新型脈沖氙燈起輝預(yù)燃電源的研制

圖1 脈沖氙燈工作原理示意圖

3 預(yù)燃電源的設(shè)計(jì)

預(yù)燃電源由脈沖氙燈的高壓觸發(fā)和預(yù)燃電流維持兩部分組成，如圖1所示。傳統(tǒng)預(yù)燃電路的U1 和U2 通常通過(guò)工頻升壓變壓器升壓和二極管整流得到，這種電路主要存在以下缺點(diǎn)：工頻升壓變壓器體積大、笨重；限流電阻R1上消耗的功率較多，一般在100W~300W之間；必須有高壓觸發(fā)電路；輸出脈沖氙燈的預(yù)燃電流不可調(diào)[5]。

新型起輝預(yù)燃電源系統(tǒng)框圖如圖2所示，該電源由高頻推挽變換器、高頻變壓器、高壓?jiǎn)⑤x電路、控制保護(hù)電路以及預(yù)燃檢測(cè)電路構(gòu)成，具有變換效率高，輸出電流紋波小等特點(diǎn)。交流220V輸入電壓通過(guò)變壓器隔離，整流濾波后作為推挽變換器的輸入，推挽變換器將輸入電壓變換成高頻交流脈沖電壓，通過(guò)高頻變壓器完成電壓匹配和高頻隔離功能，然后再由輸出整流濾波環(huán)節(jié)輸出預(yù)燃電壓，同時(shí)高壓起輝電路升壓輸出高壓起輝電壓，省掉了體積龐大且笨重的工頻輸出變壓器，降低了音頻噪聲[6]。控制保護(hù)電路由UC3825器件及外圍電路組成，根據(jù)主電路反饋的電流信號(hào)，為開(kāi)關(guān)器件提供PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。預(yù)燃檢測(cè)電路將檢測(cè)到的電流信號(hào)和基準(zhǔn)電源比較輸出預(yù)燃成功信號(hào)，并同時(shí)關(guān)閉高壓起輝。

圖2 起輝預(yù)燃電源系統(tǒng)框圖

研究表明，脈沖氙燈在高頻工作時(shí)呈電阻特性。點(diǎn)亮之前，其等效電阻很大，相當(dāng)于負(fù)載開(kāi)路。此時(shí)，控制芯片UC3825輸出最大占空比的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，推挽變換器輸出高壓起輝電壓使脈沖氙燈內(nèi)的氣體電離導(dǎo)通；起輝后，高壓起輝電路停止工作，其等效電阻急劇減少，相當(dāng)于負(fù)載短路。此時(shí)，控制芯片UC3825檢測(cè)主電路的電流峰值調(diào)節(jié)輸出PWM的占空比，系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)控制，推挽變換器輸出脈沖氙燈預(yù)燃工作時(shí)的維持電流；此后，脈沖氙燈的等效電阻逐漸達(dá)到穩(wěn)態(tài)并保持恒定。

3.1 起輝預(yù)燃主電路

新型預(yù)燃電源的主電路如圖3所示。功率開(kāi)關(guān)器件Q1、Q2組成推挽變換器；高頻變壓器T1組成升壓環(huán)節(jié)，如圖3(a)所示；電感L2、電容C6和電感L3、L4構(gòu)成的高頻耦合升壓互感器組成高壓起輝環(huán)節(jié)，如圖3(b)所示；二極管D3~D6組成輸入輸出整流濾波環(huán)節(jié)。

交流220V電壓經(jīng)過(guò)變壓器隔離整流濾波后為125V，作為推挽變換器輸入的直流電壓。推挽變換器選用功率MOSFET器件IRF460。電容C1、電阻R1和二極管D1構(gòu)成尖峰吸收電路，在器件瞬間關(guān)斷時(shí)，吸收開(kāi)關(guān)器件及線路上的尖峰電壓，減少功率MOS管關(guān)斷時(shí)的電壓應(yīng)力，C1=0.01μF，R1=3.6kΩ，二極管D1耐壓大于500V，選擇UF4007。

(a)

(b)
圖3 起輝預(yù)燃電路：(a) 預(yù)燃主電路；(b) 起輝主電路