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一种汽车用金卤灯的快速点亮电路

时间:05-27 来源:EDN China 点击:

系曲线

  (d)金卤灯管管压VL与时间的关系曲线

  (e)金卤灯输出的光通量与时间的关系曲线

  3系统控制过程

  金卤灯快速点亮系统的控制过程分两种情况:第一种情况是电路处于正常状态,金卤灯H在灯开关K一合上,就开始点亮(把此种情况叫"正常时间")。第二种情况是电路状态出现异常情况(把此种情况叫"异常时间")。

  图7分别为电路②的输出电压VO和输出电流IO,金卤灯H的灯电流IL和灯电压VL,以及灯的光通量等参量随时间变化的情况,时间轴的原点O,对应于灯开关K刚合上的时刻。


图8为电路②的输出电压V0和输出电流I0间的关系曲线。

  3.1正常时间

  当金卤灯处于冷态时,在开关K刚合上的时刻,定时电路⑥中的电容C3未充电。V1的基极电位很低,V1截止,所以,在电路②的输出电流检测电路 15(参见图3)中的运放N3的同相输入端上,只加有运放N2的输出电压。而在灯亮起来后,从图7的曲线实线可看出,灯管电压VL和电路②的输出电流IO 都很低。这说明运放N2的输出(相应于电路②的输出电流IO)比来自基准电压产生器电路13的基准电压V2小,这样,N3的输出就是低电平。因此,PWM 电路14所产生的控制脉冲PS的占空比,就由电路②的输出电压检测电路11中运放N1的输出电压来决定。控制脉冲PS通过栅极驱动电路⑤加到电路②中的 S1的门栅极。电路②的输出电压检测电路11中的基准电压V1这样来设定:使得电路②的输出电压VO变高(大约为正常状态输出电压的2.5~3倍),图8 中曲线上的点a,就表示了金卤灯刚点亮后,电路②的输出电压VO为最大值。图8中的曲线a-b段(从点a到点b),电路②的输出电流IO是逐渐增加的而输出电压VO近似为常数,这是电路②在输出电压检测电路11的控制下工作的情况。随着电容C3被逐渐充电,V1的基极电位增加使V1导通,运放N3的同相输入端上的电位也增加。设这时的充电时间常数为τ1=·C1,当该电位达到的电平与基准电压V2相当时,PWM电路输出的控制脉冲PS的占空比就由运放N3的输出来决定。即就是说,当控制脉冲PS的占空比随着运放N3的输出电压的增加而下降时,一直保持在最大值的电路②的输出电压VO也逐渐下降。从图8曲线上的点b经过电路②的输出电流IO的峰值点c,而达到点d这段控制区域b-c-d段是受图3中的输出电流检测电路15控制的。当电容C3充满电后,晶体管V1就饱和导通,它的射极电位几乎等于电路②的输出电压。此时,系统控制工作是按如下方式进行的:把电压UO和将R3·IO经N2放大后的电压之和与基准电压V2经N4放大后的电压相比较。这样,就在VO及IO为恒定值的条件下,以近似线性的形式实现了恒功率控制。图8曲线中,从点d到点e的 d-e段是恒功率区域,近似直线(PO=IOVO,当IO上升时,VO线性下降),在此区域给金卤灯提供额定的功率。这样,在金卤灯点亮初期,其光通量 急剧上升[见图7(e)],经历一定的过冲之后,又回到正常状态。

  图8DC电压提升电路在控制系统作用下

  其输出电压与电流的关系曲线

  3.2灯暂时熄灭后再次点亮的控制过程

  在灯熄灭期间,定时电路⑥中的电容C3上储存的电荷就以放电时间常数τ2≈R22C3放电。τ2是根据灯熄灭后,灯温度逐渐下渐的速率来决定的。因此,当灯开关断开再合上后,点亮工作过程,就从图8中控制曲线上相应于电容C3的端电压处开始。这就是说,在灯一旦被熄灭之后,为再点亮它,正确的点亮控制过程,是按照从熄灭到灯开关再合上时所需经历的时间来完成的。例如:在灯被熄灭经历几十秒之后,再点亮它时,灯的点亮过程是从图8中曲线的控制区 b-c-d段上的工作点开始,并把这种控制方式改变到恒功率控制,因此,电路②的输出电压VO和输出电流IO就从灯点亮过程开始点逐渐下降。正如图 7(a),图7(b)中分别用一点划线所示,而灯的光通量如图7(e)中一点划线所示,在开始处急剧上升,经历过冲量后,就变得稳定了。

  对于灯熄灭几秒钟的情况,此时,灯的玻璃泡仍然很热。如图7(a),图7(b)中的双点划线所示,灯再次点亮后灯电压VO立即就升高,电路②的输出电流IO也很高,因此,就立即变到恒功率控制,在额定功率下,光通量变成稳定的。定时电路⑥是用来缩短起动时间的。即就是说,如果没有该定时电路,则电路②的输出电压就直接经过电阻R20加到运放N3的同相输入端,不管灯物理状态如何,灯的发光过程就无经过a-b段或b-c-d段的起动过程以及光通量 上升时间的延长。

3.3异常时间

  现在来说明车上蓄电池电压下降时的情况。

如果电池电压等于或大于预定值,例如10V,图3中放大器N5的输出电压就变得高于基准

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