一种汽车用金卤灯的快速点亮电路

1前言

　　随着人们生活及交往节奏的加快和一条条高速公路的建成，要求不断地改善汽车夜间驾驶的安全性。为此就需要有良好的前照灯视觉构造，为改善空气动力特性，就需要把前照灯的外形做成斜面流线型。现在欧、美、日等国，已用小功率金属卤化物灯代换常规的卤钨灯作为汽车前照灯的光源。因为卤钨灯的光效低，一般为15～35lm/W，显色指数为60～65。而小功率金属卤化物灯，30W的光效为85lm/W，显色指数大于70。35W的光效为67lm/W，显色指数大于75。所以，金属卤化物灯比卤钨灯体积小，光效更高、显色性更好。采用金属卤化物灯作汽车前照灯，可大大改善汽车夜间驾驶的安全性，并可显著改善汽车前部的空气动力特性，利于高速行驶。

　　金卤灯的玻璃壳内填充着引燃气体（氩气等）、汞及金属卤化物。当把高压电加到灯的放电极上时，在引燃气体放电之后，紧接着就产生汞弧光，由此，也就产生热量，使金属碘化物气化，在汞弧中分解为金属原子和碘原子，金属原子参与放电，并辐射出具有特殊金属光谱的强光。

　　包括金卤灯在内的普通高强度气体放电灯的供电点亮电路，如图1所示。

　　汽车中的直流电源UDC一般为12V蓄电池，经过直流电压提升电路升压，再经过DC／AC变换器变换成正弦交流电压，然后由起动触发电路产生高压脉冲触发灯管，灯点亮后，管压降低，管流增大，由限流电感进行限流。为保证加到灯管上的电压可调节，把DC电压升压器输出的电压，设计成可控制的。

　　虽然上述的供电点亮电路可使用DC电压来点亮金卤灯，但此种灯从起动点亮至达到规定的亮度，需要一定的时间（一般叫"起动时间"），或者在灯暂时熄灭后，再起动时（再起动时间）需较长的时间。这是因为，当该金卤灯从冷态开始起动时（把这种起动叫"冷起动"），为使灯泡内的金属卤化物气化，需要时间；当该放电灯从点亮状态被暂时熄灭一会儿后再点亮时，灯泡内的气压依点亮状态持续时间的长短，会有不同程度的升高。这就需要相应地增加触发电压的幅值；另外，当环境温度高低变化时，也会影响所需起动电压幅值的大小。这对用作汽车前照灯来说，是个致命的缺点。

图1普通高强度气体放电灯的供电点亮电路

图2快速起动点亮供电电路总体框图

　　本文介绍一种快速点亮汽车用金卤灯的供电电路；它克服了上述一般点亮电路的缺点，可在0.3s内使灯的光输出达到现用的卤钨灯的水平，在3s～5s内灯的光输出达到其额定值。

　　2快速起动点亮供电电路

　　2．1快速起动点亮供电电路原理

　　快速起动点亮供电电路原理框图可参见图2，该点亮电路由12V蓄电池供电，电源电压E经灯开关K及继电器触点Jɑ后，一路通过二极管D1到端子B，供电给后级控制电路；另一路供给DC电压提升电路②，把输入电池电压E提升后，再经DC／AC高频变换电路③，变成高频正弦交流电压供点亮金卤灯。

　　电路③的输出经过变压器T1的次级绕组T1－2，接到金卤灯H的电极。电容C1和变压器T1次级绕组T1－2的漏感构成限流电路。电容C1还用来检测金卤灯电流，以判断金卤灯是否接通。当灯处于未点亮状态时，灯点亮起动电路⑦发出信号给灯点亮电路④，使之产生点亮脉冲。

　　控制电路⑧产生控制脉冲PS，其占空比是根据电路②的输出电压和输出电流检测电阻R3上的电压信号的变化进行调整的，然后，通过栅极驱动电路⑤把该脉冲信号PS加到电路②以控制其输出电压。

　　控制电路的工作过程如下：

　　在灯点亮后，即刻又关断，此时，电路②的输出电压为零。再起动时，电路②的输出电压为高电平。从关断到再起动之间的时间间隔长短可由电路②输出端的 "零电平"与"高电平"之间的时间间隔来检测。这可通过定时电路⑥来完成。电路⑥检测出此时间间隔信号，并把此信号传送给电路⑧，电路⑧输出相应的控制信号给电路②，使其输出电平改变，最终达到灯的恒功率控制。如果在灯点亮后，立即进行恒功率控制，会大大缩短灯的起动时间。

　　当电源E的端电压跌落到低于预定值时，就由电压降落检测电路⑨，输出一个信号给电路⑧，改用比额定功率小的控制功率来驱动金卤灯工作。

　　异常状态检测电路⑩从电路②的输出电压和输出电流之间的关系，检测出电路的异常状态，并把异常状态信号传送到电路①，切断电源。当电池电压恢复到等于或大于预定的电平时，灯又起动点亮。

2．2快速起动点亮电路功能介绍

　　下面对图2框图中的主要部分功能进行说明（参见图3）。

　　（1）DC电压提升电路②

电路②是按斩波型DC／DC变换器构成的；电感L1接在电源E的正端，N沟道场效应晶体管S1接在电感L1之后，跨在电源正端和地线之间。S1是按照来自控制电路⑧与栅极驱动电路⑤所产生的驱