新型脉冲氙灯起辉预燃电源的研制

图1 脉冲氙灯工作原理示意图

3 预燃电源的设计

预燃电源由脉冲氙灯的高压触发和预燃电流维持两部分组成，如图1所示。传统预燃电路的U1 和U2 通常通过工频升压变压器升压和二极管整流得到，这种电路主要存在以下缺点：工频升压变压器体积大、笨重；限流电阻R1上消耗的功率较多，一般在100W~300W之间；必须有高压触发电路；输出脉冲氙灯的预燃电流不可调[5]。

新型起辉预燃电源系统框图如图2所示，该电源由高频推挽变换器、高频变压器、高压启辉电路、控制保护电路以及预燃检测电路构成，具有变换效率高，输出电流纹波小等特点。交流220V输入电压通过变压器隔离，整流滤波后作为推挽变换器的输入，推挽变换器将输入电压变换成高频交流脉冲电压，通过高频变压器完成电压匹配和高频隔离功能，然后再由输出整流滤波环节输出预燃电压，同时高压起辉电路升压输出高压起辉电压，省掉了体积庞大且笨重的工频输出变压器，降低了音频噪声[6]。控制保护电路由UC3825器件及外围电路组成，根据主电路反馈的电流信号，为开关器件提供PWM驱动信号。预燃检测电路将检测到的电流信号和基准电源比较输出预燃成功信号，并同时关闭高压起辉。

图2 起辉预燃电源系统框图

研究表明，脉冲氙灯在高频工作时呈电阻特性。点亮之前，其等效电阻很大，相当于负载开路。此时，控制芯片UC3825输出最大占空比的PWM驱动信号，推挽变换器输出高压起辉电压使脉冲氙灯内的气体电离导通；起辉后，高压起辉电路停止工作，其等效电阻急剧减少，相当于负载短路。此时，控制芯片UC3825检测主电路的电流峰值调节输出PWM的占空比，系统进入闭环控制，推挽变换器输出脉冲氙灯预燃工作时的维持电流；此后，脉冲氙灯的等效电阻逐渐达到稳态并保持恒定。

3.1 起辉预燃主电路

新型预燃电源的主电路如图3所示。功率开关器件Q1、Q2组成推挽变换器；高频变压器T1组成升压环节，如图3(a)所示；电感L2、电容C6和电感L3、L4构成的高频耦合升压互感器组成高压起辉环节，如图3(b)所示；二极管D3~D6组成输入输出整流滤波环节。

交流220V电压经过变压器隔离整流滤波后为125V，作为推挽变换器输入的直流电压。推挽变换器选用功率MOSFET器件IRF460。电容C1、电阻R1和二极管D1构成尖峰吸收电路，在器件瞬间关断时，吸收开关器件及线路上的尖峰电压，减少功率MOS管关断时的电压应力，C1=0.01μF，R1=3.6kΩ，二极管D1耐压大于500V，选择UF4007。

(a)

(b)
图3 起辉预燃电路：(a) 预燃主电路；(b) 起辉主电路