专利名称：低频半桥hid安定器及高压气体放电灯的制作方法
技术领域：
本实用新型设计电子电路领域，更具体地说，涉及一种低频半桥HID安定器及高压气体放电灯。
背景技术：
高压气体放电灯(HID)也成为重金属灯或氙气灯，由于其放光色温接近6000K，十分接近正午日光的色温，无论是照明效果还是人眼舒适度都远远优于传统的卤素灯，因此越来越多的汽车照明开始使用HID。HID的主要工作原理是在接通电源的瞬间，通过转换将 低压电源升至2万伏特以上的高压脉冲电压，经过高压振荡激发，使氙气灯灯管内的多种化学气体电离，并在电极之间发出强光，然后HID安定器提供恒定频率的低频交流电使灯泡达到额定的功率。现有的HID安定器普遍采用全桥逆变的方式，使用全桥逆变的方式存在自身的缺陷1、电路结构复杂，成本较高；2、对元件的耐压要求较高，难以选择合适器件；3、因为全桥逆变的电路所使用的开关管较多，且存在一定的导通阻抗，故影响效率，存在较大的发热问题。而传统的半桥逆变方式的HID安定器，由于实现低频交流方波比较困难，且对电路有一定的要求。由于此种逆变方式要实现低频交流方波是基于双BUCK电路的原理，要求前级(DC/AC逆变中的DC部分)必须为高压，驱动电路需是高频信号，且逆变电路中需要辅助电感来配合，故不适合于车用HID安定器。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有HID安定器电路结构复杂、元件需要承受高压以及发热较高的缺陷，提供一种能克服上述缺陷的低频半桥HID安定器。本实用新型这样解决上述的技术问题构造一种低频半桥HID安定器，包括主电路和控制电路，其中主电路还包括用于将低压直流电升压为高压直流电的DC-DC升压变压器、基于半桥逆变方式的DC-AC逆变电路和用于触发启动的启动电路。控制电路还包括用于控制DC-DC升压变压器的MOSFET驱动电路、用于检测DC-DC升压性能的电流检测电路、用于检测加载在负载上电压电流特性的灯管电压检测电路和负载电流控制电路以及用于控制DC-AC逆变电路工作的CPU主控电路，CPU主控电路与所述MOSFET驱动电路、电流检测电路、灯管电流检测电路、灯管电压检测电路电连接,控制MOSFET驱动电路、电流检测电路、灯管电压检测电路和灯管电流检测电路的运行。MOSFET驱动电路、电流检测电路与DC-DC升压变压器电连接，灯管电压检测电路、灯管电流控制电路与DC-DC升压变压器的输出端电连接，CPU主控电路还与DC-AC逆变电路电连接。本实用新型的低频半桥HID安定器还包括与CPU主控电路电连接的保护电路。本实用新型的低频半桥HID安定器，其中DC-DC升压电路还包括将低压直流电转化为高压交流电的高频变压器和将转变后的交流电进行整流滤波、转化为稳定直流电的整流滤波电路。具体的，高频变压器为中心抽头变压器，包括一个初级绕组和两个次级绕组。整流滤波电路包括两个快速恢复二极管和两个电容。本实用新型的低频半桥HID安定器，DC-AC逆变电路包括两个连接成桥的开关管。本实用新型还提供一种使用低频半桥HID安定器的高压气体放电灯，包括依次点连接的直流供电电源、低频半桥HID安定器和HID灯。本实用新型的使用低频半桥HID安定器的高压气体放电灯，还包括用于提供瞬间高压，以点亮启动HID灯的高压包。本实用新型的低频半桥HID安定器，供电电源为车载12V直流电源。本实用新型的低频半桥HID安定器，供电电源为有源功率因数校正电源(APFC)。本实用新型的低频半桥HID安定器及高压气体放电灯，采用半桥逆变的方式将直流电转换为交流电，减少了电路所使用的开关管，简化了电路结构，并且降低了电路的导通阻抗，降低了电路的发热量；同时降低了电路元件的承载电压，从而提高了低频半桥HID安定器及高压气体放电灯使用可靠性与稳定性。
以下结合附图
对本实用新型进行说明。图I为本实用新型低频半桥HID安定器的电路结构框图；图2为本实用新型低频半桥HID安定器主电路的部分电路结构框图；图3为现有技术HID安定器的部分电路结构框图。图4为问实用新型低频半桥HID安定器另一较佳实施例主电路的部分电路结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施方式
仅仅用以解析本实用新型，并不用于限定本实用新型的范围。图I为现有技术HID安定器的部分电路结构框图，包括依次电连接的依次电连接的直流电源、DC-DC升压变压器、DC-AC逆变电路、高压包和HID灯，其中DC-DC升压变压器包括，由I级初级绕组和I级次级绕组组成的高压变压器，以及由一个快速恢复二极管和电容电连接组成的整流滤波器。DC-AC逆变电路为由4个MOSFET开关管以全桥逆变方式连接而成电路，4个开关管在控制电路的控制下，以一组对角线的两个开关管开启，另一组对角线的开关管关闭，并且两组开关管交替开关的方式，为HID灯提供交流电流。图2为现有技术中低频半桥HID安定器的部分电路结构框图。图2中的低频半桥HID安定器，包括用作供电电源的有源功率因数校正电源(Active Power FactorCorrection，简称APFC)，APFC电源利用整流器与输出电容器之间串联有源功率控制器，使AC/DC变换器的输入电流和输入电压为同频同相的正弦波，从而功率因数接近1，且输出电、压稳定。在电路中，还包括由电容电感连接而成的电路，电容电感电路连接在半桥逆变电路的输出端，电容电感电路还与串联着高压包的HID灯连接，向HID灯提供高频交流电。有源功率因数校正电源向主电路提供电压稳定的正弦波交流电，经过整流滤波后转换为稳压直流电，并由半桥逆变电路作DC-AC的转换，向HID灯提供的工作用的交流电流。即在现有的半桥式HID安定器中，需要使用高频交流电来进行驱动。图3为本实用新型低频半桥HID安定器的电路结构框图，低频半桥HID安定器用于将供电电源的直流电转换为可供HID灯使用的交流电。低频半桥HID安定器包括主电路和侧并联主电路的控制电路。主电路包括用于将供电电源的低压直流电转换为高压直流电的DC-DC升压变压器，DC-DC升压变压器的输出端与DC-AC逆变电路电连接，DC-AC逆变电路将高压直流电转换为可供HID灯使用的交流电。其中，DC-AC逆变电路包括由两个MOSFET开关管组成的半桥逆变电路。优选的，低频半桥HID安定器还包括与控制电路电连接的保护电路，以保护低频半桥HID安定器中各元件的正常工作。主电路还包括启动电路，启动电路与DC-DC升压变压器的输出端电连接，启动电路将DC-DC升压变压器的输出高压直流电转换为HID灯启动时所需要的瞬时高压。启动电路与DC-AC逆变电路的输出端电连接HID灯，启动电路首先向将高压直流电转换为两万伏特以上的瞬间高压，击穿导通HID灯内的高压气体，HID灯导通后，启动电路停止工作，转由DC-AC逆变电路将高压直流电转换为交流电，提供HID灯的工作电流。[0031 ] 控制电路包括用于控制DC-DC升压变压器的MOSFET驱动电路、用于检测DC-DC升压性能的电流检测电路、用于检测加载在负载上电压电流特性的灯管电压检测电路和负载电流控制电路以及用于控制DC-AC逆变电路工作的CPU主控电路，CPU主控电路还用于控制MOSFET驱动电路、电流检测电路、灯管电压检测电路和灯管电流检测电路的运行。MOSFET驱动电路、电流检测电路与DC-DC升压变压器电连接，以检测DC-DC电压升压的运作情况；灯管电压检测电路、灯管电流控制电路与DC-DC升压变压器的输出端电连接，用以检测加载在HID灯上的工作电压与电流的大小。图4为本实用新型低频半桥HID安定器主电路的部分电路结构框图，包括依次电连接的直流电源、DC-DC升压变压器、DC-AC逆变电路、高压包和HID灯。优选的，DC-DC升压电路还包括将低压直流电转化为高压交流电的高频变压器和将转变后的交流电进行整流滤波、转化为稳定直流电的整流滤波电路。优选的，高频变压器为中心抽头变压器，包括一个初级绕组和两个次级绕组。整流滤波电路包括两个快速恢复二极管和两个电容。每个次级绕组分别与一个快速恢复二极管和电容组成次级滤波回路，两个次级滤波电路在交流电的正负周期交替工作，将交流电整流为直流电输出。DC-DC升压变压器输出的高压直流电由DC-AC逆变电路转换为可供HID灯工作使用的交流电。在本实施例中，DC-AC逆变电路包括由两个MOSFET开关管组成的半桥逆变电路，半桥逆变电路的开光管由控制电路控制其开关的时间，配合DC-DC升压变压器输出的高压直流电，向HID灯提供交流电流。优选的，HID灯与高压包串联后，接入DC-AC逆变电路的输出端，高压包由启动电路连接，在HID灯启动时，为HID灯提供两万伏特以上的瞬间高压，用以击穿启动HID灯内的高压气体，使高压气体电离。优选的，DC-DC升压变压器使用的快速恢复二极管为SFR08S60的二极管。优选的，DC-DC升压变压器使用的电容器为O. I μ F、耐压250V的电容器。优选的，半桥逆变电路的开关管为4Ν60型号的开关管。图3、图4的本实用新型低频半桥HID安定器与图I、图2的现有技术相比，其优点在于，本实用新型的DC-AC逆变电路使用了两个MOSFET开关管，与现有技术相比，开关管的数量减少了一半，因此在控制电路控制MOSFET开关管的导通时，本实用新型控制电路的结构更为简洁，工作效率更高，同时由于减少了开关管的数量，降低了电路的成本。此外为了配合半桥逆变电路的工作，本实用新型的DC-DC升压变压器采用了具有两个次级绕组的高压变压器，使得在运行时，主电路各元件的电压负载远低于使用全桥逆变方式时各元件的负载，无需进行高频变换，直接使用低频交流电驱动安定器，从而提高低频半桥HID安定器及高压气体放电灯使用可靠性与稳定性。 以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限定本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改及变化。凡是在本实用新型的精神及原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
权利要求1.一种低频半桥HID安定器，包括主电路(I)和控制电路(2)，其特征在于，所述主电路包括 用于将低压直流电升压为高压直流电的DC-DC升压变压器(11)、 基于半桥逆变方式的DC-AC逆变电路(12)、 用于触发启动的启动电路(13)； 所述启动电路(13)和DC-AC逆变电路(12)分别电连接所述DC-DC升压变压器(11)的输出端。
2.根据权利要求I所述的低频半桥HID安定器，其特征在于，所述控制电路包括 用于控制DC-DC升压变压器的MOSFET驱动电路(21)、 检测DC-DC升压性能的电流检测电路(22)、 检测加载在负载上电压特性的灯管电压检测电路(23)、 检测加载在负载上电流特性的灯管电流检测电路(24)、 用于控制DC-AC逆变电路工作的CPU主控电路(25)，所述CPU主控电路(25)与所述MOSFET驱动电路(21)、电流检测电路(22)、灯管电流检测电路(24)、灯管电压检测电路(23)电连接，所述MOSFET驱动电路(21)、电流检测电路(22)与所述DC-DC升压变压器(11)电连接，所述灯管电压检测电路(23)、灯管电流控制电路(24)与所述DC-DC升压变压器(11)的输出端电连接，CPU主控电路(25)还与DC-AC逆变电路(12)电连接。
3.根据权利要求2所述的低频半桥HID安定器，其特征在于，所述低频半桥HID安定器还包括与CPU主控电路电连接的保护电路。
4.根据权利要求1-3任一所述的低频半桥HID安定器，所述DC-DC升压电路(11)还包括将低压直流电转化为高压交流电的高频变压器和将转变后的交流电进行整流滤波、转化为稳定直流电的整流滤波电路。
5.根据权利要求4所述的低频半桥HID安定器，所述高频变压器为中心抽头变压器，包括一个初级绕组和两个次级绕组，所述整流滤波电路包括两个快速恢复二极管和两个电容。
6.根据权利要求4所述低频半桥HID安定器，所述DC-AC逆变电路包括两个连接成桥的MOSFET开关管。
7.一种高压气体放电灯，包括供电电源和HID灯，其特征在于，所述高压气体放电灯还包括权利要求I的低频半桥HID安定器，所述供电电源、低频半桥HID安定器、HID灯(3)依次电连接。
8.根据权利要求7所述的高压气体放电灯，其特征在于，所述高压气体放电灯还包括与HID电连接，用于提供瞬间高压，以点亮启动HID灯的高压包(31)。
专利摘要本实用新型设计电子电路领域，更具体地说，涉及一种低频半桥HID安定器及高压气体放电灯，低频半桥HID安定器包括主电路和控制电路，主电路还包括DC-DC升压变压器、基于半桥逆变方式的DC-AC逆变电路和启动电路；控制电路包括MOSFET驱动电路、电流检测电路、用灯管电压检测电路和负载电流控制电路以及用于控制DC-AC逆变电路工作的CPU主控电路。采用本实用新型的HID灯，减少了电路所使用的开关管，简化了电路结构，并且降低了电路的导通阻抗，降低了电路的发热量；同时降低了电路元件的承载电压，从而提高了低频半桥HID安定器及高压气体放电灯使用可靠性与稳定性。
文档编号H05B41/288GK202488856SQ20122009042
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者何和顺, 李立源, 杨勇 申请人:深圳市拓邦汽车电子技术有限公司