本發(fā)明涉及用于氙燈及其它高壓氣體放電燈的鎮(zhèn)流器，具體地指新型直交升壓型單級高頻電感電子鎮(zhèn)流器及其工作方法，屬于HID燈及其它高壓氣體放電燈等照明領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

氙燈由于顯色性好、亮度高、節(jié)能效果好、透光性好等優(yōu)點在照明領(lǐng)域得到廣泛推廣應(yīng)用，特別是汽車燈、探照燈等，但是為確保氙燈等氣體放電燈可靠工作，需要專用電子鎮(zhèn)流器。但是，直到目前為止，市場上技術(shù)成熟的電子鎮(zhèn)流器主要是兩級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)電路形式，先把輸入的交流電變成直流電，再把直流電變換成交流電輸出。前級電路是功率因數(shù)校正電路，把輸入的交流電變成直流電，主要功能是實現(xiàn)輸入電源側(cè)高功率因數(shù)。后級電路是逆變電路，把直流電逆變成低頻或高頻交流電，輸出滿足HID燈照明所需要的交流電源。三級結(jié)構(gòu)電路形式，是在上述前后級電路之間再加一級直流電壓變換電路，實現(xiàn)輸入和輸出電壓之間的匹配。由于多級電路結(jié)構(gòu)形式，造成電子鎮(zhèn)流器的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率較低，并且為了實現(xiàn)輸入電源側(cè)高功率因數(shù)，增加的功率因數(shù)校正電路還會帶來FCC等電磁兼容問題。

在某些特殊場合，需要由蓄電池等直流電源為氙燈等氣體放電燈供電，雖然可以不考慮交流電變換成直流，但蓄電池等直流電源電壓較低，如何將蓄電池提供的低電壓有效地逆變成氙燈等氣體放電燈照明用的高頻交流電，則是本發(fā)明鎮(zhèn)流器的關(guān)鍵。

將較低的直流電壓逆變成高頻交流電，通常會采用推挽電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是推挽電路存在兩倍電壓應(yīng)力和開關(guān)管關(guān)斷電壓尖峰的問題，且不易實現(xiàn)軟開關(guān)。采用H型全橋或半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電路也不是很理想。

為克服上述技術(shù)的不足，在相關(guān)新型高頻電子鎮(zhèn)流器研究的基礎(chǔ)上，采用半橋開關(guān)電路、串聯(lián)電容和高頻脈沖變壓器組合成半橋推挽逆變電路和高頻電感，研制新型直交升壓型單級高頻電感電子鎮(zhèn)流器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種新型直交升壓型單級高頻電感電子鎮(zhèn)流器及其實現(xiàn)方法，鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，模塊化設(shè)計，控制簡單，測試方便，且整機效率高。

實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種新型直交升壓型單級高頻電感電子鎮(zhèn)流器，該電感電子鎮(zhèn)流器包括

功率電路和控制電路，其中，

所述功率電路包括：

啟動電路，由充電電阻和繼電器組成，用于減小上電沖擊；

儲能電容，由電解電容和高頻薄膜電容組成，用于減小開關(guān)電流對蓄電池的影響；

半橋開關(guān)電路，用于適時控制電能的變換與傳輸；

串聯(lián)電容，用于隔離直流和儲能的作用；

高頻脈沖變壓器，用于電壓變換和能量傳輸，實現(xiàn)輸入輸出電壓的匹配；

高頻電感，用于對負(fù)載燈電流進行限制。

所述控制電路包括：

單片機或模擬控制電路，用于根據(jù)給定參考信號和反饋信號，進行信號處理，輸出控制信號；

輸出電壓和電流取樣與調(diào)理電路1，用于對燈電壓和燈電流進行取樣、濾波、分壓或放大，為單片機或模擬控制電路提供反饋信號；以及

驅(qū)動電路，用于對來自單片機或模擬控制電路的控制信號進行隔離、放大，去驅(qū)動半橋開關(guān)電路的開通和關(guān)斷。

本發(fā)明鎮(zhèn)流器點燈方式有兩種：

一種是諧振點燈，在鎮(zhèn)流器的輸出端并聯(lián)一個點火電容，利用鎮(zhèn)流器的高頻電感與點火電容諧振產(chǎn)生高電壓脈沖去點燈。

另一種是點火器點燈，在鎮(zhèn)流器的輸出端并聯(lián)一個點火器，通過對點火電容充電再放電，再經(jīng)升壓變壓器得到高電壓脈沖去點燈。

本發(fā)明高頻電感電子鎮(zhèn)流器的工作流程包括：

上電--鎮(zhèn)流器上電，輔助電源工作，為各部分控制電路提供電源，為儲能電容緩充電；單片機上電，初始化；

點燈--單片機或模擬控制電路控制半橋開關(guān)電路的開通和關(guān)斷，實現(xiàn)降頻掃頻或定頻諧振點燈；

啟動--燈啟動工作，采取恒流調(diào)頻控制，燈電流穩(wěn)定，燈電壓逐步升高，燈功率隨之增大；

照明--直到燈功率達(dá)到額定值，燈電壓等于額定電壓，進入恒功率調(diào)頻工作。

本發(fā)明鎮(zhèn)流器具有以下優(yōu)點：

1、鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，模塊化設(shè)計，控制方便。

2、鎮(zhèn)流器采用半橋推挽逆變電路和高頻電感，電路呈弱感性，半橋開關(guān)電路的功率開關(guān)管易于實現(xiàn)軟開關(guān)，整機效率高。

3、把24V或48V車載蓄電池輸出的直流電直接轉(zhuǎn)換成高頻交流電，為氙燈及其它高壓氣體放電燈照明時提供所需電源，特別適用于汽車氙燈和探照燈。

4、高頻電感是一個小電感，對負(fù)載燈電流起限制作用，除了點燈時與點火電容諧振外，高頻電感不與其他器件產(chǎn)生諧振，因此本發(fā)明鎮(zhèn)流器是一個高頻電感電子鎮(zhèn)流器，不同于基于LCC串聯(lián)諧振的高頻電子鎮(zhèn)流器、低頻方波電子鎮(zhèn)流器、普通的電感鎮(zhèn)流器。

附圖說明

圖1為本發(fā)明新型直交升壓型單級高頻電感電子鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明新型直交升壓型單級高頻電感電子鎮(zhèn)流器中功率電路的電路圖。

圖3為本發(fā)明新型直交升壓型單級高頻電感電子鎮(zhèn)流器的工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明新型直交升壓型單級高頻電感電子鎮(zhèn)流器主要包括功率電路和控制電路，其中功率電路包括啟動電路2、儲能電容1、半橋開關(guān)電路3、串聯(lián)電容和高頻脈沖變壓器4、高頻電感5；控制電路包括輔助電源6、驅(qū)動電路7、給定或顯示電路8、單片機或模擬控制電路9、輸出電壓和電流取樣與調(diào)理電路10。

本發(fā)明新型直交升壓型單級高頻電感電子鎮(zhèn)流器的功率主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示，采用調(diào)頻工作模式工作。下面對功率電路中各部分分別進行說明：

儲能電容C1連接在啟動電路和半橋開關(guān)電路之間，用于給后級功率開關(guān)電路提供脈沖電流和電壓，慢充快放，保護蓄電池。

啟動電路2：包括啟動電阻R13和繼電器J14。鎮(zhèn)流器上電時蓄電池先經(jīng)啟動電阻R13對儲能電容C 1充電，直到儲能電容C 1快充滿時，繼電器J 14主觸點閉合，使得啟動電阻R 13被短路。

半橋開關(guān)電路3：適時控制電能的變換與傳輸。包括功率開關(guān)管Q1和Q2。作為開關(guān)電路，也可以采用全橋或推挽開關(guān)電路，但前者增加了開關(guān)管及其驅(qū)動電路，后者增加了開關(guān)管電壓應(yīng)力。本發(fā)明電路阻抗呈弱感性，利于半橋開關(guān)電路的功率開關(guān)管實現(xiàn)軟開關(guān)，可以減小開關(guān)損耗和電磁干擾。

串聯(lián)電容和高頻脈沖變壓器4：包括串聯(lián)電容12和高頻脈沖變壓器11。串聯(lián)電容12起到隔離直流的作用，高頻脈沖變壓器11起到電壓變換和傳輸能量的作用，實現(xiàn)輸入輸出電壓的匹配，可以是隔離變壓器或非隔離的自耦變壓器。

高頻電感5：對負(fù)載電流進行限制。高頻電感5是一個小電感，其作用是限制燈電流，除了諧振點燈外，不與其他器件發(fā)生諧振。，高頻電感的功率容量很小，這是與其他基于LCC諧振電路的高頻電子鎮(zhèn)流器的根本區(qū)別。用一個高頻小電感配合其他電子器件和電路，完成電感鎮(zhèn)流器的功能，是一種高頻電感電子鎮(zhèn)流器，這是與其他低頻方波電子鎮(zhèn)流器、普通的電感鎮(zhèn)流器的根本區(qū)別。

下面對控制電路中各部分分別進行說明：

輔助電源模塊6：為驅(qū)動電路7、給定或顯示電路8、單片機或模擬控制電路9、輸出電壓和電流取樣與調(diào)理電路10供電。

驅(qū)動電路7：對來自單片機或模擬控制電路9的控制信號進行隔離、放大，去驅(qū)動半橋開關(guān)電路3中的功率MOS管的開通和關(guān)斷。

給定或顯示電路8：為單片機或模擬控制電路9提供輸出參考信號，并顯示單片機或模擬控制電路9輸出的工作狀態(tài)信號。

單片機或模擬控制電路9：根據(jù)給定參考信號和反饋信號，進行信號處理，輸出控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路7隔離、放大后控制半橋開關(guān)電路3中的功率MOS管的開通和關(guān)斷。

輸出電壓和電流取樣與調(diào)理電路10：對燈電壓和燈電流進行取樣、濾波、分壓或放大，為單片機或模擬控制電路9進行輸出控制提供反饋信號。

本鎮(zhèn)流器工作于高頻，工作時電路略呈感性，半橋開關(guān)電路3的兩個開關(guān)管Q1、Q2實現(xiàn)軟開關(guān)開通和關(guān)斷，降低了開關(guān)損耗，提高了鎮(zhèn)流器整機效率。

本發(fā)明鎮(zhèn)流器的工作流程如圖3所示，包括上電、點燈、啟動、照明等四個階段，詳細(xì)說明如下：

(1)上電

鎮(zhèn)流器上電，輔助電源工作，稍后輸出電壓穩(wěn)定，給控制電路各部分供電。有單片機，則初始化。

(2)點燈

降頻掃頻或定頻工作，給外置點火器點火電容充電、放電，產(chǎn)生高壓脈沖點燈；或者在鎮(zhèn)流器輸出端并聯(lián)點火電容，高頻電感與點火電容諧振產(chǎn)生高電壓脈沖點燈。

(3)啟動

燈開始工作，采取恒流調(diào)頻控制模式，燈電流恒定，大于額定燈電流，燈電壓迅速升高，燈功率隨之增大。氙燈的啟動時間很短。

(4)照明

氙燈啟動后，燈功率很快達(dá)到額定值，燈電壓等于額定電壓，進入恒功率調(diào)頻工作模式。