汽車放電燈鎮流器電路的製作方法
2024-03-25 13:49:05
專利名稱：汽車放電燈鎮流器電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車放電燈，更具體地說，涉及一種汽車放電燈的鎮流器電路。
背景技術：
對於車用燈來說，目前越來越多地使用氣體放電燈，氣體放電燈是一種新型的光源，該種燈有發光強度大，壽命長的優點。目前使用的汽車放電燈鎮流器電路存在著如下的問題，部分燈的鎮流器電路中全橋驅動採用分立元件實現，例如OSRAM，無法在輸出端發生對電源或地短路時關閉全橋，會造成鎮流器的損壞。有些鎮流器電路中橋輸出電路為負電壓供電，例如PHILIP，無法利用全橋驅動晶片的關斷功能。實驗證明，當輸出端發生對+12V電源短路時OSRAM和PHILIP鎮流器全橋輸出都會燒毀。
於是，本領域中就需要一種能夠修正上述缺陷的汽車放電燈鎮流器電路。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型的汽車放電燈鎮流器電路，其能夠在在輸出端發生對電源或地短路時關閉全橋，保護鎮流器，還能夠顯著抑制76MHz-108MHz波段的幹擾。
根據本發明的一方面，提供一種汽車放電燈鎮流器電路，包括輸入電源模塊，連接輸入電源，提供穩壓電源輸出並提供電源保護；電源開關，與所述電源輸入模塊相連，整流濾波電路，與所述電源開關相連，對所述電源開關的輸出進行整流濾波；整流升壓電路，與所述整流濾波電路相連，將所述整流濾波電路的輸出進行整流和升壓；
開關控制模塊，與所述電源開關相連，對所述電源開關進行控制，還連接到所述輸入電源模塊；通過改變佔空比實現功率調節。
反饋調節模塊，與所述整流濾波電路和所述開關控制模塊相連，實現電流反饋、電壓反饋的調節；MCU監控模塊。與所述輸入電源模塊、所述開關控制模塊、所述反饋量調整模塊以及所述整流濾波電路相連，對放電燈的啟動、穩定運行、電路保護以及信號頻率進行控制；全橋驅動電路，與所述MCU監控模塊相連，進行全橋驅動；全橋驅動功率輸出電路，與所述全橋驅動電路相連，進行全橋共率輸出，所述全橋驅動功率輸出電路連接到所述放電燈。
根據本發明的一實施例，所述輸入電源模塊包括電源輸入濾波器、電源管理/保護裝置和穩壓電源輸出裝置，其中所述電源輸入濾波器對輸入電源進行濾波以滿足EMC要求，所述電源管理/保護裝置提供過壓保護和反極性保護，所述穩壓電源輸出裝置向所述鎮流器電路中的其它部件提供穩壓電源。
根據本發明的一實施例，所述電源開關為一變壓器，其初級線圈與所述輸入電源模塊相連，次級線圈與所述整流濾波電路相連。
根據本發明的一實施例，所述整流濾波電路在放電燈點火時提供400V電壓，在放電燈穩定運行期間提供60V到120V電壓；所述整流升壓電路在放電燈啟動點火時向放電燈的點火線提供400V電壓。
根據本發明的一實施例，所述開關控制模塊，向所述電源開關輸出驅動信號進行控制，所述關控制模塊還向所述輸入電源模塊輸出一參考電壓；所述開關控制模塊還從所述MCU監控模塊接收啟停信號；所述開關控制模塊通過改變佔空比實現功率調節。
根據本發明的一實施例，所述反饋調節模塊接收來自所述整流濾波電路的電壓反饋和電流反饋並將其輸出到所述開關控制模塊，其中所述電流反饋還被輸出到所述MCU監控模塊並從所述MCU監控模塊接收調整量信號；所述反饋調節模塊進行比例積分調節，根據監測到的電壓變化，調整電流值，使輸出功率恆定，從而保證放電燈的輸出光功率恆定。
根據本發明的一實施例，所述MCU監控模塊接收輸入電源模塊輸出的穩壓電源，向所述開關控制模塊輸出啟停信號，向所述反饋量調整模塊輸出調整量信號，還對放電燈低電壓緊急運行、輸出端短路保護、輸出端開路保護進行。
根據本發明的一實施例，所述全校驅動電路採用UBA2032晶片，採用爭相輸出的方式，當輸出端發生對電源或地短路時，全橋驅動控制電路UBA2032可關閉全橋。
根據本發明的一實施例，所述全橋驅動功率輸出電路包括4個高壓MOSFET管。
根據本發明的一實施例，所述輸入電源模塊的輸入端採用高頻電容與低頻電容相結合的輸入電路，所述電容的大小根據EMI頻段和強度以及放電燈的EMI波段選擇。
根據本發明的一實施例，鎮流器電路屏蔽敏感信號線，且所述敏感信號線按重要程度排序布線。
根據本發明的一實施例，所述鎮流器電路的電路板覆銅採用4盎司，且所述鎮流器電路電路板地與所述鎮流器外殼接觸，利用所述鎮流器外殼隔斷屏蔽濾波電感磁場、提高濾波電感自振頻率，所述電路板為4層板，其中第2層為電源地。
根據本發明的一實施例，所述開關控制模塊採用分檔調節以保持穩定性，所述開關控制模塊採用外部緩衝輸出以減少對控制模塊的幹擾。
根據本發明的一實施例，所述全橋驅動功率輸出電路具有最短的輸出迴路總長度。
採用本發明的技術方案的汽車放電燈鎮流器電路能夠在在輸出端發生對電源或地短路時關閉全橋，保護鎮流器，還能夠顯著抑制76MHz-108MHz波段的幹擾。
本發明上述的以及其他的特徵、性質和優勢將在下面結合附圖和實施例進一步描述，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特徵，其中，
圖1是按照本發明的汽車放電燈鎮流器電路的一實施例的電路結構圖；圖2是按照本發明的汽車放電燈鎮流器電路的一實施例的電源開關的電路圖；圖3是按照本發明的汽車放電燈鎮流器電路的一實施例的全橋驅動輸出電路的電路圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。
本發明提供一種汽車放電燈鎮流器電路，圖1示出了其一個實施例的結構圖，參考圖1可見，該電路100包括輸入電源模塊102，連接輸入電源，提供穩壓電源輸出並提供電源保護。根據本發明的實施例，輸入電源模塊102包括電源輸入濾波器122，用於對輸入的電源進行初步濾波使之滿足EMC要求；電源管理/保護裝置124，用於提供過壓保護和反極性保護；穩壓電源輸出裝置126鎮流器電路中的其它部件提供穩壓電源，按照本發明的一實施例，穩壓電源輸出裝置126輸出的穩壓電源為5V。根據本發明的一實施例，輸入電源模塊102的輸入端，即電源輸入濾波器122的輸入端採用高頻電容與低頻電容相結合的輸入電路，電容的大小根據EMI頻段和強度以及放電燈的EMI波段選擇。
電源開關104，與電源輸入模塊相連，根據本發明的一實施例，電源開關104為一變壓器，其初級線圈與輸入電源模塊102相連，次級線圈與整流濾波電路106相連。電源開關104還連接到開關控制模塊110，接收卡關控制模塊110發出的開關驅動信號進行工作。參考圖3示出了本發明的一實施例中採用一變壓器實現的電源開關104。
整流濾波電路106，與電源開關104相連，對電源開關104的輸出進行整流濾波。整流濾波電路106在放電燈點火時提供400V電壓，在放電燈穩定運行期間提供60V到120V電壓，其中正常工作時的輸出電壓為85v左右。
整流升壓電路108，與整流濾波電路106相連，將整流濾波電路的輸出進行整流和升壓，以供後續的元件使用。根據本發明的一實施例，整流升壓電路108在放電燈啟動點火時向放電燈的點火線提供400V電壓。
開關控制模塊110，與電源開關104相連，對電源開關104進行控制，還連接到輸入電源模塊102；通過改變佔空比實現功率調節。根據本發明的一實施例，開關控制模塊110向電源開關104輸出驅動信號進行控制，關控制模塊110還向輸入電源模塊102，更確切地說是其中的穩壓電源輸出裝置126輸出一參考電壓。開關控制模塊110從MCU監控模塊114接收啟停信號；開關控制模塊110通過改變佔空比實現功率調節。根據本發明的一實施例，開關控制模塊110採用分檔調節以保持穩定性，開關控制模塊110還採用外部緩衝輸出以減少對控制模塊的幹擾。
反饋調節模塊112，與整流濾波電路106和開關控制模塊110相連，實現電流反饋、電壓反饋的調節。根據本發明的一實施例，反饋調節模塊112接收來自整流濾波電路106的電壓反饋和電流反饋並將其輸出到開關控制模塊110，其中電流反饋還被輸出到MCU監控114模塊並從MCU監控模塊114接收調整量信號；反饋調節模塊112進行比例積分調節。根據本發明的實施例，反饋調節模塊112實現電流反饋、電壓反饋、過電流保護、過電壓保護、輸出電流的比例積分調節，根據監測到的電壓變化，調整電流值，使輸出功率恆定，從而保證放電燈的輸出光功率恆定。
MCU監控模塊114，與輸入電源模塊102、開關控制模塊110、反饋量調整模塊112以及整流濾波電路106相連，對放電燈的啟動、穩定運行、電路保護以及信號頻率進行控制。根據本發明的實施例，MCU監控模塊110接收輸入電源模塊102輸出的穩壓電源，更確切地說是從穩壓電源輸出裝置126接收穩壓電源，向開關控制模塊110輸出啟停信號，向反饋量調整模塊112輸出調整量信號，還對放電燈低電壓緊急運行、輸出端短路保護、輸出端開路保護進行控制。根據本發明的一實施例，MCU監控模塊114負責放電燈的啟動控制、穩定運行控制、供電電壓過壓系統關閉控制、供電電壓欠壓關閉控制、低電壓緊急運行控制、輸出端短路保護控制、輸出端開路保護控制、全橋輸出的頻率控制。
全橋驅動電路116，與MCU監控模塊114相連，進行全橋驅動，根據本發明的一實施例，全校驅動電路採用UBA2032晶片，採用爭相輸出的方式，當輸出端發生對電源或地短路時，全橋驅動控制電路UBA2032可關閉全橋。
全橋驅動功率輸出電路118，與全橋驅動電路116相連，進行全橋共率輸出，全橋驅動功率輸出電路118連接到放電燈。根據本發明的一實施例，全橋驅動功率輸出電路包括4個高壓MOSFET管。參考圖2示出了根據本發明的一實施例的全橋驅動共率輸出電路的電路圖。
除了上述的電路元件方面的改進之外，本發明還在布線方面進行了如下的改進，輸入電源模塊的輸入端採用高頻電容與低頻電容相結合的輸入電路，電容的大小根據EMI頻段和強度以及放電燈的EMI波段選擇。在電源開關處的電容被設計為儘量減少開關電源變壓器輸入級漏感、減少開關電源漏磁，通過合理選擇濾波電容位置加大濾波電感量減少變壓器漏感量。本發明的鎮流器電路中屏蔽敏感信號線，且敏感信號線按重要程度排序布線。
此外，本發明的鎮流器電路的電路板覆銅採用4盎司，且鎮流器電路電路板地與鎮流器外殼接觸，利用鎮流器外殼隔斷屏蔽濾波電感磁場、提高濾波電感自振頻率，電路板為4層板，其中第2層為電源地，以使所有接地端都可保證就近良好接地。
此外，本發明的鎮流器電路中的全橋驅動功率輸出電路具有最短的輸出迴路總長度，其在設計時被設計為不經過控制電路。
本發明的鎮流器電路的輸出端短路保護功能與同類產品相比具有明顯優勢。全橋驅動電路採用PHILIP公司的UBA2032，此晶片專為放電燈全橋驅動設計，具有低公耗、耐高壓、可關斷、多種輸出方式選擇等特點。當輸出端發生對電源或地短路時，全橋驅動控制電路UBA2032可關閉全橋，避免鎮流器損壞。同時，本發明的電路在EMI(電磁幹擾)方面與同類產品相比具有明顯優勢。測試結果為在76MHZ--108MHZ波段的傳導幹擾的最大值為21dBμV，而OSRAM的最大值為44dBμV。
總結而言，採用本發明的技術方案的汽車放電燈鎮流器電路能夠在在輸出端發生對電源或地短路時關閉全橋，保護鎮流器，還能夠顯著抑制76MHz-108MHz波段的幹擾。
需要說明，本發明的鎮流器電路是採用功能模塊進行說明的，對於本領域的技術人員來說，可以知道同一功能模塊可以採用不同的電路來實現，無論採用哪一種具體的電路，只要功能相同，都不樣該被視為超出了本發明的範圍之外。
上述實施例是提供給熟悉本領域內的人員來實現或使用本發明的，熟悉本領域的人員可在不脫離本發明的發明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發明的保護範圍並不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特徵的最大範圍。
權利要求
1.一種汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，包括輸入電源模塊，連接輸入電源，提供穩壓電源輸出並提供電源保護；電源開關，與所述電源輸入模塊相連；整流濾波電路，與所述電源開關相連，對所述電源開關的輸出進行整流濾波；整流升壓電路，與所述整流濾波電路相連，將所述整流濾波電路的輸出進行整流和升壓；開關控制模塊，與所述電源開關相連，對所述電源開關進行控制，還連接到所述輸入電源模塊；通過改變佔空比實現功率調節；反饋調節模塊，與所述整流濾波電路和所述開關控制模塊相連，實現電流反饋、電壓反饋的調節；MCU監控模塊，與所述輸入電源模塊、所述開關控制模塊、所述反饋量調整模塊以及所述整流濾波電路相連，對放電燈的啟動、穩定運行、電路保護以及信號頻率進行控制；全橋驅動電路，與所述MCU監控模塊相連，進行全橋驅動；全橋驅動功率輸出電路，與所述全橋驅動電路相連，進行全橋共率輸出，所述全橋驅動功率輸出電路連接到所述放電燈。
2.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述輸入電源模塊包括電源輸入濾波器、電源管理/保護裝置和穩壓電源輸出裝置，其中所述電源輸入濾波器對輸入電源進行濾波以滿足EMC要求，所述電源管理/保護裝置提供過壓保護和反極性保護，所述穩壓電源輸出裝置向所述鎮流器電路中的其它部件提供穩壓電源。
3.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述電源開關為一變壓器，其初級線圈與所述輸入電源模塊相連，次級線圈與所述整流濾波電路相連。
4.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述整流濾波電路在放電燈點火時提供400V電壓，在放電燈穩定運行期間提供60V到120V電壓；所述整流升壓電路在放電燈啟動點火時向放電燈的點火線提供400V電壓。
5.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述開關控制模塊，向所述電源開關輸出驅動信號進行控制，所述關控制模塊還向所述輸入電源模塊輸出一參考電壓；所述開關控制模塊還從所述MCU監控模塊接收啟停信號；所述開關控制模塊通過改變佔空比實現功率調節。
6.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述反饋調節模塊接收來自所述整流濾波電路的電壓反饋和電流反饋並將其輸出到所述開關控制模塊，其中所述電流反饋還被輸出到所述MCU監控模塊並從所述MCU監控模塊接收調整量信號；所述反饋調節模塊進行比例積分調節，根據監測到的電壓變化，調整電流值，使輸出功率恆定，從而保證放電燈的輸出光功率恆定。
7.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述MCU監控模塊接收輸入電源模塊輸出的穩壓電源，向所述開關控制模塊輸出啟停信號，向所述反饋量調整模塊輸出調整量信號，還對放電燈低電壓緊急運行、輸出端短路保護、輸出端開路保護進行。
8.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述全校驅動電路採用UBA2032晶片，採用爭相輸出的方式，當輸出端發生對電源或地短路時，全橋驅動控制電路UBA2032可關閉全橋。
9.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述全橋驅動功率輸出電路包括4個高壓MOSFET管。
10.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述輸入電源模塊的輸入端採用高頻電容與低頻電容相結合的輸入電路，所述電容的大小根據EMI頻段和強度以及放電燈的EMI波段選擇。
11.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，鎮流器電路屏蔽敏感信號線，且所述敏感信號線按重要程度排序布線。
12.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述鎮流器電路的電路板覆銅採用4盎司，且所述鎮流器電路電路板地與所述鎮流器外殼接觸，利用所述鎮流器外殼隔斷屏蔽濾波電感磁場、提高濾波電感自振頻率，所述電路板為4層板，其中第2層為電源地。
13.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述開關控制模塊採用分檔調節以保持穩定性，所述開關控制模塊採用外部緩衝輸出以減少對控制模塊的幹擾。
14.如權利要求1所述的汽車放電燈鎮流器電路，其特徵在於，所述全橋驅動功率輸出電路具有最短的輸出迴路總長度。
全文摘要
本發明揭示了一種汽車放電燈鎮流器電路，包括輸入電源模塊，提供穩壓電源輸出並提供電源保護；電源開關；整流濾波電路，對電源開關的輸出進行整流濾波；整流升壓電路，將整流濾波電路的輸出進行整流和升壓；開關控制模塊，對電源開關進行控制，通過改變佔空比實現功率調節；反饋調節模塊，實現電流反饋、電壓反饋的調節；MCU監控模塊，對放電燈的啟動、穩定運行、電路保護以及信號頻率進行控制；全橋驅動電路，進行全橋驅動；全橋驅動功率輸出電路，進行全橋共率輸出，全橋驅動功率輸出電路連接到放電燈。採用本發明的技術方案的汽車放電燈鎮流器電路能夠在在輸出端發生對電源或地短路時關閉全橋，保護鎮流器，還能夠顯著抑制76MHz－108MHz波段的幹擾。
文檔編號H05B41/26GK1913737SQ200510028578
公開日2007年2月14日 申請日期2005年8月8日 優先權日2005年8月8日
發明者鄭志紅, 王順興 申請人:上海大眾汽車有限公司