一种氙灯自适应式高压切换预燃装置的制作方法

本发明涉及氙气灯预燃，具体为一种氙灯自适应式高压切换预燃装置。

背景技术：

1、氙气灯(high intensity discharge lamp)是指内部充满包括氙气在内的惰性气体混合体，没有卤素灯(halogen lamp)所具有的灯丝的高压气体放电灯，简称hid氙气灯。氙灯光源的工作分为起辉、预燃和高压放电三阶段，其工作过程比较复杂，是一种非稳态的气体放电。工作原理如图1所示，起辉、预燃和高压放电三阶段具体如下：

2、a、起辉高压电离阶段，放电首先在石英管内壁接近触发丝处产生电离通道，气体由于与电子碰撞而被加热，灯内的氙气迅速电离，发生辉光放电。

3、b、预燃阶段，当输进的能量足够大时，电极加热到具有一定的热发射能力，灯管中的气体则由辉光放电过渡到弧光放电。此时，氙灯光源可近似为一电阻，电压u2通过电阻r和二极管d加到氙灯光源两端形成预燃回路。

4、c、高压放电阶段，氙灯光源为弧光放电，当vt开关管关断时，电压u1向储能电容c充电，当vt开关管导通时，电容c向氙灯光源放电，从而氙灯光源出现弧光频闪现象。在高压放电阶段，预燃电路一直给氙灯光源提供维持电流(约100ma)。

5、常规预燃电路采用的电路原理是将输入整流后的直流电压通过pwm驱动半桥电路转换成pwm交变电压通过变压器匝比升压，再经过倍压整流电路整流成直流高压，通过电阻限制电离电流给氙灯灯内的氙气迅速电离，发生辉光放电。氙灯预燃电离维持成功的检测原理是在氙灯负极与维持供电电压负极串联电阻r5，通过电阻r5上的电压信号(gnd-gnd0)给光耦ic3供电，ic3原边导通，副边信号送到主控板下位机的引脚，检测到低电平预燃成功，否则预燃失败。

6、但是由于不同厂商同规格氙气灯的电离电压及维持电流差异大小不一，在使用过程中，当出现设计变更与损坏变更时，由于电离电压的差异，造成不能更换或维修，需要重新设计或重新购买氙灯。此外，如图2-3所示，现有的预燃电路设计多采用输入整流滤波、半桥电路、变压器升压和倍压整流电路生成电离高压。但是输入电网不稳，输出电离电压及维持电流也跟着变化，且不受控，不能保证氙灯的可靠稳定工作及质量，而且给后级供电电压不稳，输入电流谐波成分大。同时预燃成功反馈信号检测采用功率电阻检测，发热量大，容易发生故障。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有预燃电路因输入电压不稳造成电离电压不足以电离氙灯的问题，提供一种氙灯自适应式高压切换预燃装置。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种氙灯自适应式高压切换预燃装置，包括依次电连接的输入滤波整流模块、pfc可调升压模块、lcc开关模块和变压器，变压器的初级线圈与lcc开关模块电连接，变压器的第一次级线圈、第二次级线圈、第三次级线圈与全桥整流模块、倍压整流模块、电压切换模块一一对应连接，倍压整流模块和电压切换模块电连接；

4、其中，倍压整流模块的输出端与电流采样模块的输入端电连接，电流采样模块与电压切换模块通过下位机控制模块电连接；

5、若下位机控制模块未接收到电流采样电路反馈的预燃成功反馈信号，则控制电压切换模块进行线路切换以抬高输出电压，进而驱使氙灯辉光放电。

6、进一步的，所述电压切换模块包括第一继电器、第二继电器和第三继电器；所述第一继电器的触点端分别电连接所述变压器的第二次级线圈和倍压整流模块，所述第二继电器的其中一个触点端、第三继电器的其中一个触点端对应电连接在所述变压器的第三次级线圈的两端，所述第二继电器的另一个触点端、第三继电器的另一个触点端对应电连接在所述第一继电器的触点端两端；所述第一继电器、第二继电器和第三继电器的控制端均与所述下位机控制模块电连接。

7、进一步的，第一继电器、第二继电器和第三继电器结构相同。

8、进一步的，电流采样模块包括依次电连接的采样单元、放大单元和预燃反馈单元；采样单元与倍压整流模块的输出端电连接，预燃反馈单元的输出端与下位机控制模块的输入端电连接。

9、进一步的，所述采样单元包括电容c36、电容c35、二极管d24和电阻r5；d24与c36、c35、r5并联，且d24的正极接供电电源负极gnd0，负极接氙灯负极gnd，d24的两端作为所述采样单元的输入端；c35的正极与d24的负极电连接，且两端分别作为所述采样单元的输出端。

10、进一步的，放大单元包括反比例运算放大器u1、mos管q1、电容c37、电阻r25～r27和可变电阻w2；u1的同相输入端与c35正极相连且通过c37与电源端电连接，反相输入端通过r27与c35负极电连接，输出端通过w2与反相输入端电连接；r25的其中一端与w2的可调端、u1的输出端共接，另一端与r26的其中一端、q1的基极相连，r26的另一端与q1的发射极接氙灯负极gnd，q1的集电极作为放大单元的输出端。

11、进一步的，预燃反馈单元包括光耦ic4、电阻r24、电容c34和变阻器d23；ic4的阴极与q1的集电极相连，阳极通过r24接vcc，集流极和发射极接c34的两端，d23的两端与c34并接，并作为预燃反馈单元的输出端。

12、进一步的，全桥整流模块包括八个二极管d6、d16～21和电容c27；d6与d15串接，d16和d17串接，d18和d19串接，d20和d21串接，d6的正极与d16的负极相连且接变压器的第一次级线圈的其中一端，d18的负极与d20的正极相连且接变压器的第一次级线圈的另一端；c27的其中一端与d15、d21的负极相连，另一端与d17、d19的正极相连并共接供电电源负极gnd0。

13、进一步的，倍压整流模块包括三个二极管byd4～byd6和三个电容byc4～byc6；byd4的正极通过第一继电器的触点端与变压器的第二次级线圈的其中一端相连，且通过byc6与byd5的负极相连，byd4的负极通过byc4与变压器的第二次级线圈的另一端相连；byd5的负极与byd6的正极相连，byd5的正极与byd4的负极相连且通过byc5与byd6的负极相连。

14、进一步的，pfc可调升压模块电连接pfc pwn控制模块；lcc开关模块电连接lcc开关控制模块。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

16、1、本发明通过电压切换模块可以在输入电压固定后，初始启动电压不足以电离氙灯时，可以进行电路切换以使输出电压变高，以满足氙灯的电离电压；此外，采用pfc可调升压模块消除电流波形的畸变，令电压和电流的相位可以控制保持一致，达到稳定电压以及调节电压的目的；

17、2、本发明所提及的电流采样模块和现有的检测电路相比，通过降低电流采样电阻值来降低损耗，使得预燃反馈信号更加稳定。

技术特征：

1.一种氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，其包括依次电连接的输入滤波整流模块、pfc可调升压模块、lcc开关模块和变压器，所述变压器的初级线圈与所述lcc开关模块电连接，所述变压器的第一次级线圈、第二次级线圈、第三次级线圈与全桥整流模块、倍压整流模块、电压切换模块一一对应连接，所述倍压整流模块和所述电压切换模块电连接；

2.根据权利要求1所述的氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，所述电压切换模块包括第一继电器、第二继电器和第三继电器；所述第一继电器的触点端分别电连接所述变压器的第二次级线圈和倍压整流模块，所述第二继电器的其中一个触点端、第三继电器的其中一个触点端对应电连接在所述变压器的第三次级线圈的两端，所述第二继电器的另一个触点端、第三继电器的另一个触点端对应电连接在所述第一继电器的触点端两端；所述第一继电器、第二继电器和第三继电器的控制端均与所述下位机控制模块电连接。

3.根据权利要求2所述的氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，所述第一继电器、第二继电器和第三继电器结构相同。

4.根据权利要求3所述的氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，所述电流采样模块包括依次电连接的采样单元、放大单元和预燃反馈单元；所述采样单元与所述倍压整流模块的输出端电连接，所述预燃反馈单元的输出端与所述下位机控制模块的输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，所述采样单元包括电容c36、电容c35、二极管d24和电阻r5；d24与c36、c35、r5并联，且d24的正极接供电电源负极gnd0，负极接氙灯负极gnd，d24的两端作为所述采样单元的输入端；c35的正极与d24的负极电连接，且两端分别作为所述采样单元的输出端。

6.根据权利要求5所述的氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，所述放大单元包括反比例运算放大器u1、mos管q1、电容c37、电阻r25～r27和可变电阻w2；u1的同相输入端与c35正极相连且通过c37与电源端电连接，反相输入端通过r27与c35负极电连接，输出端通过w2与反相输入端电连接；r25的其中一端与w2的可调端、u1的输出端共接，另一端与r26的其中一端、q1的基极相连，r26的另一端与q1的发射极接氙灯负极gnd，q1的集电极作为所述放大单元的输出端。

7.根据权利要求6所述的氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，所述预燃反馈单元包括光耦ic4、电阻r24、电容c34和变阻器d23；ic4的阴极与q1的集电极相连，阳极通过r24接vcc，集流极和发射极接c34的两端，d23的两端与c34并接，并作为所述预燃反馈单元的输出端。

8.根据权利要求7所述的氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，所述全桥整流模块包括八个二极管d6、d16～21和电容c27；d6与d15串接，d16和d17串接，d18和d19串接，d20和d21串接，d6的正极与d16的负极相连且接所述变压器的第一次级线圈的其中一端，d18的负极与d20的正极相连且接所述变压器的第一次级线圈的另一端；c27的其中一端与d15、d21的负极相连，另一端与d17、d19的正极相连并共接供电电源负极gnd0。

9.根据权利要求8所述的氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，所述倍压整流模块包括三个二极管byd4～byd6和三个电容byc4～byc6；byd4的正极通过所述第一继电器的触点端与所述变压器的第二次级线圈的其中一端相连，且通过byc6与byd5的负极相连，byd4的负极通过byc4与所述变压器的第二次级线圈的另一端相连；byd5的负极与byd6的正极相连，byd5的正极与byd4的负极相连，且通过byc5与byd6的负极相连。

10.根据权利要求1所述的氙灯自适应式高压切换预燃装置，其特征在于，所述pfc可调升压模块电连接pfc pwn控制模块；所述lcc开关模块电连接lcc开关控制模块。

技术总结
本发明提供一种氙灯自适应式高压切换预燃装置。该预燃电路包括依次电连接的输入滤波整流模块、PFC可调升压模块、LCC开关模块和变压器，变压器的初级线圈与LCC开关模块电连接，变压器的三个次级线圈与全桥整流模块、倍压整流模块、电压切换模块一一对应连接，倍压整流模块和电压切换模块电连接；倍压整流模块的输出端与电流采样模块的输入端电连接，电流采样模块与电压切换模块通过下位机控制模块电连接；若下位机控制模块未接收到电流采样电路反馈的预燃成功反馈信号，则控制电压切换模块进行线路切换以抬高输出电压，进而驱使氙灯辉光放电。本发明可以稳定输入电压且在初始输入电压不足以电离氙灯时抬高电压以满足电离氙灯的需求。

技术研发人员：强德文,梁宗峰,仇凯
受保护的技术使用者：南京伟思医疗科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22