一種汽車用金鹵燈的快速點亮電路

(a)DC電壓提升電路輸出電壓VO與時間的關(guān)系曲線

(b)DC電壓提升電路輸出電流IO與時間的關(guān)系曲線

(c)金鹵燈管電流IL與時間的關(guān)系曲線

(d)金鹵燈管管壓VL與時間的關(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，就開始點亮（把此種情況叫“正常時間”）。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，時間軸的原點O，對應(yīng)于燈開關(guān)K剛合上的時刻。

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正常時間

當金鹵燈處于冷態(tài)時，在開關(guān)K剛合上的時刻，定時電路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）中的運放N3的同相輸入端上，只加有運放N2的輸出電壓。而在燈亮起來后，從圖7的曲線實線可看出，燈管電壓VL和電路②的輸出電流IO都很低。這說明運放N2的輸出（相應(yīng)于電路②的輸出電流IO）比來自基準電壓產(chǎn)生器電路13的基準電壓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中運放N1的輸出電壓來決定。控制脈沖PS通過柵極驅(qū)動電路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a，就表示了金鹵燈剛點亮后，電路②的輸出電壓VO為最大值。圖8中的曲線a－b段（從點a到點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，運放N3的同相輸入端上的電位也增加。設(shè)這時的充電時間常數(shù)為τ1=·C1，當該電位達到的電平與基準電壓V2相當時，PWM電路輸出的控制脈沖PS的占空比就由運放N3的輸出來決定。即就是說，當控制脈沖PS的占空比隨著運放N3的輸出電壓的增加而下降時，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b經(jīng)過電路②的輸出電流IO的峰值點c，而達到點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，系統(tǒng)控制工作是按如下方式進行的：把電壓UO和將R3·IO經(jīng)N2放大后的電壓之和與基準電壓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現(xiàn)了恒功率控制。圖8曲線中，從點d到點e的d－e段是恒功率區(qū)域，近似直線（PO=IOVO，當IO上升時，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燈暫時熄滅后再次點亮的控制過程

在燈熄滅期間，定時電路⑥中的電容C3上儲存的電荷就以放電時間常數(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，當燈開關(guān)斷開再合上后，點亮工作過程，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，為再點亮它，正確的點亮控制過程，是按照從熄滅到燈開關(guān)再合上時所需經(jīng)歷的時間來完成的。例如：在燈被熄滅經(jīng)歷幾十秒之后，再點亮它時，燈的點亮過程是從圖8中曲線的控制區(qū)b－c－d段上的工作點開始，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就從燈點亮過程開始點逐漸下降。正如圖7（a)，圖7（b）中分別用一點劃線所示，而燈的光通量既繽7（e）中一點劃線所示，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，燈的玻璃泡仍然很熱。如圖7（a），圖7（b）中的雙點劃線所示，燈再次點亮后燈電壓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)奘怯美此醵唐鴝時間的。即就是說，如果沒有該定時電路，則電路②的輸出電壓就直接經(jīng)過電阻R20加到運放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段的起動過程以及光通量忌仙時間的延長。

3．3異常時間

現(xiàn)在來說明車上蓄電池電壓下降時的情況。

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電壓產(chǎn)生電路13中運放N4的輸入電壓V2，此時二極管D4是被關(guān)斷的，這樣基準電壓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，運放N5的輸出電壓就變得低于V2。此時二極管D4導(dǎo)通，這樣就使基準電壓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％）。當電池電壓E再降低到等于或低于某一預(yù)定值，例如7V時，已不能再維持燈點亮，這時這個電壓被電阻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Ja斷開，切斷了后級電路的電源使燈熄滅。當電池電壓回升到等于或高于7V時，比較器N8的輸出變成高電平，此時繼電器觸點Ja就又合上，燈又開始點亮工作。

4小結(jié)

定時電路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，使之迅速再點亮。由此，就縮短了燈起動點亮的時間（再起動時間），并使之穩(wěn)定點亮。具體地說，在冷態(tài)起動點亮時，給燈供給最大的功率使光通量佳桿偕仙，在燈起動點亮后,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，進行正常工作。這種控制方式，能顯著改善金鹵燈的快速點亮特性。