯(lián)分壓電路；所述電流采樣電路采用回路中串聯(lián)0. 5歐姆、2瓦的功率電路。 如圖2、3所示，從電源1的輸出端至負(fù)載3的輸入端之間為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2包括依次級聯(lián)的直流升壓電路21、逆變電路22和升壓點(diǎn)火電路23。 如圖2、3所示，在本實(shí)施例中，輸入電源1為12V汽車電池，經(jīng)過直流升壓電路21 升壓到40V，再經(jīng)過推挽電路221升壓，其(變壓器二次側(cè))輸出電壓為正負(fù)220V的交流方 波，以作為串聯(lián)諧振電路222的電壓源。當(dāng)燈管3(氙氣燈)未點(diǎn)亮之前，利用高壓點(diǎn)火電路 23將燈管擊穿，等燈管正常工作后，高壓點(diǎn)火電路23就不再起作用，逆變電路22提供穩(wěn)態(tài) 時所需要的功率。在本實(shí)施例中，穩(wěn)態(tài)時燈管電壓為85士15V，燈管電流為0. 38 0. 53A。 如圖3所示，在本實(shí)施例中，所述直流升壓電路21包括電感Ll 、 二極管D3、電容Cl 和一可控開關(guān)器件。在本實(shí)施例中，可控開關(guān)器件包括場效應(yīng)管Tl和與其并聯(lián)的續(xù)流(體) 二極管Dl 。其中電感Ll、二極管D3、電容Cl依次串聯(lián)，電感Ll 一端作為直流升壓電路1的 輸入端，另一端與二極管D3的陽極相連，二極管D3陰極連接到電容C1的正極，電容C1負(fù) 極接地，同時連接蓄電池陰極；電容C1兩端作為的直流升壓電路1的輸出端；所述控制驅(qū) 動電路6根據(jù)獲得的電壓信號和電流信號控制直流升壓電路21的工作狀態(tài)，具體地說，是 控制直流升壓電路21中場效應(yīng)管Tl的開通和關(guān)斷，以此來控制從電源1 (蓄電池)向直流 升壓電路21的輸入功率保持恒定。 所述可控開關(guān)器件中場效應(yīng)管Tl的門極受控于控制驅(qū)動電路6的輸出信號?？?制驅(qū)動電路6根據(jù)負(fù)載3的電壓、電流的反饋信號，決定施加在場效應(yīng)管T1門極上的控制 信號，從而控制直流升壓電路21對下級電路的功率輸出(恒定)，從而最終使末端的負(fù)載 3(氙氣燈)工作在恒功率狀態(tài)下；同時，直流升壓電路1的輸入端與電源l(蓄電池正極) 相連接，電源1 (蓄電池)的電能被部分地儲備在直流升壓電路21中的輸出端的電容Cl中， 穩(wěn)態(tài)工作時，該電容C1與電源1(蓄電池)并聯(lián)給下級電路饋電，減少了從電源l(蓄電池) 直接輸出可能造成的電流不穩(wěn)定。在本實(shí)施例中，所述可控開關(guān)器件和二極管D3與電感Ll 串聯(lián)，在這里電感L1代替了現(xiàn)有技術(shù)中的變壓器(如圖1中的T)，減少了因變壓器變換的 能量損耗。 如圖2、3所示，所述逆變電路22包括依次級聯(lián)的推挽電路221和串聯(lián)諧振電路 222。 如圖3所示，所述推挽電路221包括兩個場效應(yīng)管T2、 T3，分別與兩個場效應(yīng)管 T2、 T3反并聯(lián)的兩個續(xù)流(或稱體)二極管D2、 D3以及變壓器Trl ;兩個場效應(yīng)管T2、 T3 的源極相連接作為所述推挽電路221的一個輸入端；變壓器Trl的初級線圈的兩端分別連 接兩個場效應(yīng)管T2、 T3的漏極，變壓器Trl的初級線圈的中間抽頭或者變壓器Trl的兩個 呈加極性連接的初級線圈的公共端，作為所述推挽電路221的另一個輸入端。具體的連接 如圖3所示，其中場效應(yīng)管T2的源極和場效應(yīng)管T3的源極相連接，作為推挽電路221的一 個輸入端與直流升壓電路2中輸出電容C1的負(fù)極相連接；變壓器Trl的初級線圈的同名端 連接場效應(yīng)管T2的漏極，另一端連接場效應(yīng)管T3的漏極，變壓器Trl初級線圈的中間抽頭 作為推挽電路221的另一個輸入端，與直流升壓電路2中輸出電容C1的正極相連接?？刂?該推挽電路的場效應(yīng)管T2、 T3的切換頻率，以此來實(shí)現(xiàn)氙氣燈從暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過渡。在本 實(shí)施例中，穩(wěn)態(tài)工作頻率設(shè)定為30kHz。由于氙氣燈會隨著使用時間的增加，氙氣燈內(nèi)的氣 體、金屬鹵化物和電極等結(jié)構(gòu)將會有所變化，因而會改變氙氣燈的電氣特性?？刂破渲绷魃龎弘娐?1中開關(guān)管T1的工作占空比D來控制輸出到氙氣燈的功率大小，以使氙氣燈能夠 穩(wěn)定地工作在額定功率35W，達(dá)到氙氣燈恒功率地工作。Tl工作頻率設(shè)定為30kHz，穩(wěn)態(tài)開 關(guān)占空比D = 0.7，當(dāng)氙氣燈電壓的反饋值與氙氣燈電流反饋值計(jì)算得出的氙氣燈功率大 于額定功率35W時，T1的占空比D變小，當(dāng)氙氣燈功率小于額定功率35W時，T1的占空比D 變大。 如圖3所示，所述串聯(lián)諧振電路222包括串聯(lián)的電感L2、電容C2、電解電容C3。穩(wěn) 態(tài)工作時，電解電容C3可忽略不計(jì)，串聯(lián)諧振電路222主要由電感L2和電容C2諧振完成。 如圖3、4、5所示，所述升壓點(diǎn)火電路23包括升壓單元組231、單向?qū)ㄆ骷⒈Ｗo(hù) 放電器件以及變壓器。在本實(shí)施例中，所述單向?qū)ㄆ骷槎O管D8 ，所述保護(hù)放電器件為 氣體放電管S. G。所述升壓單元組231與單向?qū)ㄆ骷⒈Ｗo(hù)放電器件以及變壓器的初級線 圈依次串聯(lián)，變壓器的次級線圈與負(fù)載3(氙氣燈)串聯(lián)。具體的連接如圖3所示，升壓單 元組、二極管D8，氣體放電管S. G、變壓器Tr2的初級線圈依次串聯(lián)。氣體放電管S. G的輸 出端連接變壓器Tr2初級線圈的同名端，變壓器Tr2初級線圈的另一端接地，同時連接負(fù)載 3 (氙氣燈)，變壓器Tr2次級線圈的同名端連接氙氣燈的另一端，變壓器Tr2次級線圈的非 同名端連接到串聯(lián)諧振電路222的輸出電解電容C3的正極，其電解電容C3的負(fù)極接地；而 升壓點(diǎn)火電路23的輸入端，即電解電容C4的負(fù)極和二極管D4的陽極分別連接于串聯(lián)諧振 電路的輸出電解電容C3的正極和負(fù)極。升壓點(diǎn)火電路23的輸出端連接氙氣燈，在氙氣燈 啟動的時候，通過氣體放電管S.G擊穿而使升壓點(diǎn)火電路形成通路，最終為氙氣燈的啟動 提供高電壓。 如圖3所示，在本實(shí)施例中，輸入電源1為12V蓄電池(汽車上用的)，經(jīng)過直流升 壓電路21升壓到40V，再經(jīng)過推挽電路221的逆變、升壓，變壓器Trl次級線圈輸出電壓為 正負(fù)220V的交流方波，以作為串聯(lián)諧振電路222的電壓源；串聯(lián)諧振電路222將推挽電路 221輸出的方波，通過諧振選頻得到正弦波。當(dāng)氙氣燈未點(diǎn)亮之前，利用高壓點(diǎn)火電路23將 氙氣燈擊穿，等氙氣燈正常工作后，由于氙氣燈的阻值迅速降低，使得電容C3兩側(cè)的電壓 大大降低，經(jīng)過數(shù)級升壓之后，也無法擊穿氣體放電管S. G，因此高壓點(diǎn)火電路23就不再起 作用，逆變電路22提供穩(wěn)態(tài)時所需要的功率，穩(wěn)態(tài)時氙氣燈電壓為85士15V，氙氣燈電流為 0. 38 0. 53A。 如圖3、4、5所示，所述升壓點(diǎn)火電路23中所包括的升壓單元組231包括至少一個 升壓單元。所述升壓點(diǎn)火電路23主要以電容和二極管串聯(lián)升壓而構(gòu)成。 如圖3、4所示，當(dāng)升壓點(diǎn)火電路23輸入端電壓為交流時，第一個負(fù)半周期中，二極 管D4導(dǎo)通，電容C4會被充電至Vpk，之后的正半個周期過程中，二極管D5導(dǎo)通，電容C5會 被充電至Vpk+Vcl，即2Vpk。當(dāng)下一個負(fù)半周期時，二極管D4再次導(dǎo)通，電容C4會被再充 電至Vpk，而電容C5會通過二極管D6將其能量傳送電容C6，下一個正半周期時，二極管D5 再次導(dǎo)通，電容C5會被再充電至2Vpk，而電容C6也會通過二極管D7將其能量傳送給電容 C7，使得電容C7被充電至2Vpk，以此類推，經(jīng)過多級升壓輸出電壓可達(dá)到所要求的點(diǎn)火電 壓(至少4Vpk)。所以，本實(shí)用新型的所述升壓點(diǎn)火電路23為多級升壓點(diǎn)火電路。 如圖3、4所示，所述升壓單元組231包括1 n個升壓單元。 如圖5所示，在升壓單元組231內(nèi)只包括一個升壓單元，當(dāng)輸入電壓為交流電時， 則可在升壓點(diǎn)火點(diǎn)電路的輸出端得到4倍輸入電壓峰值的直流電壓。若是綜合考慮氣體放
7元中電容和二極管的耐壓、串聯(lián)諧振電路輸出的電壓值、高壓變壓 器Tr2的匝比等因素，可以利用多個升壓單元來實(shí)現(xiàn)高壓點(diǎn)火電路，見圖3、5。 如圖3、4所示，所述升壓單元組231包括1 n個升壓單元，其中每一個升壓單元 都可以把電壓抬高4Vpk。此時對于構(gòu)成升壓電路中的每個元件所需承受的耐壓減少了，每 個電容所需承受的耐壓僅為2Vpk。 如圖3、4所示，點(diǎn)火過程是在氙氣燈未點(diǎn)亮之前，其阻抗無限大如同開路，電容C3 兩端的電壓經(jīng)過串聯(lián)諧振電路222后可得到一個正弦波，經(jīng)過升壓單元組升壓后，可在升 壓單元組的輸出端得到4n倍，n為升壓單元組的級數(shù)(即為所包括升壓單元的個數(shù))。輸 入電壓峰值的直流電壓可將氣體放電管S.G擊穿。當(dāng)氣體放電管被擊穿后，經(jīng)過l : 20的 高壓變壓器Tr2升壓后，即可產(chǎn)生擊穿氙氣燈所需的高壓15kV 23kV。氙氣燈一旦被擊 穿后，氙氣燈阻抗立即下降，此時電解電容C3兩端的諧振電壓也迅速降低，即便這個低壓 經(jīng)過多級升壓電路組升壓后，峰值也不會達(dá)到氣體放電管S. G的擊穿電壓值，故無法將氣 體放電管S. G擊穿。所以，升壓點(diǎn)火電路23不再動作，高壓變壓器Tr2形同一個感值很小 的電感和氙氣燈串聯(lián)。如果第一次點(diǎn)火時，未能將氙氣燈擊穿，則氙氣燈阻抗仍無限大，形 同開路，高壓點(diǎn)火電路持續(xù)動作，直到氙氣燈被擊穿為止。 如上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器的工作方式從工程角度上，可以做如下三個 近似和等效 (1)電容Cl很大可視為一個電壓源； (2)穩(wěn)態(tài)工作時，電解電容C3可忽略不計(jì)，串聯(lián)諧振電路222主要由電感L2和電 容C2諧振完成； (3)穩(wěn)態(tài)工作時，氤氣燈阻抗可以等效為一個電阻。 所述逆變電路22中推挽電路221的工作過程可分為6種工作模式 工作模式1 (t0 tl):如圖6所示，推挽電路221中場效應(yīng)管T2的門極電壓VG2
=0，場效應(yīng)管T3的門極電壓VG3 > 0，場效應(yīng)管T2截止，場效應(yīng)管T3導(dǎo)通，其中二極管D2，
D3以及場效應(yīng)管T2處于截止?fàn)顟B(tài)，如圖6中用虛線所標(biāo)識的(以下圖7 11中虛線所標(biāo)
識的均為處于截止?fàn)顟B(tài))。此時變壓器Trl 一次側(cè)電流ip流經(jīng)場效應(yīng)管T3，電容Cl釋放
能量ip > 0。當(dāng)時間為t0時，電感L2釋放能量結(jié)束，電容Cl的能量由變壓器Trl傳遞到
次級線圈，電容C2也處于釋放能量狀態(tài)，兩者同時對電感L2儲能及提供能量給氙氣燈的等
效電阻Rlamp。直到t'。時，電容C2釋放能量結(jié)束而開始進(jìn)入儲能狀態(tài)，此時次級線圈能
量完全由電容C1提供。由于場效應(yīng)管T3導(dǎo)通，Up2 = UCl，Us = NUp2 = NUC1 > 0，iL2流
出變壓器Trl次級線圈的同名端，且iL2 > 0。 工作模式2(tl t2):如圖7所示，推挽電路221中場效應(yīng)管T2的門極電壓VG2 =O，場效應(yīng)管T3的門極電壓VG3 = O，場效應(yīng)管T3截止，由于ip < 0，因此場效應(yīng)管T2的 體二極管D2導(dǎo)通。此工作模式為場效應(yīng)管T2和場效應(yīng)管T3同時截止的死區(qū)時間。所以， 實(shí)際上此工作模式時間非常短暫。當(dāng)時間為tl時刻，電容Cl釋放能量結(jié)束，電感Ll儲能 也結(jié)束而轉(zhuǎn)為開始釋放能量，對電容C2儲能及提供能量給氙氣燈，且由變壓器Trl反饋能 量給一次側(cè)電容Cl。電流ip經(jīng)過場效應(yīng)管T2的體二極管D2對電容Cl儲能，ip < 0。由 于二極管D2導(dǎo)通，Upl = -UC1 < O，Us = NUpl = -NUC1 > 0， iL2流出變壓器Trl同名端， 且iL2 > 0。
8[0059] 工作模式3(t2 t3):如圖8所示，推挽電路221中場效應(yīng)管T2的門極電壓VG2
> O，場效應(yīng)管T3的門極電壓VG3 = 0，T3截止，由于ip < 0，因此場效應(yīng)管T2的體二極管 D2導(dǎo)通。諧振電感Ll開始釋放能量，對電容C2儲能及提供能量給氙氣燈，且由變壓器Trl 反饋能量給一次側(cè)電容Cl。電流ip仍經(jīng)過場效應(yīng)管T2的體二極管D2對電容Cl儲能，ip < 0。由于體二極管D2導(dǎo)通，Upl = -UC1 < 0， Us = NUpl = -NUC1 < 0， iL2流出變壓器 同名端，且iL2X)。當(dāng)時間為t3時，ip = 0， iL2二0，此時|UC2|最大，電容C2上儲存的 能量達(dá)到最大值。 工作模式4(t3 t4):如圖9所示，推挽電路221中場效應(yīng)管T2的門極電壓VG2
> O，場效應(yīng)管T3的門極電壓VG3 = O，場效應(yīng)管T2導(dǎo)通，場效應(yīng)管T3截止，變壓器Trl 一 次側(cè)電流ip仍經(jīng)過場效應(yīng)管T2，電容Cl釋放能量，ip > 0。當(dāng)時間為t3時，電感L2釋放 能量結(jié)束，電容Cl的能量經(jīng)過變壓器Trl傳輸?shù)酱渭壘€圈，電容C2也處于釋放能量的狀 態(tài)，兩者同時對電感L2儲能及提供能量給氙氣燈。直到當(dāng)時間為t' 3時，電容C2釋放能 量結(jié)束而開始轉(zhuǎn)為儲能狀態(tài)，此時次級線圈能量完全由電容C1提供。由于場效應(yīng)管T2導(dǎo) 通，Upl = -UC1 < 0， Us = NUpl = -NUC1 < 0， iL2流入變壓器同名端，且iL2 < 0。 工作模式5(t4 t5):如圖10所示，推挽電路221中場效應(yīng)管T2的門極電壓VG2 =O，場效應(yīng)管T3的門極電壓VG3 = 0，T2截止，由于ip < 0，因此場效應(yīng)管T3的體二極管 D3導(dǎo)通。此工作模式為場效應(yīng)管T2和場效應(yīng)管T3同時截止時的死區(qū)階段，所以，實(shí)際上此 工作模式時間非常短暫。當(dāng)時間為t4時電容Cl釋放能量結(jié)束，電感L2儲能也結(jié)束而開始 釋放能量，對電容C2儲能及提供能量給氙氣燈，且通過變壓器Trl傳輸能量給一次側(cè)電容 Cl。電流ip仍經(jīng)過場效應(yīng)管T3的體二極管D3，對電容Cl儲能，ip〈0。由于體二極管D3 導(dǎo)通，Up2 = UC1 > 0， Us = NUp2 = NUC1 > 0， iL2流入變壓器同名端，且iL2 < 0。 工作模式6(t5 t6):如圖11所示，推挽電路221中場效應(yīng)管T2的門極電壓VG2 =0，場效應(yīng)管T3的門極電壓VG3 > 0，場效應(yīng)管T2截止，由于ip < 0，因此場效應(yīng)管T3的 體二極管D3導(dǎo)通。諧振電感L2釋放能量對電容C2儲能及提供能量給氙氣燈，且通過變壓 器Trl傳輸能量給一次側(cè)電容Cl。電流ip仍經(jīng)過場效應(yīng)管T3的體二極管D3，對電容Cl 儲能，ip < 0。由于體二極管D3導(dǎo)通，Up2 = UC1 > 0， Us = NUp2 = NUC1 > 0， iL2流入 變壓器Trl同名端，且iL2 < 0。當(dāng)時間為t6時刻，ip = 0，iL2 = O，此時|UC2|最大，電容 C2上儲存的能量達(dá)到最大值。 由上面所述可知，本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器穩(wěn)態(tài)工作時，串聯(lián)諧振電路222的輸入
電壓為<formula>formula see original document page 9</formula>主要是由諧振電感L2、(諧振)電容C2之間的串聯(lián)諧振以
及電容C1提供能量給負(fù)載。當(dāng)然電容C1的能量也是來源于12V蓄電池。本實(shí)施例中將諧 振等效阻抗設(shè)為工作在感性負(fù)載模式下，即穩(wěn)態(tài)工作時開關(guān)切換頻率大于LC諧振頻率，這 種工作方式可以使得在開關(guān)管T2和T3關(guān)斷之前，其內(nèi)部反并聯(lián)二極管先實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，保證了 開關(guān)管T2和T3關(guān)斷時刻，其兩端的電壓為零，因此就使得開關(guān)管T2和T3在切換時具有零 電壓開關(guān)的特性，實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)功能。 雖然結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在所 述權(quán)利要求和說明書的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
權(quán)利要求一種高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器，它包括與電源連接的直流升壓電路，逆變電路，連接于負(fù)載上的電壓采樣電路和電流采樣電路，與電壓采樣電路和電流采樣電路輸出端相連接的控制驅(qū)動電路，其特征在于還包括升壓點(diǎn)火電路，所述升壓點(diǎn)火電路包含升壓單元組，所述直流升壓電路、逆變電路、升壓點(diǎn)火電路，依次級聯(lián)連接，升壓點(diǎn)火電路和逆變電路的輸出端均與負(fù)載連接，所述控制驅(qū)動電路同時與直流升壓電路和逆變電路連接，控制直流升壓電路和逆變電路的工作狀態(tài)；所述逆變電路包括一將直流輸入轉(zhuǎn)換成方波輸出的推挽電路，以及一將方波選頻輸出正弦波的串聯(lián)諧振電路，所述推挽電路與串聯(lián)諧振電路依次級聯(lián)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述升壓點(diǎn)火電路 還包含單向?qū)ㄆ骷?、保護(hù)放電器件以及變壓器，所述升壓單元組與單向?qū)ㄆ骷⒈Ｗo(hù)放 電器件以及變壓器的初級線圈依次串聯(lián)，變壓器的次級線圈與負(fù)載串聯(lián)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述升壓單元 組包括至少一個升壓單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述直流升壓電路包 括電感、二極管、電容和一可控開關(guān)器件，其中電感、二極管、電容依次串聯(lián)，電感的輸入端 為所述直流升壓電路的輸入端，電容的兩端為所述直流升壓電路的輸出端；所述可控開關(guān) 器件與串聯(lián)的二極管和電容并聯(lián)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述推挽電路，包括 兩個場效應(yīng)管，分別與兩個場效應(yīng)管反并聯(lián)的兩個續(xù)流二極管以及變壓器；兩個場效應(yīng)管 的源極相連接，作為所述推挽電路的一個輸入端；變壓器的初級線圈的兩端分別連接兩個 場效應(yīng)管的漏極，變壓器的初級線圈的中間抽頭或者變壓器的兩個呈加極性連接的初級線 圈的公共端，作為所述推挽電路的另一個輸入端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述逆變電路中的 串聯(lián)諧振電路包括串聯(lián)的電感、電容、電解電容。
專利摘要一種高壓氣體燈的電子鎮(zhèn)流器，包括與電源連接的直流升壓電路、逆變電路、包含升壓單元組的升壓點(diǎn)火電路、與負(fù)載相連接的電壓采樣電路和電流采樣電路、與電壓采樣電路和電流采樣電路連接的控制驅(qū)動電路。所述直流升壓電路、逆變電路、升壓點(diǎn)火電路依次級聯(lián)連接，升壓點(diǎn)火電路和逆變電路的輸出端與負(fù)載相連接。所述逆變電路包含級聯(lián)的推挽電路和串聯(lián)諧振電路；所述控制驅(qū)動電路與直流升壓電路和逆變電路相連接，控制直流升壓電路的功率輸出，控制逆變電路的工作狀態(tài)。具有上述結(jié)構(gòu)的鎮(zhèn)流器，提高了電能變換效率，降低了電磁干擾以及制造成本。
文檔編號H05B41/288GK201467547SQ20092007613
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者張曉峰, 張福明 申請人:張福明;張曉峰