一种汽车用金卤灯的快速点亮电路

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       1前言

  随着人们生活及交往节奏的加快和一条条高速公路的建成,要求不断地改善汽车夜间驾驶的安全性。为此就需要有良好的前照灯视觉构造,为改善空气动力特性,就需要把前照灯的外形做成斜面流线型。现在欧、美、日等国,已用小功率金属卤化物灯代换常规的卤钨灯作为汽车前照灯的光源。因为卤钨灯的光效低,一般为15~35lm/W,显色指数为60~65。而小功率金属卤化物灯,30W的光效为85lm/W,显色指数大于70。35W的光效为67lm/W,显色指数大于75。所以,金属卤化物灯比卤钨灯体积小,光效更高、显色性更好。采用金属卤化物灯作汽车前照灯,可大大改善汽车夜间驾驶的安全性,并可显著改善汽车前部的空气动力特性,利于高速行驶。

  金卤灯的玻璃壳内填充着引燃气体(氩气等)、汞及金属卤化物。当把高压电加到灯的放电极上时,在引燃气体放电之后,紧接着就产生汞弧光,由此,也就产生热量,使金属碘化物气化,在汞弧中分解为金属原子和碘原子,金属原子参与放电,并辐射出具有特殊金属光谱的强光。

  包括金卤灯在内的普通高强度气体放电灯的供电点亮电路,如图1所示。

  汽车中的直流电源UDC一般为12V蓄电池,经过直流电压提升电路升压,再经过DC/AC变换器变换成正弦交流电压,然后由起动触发电路产生高压脉冲触发灯管,灯点亮后,管压降低,管流增大,由限流电感进行限流。为保证加到灯管上的电压可调节,把DC电压升压器输出的电压,设计成可控制的。

  虽然上述的供电点亮电路可使用DC电压来点亮金卤灯,但此种灯从起动点亮至达到规定的亮度,需要一定的时间(一般叫“起动时间”),或者在灯暂时熄灭后,再起动时(再起动时间)需较长的时间。这是因为,当该金卤灯从冷态开始起动时(把这种起动叫“冷起动”),为使灯泡内的金属卤化物气化,需要时间;当该放电灯从点亮状态被暂时熄灭一会儿后再点亮时,灯泡内的气压依点亮状态持续时间的长短,会有不同程度的升高。这就需要相应地增加触发电压的幅值;另外,当环境温度高低变化时,也会影响所需起动电压幅值的大小。这对用作汽车前照灯来说,是个致命的缺点。

 

图1普通高强度气体放电灯的供电点亮电路

 

图2快速起动点亮供电电路总体框图

  本文介绍一种快速点亮汽车用金卤灯的供电电路;它克服了上述一般点亮电路的缺点,可在0.3s内使灯的光输出达到现用的卤钨灯的水平,在3s~5s内灯的光输出达到其额定值。

  2快速起动点亮供电电路

  2.1快速起动点亮供电电路原理

  快速起动点亮供电电路原理框图可参见图2,该点亮电路由12V蓄电池供电,电源电压E经灯开关K及继电器触点Jɑ后,一路通过二极管D1到端子B,供电给后级控制电路;另一路供给DC电压提升电路②,把输入电池电压E提升后,再经DC/AC高频变换电路③,变成高频正弦交流电压供点亮金卤灯。

  电路③的输出经过变压器T1的次级绕组T1-2,接到金卤灯H的电极。电容C1和变压器T1次级绕组T1-2的漏感构成限流电路。电容C1还用来检测金卤灯电流,以判断金卤灯是否接通。当灯处于未点亮状态时,灯点亮起动电路⑦发出信号给灯点亮电路④,使之产生点亮脉冲。

  控制电路⑧产生控制脉冲PS,其占空比是根据电路②的输出电压和输出电流检测电阻R3上的电压信号的变化进行调整的,然后,通过栅极驱动电路⑤把该脉冲信号PS加到电路②以控制其输出电压。

  控制电路的工作过程如下:

  在灯点亮后,即刻又关断,此时,电路②的输出电压为零。再起动时,电路②的输出电压为高电平。从关断到再起动之间的时间间隔长短可由电路②输出端的 “零电平”与“高电平”之间的时间间隔来检测。这可通过定时电路⑥来完成。电路⑥检测出此时间间隔信号,并把此信号传送给电路⑧,电路⑧输出相应的控制信号给电路②,使其输出电平改变,最终达到灯的恒功率控制。如果在灯点亮后,立即进行恒功率控制,会大大缩短灯的起动时间。

  当电源E的端电压跌落到低于预定值时,就由电压降落检测电路⑨,输出一个信号给电路⑧,改用比额定功率小的控制功率来驱动金卤灯工作。

  异常状态检测电路⑩从电路②的输出电压和输出电流之间的关系,检测出电路的异常状态,并把异常状态信号传送到电路①,切断电源。当电池电压恢复到等于或大于预定的电平时,灯又起动点亮。

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