新型脉冲氙灯预燃电路

第１期　２００７年３月　电光系统　Ｎｏ．１　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｍａｒｃｈ．２ＯＯ７　新型脉冲氙灯预燃电路　梁振刚　周屹松马京川　郑州４５００１５　中国电子科技集团公司第二十七研究所摘要：论述了一种为高压脉冲氙灯而设计的预燃电路，电源采取开关电源方式供电，磁饱和方式降压，稳　流。因此去掉了传统预燃电路中的工频升压变压器、限流电阻，整个电路的体积、重量明显减小，效率提　高。实际运行表明，该电路工作可靠，运行稳定。　关键词：磁饱和脉宽调制器预燃电流　文献标识码：Ａ　中图分类号：ＴＮ７８９．１　当供电电源为５０Ｈｚ时，上述电路则不适用，　典型的氙灯预燃电路　作为脉冲激光泵的氙灯，在预燃状态下工作　有如下优点：１）由于大大减少了阴极溅射，可使　因为符合要求的升压变压器和滤波电感都超过　１公斤，体积也很大。一般采用全波四倍压电路　或整流逆变方式产生上千伏高压，但这种电路由　限流电阻降压，电阻要消耗数十瓦的功率。而且　输出给氙灯的电流不便于调节。如图２所示。　氙灯寿命增加ｌ０倍。２）减缓冷却液的变坏。３）　减少电磁干扰和射频干扰，消除了闪光灯触发脉　冲的干扰。所以，氙灯预燃电路是很必要的…。　典型的氙灯预燃电路如图１所示。它由脉　冲氙灯的高压触发和预燃电流维持两部分组成。　加电后，触发电路产生一万伏高压脉冲，以外触　发方式触发氙灯，灯内气体电离后，由升压变压　器Ｔ及整流滤波电路产生的上千伏预燃电压把　图２典型预燃电路　２新型的氙灯预燃电路　２．１电路工作原理　氙灯点燃，此时氙灯电流由零增加至预定值，而　氙灯两端电压由上千伏降到二三百伏左右，维持　稳定的辉光放电。电路中ｃ　起限流和分压作　用，氙灯点燃之前，变压器输出电流为零，Ｃ　上　新型电路设计基于如下思想：从输入端控制　变压器磁芯内的磁通变化，使其进入相对磁饱和　状态，从而达到输出电压下降和输出电流增加的　效果。电路如图３所示。这是一个反激式电压　无压降，电路可输出上千伏高压，当氙灯点燃之　后，流过ｃ　的电流增大，ｃ　上压降增大，使输出　电压维持在辉光放电电压。此电路只适用于　变换器，由控制芯片ＵＣ１８４２，功率ＭＯＳ管Ｖ，高　频变压器Ｔ等组成。ＵＣ１８４２是得到普遍使用的　电流控制型脉宽调制器，它能精确控制变压器初　级的每一个电流脉冲，这正是选用它的原因。３　４００Ｈｚ中频供电条件下。其缺点是变压器Ｔ和　滤波电感Ｌ的体积和重量较大，而且对供电电压　的稳定性要求较高。　脚是它的电流传感比较器的输入端，它能把流过　变压器初级线圈的峰值开关电流控制在Ｉｐｚ：　１．０Ｖ／Ｒ。值上。Ｒ。是变压器初级电流取样电　阻。　图１典型预燃电路　变换器的工作原理如下：加电后ＵＣ１８４２的　维普资讯 http://www.cqvip.com

６０　电光系统　第１期　６脚以ｌＯＯｋＨｚ频率的方波信号驱动功率管Ｖ，使　升压变压器输出预燃高压，由于此时氙灯还未点　着，电流是零，变换器的负载相当于开路，根据变　压器空载时的特性，Ｖｏ＝ｎＶｉｎ，Ｖｏ是变压器输　出电压，Ｖｉｎ是变压器的输入电压，ｎ为变压器的　（２）原边绕组电感值　：　ＬＰ＝　（删）・Ｄ　・　／，雎，　是工作周期。　（３）导线选择：根据电流密度和初次级电流　次级与初级匝数比。当氙灯预燃之后，变换器负　载电流由零增至Ｉｏ，根据变压器带负载时的特　选择合适的线径。　（４）磁芯选择：磁芯输出功率和磁芯截面积　的经验公式为：　性，Ｉｏ在次级线圈产生反向的磁通变化量，为了　维持与空载时一样的感应电势，必须加大输入电　流以产生与之同样大小的磁通变化量，因此，脉　宽调制器ＵＣ１８４２的输出驱动信号脉宽增加，驱　动ＭＯＳ功率管Ｖ增大电流，使变压器输出能量　增加，以维持较高的输出电压。但电流的增加是　受控的，由于在功率管Ｖ的漏极与地之间设置了　电流取样电阻Ｒｓ，通过Ｒｓ，ＵＣ１８４２已经把输入　电流控制在预先设定的值上，从而使变压器磁芯　磁通变化量只维持在较低的水平上，由它产生的　电压在二三百伏左右，正好符合氙灯辉光放电的　要求。实际上，变压器是工作在可控条件下的饱　和状态中。　图３新型预燃电路　调节电流取样电阻Ｒｓ的值，可改变控制器　驱动信号的脉宽，从而实现输出电压的调节，以　适应不同脉冲氙灯对预燃电流的要求。当输入　电压有较大波动时（±２０％），控制器能自动调节　变压器电流脉宽，使输出电压和电流保持稳定。　２．２变压器设计　（１）原边绕组流过的峰值电流　：　，）ｐ　＝　，ＰＤ＝／ｏ　Ｕｏ，　ｒ　Ｓ／Ｙｒｎｏｚ．　其中　是灯压降，，０是灯电流．　取交流电源输入低端Ｖｓ（ｍｉｎ），其中要考　虑直流波纹电压和二极管压降。　假设最大占空比Ｄｍａｘ为０．２，可算出　的　值。　磁芯截面积Ａ。＝０．１５￣／ＪＰＤ，查变压器手　册，选择合适型号磁芯。　（５）气隙的计算：　＝　×ｌＯｓ：，其中△　ｍ是磁感　应增量，取磁材料饱和磁感应强度的一半，　２０００ＧＳ。　（６）原边匝数：Ｎｅ＝　Ａ　Ｂ￣　Ｌｇ　（７）匝数比：ｎ＝　３结论　通过实验证明，这种新型预燃电路具有以下　优点：　１）由于甩掉了巨大的工频变压器和滤波电　感器，因而体积小，重量轻，均减小５０％。　２）去掉了功耗几十瓦的分压电阻，因而功耗　小，效率较原电路提高２０％。　３）预燃电流连续可调。　４）对供电电压的波动有较强的适应性，可在　宽电压范围内正常工作。这种电路解决方案尤　其适合低压直流供电的体制。　由于电路工作频率高，大大减小了感性和容　性器件的体积，使电路可集成在一块电路板上，　从而提高设备的可靠性及可维修性。　参考文献　［１］天津大学精仪系光电子技术教研室．激光电源，　２０００年７月．　［２］　胡存生，胡鹏．集成开关电源的设计制作调试与　维修．人民邮电出版社，１９９７年５月．