高压放电灯用驱动电路的制作方法

文档序号:8169373阅读:379来源:国知局
专利名称:高压放电灯用驱动电路的制作方法
技术领域
本发明涉及高压放电灯电子式稳压器,具体地说涉及用于高频驱动氙探照灯等高电压高电流的高压放电灯的电子式稳压器。
背景技术
一般电子式稳压器是含有启动用半导体元件的稳压器,也就是稳压器通过半导体元件的开关作用、或利用电极加热用线圈预热电极后通过半导体开关作用来开启灯,并用在灯工作时通过灯电流或线圈加热电极的电路。电子式稳压器分为通过自身LC谐振电路而振荡例如本发明的自励式、以及利用其它振荡器的他励式。
一般电子式稳压器与以往的稳压器相比具有很多优点,但是在电压变动及脉动电压时存在缺点,需要必须安装保护电路并在启动时采取特殊对策。
另外,一般高压放电灯例如水银灯、高压钠灯、以及金属卤灯等,在工作时具有高电压,在开启灯时灯管内部处于高温等离子状态。为得到这样的高压放电条件,最近主要采用电子式稳压器,例如PCT公开第WO99/51066号公开的高压放电灯自励式电子式稳压器。
首先,结合图1说明所述公报的电子式稳压器。
如图1所示,以往的一般HID电子式稳压器包括输入电源1、整流器电路2、变流器电路3、输出匹配电路4、缓冲DC电源电路5、动力控制电路6、以及栅极变压器电路7。
输入电源1包括保险丝(FUSE)、电阻器ZNR、电容器C301-C303以及变压器TR1,用于稳定交流电源的电压。
在输入电源稳定后的交流电压将会加到下一段提到的整流器电路2,通过桥式二极管D301-D304进行整流,通过扼流圈TR2和电容器C304进行平滑处理,并且将已整流的直流(DC)电流加到下一段的变流器电路3。
变流器电路3包括第1和第2开关晶体管K1,K2,已整流的DC电压加到上述晶体管;第2电容器C313(当两端交流开关元件导通时,开关晶体管K2也会导通),它通过已整流的DC电源来充电,充电后电压加到两端交流开关元件上,并使两端交流开关元件D311导通;第1和第2栅极整形集成电路IC1,IC2,通过栅极变压器TR5检测出的谐振信号附加到集成电路上。也就是,在开启灯时,通过向第2电容器C313上充电,使两端交流开关元件D311导通,这时第2开关晶体管K2就会开闭(switching),自由谐振信号将会传到输出匹配电路4。另外,栅极变压器TR5检测谐振电路的信号并附加到第1和第2栅极整形集成电路IC1,IC2。上述集成电路是为了将栅极保护稳压二极管上的反向电压通过电压源及电流源而附加的信号加到第1开关晶体管K1的栅极,向栅极加正电压信号至反射信号电压增加。当所述电压减少时,随着栅极上的电位高于栅极变压器TR5上的电位,第1晶体管导通,将栅极电位降为负电位,区别于电压源的电位,此时第1和第2开关晶体管与反射信号同步开闭,所以其输出就会产生谐振并连续振荡。电阻R302以及R303与两端交流开关元件D311和电容器C313一起用作初期信号发生器,而电阻R304和二极管D312用于消除初期信号。电容器C311和C312用于抑制开关晶体管K1,K2的电压上升。
输出匹配电路4具有确定修正数的谐振线圈TR4和第1至第3谐振电容器C307-C309以及输出变压器TR3,其中所述输出变压器TR3用于将反射功率转换为缓冲DC电源5,反射功率在具有与灯两端电压匹配的匝数比(电压高时匝数比就会高)且输出不处于谐振状态时产生。
缓冲DC电源5包括第1和第2二极管D307,D308、第3和第4电容器C305,C306、以及第3和第4二极管D305,D306,其中第1和第2二极管D307,D308用于输入从输出匹配电路4生成的反射功率,第3和第4电容器C305,C306用于充电并减少DC电压的脉动成分,第3和第4二极管D305,D306在DC电压处于低电压状态时通过第1和第2二极管对第3和第4电容器补充充电。
功率控制电路6包括第1运算放大器U2、第1电阻器R315、第2运算放大器U1、第2电阻器R307、以及第3电阻器R306。另外,第1运算放大器U2乘上在输出控制集成电路IC3内的第1DC电流检测电阻器R301的检测值和第2和第3DC电压检测电阻器R308,R309的检测值后,以此控制第2电流源A2,所以最终控制栅极变压器TR5的电流。被控制的电流在第1电阻器R315上转换为电压,并利用第2运算放大器U1将此电压运算为标准电压。运算结果输出到第2电阻器R307,输出值在第3电阻器R306上作为设定值设定,输入到第1运算放大器U2。
另外,功率控制电路6进一步包括第1比较器U3、第4电阻器R311、第2比较器U4、第5电阻器R314、第1开关SW1、以及第3比较器U5。另外,将温度传感器的检测值输入到第1比较器U3,利用第4电阻器R311设定第1比较器U3的比较值。如果检测温度高于第1比较器U3的设定值时,就会阻断第1运算放大器U2的输出。另外,将光传感器的检测值输入到第2比较器U4,利用第5电阻器R314设定第2比较器U4的比较值。如果检出的外部照射度高于第2比较器U4的设定值时,就会阻断第1运算放大器U2的输出。另外,如果有输入第1开关SW1的信号,第1运算放大器U2的输出阻断就会清除。而且,将第2电流源A2中控制的电流值转换为第1电阻器R315上的电压,通过第3比较器U5将所述电压值与标准电压比较,如果过大电流流过,就会阻断第1运算放大器U2的输出。
而且,动力控制电路6进一步还包括计时器、第6电阻器R316、第5电容器C315、以及过低电压阻断器,其中计时器在所要求的灯启动时间内灯不能启动时阻断第1运算放大器的输出,过低电压阻断器在电源电压过低时阻断第1运算放大器的输出。
栅极变压器电路7的栅极变压器TR5用于检测输出匹配电路4的谐振信号并向第1和第2栅极整形集成电路IC1,IC2附加检测信号。
因此,根据以上的以往技术,最初通过整流器电路3的信号发生器C313,D311,R302,R303开闭开关晶体管K2,输出匹配电路4的谐振电路C307-C309,TR4开始自由谐振,而启动后,初期信号通过初期信号消除电路R304,D312被消除,输出匹配电路以开始的谐振频率继续谐振,并使灯开启。
另外,输出匹配电路4的电路不处于谐振状态时生成的反射功率通过缓冲DC电源电路5的第1和第2二极管D307,D308反射到第3和第4电容器C305,C306,并通过第3和第4二极管D305,D306补充充电。另外,通过电阻R315检测输出电流,实施输出电流的优选设定,与输入动力检测器R301,R308,R309(乘法器)的检测信号比较,对栅极变压器TR5进行控制。
但是,在HID(High Intensity Discharge高强度放电)灯中,与普通高电压放电灯在低电流下放电相比,用于夜间活动以及景观照明等的长距离照射探照灯或军用及用于海上探照的氙灯在6kV至12kV的高电压下,尤其是灯启动时将会产生瞬间高电流。另外,为了消除老化现象,需要利用高频启动电路生成高频高电压,这时由于脉冲电流以及高频干扰,对其它电子设备产生影响,所以实际上禁止产生指定以上的高频成分、高电压以及超过标准的脉冲电流。其结果,探照灯的也就减少。
都市的历史性建筑物或桥梁的灯光装饰、夜间景观照明、庆祝活动或夜间播放等夜间特殊照明,都需要超高压特殊照明。一般来说,为了生成常用电压(220V)以上的高压电,需要使用大型的高价变压器,导致极大的电力损失、整流器的大型化以及成本上升。与此相反,根据本发明的高压放电灯驱动电路,将常用电源暂时整流为直流,将已变换的直流重新经过高频振荡电路进行振荡得到高频振荡脉冲,并将所述高频振荡脉冲只利用小型变压器并重新通过高频整流生成高电压电流,由此将电力损失降至最低并减少成本。
为解决上述问题而提出本发明。本发明的目的是提供高压放电灯驱动电路,它可以用作实现小型、高效率且解决高频脉冲引起的高频干扰(EMI)问题的探照灯。
本发明的其他目的及效果可以通过下面结合附图的详细说明更加明确地了解。

发明内容
为达到上述目的,本发明的高压放电灯驱动电路的特征是,所述驱动电路包括整流以及谐振电路200,它用于整流输入的交流信号并供给直流电压;变流器电路400,它通过第1至第4开关控制信号G1,G2,G3,G4的控制以及第1至第4开关元件Q1,Q2,Q3,Q4的开闭来生成高频信号;正电压以及振荡电路300,它反馈接收输出端信号,当输出端测定的功率在设定值以上时发出所述开关控制信号G1-G4,控制第1至第4开关元件的开闭,使输出功率保持恒定,并在灯最初启动时开始执行启动开关元件开闭的振荡动作;高频整流电路500,它将输入交流电源通过桥式二极管电路BD1-BD4转换为全波整流的直流,改善逆率并向灯供给稳定的直流电压;高频启动电路600,它利用高频电流对灯进行预热;高频成分最小化电路700,它用于抑制高频噪声成分;其中,所述变流器电路400具有两对(四个)以上的开关元件,用于全波分配;所述驱动电路进一步包括IGBT全波分配电路300b,它根据正电压以及振荡电路300的控制信号,向变流器400发出开关控制信号G1-G4。
优选的高频成分最小化电路700包括电容器C4,C5,它与灯的电极两端并联,用于吸收脉冲电压;高频噪声衰减电路,它与灯电极两端并联且具有电阻R6和电阻器ZNR2的并联电路;电阻器ZNR6和电容器C6的并联电路,它与灯的阴极端连接且它的一侧接地;电阻器ZNR7,它与灯两极端子连接且它的一侧接地。
优选的高频整流电路具有第1至第4桥式二极管BD1-BD4,各桥式二极管的第1端子和第2端子分别通过电阻R2-R5连接,所述第1桥式二极管BD1的第1端子和第2桥式二极管BD2的第1端子、以及第3桥式二极管BD3的第2端子和第4桥式二极管BD4的第2端子相互连接;所述第1桥式二极管BD1的第2端子和第3桥式二极管BD3的第1端子、以及第2桥式二极管BD2的第2端子和第4桥式二极管BD4的第1端子相互连接;所述第1桥式二极管BD1的第2端子和第4桥式二极管BD4的第1端子分别与所述输出一侧变压器TR2的次级连接;第2桥式二极管BD2的第1端子通过整形元件TR3与灯900的(+)一侧端子连接;第4桥式二极管BD4的第1端子直接与所述灯900的(-)一侧端子连接。
高频启动电路600,其输入端与所述高频整流电路500的(+)端子P21以及(-)端子P22连接,其输出端与高频成分最小化电路700的瞬间高压触发线圈LC1连接;其一侧输入端通过启动开关(SW1或SW2)与第5高频变压器TR5的初级连接,而其另一侧输入端通过RC并联电路R7,C7,C8与第5高频变压器TR5的初级连接;所述第5高频变压器TR5的次级与可变电容器VCT并联,而且通过串联的电容器C9,C10,C11与高频成分最小化电路700的瞬间高压触发线圈LC1连接。


图1是以往高压放电灯驱动电路的电路图。
图2是本发明用于高压放电灯驱动电路的模块图。
图3是本发明用于高压放电灯驱动电路的详细电路图。
图4是本发明高压放电灯的外观图。
图5是本发明高压放电灯用稳压器的外观图。
图6至图10是以往技术以及本发明高压放电灯用驱动电路的输入波形的波形图。
图6是无负荷时输入振荡脉冲波形图。
图7和图8分别为运转途中的以往技术以及本发明高压放电灯用驱动电路的输入波形图。
图9和图10分别为启动时的以往技术以及本发明高压放电灯用驱动电路的输入波形图。
图11是本发明的另外一种高压放电灯的外观图。
附图标记1输入电源,2整流器(converter)电路,3变流器(inverter)电路,4输出匹配电路,5缓冲DC电源电路,6动力控制电路,7栅极变压器电路,100输入电源,200整流以及谐振电路,300正电压以及振荡电路,300a正电流变换电路,300bIGBT全波分配电路,400ARC变流器电路,400a高频高压电路,500高频整流电路,600高频启动电路,700高频成分最小化电路,800整流器保护电路,900灯具体实施方式
下面结合附图2和图3详细说明本发明的优选实施例。
图2是本发明高压放电灯用驱动电路的模块图,图3是其详细电路。
如图2和图3所示,本发明用于高压放电灯的驱动电路,大体包括输入电源100、整流以及谐振电路200、正电压以及振荡电路300、ARC变流器400、高频整流电路500、高频启动电路600、高频成分最小化电路700、以及整流器保护电路800。附图标记900可包括例如军用及海上探照、景观照明、夜间庆祝活动的探照用氙灯。
本发明采用自励式高频振荡方式。这是利用二端交流开关元件(DIAC)在高于设定电压时导通,并对反馈式振荡电路进行初期驱动的方式。本发明的影像照明整流器基于降低故障率的考虑采用自励式,以便得到稳定的电压电流输出,并采用具有高频二极管的整流电路,向灯供给稳定的电压及电流。
特别说明的是,本发明的变流器400使用两对(四个)开关元件Q1,Q2,Q3,Q4。这些开关元件通过四对控制信号实施全波分配,这四对控制信号是由IGBT全波分配电路300b在不同时间段产生。对ARC变流器400的电压实施升压,对转换给高频整流电路500的高频高压电路400a的部分输出进行电流变换,正电流变换电路300a向正电压以及振荡电路300提供正电压,正电压以及振荡电路300向IGBT全波分配电路300b提供振荡脉冲,正电流变换电路300a与正电压以及振荡电路300相互连接。
下面结合附图3更加详细说明本发明用于高压放电灯的驱动电路。
首先,输入电源100与图1的输入电源100’相同,可供给稳定的电压。但是,本实施例中使用无保险丝的开关(NFB),所述开关经过200-240V的变压器TR1,因此,AC三相交流的相电压以及相电流的相位保持一致,消除相间电压差异带来的相偏差。本发明并不限定于该实施例所述的三相交流。
然后,已输入的稳定的交流(AC)电通过整流以及谐振电路200的桥式二极管D1-D6进行整流,已整流的电压通过二极管D2、平滑电阻R1和电容器C7进行平滑滤波处理。另外,电容器的一侧电位端子与用于补偿因数的电阻R1-1串联,所以已整流的电压优选通过噪声过滤器C12-C13实施过滤。
上述噪声过滤电路与下一段提到的全波分配变流器400连接。在这里,当谐振电路为RLC串并联谐振电路时,可调节从电源传递到灯的电能量,使变化大的脉冲保持稳定,因此可提高高频脉冲特性和逆率。
特别是,本发明的变流器电路400具有多个(例如4个)晶体管Q1,Q2,Q3,Q4,第1晶体管Q 1以及第3晶体管Q3插入到上位电位端子P11和变压器TR2的一侧端子P13之间,而第2晶体管Q2以及第4晶体管Q4插入到变压器TR2的另一侧端子P14和下位电位端子P12之间。
将复位用二极管D7,D8,D9,D10连接在所述第1晶体管Q1至第4晶体管Q4的源极/漏极端子之间,而将正电压保持电容器C2,C3连接在上位电位端子P11和下位电位端子P12之间。
P13,P14自然成为输出端高压变压器TR2的初级端子。另外,通过IGBT全波分配电路300b,将正电压以及振荡电路300的开关控制信号G1,G2,G3,G4加在第1至第4晶体管的栅极端子上,而将正电压以及振荡电路300的复位用控制信号E1,E2,E3,E4加在以上各晶体管的发射极端子上。
考虑到灯的额定电压,高频高压电路400a通过输出端变压器TR2降压,将变流器400的DC 200V的电压值降到设定值(在这里是48V)以下。
另一方面,将整流以及谐振电路200的已整流的直流电压作为电源加到正电压以及振荡电路300上,在整流以及谐振电路200内部再通过适当的分压电阻(没有图示)分压,例如20V以及8V的驱动电源进行驱动,而且将所述高频高压电路400a的输出端变压器TR2的次级信号反馈加到整流以及谐振电路200,当整流器输出端的测定功率在设定值以上时,利用高频(19kHz~37kHz)控制第1至第4晶体管的开关,来保持恒定的输出功率。
而且,在最初灯启动时,要通过高频启动电路600实施高频启动。对此进一步详细说明如下。
高压放电灯必需启动电流,但是以前在高压放电灯的启动时由于高电压对电路的破坏,不能实现数km的移动照明的应用,而根据本发明的启动电路,即使对需要1500~12000V的高电压且几分之一mA至数mA的电流的灯进行高压放电电路启动时,也会延长灯的寿命并且能防止对电路的破坏。
在启动氙灯的瞬间,由于过渡过程而产生的过压和过流会加速灯的黑化,因此需要约0.05-0.08秒的高频电流对灯预热。为此,本发明的高频启动电路采用IC电路以及混合式IC的电路,防止黑化,延长灯的寿命。
本发明的高频启动电路600的输入端可以与输入电源100的两端子连接,但本实施例中高频启动电路600的输入端与高频整流电路500的+端子P21以及-端子P22连接;高频启动电路600的输出端与高频成分最小化电路700的瞬间高压触发线圈LC1连接。而且,高频启动电路600的一侧输入端通过作为启动开关的从动开关SW1以及继电器自动开关SW2,而另一侧输入端通过RC并联电路R7,C7,C8,与第5高频变压器TR5的初级连接。第5高频变压器的次级与可变电容器VCT并联,并且通过串联电容器C9,C10,C11与高频成分最小化电路700的瞬间高压触发线圈LC1连接。
对需要1500~12000V的高电压且几分之一mA至数mA电流的灯,根据次级可变电容器VCT的极间距和瞬间高压诱导线圈LC1的触发线圈匝数,进行比例调节,使用适于灯的高电压作为电源,这可延长灯的寿命。例如,VCT的极间距为0.2mm时将3500V附加在灯上;VCT的极间距为1mm时将6500V加在灯上;VCT的极间距为1.2mm时将3500V加在灯上。当触发线圈LC 1圈数为2时,将9000V和7.3A的电源加在灯上;当LC1圈数为2至4时,将3500V至13000V和2A的电源加在灯上。
因此,通过输入端输入的、含有高频感应成分的电源首先吸收高频成分并充电,其中所述高频成分是在含有分布电感的RLC谐振电路R7,C7,C8上感应的。所述电容器如果充分充电,在第3高频变压器TR1上就会上升为高压。如果此时接通(turn on)启动开关SW1,瞬时会流过大电流(例如,140A)并启动灯900。在灯启动后,高频启动电路就会切断,在高频整流电路500的直流高压会继续提供给灯。此时,高频电压值大致取决于所述高频变压器的匝(turn)数,而进一步的微细调整可通过可变电容器VCT来实施。
另一方面,根据本发明的正电压以及振荡电路300,将有±30V波动的输入整流电压以设定的高频DC电压供给ARC整流电路,能够得到均匀的输出,且可大大延长灯的寿命。
因此,通过控制正电压以及振荡电路300的开关控制信号G1-G4,第1至第4晶体管Q1-Q4的开闭就会形成高频,所以所述变流器可产生19kHz~37kHz的高频信号。例如,如果ARC变流器电路400输出19-37kHz、800-1200V的交流时,高频高压电路400a的高压变压器TR2将初级交流电输出为28-42V、4-37A的次级交流电。
而且,由于第1半周期中沿着“上位电位端子P11-第1晶体管Q1-高压变压器TR2-第4晶体管Q4-下位电位端子P14”的方向流过电流,而在第2半周期中沿着“上位电位端子P11-第3晶体管Q3-高压变压器TR2-第2晶体管Q2-下位电位端子P14”的方向流过电流,所以形成全波分配,即使在高频也不会产生老化现象。
另外,输出端变压器TR2的次级与高频整流电路500连接。高频整流电路包括四个桥式二极管BD1-BD4。各桥式二极管的第1端子和第2端子分别通过电阻器ZNR1-ZNR4以及电阻R2-R5的串联电路相互连接。第1桥式二极管BD1的第1端子和第2桥式二极管BD2的第1端子在连接点P23上相互连接,第3桥式二极管BD3的第2端子和第4桥式二极管BD4的第2端子在连接点P24上相互连接,第1桥式二极管BD1的第2端子和第3桥式二极管BD3的第1端子在连接点P21上相互连接,第2桥式二极管BD2的第2端子和第4桥式二极管BD4的第1端子在连接点P22上相互连接。另外,第1桥式二极管BD 1的第2端子和第4桥式二极管BD4的第1端子分别与所述输出端变压器TR2的次级连接。第2桥式二极管BD2的第1端子通过作为波形整形元件的扼流圈TR3与作为高频成分最小化电路700的一侧的灯900的(+)一侧端子连接,并通过第4桥式二极管BD4的第2端子即瞬间高压触发线圈LC1与作为高频成分最小化电路700的另一侧的灯900的(-)一侧端子连接。
未作说明的符号CT1是与正电流变换电路300a连接的电流传感元件,端子P25和P26是为了从电路外部检测电流而设置的中心(center)连接点。
进一步详细说明如下。本发明的正电流变换电路300a调节电流,使电流适用于高压放电灯,并控制频率振荡,使正电压以及振荡电路300处于最优状态。根据所述振荡信号,在IGBT全波分配电路300b发出最优变流器电路400控制信号G1-G4后,把最优的驱动电压、电流提供给灯900。
高频整流电路500通过桥式二极管电路将输入交流电转换为全波整流的直流,实施逆率改善并向灯提供稳定的直流电压。也就是,在高频AC19-37kHz交流电经过高频整流电路500的高速二极管桥式电路时,DC就会含有高频成分,在经过扼流圈TR3的同时对DC进行整形。
另外,在灯两端连接高频成分最小化电路700。如图3的右侧下端所示,在高频成分最小化电路700中,用于吸收脉冲电压的电容器C4,C5并联在灯两极。由于电容器C4,C5与输出端变压器TR2的电感成分以及高频整流电路500的电阻R2-R5一起组成了RLC谐振电路,所以能够有效地吸收脉冲成分。而且,电阻R6、电阻器ZNR2和电容器C12等的并联电路组成的高频噪声衰减电路在灯的两极间与灯并联,灯的阴极端与一侧接地的电阻器ZNR6和电容器C16的并联电路连接,灯的两极端子也与一侧接地的电阻器ZNR6连接。本发明之前的照明驱动电路采用的是DMX 512信号方式,但是由于高频脉冲,会对其他仪器造成干扰,所以到目前为止不能使用。而本发明用于高压放电灯的驱动电路安装有EMI最小化电路,消除了含有高频成分的全波干扰,高频成分为0.8%以下,解决了EMI问题,不会影响周围的精密电子仪器,而且即使工作在高频(8kHz以上)也不会产生老化现象。
也就是,高频成分最小化电路700针对DC成分中含有的高频成分,在电容器C4,C5以及电阻器ZNR5中将高频成分最小化,而且为了消除EMI干扰,使用电容器C6以及电阻器ZNR6,ZNR7,使高频电流流入接地端。
最后说明整流器保护电路800。对所述整流以及谐振电路200的滤波电容器C1的一端电压以及噪声过滤器C12,C13的一端电压进行采样,对电源端变压器TR4的次级采样,在整流器出现异常振荡或异常电压时,向正电压以及振荡电路300发出栅极控制信号,所以通过变流器电路400的开关晶体管Q1-Q4的ON/OFF可保护整流器。整流器保护电路不仅有过压或过流保护电路而且有必要通过热敏电阻(semistor)(没有图示),在整流器温度异常时保护整流器。此外,整流器保护电路800优选包括显示器驱动电路。
本发明用于高压放电灯驱动电路的动作说明如下通过变流器电路400得到的高频电压(例如,19kHz~37kHz,1.2kV)经过高频整流电路500整流并转换为直流电压,同时通过高频启动电路600转换为高电压,加到灯两端,在启动之前灯两端一直具有80V左右的电压,通过正电流以及振荡电路的启动,在灯的高压放电瞬间灯两端具有约6-12kV的高压,瞬间放电约5kW的高压,所以可激发灯点亮。一旦灯开启后,灯两极持续约有30V的电压,此时灯两电极间流过约140A的电流。
另外,与加到灯上的高频电源信号相比,把噪声成分控制到10%以内,就可以解决EMI问题。如果使用本发明的高频成分最小化电路700,噪声成分最大将会控制到0.8%以内,可解决影响其它电子仪器的EMI问题。
而且,通过全波分配方式,即使在高频条件下也能防止老化现象。
图4和图11表示本发明高压放电灯的实际外形的一例。图5表示本发明用于高压放电灯稳压器的实际外形的一例。
另外,图6至图10是以往技术和本发明用于高压放电灯驱动电路的输入波形的波形图。图6是无负荷时输入振荡脉冲波形图。图7和图8分别为运转过程中的以往技术和本发明用于高压放电灯驱动电路的输入波形图。图9和图10分别为启动时的以往技术和本发明用于高压放电灯驱动电路的输入波形图。所述波形图是通过“Macronic LT224”测定的。在各波形图中,黄色(1号)波形表示输入电压波形,绿色(2号)波形表示输入电流波形,下一侧的红色(3号)波形表示输出电压波形,蓝色(4号)波形表示输出电流波形。输出功率值计算结果在最下面。
也就是,如图6所示,无负荷时(这可考虑为启动灯之前)的输入振荡脉冲几乎失真但不含有脉冲成分。这是由于从输出端没有产生任何脉冲。但是,如图7所示的以往设备,在有负荷时(启动后),输出波形中包含大量噪声,而且在输入端的输入以及输出中大量高频脉冲成分感应到输入端,包含在输入端的输入以及输出波形中。与此相反,本发明的驱动电路尽管可以产生比以往设备功率(约3kW)更大的输出(约7kW),但是由于在高频成分最小化电路700中吸收了输出端的高频脉冲成分,所以输入端几乎不含有高频脉冲成分。
在启动时,图9的以往设备的输入以及输出中的脉冲成分,比图10的本发明驱动电路的输入以及输出的脉冲成分更大。这尤其从输入端感应的高频脉冲成分的影响看出更明显的差异。也就是,图9的以往技术中,在灯两端加高压时,AC电压电流(3号以及4号波形)非常不稳定,与此相反,图10的本发明中输入端的高频变压器次级电压电流(1号以及2号)更快速稳定,而且ARC变流器电路400中控制全波,输出端的高速二极管也比以往技术更加快速(0.03秒),所以容易控制高电压电流,解决EMI问题,有利于灯延长寿命且老化现象也得到最大限度的控制。
上述特点结合附图表示的一个实施例说明了本发明。但本发明并不限定于此,本领域的有关人员在可以想象到的范围内可以实施各种变形。因此,本发明限定在权利要求保护范围。
如上所述,根据本发明的高压放电灯驱动电路,由于使用高频整流驱动电路,提高了效率(消耗电力降低30%以上且无负荷时几乎没有消耗电力),将灯寿命延长20%以上,最大限度地抑制老化现象,可立即开启灯并使开启时的亮度最大,采用脉冲以及全波干扰最小化电路,不会对其它电子设备产生高频干扰,与国外用于庆祝活动以及军用探照灯等照明仪器的线性控制方式(变压器方式)相比,可使接近于自然光的氙灯照明驱动稳压电路体积、重量减少三分之一。
权利要求
1.一种高压放电灯驱动电路,其特征是,所述驱动电路包括整流以及谐振电路(200),它用于对输入的交流信号进行整流并提供直流电压;变流器电路(400),它通过第1至第4开关控制信号(G1,G2,G3,G4)的控制以及第1至第4开关元件(Q1,Q2,Q3,Q4)的开闭来生成高频信号;正电压以及振荡电路(300),它反馈输出端信号,在输出端测定的功率高于指定值时发出开关控制信号(G1-G4),控制第1至第4开关元件的开闭,使输出功率保持恒定,并在最初灯启动时开始实施用于启动开关元件开闭的振荡动作;高频整流电路(500),它将输入交流电源通过桥式二极管电路(BD1-BD4)转换为全波整流的直流,改善逆率以及向灯供给稳定的直流电压;高频启动电路(600),它利用高频电流对灯进行预热;高频成分最小化电路(700),它用于抑制高频噪声成分;其中,变流器电路(400)具有两对(四个)以上的开关元件,用于全波分配;上述驱动电路进一步包括IGBT全波分配电路(300b),它根据正电压以及振荡电路(300)的控制信号,向所述变流器电路(400)发出开关控制信号(G1-G4)。
2.如权利要求1所述的高压放电灯驱动电路,其特征是,高频成分最小化电路(700)包括电容器(C4,C5),它与灯电极两端并联且用于吸收脉动电压;高频噪声衰减电路,它与灯电极两端并联且具有电阻(R6)和电阻器(ZNR2)的并联电路;电阻器(ZNR6)和电容器(C6)的并联电路,它与灯阴极端连接且它的一侧接地;电阻器(ZNR7),它与灯两极端子连接且它的一侧接地。
3.如权利要求1或2所述的高压放电灯驱动电路,其特征是,高频整流电路具有第1至第4桥式二极管(BD1-BD4),各桥式二极管的第1端子和第2端子分别通过电阻(R2-R5)连接,第1桥式二极管(BD1)的第1端子和第2桥式二极管(BD2)的第1端子、以及第3桥式二极管(BD3)的第2端子和第4桥式二极管(BD4)的第2端子相互连接;第1桥式二极管(BD1)的第2端子和第3桥式二极管(BD3)的第1端子、以及第2桥式二极管(BD2)的第2端子和第4桥式二极管(BD4)的第1端子相互连接;第1桥式二极管(BD1)的第2端子和第4桥式二极管(BD4)的第1端子分别与输出端变压器(TR2)的次级连接;第2桥式二极管(BD2)的第1端子通过整形元件(TR3)与灯(900)的(+)一侧端子连接;第4桥式二极管(BD4)的第1端子直接与灯(900)的(-)一侧端子连接。
4.如权利要求1或2所述的高压放电灯驱动电路,其特征是,高频启动电路(600),其输入端与高频整流电路(500)的(+)端子(P21)以及(-)端子(P22)连接,其输出端与高频成分最小化电路(700)的瞬间高压触发线圈(LC1)连接;其一侧输入端通过启动开关(SW1或SW2)与第5高频变压器(TR5)的初级连接,而其另一侧输入端通过RC并联电路(R7,C7,C8)与第5高频变压器(TR5)的初级连接;第5高频变压器(TR5)的次级与可变电容器(VCT)并联,而且通过串联的电容器(C9,C10,C11)与用于开启灯的高频成分最小化电路(700)的瞬间高压触发线圈(LC1)连接。
全文摘要
本发明涉及用于高压放电灯的驱动电路,它可以解决高频脉冲引起的高频干扰(EMI)问题并在用于氙灯的高频电路中也可防止老化(precuring)现象。本发明的高压放电灯驱动电路包括整流及谐振电路(200);变流器电路(400);正电压以及振荡电路(300);高频整流电路(500);高频启动电路(600);高频成分最小化电路(700);其中,变流器电路(400)具有两对(四个)以上的开关元件,用于全波分配;所述驱动电路进一步包括IGBT全波分配电路(300b),根据正电压以及振荡电路(300)的控制信号,向变流器电路(400)发出开关控制信号(G1-G4)。
文档编号H05B41/36GK1761375SQ200410083640
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月14日 优先权日2004年10月14日
发明者金容喆, 金容暾 申请人:映像照明株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1