專利名稱：一種改進的閃光燈電路的制作方法
技術領域：
一種改進的閃光燈電路
技術領域：
本實用新型涉及一種改進的閃光燈電路。背景技術：
現(xiàn)有的一種閃光燈電路如

圖1所示，包括大功率限流電阻R，倍壓升壓電路，閃光燈管和并聯(lián)在閃光燈管兩端的儲能電容C2N。這種電路中的燈管在啟閃期間呈現(xiàn)了極低的內阻，燈管內瞬間的放電電流可高達500-600A，峰值功率可達數(shù)百千瓦，而在燈管啟閃后倍壓升壓電路并未斷開，全靠R的限流作用不至造成輸入電源的近似短路。為了保證儲能電容C2n中的電能恢復速度快，要求R的阻值盡可能小；為了不致在燈管啟閃后對供電輸入造成近似短路的電流沖擊，又希望R的阻值盡可能大。同時，在一個限流電阻R上存在著較大的功率損耗。如何兼顧以上各點，傳統(tǒng)技術一般采取保證恢復充電時間要求，即一般專業(yè)指標回電時間彡0. 5s,因此R的取值一般在10-15 Ω，耗散功率彡150W,以較大的電能消耗及對電網存在著沖擊干擾為代價，簡單、落后的方式解決電流控制技術。在有效能量利用方面問題更大，傳統(tǒng)閃光燈的指標中有個“啟閃時間，，指標，與同步補光、曝光、補光時間相關，傳統(tǒng)閃光燈管的啟閃時間是沒有控制的，完全看電容Cffl的總容量值，電容所存儲的電能通過已觸發(fā)啟閃的燈管以微分曲線放電(見圖2示)，啟閃時間 t0至tl，電容C2n兩端的電壓Vc由Vmax下降至Vmin，一旦達到Vmin時，燈管啟閃電流已降至最小維持電離的電流值，而自動關閉恢復至啟閃前的高阻態(tài)。從示意圖中可見，閃光燈管的導通電流是隨Vc的急劇下降而跌落，是以l/2Vc2成正比的以之相對應的閃光光度，也是相對應的，補光要求在曝光時間內具有近似常明的光通和照度，而傳統(tǒng)的閃光方式真正有效地時間是整個啟閃時間的極短初始時間段，其余時間段的大量電能白白消耗，還影響了燈管壽命。要保證有效時間，就必須加大C2n容量，其后果是無效電能的消耗也成比例的加大。同樣也帶來了恢復C2n充電時間的困難。傳統(tǒng)的閃光燈電路還有一個致命的技術問題，就是C2n的工作方式，高壓大容量的小尺寸電容就現(xiàn)有的技術看，還只有高壓電解電容，而電解電容并不適合工作在全充全放的脈沖運行狀態(tài)，盡管電容制造業(yè)研發(fā)出高價位的“閃光燈專用電容”在一定程度上能降低內阻及介值損耗，減輕了電容的承受能力。但即便C2n采用了專用電容也不能克服運行狀態(tài)的不合理，這也是傳統(tǒng)閃光燈儲能電容易于損壞的原因所在。在閃光燈運行于啟閃頻繁的條件下，問題就尤為突出。近年來另一種國外的先進技術開始進入了閃光燈技術行業(yè)，其核心為利用高壓大電流高速電子開關并由現(xiàn)代電力電子技術有效控制閃光燈管的啟閃時間，其技術要點如圖3:在燈管與電容C2n并聯(lián)通道中加入了電子開關K，以Vk來控制K的導通時間。其工作過程為輸入，K導通，觸發(fā)單元同步產生觸發(fā)高壓，燈管電離啟閃，電容Cn放電至有效時間，Vk終止，K關斷，燈管因電流通道切斷而受控關斷。由此可見，這一技術的使用可使電容C2n存儲的電能得到有效的利用，不僅可以節(jié)約電能的無效損耗，同時，因電容C2n在K關閉后還存有較多的電能，電容不再工作于全充全放電脈動狀態(tài)，有利于電容和燈管的使用壽命，而充電單元的補充充電，也是在剩余電壓的基礎上進行的，“回電”時間也大大縮短了。但這種結構的電路仍存在以下的弊端(1)充電方式仍為傳統(tǒng)的技術模式，倍壓形成了 Vcmax可以接近輸入交流電壓的
^ Vac，電網電壓高Vc就高，電網電壓低Vc也低，在Vac為180460V的全范圍內，Vc可為 2
500-730VDC，燈管的啟閃光是與Vc2成正比的，由此可見，閃光燈的亮度是不可控的。(2)交流輸入對Cffl充電，屬于電容性負載性質，輸入充電的電流集中在正弦波的波峰段，流波形與電壓波形存在著很大的差異，有功部分僅為很小的部分，如圖4所示。(3)在上述有功時間內，充電能量恢復“回電”時間越短，電流峰值就越大，對電網存在著很大的脈動電流干擾。(4)現(xiàn)有的閃光燈技術“回電”時間要做到0. 4s以下，就必須再減小充電的限流電阻，這樣一來，就會造成輸入電流瞬時短路，有的閃光燈在閃光和回電初期，拉電流極為嚴重，可以使整條道路的照明都產生由亮到暗的變化?？梢婋娏鳑_擊的影響是相當嚴重的。(5)在要求快速連閃的應用條件下，最新國家標準已規(guī)定抓拍兩次方可有效，也就是說在O-Is以內閃光燈要啟閃兩次，即使采用了國際上最先進的閃光時間可控技術，提高了回電速度，也不可能在如此短暫的時間內使C2n上的電能恢復到位，其結果就是第一次閃亮度高，第二次閃亮度低，補光效果不一，圖片效果不理想。(6)閃光燈充電單元的限流電阻仍處于很大電能無用消耗的狀態(tài)，發(fā)熱嚴重，易于損壞。(7)閃光儲能主電容C2n仍工作于大脈動充放電狀態(tài)，易于損壞。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種改進的閃光燈電路， 確保儲能充電輸入的電壓穩(wěn)壓在設定值，輸出充電的電流相位與電壓相位相一致，使整個電路處于高效狀態(tài)。為此，本實用新型采用如下技術方案一種改進的閃光燈電路，包括閃光燈管和儲能電路，其特征在于還包括自舉升壓控制模塊和雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊，自舉升壓控制模塊的輸入端與電源輸出端相連，所述的雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊包括第一輸入端和第二輸入端，所述的第一輸入端與自舉升壓控制模塊的輸出端相連，所述的第二輸入端與電源相連，所述雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊的輸出端與儲能電路的輸入端相連，所述的雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊具有對自舉升壓控制模塊的前饋電壓采樣單元。雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊可將常規(guī)的倍壓無源方式提升為有源可控自舉方式，自舉升壓控制模塊是一種功率因素提升無源電路，該模塊可依電網電壓的前饋采樣使并聯(lián)自舉升壓的電壓值成為可控，即可使輸出充電的電流相位與電壓相位一致，使充電電流不再是僅發(fā)生于電壓附近電壓峰值附近，而是拓展為整個周期，有效提升電路的工作效率。所述的儲能電路包括雙路儲能分配控制模塊，該雙路儲能分配控制模塊外并聯(lián)兩個分別與閃光燈管相接的第一儲能電容組和第二儲能電容組。將傳統(tǒng)的一組電容改變?yōu)殡p路儲能電容組，通過分配電路使這兩組電容組電壓低的優(yōu)先充電，并且不能相互間充放電， 并將這兩組電容的容量擴大至常規(guī)的近十倍，使每組電容在啟閃放電時的電壓跌落盡可能 ^ 15%。如此，電容不再運行于大幅值脈動的非正常所用狀態(tài)，電解電容的應用真正進入了技術合理性的指標范疇。所述的雙環(huán)控制交流穩(wěn)壓模塊還包括充電電壓采樣單元和啟閃充電關閉控制單元。能有效對輸出電壓進行控制，并使得儲能電容兩端的充電電壓穩(wěn)定在設定值，在整個允許輸入電源電壓波動范圍(180-2MV)內穩(wěn)壓精度達到波動<0.5%;在啟閃充電關閉控制單元的控制下使常規(guī)用于防止輸入電源近似短路而設置的限流電阻也徹底取消了，確保整個電路工作于高效狀態(tài)。所述的第一儲能電容組、第二儲能電容組與閃光燈管之間均配置電子開關，所述的電子開關由交替雙閃同步觸發(fā)控制單元控制導通或關閉。由于兩個電子開關是交替工作的，每個開關對應的儲能電容也各自獨立，還可編程設置閃光燈的曝光時間。所述的電源與自舉升壓控制模塊之間還設有EMC及保護模塊。該保護模塊中具有輸入線濾波器及過壓短路保護的設置。所述的EMC及保護模塊與自舉升壓控制模塊之間還設有限流上電啟動模塊。該模塊設置為分級控制異步上電，在儲能主電容電壓S 230V時，該單元先以峰值電流<2. 2A的限制對電容充電，使儲能電容在無沖擊電流的情況下預充電壓至230V。本實用新型的有益效果體現(xiàn)在通過增設自舉升壓控制模塊和雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊將常規(guī)的倍壓無源方式提升為有源可控自舉方式，并使輸出充電的電流相位與電壓相位一致，使充電電流展寬為整個周期，有效提升電路工作效率。由于采用了雙路儲能分配控制電路，使閃光燈連續(xù)雙閃不再受限于回電時間，同一燈管分別取能于兩個電壓相等并獨立的儲能電容組，可使每次閃光所提供的電能幾乎完全相同，即使兩次啟閃的間隔時間小至1ms，也能達到相同的曝光量，取得相當一致的圖片效果。
以下結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步說明。圖1是一種現(xiàn)有閃光燈的電路圖。圖2是圖1中的閃光燈的啟閃時間與儲能電容兩端電壓的關系圖。圖3是另一種現(xiàn)有閃光燈的電路圖。圖4是圖2中的閃光燈充電電流和充電電壓的比對關系圖。圖5是本實用新型的原理框圖。圖6是本實用型自舉升壓控制模塊和雙環(huán)控制交流穩(wěn)壓模塊的電路框圖。圖7是本實用新型雙路儲能分配電路框圖。圖8是本實用新型EMC及保護模塊的電路圖圖9是本實用新型限流上電啟動模塊的電路圖圖10是本實用新型充電電流和充電電壓的比對圖。圖中1. EMC及保護模塊2.限流上電啟動模塊3.自舉升壓控制模塊4.雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊5.雙路儲能分配控制模塊6.第一儲能電容組7.第二儲能電容組 8.燈管9.電子開關10.交替雙閃同步觸發(fā)控制單元。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本實用新型的實質性特點作進一步的說明。如圖5所示的一種改進的閃光燈電路，主要由EMC及保護模塊1、限流上電啟動模塊2、自舉升壓控制模塊3、雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊4和雙路儲能分配控制模塊5和閃光燈管8構成。電源的輸出端依次與EMC及保護模塊1和限流上電啟動模塊2串聯(lián)，限流上電啟動模塊2的兩輸出端分別接入自舉升壓控制模塊3和雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊4。 如圖6所示，雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊4包括第一輸入端和第二輸入端，第一輸入端與自舉升壓控制模塊3的輸出端相連，第二輸入端與限流上電啟動模塊2的輸出端相連。雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊4具有對自舉升壓控制模塊的前饋電壓采樣單元，還包括充電電壓采樣單元和啟閃充電關閉控制單元。如圖7所示，雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊4的輸出端與雙路儲能分配控制模塊的輸入端相連，該雙路儲能分配控制模塊5外并聯(lián)兩個分別與閃光燈管8相接的第一儲能電容組6和第二儲能電容組7。這兩組電容組的電容量均為常規(guī)儲能電容的十倍。第一儲能電容組6、第二儲能電容組7與閃光燈管8之間均配置高壓大電流電子開關9，該電子開關9由交替雙閃同步觸發(fā)控制單元10控制導通或關閉。如圖8和圖9所示，EMC及保護模塊1為常規(guī)的“線濾波器”結構，限流上電啟動模塊采用的是初次上電自動切換電路，上電時繼電器觸點斷開，電網轉入經由47Ω浪涌電流抑制器和100Ω功率電阻經二極管半波整流的電流限制，進行預充電，一旦儲能單元的電壓升值200VDC，繼電器吸合，上述限流單元由繼電器的觸點短接，電源開始進入正常的運行狀態(tài)，由此，避免了上電時的極大電流沖擊。上電限流啟動過程歷時約2. 5-3S。如圖10所示，通過自舉升壓控制模塊3、雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊4使輸出充電的電流相位與電壓相位一致，充電電流不再是僅發(fā)生于電壓峰值附近，而是展寬為整個周期。雙環(huán)控制交流穩(wěn)壓模塊還包括充電電壓采樣單元和啟閃充電關閉控制單元。能有效對輸出電壓進行控制，并使得儲能電容兩端的充電電壓穩(wěn)定在設定值，在整個允許輸入電源電壓波動范圍(180-2MV)內穩(wěn)壓精度達到波動<0.5%;在啟閃充電關閉控制單元的控制下使常規(guī)用于防止輸入電源近似短路而設置的限流電阻也徹底取消了，確保整個電路工作于高效狀態(tài)。采用了雙路儲能分配控制電路，使閃光燈連續(xù)雙閃不再受限于回電時間，同一燈管分別取能于兩個電壓相等并獨立的儲能電容組，可使每次閃光所提供的電能幾乎完全相同，即使兩次啟閃的間隔時間小至1ms，也能達到相同的曝光量，取得相當一致的圖片效
^ ο閃光燈充放電取能于工頻電網，按相關電磁兼容的規(guī)范要求，必須考慮對電網的污染，盡管閃光燈的調節(jié)速度基本上處于低頻范疇，但較低的功率因數(shù)、超大的上電和回電脈動電流對電網的沖擊影響是十分突出的。本燈設計所采用的自舉升壓電路結構為無源 “電容-開關”功率因數(shù)提升電路，一般可使一個功率因數(shù)低至0. 4的電源系統(tǒng)，功率因數(shù)提升至0. 9以上，這種自舉升壓電路只要將其升壓至高于儲能電壓控制值30-50Vdc，即可在回電時間達到要求的前提下使回電充電脈動電流降至常規(guī)方式的1/30-1/40。從電源專業(yè)的用語來講，是一種電壓源接有電壓性負載的“硬”饋電模式轉換成的隨電網正弦上升的電流特性。[0041] 需要特別指出的是，上述實施例的方式僅限于描述實施例，但本實用新型不止局限于上述方式，且本領域的技術人員據(jù)此可在不脫離本實用新型的范圍內方便的進行修飾，因此本實用新型的范圍應當包括本實用新型所揭示的原理和新特征的最大范圍。
權利要求1.一種改進的閃光燈電路，包括閃光燈管⑶和儲能電路，其特征在于還包括自舉升壓控制模塊( 和雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊(4)，自舉升壓控制模塊( 的輸入端與電源輸出端相連，所述的雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊(4)包括第一輸入端和第二輸入端，所述的第一輸入端與自舉升壓控制模塊(3)的輸出端相連，所述的第二輸入端與電源相連，所述雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊的輸出端與儲能電路的輸入端相連，所述的雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊(4)具有對自舉升壓控制模塊的前饋電壓采樣單元。
2.按照權利要求1所述的一種改進的閃光燈電路，其特征在于所述的儲能電路包括雙路儲能分配控制模塊(5)，該雙路儲能分配控制模塊(5)外并聯(lián)兩個分別與閃光燈管(8)相接的第一儲能電容組(6)和第二儲能電容組(7)。
3.按照權利要求1或2所述的一種改進的閃光燈電路，其特征在于所述的雙環(huán)控制交流穩(wěn)壓模塊(4)還包括充電電壓采樣單元和啟閃充電關閉控制單元。
4.按照權利要求2所述的一種改進的閃光燈電路，其特征在于所述的第一儲能電容組 (6)、第二儲能電容組(7)與閃光燈管⑶之間均配置電子開關(9)，所述的電子開關(9)由交替雙閃同步觸發(fā)控制單元(10)控制導通或關閉。
5.按照權利要求1所述的一種改進的閃光燈電路，其特征在于所述的電源與自舉升壓控制模塊C3)之間還設有EMC及保護模塊(1)。
6.按照權利要求5所述的一種改進的閃光燈電路，其特征在于所述的EMC及保護模塊 (1)與自舉升壓控制模塊C3)之間還設有限流上電啟動模塊O)。
專利摘要本實用新型涉及一種改進的閃光燈電路，現(xiàn)有的閃光燈電路利用率較低，輸出的充電電流相位與電壓相位不能始終保持一致，充電時限流電阻發(fā)熱嚴重，容易損壞。本實用新型包括閃光燈管和儲能電路，其特征在于還包括自舉升壓控制模塊和雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊，自舉升壓控制模塊的輸入端與電源輸出端相連，所述的雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊包括第一輸入端和第二輸入端，所述的第一輸入端與自舉升壓控制模塊的輸出端相連，所述的第二輸入端與電源相連，所述雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊的輸出端與儲能電路的輸入端相連，所述的雙環(huán)控制交流開關穩(wěn)壓模塊具有對自舉升壓控制模塊的前饋電壓采樣單元。本實用新型有效提升電路工作效率，工作穩(wěn)定，不易損壞。
文檔編號H05B41/34GK202043360SQ20112013619
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權日2011年5月3日
發(fā)明者王安濤 申請人:王安濤