一种汽车用金卤灯的快速点亮电路

(a)DC电压提升电路输出电压VO与时间的关系曲线

(b)DC电压提升电路输出电流IO与时间的关系曲线

(c)金卤灯管电流IL与时间的关系曲线

(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加胧奔涞墓叵登线

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，以及灯的光通量嫉炔瘟克媸奔浔浠的情况，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，其光通量技本缟仙[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，而灯的光通量既缤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，光通量急涑晌榷ǖ摹６ㄊ钡缏发奘怯美此醵唐鸲时间的。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忌仙时间的延长。

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电压产生电路13中运放N4的输入电压V2，此时二极管D4是被关断的，这样基准电压V2的数值就由电阻R13及R15和可变电阻R14来确定。

如果蓄电池电压等于或小于10V，运放N5的输出电压就变得低于V2。此时二极管D4导通，这样就使基准电压V2降低。因此，依照电池电压的下降情况，加到金卤灯H上的功率比额定功率低（大约只有额定功率的50％～75％）。当电池电压E再降低到等于或低于某一预定值，例如7V时，已不能再维持灯点亮，这时这个电压被电阻R27和R28分压检测后输入N8的同相输入端（参见图4），在比较器N8中同输入反相输入端的给定电压进行比较后，输出一低电平信号给电路①，切断继电器绕组激磁电源，于是，继电器触点Ja断开，切断了后级电路的电源使灯熄灭。当电池电压回升到等于或高于7V时，比较器N8的输出变成高电平，此时继电器触点Ja就又合上，灯又开始点亮工作。

4小结

定时电路⑥中的电容C3的端电压，表示着灯在熄灭后的状态，据此，可确定给灯供给多大的电压，使之迅速再点亮。由此，就缩短了灯起动点亮的时间（再起动时间），并使之稳定点亮。具体地说，在冷态起动点亮时，给灯供给最大的功率使光通量佳杆偕仙，在灯起动点亮后,其控制作用分两部分（图8中曲线a－b段和b－c－d段）：一部分是受电路②的输出电压与检测电路11控制的区域a－b；另一部分是受电路②输出电流检测电路15所控制的区域b－c－d段。然后，就立即跃变到恒功率控制区d－e段，进行正常工作。这种控制方式，能显著改善金卤灯的快速点亮特性。