一種高頻高壓脈沖發(fā)生電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高頻高壓脈沖發(fā)生電路，包括一倍壓整流電路，一濾波電路、一放電開關(guān)和一高壓變壓器，其中：所述倍壓整流電路連接在DC/DC電源高頻變壓器和濾波電路之間，用于將變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行倍壓處理；所述濾波電路的輸入端連接倍壓整流電路的輸出端；所述放電開關(guān)串聯(lián)于濾波電路的輸出端和高壓變壓器的初級(jí)線圈之間；所述高壓變壓器的初級(jí)線圈連接在所述放電開關(guān)和電源地之間，次級(jí)線圈與負(fù)載相連，所述高壓變壓器用于將低壓脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為高壓脈沖信號(hào)。本發(fā)明具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)成本低、脈沖響應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種高頻高壓脈沖發(fā)生電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓脈沖電源領(lǐng)域，特別涉及一種用于汽車金鹵燈的高頻高壓脈沖發(fā)生電路。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的汽車前大燈光源一般采用鹵鎢燈泡，通過(guò)鎢絲通電加熱發(fā)光，其主要缺點(diǎn)是光效低和壽命短。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車前大燈照明光源提出了更高的要求:發(fā)光效率高、照明距離遠(yuǎn)、功耗低等。為了適應(yīng)這些需求，小功率金鹵燈成為理想的替代光源。金鹵燈是一種高強(qiáng)度氣體放電燈，通過(guò)金屬鹵化物高壓氣體發(fā)光。金屬鹵化物在高溫分解出的金屬原子參與放電，提高了發(fā)光的光效和光色，同時(shí)具有低功耗和長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)。由于氣體氣壓高，需要2萬(wàn)伏左右的高壓脈沖擊穿氣體，產(chǎn)生電弧，再用低壓維持電弧發(fā)光。因此，高壓脈沖發(fā)生電路是金鹵燈電子鎮(zhèn)流器中的關(guān)鍵電路。
[0003]為了產(chǎn)生高壓脈沖，一種設(shè)計(jì)思路是將直流電源連接振蕩器以產(chǎn)生低壓直流脈沖，再通過(guò)高壓變壓器在次級(jí)產(chǎn)生高壓脈沖電壓。這種方法雖然結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是通常用于產(chǎn)生低頻的脈沖電壓。高頻脈沖電壓的發(fā)生需要設(shè)計(jì)高頻振蕩器，大幅增加了電路設(shè)計(jì)的難度和成本。還有一種設(shè)計(jì)方法如圖1所示，基于磁開關(guān)技術(shù)和磁脈沖壓縮的原理，設(shè)計(jì)高頻高壓發(fā)生電路。正弦電壓經(jīng)二極管Dl消去負(fù)半周得到初始脈沖序列。脈沖經(jīng)LI向C2充電，諧振能量從Cl傳遞到C2。當(dāng)C2兩端電壓上升時(shí)，磁開關(guān)線圈L2的端電壓增大，磁芯的慈通密度增加。當(dāng)磁通密度達(dá)到飽和值，磁芯磁導(dǎo)率迅速下降，L2阻抗減小，存儲(chǔ)在C2的能量傳遞到C3。如果L2的飽和電感遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于LI，則C2到C3的能量傳遞比Cl到C2的傳遞快得多，從而實(shí)現(xiàn)能量壓縮，將脈沖上升沿進(jìn)行陡化，產(chǎn)生納秒級(jí)的高頻高壓脈沖。但這種方法必須基于非線性電感實(shí)現(xiàn)，電容充放電時(shí)間和磁開關(guān)飽和時(shí)間很難匹配，而且需要通過(guò)多級(jí)壓縮電路才能得到高頻脈沖。本專利技術(shù)就是基于這樣的背景展開研究的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種高頻高壓脈沖發(fā)生電路。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高頻高壓脈沖發(fā)生電路，包括一倍壓整流電路，一濾波電路、一放電開關(guān)和一高壓變壓器，其中:
[0006]所述倍壓整流電路連接在DC/DC電源高頻變壓器和濾波電路之間，用于將變壓器輸出的高頻方波電壓進(jìn)行倍壓處理；
[0007]所述濾波電路的輸入端連接倍壓整流電路的輸出端，用于將高頻方波電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓；
[0008]所述放電開關(guān)串聯(lián)于濾波電路的輸出端和高壓變壓器的初級(jí)線圈之間，用于接收直流倍壓信號(hào)；
[0009]所述高壓變壓器的初級(jí)線圈連接在所述放電開關(guān)和電源地之間，次級(jí)線圈與負(fù)載相連，所述高壓變壓器用于將低壓脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為高壓脈沖信號(hào)。[0010]進(jìn)一步，所述倍壓整流電路包括三個(gè)整流二極管和三個(gè)濾波電容，構(gòu)成三倍壓整流電路；
[0011]進(jìn)一步，所述濾波電路包括一兩級(jí)RC濾波器；所述RC濾波器包括(相互串聯(lián)的)一電阻和一電容；所述RC濾波器連接于倍壓整流電路輸出端和放電開關(guān)之間；
[0012]進(jìn)一步，所述放電開關(guān)的一個(gè)輸入端連接濾波電路的輸出端，另一個(gè)輸入端連接高壓變壓器的初級(jí)線圈。
[0013]進(jìn)一步，所述高壓變壓器包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，所述初級(jí)線圈和放電開關(guān)串聯(lián)連接，所述次級(jí)線圈和負(fù)載連接。
[0014]進(jìn)一步，所述放電開關(guān)采用FS06X實(shí)現(xiàn)。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高頻高壓脈沖發(fā)生電路，采用倍壓整流電路將初始輸入電壓轉(zhuǎn)換為合適的高壓變壓器初級(jí)電壓，倍壓電路的倍數(shù)可以根據(jù)實(shí)際電路的需要進(jìn)行調(diào)整；基于放電開關(guān)管的擊穿效應(yīng)產(chǎn)生低壓脈沖信號(hào)，放電管納秒級(jí)的擊穿時(shí)間可以產(chǎn)生高頻率的脈沖信號(hào)。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)成本低、脈沖響應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中基于磁開關(guān)的聞?lì)l聞壓脈沖發(fā)生電路；
[0018]圖2為本發(fā)明高頻高壓脈沖發(fā)生電路的框圖。
[0019]圖3為本發(fā)明高頻高壓脈沖發(fā)生電路的原理圖。
[0020]圖4為本發(fā)明高頻高壓脈沖發(fā)生電路的脈沖波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明所述的方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的高頻高壓脈沖發(fā)生電路的框圖，如圖所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高頻高壓脈沖發(fā)生電路，包括一倍壓整流電路，一濾波電路、一放電開關(guān)和一高壓變壓器，其中:
[0023]所述倍壓整流電路連接在DC/DC電源高頻變壓器和濾波電路之間，用于將變壓器輸出的高頻方波電壓進(jìn)行倍壓處理；
[0024]所述濾波電路的輸入端連接倍壓整流電路的輸出端，用于將高頻方波電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓；
[0025]所述放電開關(guān)串聯(lián)于濾波電路的輸出端和高壓變壓器的初級(jí)線圈之間，用于接收直流倍壓信號(hào)；
[0026]所述高壓變壓器的初級(jí)線圈連接在所述放電開關(guān)和電源地之間，次級(jí)線圈與負(fù)載相連，所述高壓變壓器用于將低壓脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為高壓脈沖信號(hào)。
[0027]進(jìn)一步，所述倍壓整流電路包括三個(gè)整流二極管和三個(gè)濾波電容，構(gòu)成三倍壓整流電路；
[0028]進(jìn)一步，所述濾波電路包括一兩級(jí)RC濾波器；所述RC濾波器包括(相互串聯(lián)的)一電阻和一電容；所述RC濾波器連接于倍壓整流電路輸出端和放電開關(guān)之間；
[0029]進(jìn)一步，所述放電開關(guān)的一個(gè)輸入端連接濾波電路的輸出端，另一個(gè)輸入端連接高壓變壓器的初級(jí)線圈。
[0030]進(jìn)一步，所述高壓變壓器包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，所述初級(jí)線圈和放電開關(guān)串聯(lián)連接，所述次級(jí)線圈和負(fù)載連接。
[0031]進(jìn)一步，所述放電開關(guān)采用FS06X實(shí)現(xiàn)。
[0032]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的高頻高壓脈沖發(fā)生電路的原理圖。本發(fā)明實(shí)施例中的DC/DC電源高頻變壓器輸出的方波電壓首先經(jīng)倍壓電路處理，二極管Dl、D2、D3和電容Cl、C2、C3構(gòu)成了三倍壓整流電路。方波正半周時(shí)，二極管Dl導(dǎo)通，D2截止，電流經(jīng)Dl對(duì)Cl充電，將電容Cl上的電壓充電到變壓器輸出電壓；方波副半周時(shí)，二極管D2導(dǎo)通，Dl截止，電容Cl上的電壓和變壓器輸出電壓串聯(lián)疊加對(duì)C2充電；方波第三個(gè)正半周時(shí)，二極管Dl和D3導(dǎo)通，D2截止，電容C2上的電壓和正半周電壓串聯(lián)疊加對(duì)電容C3充電，最終充電到變壓器輸出電壓的三倍。
[0033]電阻Rl、R5和電容C4、C6構(gòu)成RC濾波器，對(duì)倍壓整流電路的輸出電壓進(jìn)行濾波，濾波后的直流電壓對(duì)電容C5充電。充電電壓施加在放電開關(guān)D4的兩端，在放電管兩極之間產(chǎn)生電場(chǎng)，放電管內(nèi)的惰性氣體開始游離。當(dāng)電容C5的電壓達(dá)到放電管的擊穿電壓，即超過(guò)惰性氣體的絕緣強(qiáng)度時(shí)，放電管兩端產(chǎn)生電弧，瞬間導(dǎo)通產(chǎn)生間隙放電。放電管的擊穿時(shí)間很短，約幾十納秒，擊穿產(chǎn)生高頻的脈沖信號(hào)。放電管的選型很重要，必須滿足以下條件:放電管擊穿電壓的下限值需高于線路的最大正常工作電壓；放電管的擊穿電壓需低于線路能承受的最高瞬時(shí)電壓；過(guò)電壓消失后，放電管能確保及時(shí)熄滅。
[0034]高壓變壓器由初級(jí)線圈和次級(jí)線圈組成，采用線繞式結(jié)構(gòu)，用環(huán)氧樹脂真空高溫灌封，具有很高的絕緣電阻。初級(jí)線圈和放電開關(guān)管相連，放電管擊穿導(dǎo)通時(shí)，脈沖電壓施加在初級(jí)線圈。經(jīng)變壓器放大后，次級(jí)線圈輸出約2萬(wàn)伏的高壓脈沖信號(hào)。圖4為本發(fā)明實(shí)施例產(chǎn)生的高壓脈沖信號(hào)波形，由圖可見，信號(hào)周期為100納秒左右，即輸出為高頻高壓脈沖信號(hào)。高壓變壓器的次級(jí)線圈與負(fù)載金鹵燈串聯(lián)連接，高壓脈沖在金鹵燈啟動(dòng)時(shí)擊穿燈泡內(nèi)的高壓氣體，產(chǎn)生電弧發(fā)光。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻高壓脈沖發(fā)生電路，其特征在于，包括一倍壓整流電路，一濾波電路、一放電開關(guān)和一高壓變壓器，其中: 所述倍壓整流電路連接在DC/DC電源高頻變壓器和濾波電路之間，用于將變壓器輸出的高頻方波電壓進(jìn)行倍壓處理； 所述濾波電路的輸入端連接倍壓整流電路的輸出端，用于將高頻方波電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓； 所述放電開關(guān)串聯(lián)于濾波電路的輸出端和高壓變壓器的初級(jí)線圈之間，用于接收直流倍壓信號(hào)； 所述高壓變壓器的初級(jí)線圈連接在所述放電開關(guān)和電源地之間，次級(jí)線圈與負(fù)載相連，所述高壓變壓器用于將低壓脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為高壓脈沖信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述倍壓整流電路包括三個(gè)整流二極管和三個(gè)濾波電容，構(gòu)成三倍壓整流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述濾波電路包括一兩級(jí)RC濾波器；所述RC濾波器包括(相互串聯(lián)的)一電阻和一電容；所述RC濾波器連接于倍壓整流電路輸出端和放電開關(guān)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述放電開關(guān)的一個(gè)輸入端連接濾波電路的輸出端，另一個(gè)輸入端連接高壓變壓器的初級(jí)線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述高壓變壓器包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，所述初級(jí)線圈和放電開關(guān)串聯(lián)連接，所述次級(jí)線圈和負(fù)載連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述放電開關(guān)采用FS06X實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】H02M9/02GK103997252SQ201410200529
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】王斌, 李軍 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)