一種汽車用金鹵燈的快速點亮電路

一種汽車用金鹵燈的快速點亮電路

摘　要：對汽車前照燈用的金屬鹵化物燈的性能特點和普通觸發點亮電路和的致命缺點作了簡要說明。介紹人一種能快速點亮金鹵燈的電路，可在0.3s內使燈的光輸出達到現用鹵鎢燈的水平，在3s～5s使燈的光輸出達到其額定值。

關鍵詞：金屬鹵化物燈　電子鎮流器　觸發器

1前言

隨著人們生活及交往節奏的加快和一條條高速公路的建成，要求不斷地改善汽車夜間駕駛的安全性。為此就需要有良好的前照燈視覺構造，為改善空氣動力特性，就需要把前照燈的外形做成斜面流線型。現在歐、美、日等國，已用小功率金屬鹵化物燈代換常規的鹵鎢燈作為汽車前照燈的光源。因為鹵鎢燈的光效低，一般為15～35lm/W，顯色指數為60～65。而小功率金屬鹵化物燈，30W的光效為85lm/W，顯色指數大于70。35W的光效為67lm/W，顯色指數大于75。所以，金屬鹵化物燈比鹵鎢燈體積小，光效更高、顯色性更好。采用金屬鹵化物燈作汽車前照燈，可大大改善汽車夜間駕駛的安全性，并可顯著改善汽車前部的空氣動力特性，利于高速行駛。

金鹵燈的玻璃殼內填充著引燃氣體（氬氣等）、汞及金屬鹵化物。當把高壓電加到燈的放電極上時，在引燃氣體放電之后，緊接著就產生汞弧光，由此，也就產生熱量，使金屬碘化物氣化，在汞弧中分解為金屬原子和碘原子，金屬原子參與放電，并輻射出具有特殊金屬光譜的強光。

包括金鹵燈在內的普通高強度氣體放電燈的供電點亮電路，如圖1所示。

汽車中的直流電源UDC一般為12V蓄電池，經過直流電壓提升電路升壓，再經過DC／AC變換器變換成正弦交流電壓，然后由起動觸發電路產生高壓脈沖觸發燈管，燈點亮后，管壓降低，管流增大，由限流電感進行限流。為保證加到燈管上的電壓可調節，把DC電壓升壓器輸出的電壓，設計成可控制的。

雖然上述的供電點亮電路可使用DC電壓來點亮金鹵燈，但此種燈從起動點亮至達到規定的亮度，需要一定的時間（一般叫“起動時間”），或者在燈暫時熄滅后，再起動時（再起動時間）需較長的時間。這是因為，當該金鹵燈從冷態開始起動時（把這種起動叫“冷起動”），為使燈泡內的金屬鹵化物氣化，需要時間；當該放電燈從點亮狀態被暫時熄滅一會兒后再點亮時，燈泡內的氣壓依點亮狀態持續時間的長短，會有不同程度的升高。這就需要相應地增加觸發電壓的幅值；另外，當環境溫度高低變化時，也會影響所需起動電壓幅值的大小。這對用作汽車前照燈來說，是個致命的缺點。

本文介紹一種快速點亮汽車用金鹵燈的供電電路；它克服了上述一般點亮電路的缺點，可在0.3s內使燈的光輸出達到現用的鹵鎢燈的水平，在3s～5s內燈的光輸出達到其額定值。

2快速起動點亮供電電路

2．1快速起動點亮供電電路原理

快速起動點亮供電電路原理框圖可參見圖2，該點亮電路由12V蓄電池供電，電源電壓E經燈開關K及繼電器觸點Jɑ后，一路通過二極管D1到端子B，供電給后級控制電路；另一路供給DC電壓提升電路②，把輸入電池電壓E提升后，再經DC／AC高頻變換電路③，變成高頻正弦交流電壓供點亮金鹵燈。

電路③的輸出經過變壓器T1的次級繞組T1－2，接到金鹵燈H的電極。電容C1和變壓器T1次級繞組T1－2的漏感構成限流電路。電容C1還用來檢測金鹵燈電流，以判斷金鹵燈是否接通。當燈處于未點亮狀態時，燈點亮起動電路⑦發出信號給燈點亮電路④，使之產生點亮脈沖。

控制電路⑧產生控制脈沖PS，其占空比是根據電路②的輸出電壓和輸出電流檢測電阻R3上的電壓信號的變化進行調整的，然后，通過柵極驅動電路⑤把該脈沖信號PS加到電路②以控制其輸出電壓。

控制電路的工作過程如下：

在燈點亮后，即刻又關斷，此時，電路②的輸出電壓為零。再起動時，電路②的輸出電壓為高電平。從關斷到再起動之間的時間間隔長短可由電路②輸出端的“零電平”與“高電平”之間的時間間隔來檢測。這可通過定時電路⑥來完成。電路⑥檢測出此時間間隔信號，并把此信號傳送給電路⑧，電路⑧輸出相應的控制信號給電路②，使其輸出電平改變，最終達到燈的恒功率控制。如果在燈點亮后，立即進行恒功率控制，會大大縮短燈的起動時間。

當電源E的端電壓跌落到低于預定值時，就由電壓降落檢測電路⑨，輸出一個信號給電路⑧，改用比額定功率小的控制功率來驅動金鹵燈工作。

異常狀態檢測電路⑩從電路②的輸出電壓和輸出電流之間的關系，檢測出電路的異常狀態，并把異常狀態信號傳送到電路①，切斷電源。當電池電壓恢復到等于或大于預定的電平時，燈又起動點亮。

2．2快速起動點亮電路功能介紹

（1）DC電壓提升電路②

電路②是按斬波型DC／DC變換器構成的；電感L1接在電源E的正端，N溝道場效應晶體管S1接在電感L1之后，跨在電源正端和地線之間。S1是按照來自控制電路⑧與柵極驅動電路⑤所產生的驅動脈沖來進行開關工作的，當S1在控制脈沖作用下導通時，電感L1就儲能，當S1截止時，電感L1就釋放能量，從而提升了DC電壓。

（2）DC電壓提升電路②的輸出電壓檢測電路⑾

電路⑾通過分壓電阻R1和R2檢測出電路②的輸出電壓作為采樣信號送入誤差運算放大器N1的同相輸入端，而將預置參考電壓信號V1送入N1的反相輸入端進行比較，N1輸出的誤差信號用以控制PWM電路，調節電路②的輸出電壓。