一種汽車用金鹵燈的快速點(diǎn)亮電路

(a)DC電壓提升電路輸出電壓VO與時(shí)間的關(guān)系曲線

(b)DC電壓提升電路輸出電流IO與時(shí)間的關(guān)系曲線

(c)金鹵燈管電流IL與時(shí)間的關(guān)系曲線

(d)金鹵燈管管壓VL與時(shí)間的關(guān)系曲線

(e)金鹵燈輸出的光通量加?xùn)V奔淶墓叵登線

3系統(tǒng)控制過程

金鹵燈快速點(diǎn)亮系統(tǒng)的控制過程分兩種情況：第一種情況是電路處于正常狀態(tài)，金鹵燈H在燈開關(guān)K一合上，就開始點(diǎn)亮（把此種情況叫“正常時(shí)間”）。第二種情況是電路狀態(tài)出現(xiàn)異常情況（把此種情況叫“異常時(shí)間”）。

圖7分別為電路②的輸出電壓VO和輸出電流IO，金鹵燈H的燈電流IL和燈電壓VL，以及燈的光通量嫉炔瘟克媸奔潯浠的情況，時(shí)間軸的原點(diǎn)O，對應(yīng)于燈開關(guān)K剛合上的時(shí)刻。

圖8為電路②的輸出電壓V0和輸出電流I0間的關(guān)系曲線。

3．1正常時(shí)間

當(dāng)金鹵燈處于冷態(tài)時(shí)，在開關(guān)K剛合上的時(shí)刻，定時(shí)電路⑥中的電容C3未充電。V1的基極電位很低，V1截止，所以，在電路②的輸出電流檢測電路15（參見圖3）中的運(yùn)放N3的同相輸入端上，只加有運(yùn)放N2的輸出電壓。而在燈亮起來后，從圖7的曲線實(shí)線可看出，燈管電壓VL和電路②的輸出電流IO都很低。這說明運(yùn)放N2的輸出（相應(yīng)于電路②的輸出電流IO）比來自基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生器電路13的基準(zhǔn)電壓V2小，這樣，N3的輸出就是低電平。因此，PWM電路14所產(chǎn)生的控制脈沖PS的占空比，就由電路②的輸出電壓檢測電路11中運(yùn)放N1的輸出電壓來決定?？刂泼}沖PS通過柵極驅(qū)動(dòng)電路⑤加到電路②中的S1的門柵極。電路②的輸出電壓檢測電路11中的基準(zhǔn)電壓V1這樣來設(shè)定：使得電路②的輸出電壓VO變高（大約為正常狀態(tài)輸出電壓的2.5～3倍），圖8中曲線上的點(diǎn)a，就表示了金鹵燈剛點(diǎn)亮后，電路②的輸出電壓VO為最大值。圖8中的曲線a－b段（從點(diǎn)a到點(diǎn)b），電路②的輸出電流IO是逐漸增加的而輸出電壓VO近似為常數(shù)，這是電路②在輸出電壓檢測電路11的控制下工作的情況。隨著電容C3被逐漸充電，V1的基極電位增加使V1導(dǎo)通，運(yùn)放N3的同相輸入端上的電位也增加。設(shè)這時(shí)的充電時(shí)間常數(shù)為τ1=·C1，當(dāng)該電位達(dá)到的電平與基準(zhǔn)電壓V2相當(dāng)時(shí)，PWM電路輸出的控制脈沖PS的占空比就由運(yùn)放N3的輸出來決定。即就是說，當(dāng)控制脈沖PS的占空比隨著運(yùn)放N3的輸出電壓的增加而下降時(shí)，一直保持在最大值的電路②的輸出電壓VO也逐漸下降。從圖8曲線上的點(diǎn)b經(jīng)過電路②的輸出電流IO的峰值點(diǎn)c，而達(dá)到點(diǎn)d這段控制區(qū)域b－c－d段是受圖3中的輸出電流檢測電路15控制的。當(dāng)電容C3充滿電后，晶體管V1就飽和導(dǎo)通，它的射極電位幾乎等于電路②的輸出電壓。此時(shí)，系統(tǒng)控制工作是按如下方式進(jìn)行的：把電壓UO和將R3·IO經(jīng)N2放大后的電壓之和與基準(zhǔn)電壓V2經(jīng)N4放大后的電壓相比較。這樣，就在VO及IO為恒定值的條件下，以近似線性的形式實(shí)現(xiàn)了恒功率控制。圖8曲線中，從點(diǎn)d到點(diǎn)e的d－e段是恒功率區(qū)域，近似直線（PO=IOVO，當(dāng)IO上升時(shí)，VO線性下降），在此區(qū)域給金鹵燈提供額定的功率。這樣，在金鹵燈點(diǎn)亮初期，其光通量技本縞仙[見圖7（e）]，經(jīng)歷一定的過沖之后，又回到正常狀態(tài)。

圖8DC電壓提升電路在控制系統(tǒng)作用下

其輸出電壓與電流的關(guān)系曲線

3．2燈暫時(shí)熄滅后再次點(diǎn)亮的控制過程

在燈熄滅期間，定時(shí)電路⑥中的電容C3上儲(chǔ)存的電荷就以放電時(shí)間常數(shù)τ2≈R22C3放電。τ2是根據(jù)燈熄滅后，燈溫度逐漸下漸的速率來決定的。因此，當(dāng)燈開關(guān)斷開再合上后，點(diǎn)亮工作過程，就從圖8中控制曲線上相應(yīng)于電容C3的端電壓處開始。這就是說，在燈一旦被熄滅之后，為再點(diǎn)亮它，正確的點(diǎn)亮控制過程，是按照從熄滅到燈開關(guān)再合上時(shí)所需經(jīng)歷的時(shí)間來完成的。例如：在燈被熄滅經(jīng)歷幾十秒之后，再點(diǎn)亮它時(shí)，燈的點(diǎn)亮過程是從圖8中曲線的控制區(qū)b－c－d段上的工作點(diǎn)開始，并把這種控制方式改變到恒功率控制，因此，電路②的輸出電壓VO和輸出電流IO就從燈點(diǎn)亮過程開始點(diǎn)逐漸下降。正如圖7（a)，圖7（b）中分別用一點(diǎn)劃線所示，而燈的光通量既繽7（e）中一點(diǎn)劃線所示，在開始處急劇上升，經(jīng)歷過沖量后，就變得穩(wěn)定了。

對于燈熄滅幾秒鐘的情況，此時(shí)，燈的玻璃泡仍然很熱。如圖7（a），圖7（b）中的雙點(diǎn)劃線所示，燈再次點(diǎn)亮后燈電壓VO立即就升高，電路②的輸出電流IO也很高，因此，就立即變到恒功率控制，在額定功率下，光通量急涑晌榷ǖ?。定输^緶發(fā)奘怯美此醵唐鴝時(shí)間的。即就是說，如果沒有該定時(shí)電路，則電路②的輸出電壓就直接經(jīng)過電阻R20加到運(yùn)放N3的同相輸入端，不管燈物理狀態(tài)如何，燈的發(fā)光過程就無經(jīng)過a－b段或b－c－d段的起動(dòng)過程以及光通量忌仙時(shí)間的延長。

3．3異常時(shí)間

現(xiàn)在來說明車上蓄電池電壓下降時(shí)的情況。

如果電池電壓等于或大于預(yù)定值，例如10V，圖3中放大器N5的輸出電壓就變得高于基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路13中運(yùn)放N4的輸入電壓V2，此時(shí)二極管D4是被關(guān)斷的，這樣基準(zhǔn)電壓V2的數(shù)值就由電阻R13及R15和可變電阻R14來確定。

如果蓄電池電壓等于或小于10V，運(yùn)放N5的輸出電壓就變得低于V2。此時(shí)二極管D4導(dǎo)通，這樣就使基準(zhǔn)電壓V2降低。因此，依照電池電壓的下降情況，加到金鹵燈H上的功率比額定功率低（大約只有額定功率的50％～75％）。當(dāng)電池電壓E再降低到等于或低于某一預(yù)定值，例如7V時(shí)，已不能再維持燈點(diǎn)亮，這時(shí)這個(gè)電壓被電阻R27和R28分壓檢測后輸入N8的同相輸入端（參見圖4），在比較器N8中同輸入反相輸入端的給定電壓進(jìn)行比較后，輸出一低電平信號給電路①，切斷繼電器繞組激磁電源，于是，繼電器觸點(diǎn)Ja斷開，切斷了后級電路的電源使燈熄滅。當(dāng)電池電壓回升到等于或高于7V時(shí)，比較器N8的輸出變成高電平，此時(shí)繼電器觸點(diǎn)Ja就又合上，燈又開始點(diǎn)亮工作。

4小結(jié)

定時(shí)電路⑥中的電容C3的端電壓，表示著燈在熄滅后的狀態(tài)，據(jù)此，可確定給燈供給多大的電壓，使之迅速再點(diǎn)亮。由此，就縮短了燈起動(dòng)點(diǎn)亮的時(shí)間（再起動(dòng)時(shí)間），并使之穩(wěn)定點(diǎn)亮。具體地說，在冷態(tài)起動(dòng)點(diǎn)亮?xí)r，給燈供給最大的功率使光通量佳桿偕仙，在燈起動(dòng)點(diǎn)亮后,其控制作用分兩部分（圖8中曲線a－b段和b－c－d段）：一部分是受電路②的輸出電壓與檢測電路11控制的區(qū)域a－b；另一部分是受電路②輸出電流檢測電路15所控制的區(qū)域b－c－d段。然后，就立即躍變到恒功率控制區(qū)d－e段，進(jìn)行正常工作。這種控制方式，能顯著改善金鹵燈的快速點(diǎn)亮特性。