专利名称：一种改进的闪光灯电路的制作方法
技术领域：
一种改进的闪光灯电路
技术领域：
本实用新型涉及一种改进的闪光灯电路。背景技术：
现有的一种闪光灯电路如
图1所示，包括大功率限流电阻R，倍压升压电路，闪光灯管和并联在闪光灯管两端的储能电容C2N。这种电路中的灯管在启闪期间呈现了极低的内阻，灯管内瞬间的放电电流可高达500-600A，峰值功率可达数百千瓦，而在灯管启闪后倍压升压电路并未断开，全靠R的限流作用不至造成输入电源的近似短路。为了保证储能电容C2n中的电能恢复速度快，要求R的阻值尽可能小；为了不致在灯管启闪后对供电输入造成近似短路的电流冲击，又希望R的阻值尽可能大。同时，在一个限流电阻R上存在着较大的功率损耗。如何兼顾以上各点，传统技术一般采取保证恢复充电时间要求，即一般专业指标回电时间彡0. 5s,因此R的取值一般在10-15 Ω，耗散功率彡150W,以较大的电能消耗及对电网存在着冲击干扰为代价，简单、落后的方式解决电流控制技术。在有效能量利用方面问题更大，传统闪光灯的指标中有个“启闪时间，，指标，与同步补光、曝光、补光时间相关，传统闪光灯管的启闪时间是没有控制的，完全看电容Cffl的总容量值，电容所存储的电能通过已触发启闪的灯管以微分曲线放电(见图2示)，启闪时间 t0至tl，电容C2n两端的电压Vc由Vmax下降至Vmin，一旦达到Vmin时，灯管启闪电流已降至最小维持电离的电流值，而自动关闭恢复至启闪前的高阻态。从示意图中可见，闪光灯管的导通电流是随Vc的急剧下降而跌落，是以l/2Vc2成正比的以之相对应的闪光光度，也是相对应的，补光要求在曝光时间内具有近似常明的光通和照度，而传统的闪光方式真正有效地时间是整个启闪时间的极短初始时间段，其余时间段的大量电能白白消耗，还影响了灯管寿命。要保证有效时间，就必须加大C2n容量，其后果是无效电能的消耗也成比例的加大。同样也带来了恢复C2n充电时间的困难。传统的闪光灯电路还有一个致命的技术问题，就是C2n的工作方式，高压大容量的小尺寸电容就现有的技术看，还只有高压电解电容，而电解电容并不适合工作在全充全放的脉冲运行状态，尽管电容制造业研发出高价位的“闪光灯专用电容”在一定程度上能降低内阻及介值损耗，减轻了电容的承受能力。但即便C2n采用了专用电容也不能克服运行状态的不合理，这也是传统闪光灯储能电容易于损坏的原因所在。在闪光灯运行于启闪频繁的条件下，问题就尤为突出。近年来另一种国外的先进技术开始进入了闪光灯技术行业，其核心为利用高压大电流高速电子开关并由现代电力电子技术有效控制闪光灯管的启闪时间，其技术要点如图3:在灯管与电容C2n并联通道中加入了电子开关K，以Vk来控制K的导通时间。其工作过程为输入，K导通，触发单元同步产生触发高压，灯管电离启闪，电容Cn放电至有效时间，Vk终止，K关断，灯管因电流通道切断而受控关断。由此可见，这一技术的使用可使电容C2n存储的电能得到有效的利用，不仅可以节约电能的无效损耗，同时，因电容C2n在K关闭后还存有较多的电能，电容不再工作于全充全放电脉动状态，有利于电容和灯管的使用寿命，而充电单元的补充充电，也是在剩余电压的基础上进行的，“回电”时间也大大缩短了。但这种结构的电路仍存在以下的弊端(1)充电方式仍为传统的技术模式，倍压形成了 Vcmax可以接近输入交流电压的
^ Vac，电网电压高Vc就高，电网电压低Vc也低，在Vac为180460V的全范围内，Vc可为 2
500-730VDC，灯管的启闪光是与Vc2成正比的，由此可见，闪光灯的亮度是不可控的。(2)交流输入对Cffl充电，属于电容性负载性质，输入充电的电流集中在正弦波的波峰段，流波形与电压波形存在着很大的差异，有功部分仅为很小的部分，如图4所示。(3)在上述有功时间内，充电能量恢复“回电”时间越短，电流峰值就越大，对电网存在着很大的脉动电流干扰。(4)现有的闪光灯技术“回电”时间要做到0. 4s以下，就必须再减小充电的限流电阻，这样一来，就会造成输入电流瞬时短路，有的闪光灯在闪光和回电初期，拉电流极为严重，可以使整条道路的照明都产生由亮到暗的变化。可见电流冲击的影响是相当严重的。(5)在要求快速连闪的应用条件下，最新国家标准已规定抓拍两次方可有效，也就是说在O-Is以内闪光灯要启闪两次，即使采用了国际上最先进的闪光时间可控技术，提高了回电速度，也不可能在如此短暂的时间内使C2n上的电能恢复到位，其结果就是第一次闪亮度高，第二次闪亮度低，补光效果不一，图片效果不理想。(6)闪光灯充电单元的限流电阻仍处于很大电能无用消耗的状态，发热严重，易于损坏。(7)闪光储能主电容C2n仍工作于大脉动充放电状态，易于损坏。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种改进的闪光灯电路， 确保储能充电输入的电压稳压在设定值，输出充电的电流相位与电压相位相一致，使整个电路处于高效状态。为此，本实用新型采用如下技术方案一种改进的闪光灯电路，包括闪光灯管和储能电路，其特征在于还包括自举升压控制模块和双环控制交流开关稳压模块，自举升压控制模块的输入端与电源输出端相连，所述的双环控制交流开关稳压模块包括第一输入端和第二输入端，所述的第一输入端与自举升压控制模块的输出端相连，所述的第二输入端与电源相连，所述双环控制交流开关稳压模块的输出端与储能电路的输入端相连，所述的双环控制交流开关稳压模块具有对自举升压控制模块的前馈电压采样单元。双环控制交流开关稳压模块可将常规的倍压无源方式提升为有源可控自举方式，自举升压控制模块是一种功率因素提升无源电路，该模块可依电网电压的前馈采样使并联自举升压的电压值成为可控，即可使输出充电的电流相位与电压相位一致，使充电电流不再是仅发生于电压附近电压峰值附近，而是拓展为整个周期，有效提升电路的工作效率。所述的储能电路包括双路储能分配控制模块，该双路储能分配控制模块外并联两个分别与闪光灯管相接的第一储能电容组和第二储能电容组。将传统的一组电容改变为双路储能电容组，通过分配电路使这两组电容组电压低的优先充电，并且不能相互间充放电， 并将这两组电容的容量扩大至常规的近十倍，使每组电容在启闪放电时的电压跌落尽可能 ^ 15%。如此，电容不再运行于大幅值脉动的非正常所用状态，电解电容的应用真正进入了技术合理性的指标范畴。所述的双环控制交流稳压模块还包括充电电压采样单元和启闪充电关闭控制单元。能有效对输出电压进行控制，并使得储能电容两端的充电电压稳定在设定值，在整个允许输入电源电压波动范围(180-2MV)内稳压精度达到波动<0.5%;在启闪充电关闭控制单元的控制下使常规用于防止输入电源近似短路而设置的限流电阻也彻底取消了，确保整个电路工作于高效状态。所述的第一储能电容组、第二储能电容组与闪光灯管之间均配置电子开关，所述的电子开关由交替双闪同步触发控制单元控制导通或关闭。由于两个电子开关是交替工作的，每个开关对应的储能电容也各自独立，还可编程设置闪光灯的曝光时间。所述的电源与自举升压控制模块之间还设有EMC及保护模块。该保护模块中具有输入线滤波器及过压短路保护的设置。所述的EMC及保护模块与自举升压控制模块之间还设有限流上电启动模块。该模块设置为分级控制异步上电，在储能主电容电压S 230V时，该单元先以峰值电流<2. 2A的限制对电容充电，使储能电容在无冲击电流的情况下预充电压至230V。本实用新型的有益效果体现在通过增设自举升压控制模块和双环控制交流开关稳压模块将常规的倍压无源方式提升为有源可控自举方式，并使输出充电的电流相位与电压相位一致，使充电电流展宽为整个周期，有效提升电路工作效率。由于采用了双路储能分配控制电路，使闪光灯连续双闪不再受限于回电时间，同一灯管分别取能于两个电压相等并独立的储能电容组，可使每次闪光所提供的电能几乎完全相同，即使两次启闪的间隔时间小至1ms，也能达到相同的曝光量，取得相当一致的图片效果。
以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。图1是一种现有闪光灯的电路图。图2是图1中的闪光灯的启闪时间与储能电容两端电压的关系图。图3是另一种现有闪光灯的电路图。图4是图2中的闪光灯充电电流和充电电压的比对关系图。图5是本实用新型的原理框图。图6是本实用型自举升压控制模块和双环控制交流稳压模块的电路框图。图7是本实用新型双路储能分配电路框图。图8是本实用新型EMC及保护模块的电路图图9是本实用新型限流上电启动模块的电路图图10是本实用新型充电电流和充电电压的比对图。图中1. EMC及保护模块2.限流上电启动模块3.自举升压控制模块4.双环控制交流开关稳压模块5.双路储能分配控制模块6.第一储能电容组7.第二储能电容组 8.灯管9.电子开关10.交替双闪同步触发控制单元。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式
对本实用新型的实质性特点作进一步的说明。如图5所示的一种改进的闪光灯电路，主要由EMC及保护模块1、限流上电启动模块2、自举升压控制模块3、双环控制交流开关稳压模块4和双路储能分配控制模块5和闪光灯管8构成。电源的输出端依次与EMC及保护模块1和限流上电启动模块2串联，限流上电启动模块2的两输出端分别接入自举升压控制模块3和双环控制交流开关稳压模块4。 如图6所示，双环控制交流开关稳压模块4包括第一输入端和第二输入端，第一输入端与自举升压控制模块3的输出端相连，第二输入端与限流上电启动模块2的输出端相连。双环控制交流开关稳压模块4具有对自举升压控制模块的前馈电压采样单元，还包括充电电压采样单元和启闪充电关闭控制单元。如图7所示，双环控制交流开关稳压模块4的输出端与双路储能分配控制模块的输入端相连，该双路储能分配控制模块5外并联两个分别与闪光灯管8相接的第一储能电容组6和第二储能电容组7。这两组电容组的电容量均为常规储能电容的十倍。第一储能电容组6、第二储能电容组7与闪光灯管8之间均配置高压大电流电子开关9，该电子开关9由交替双闪同步触发控制单元10控制导通或关闭。如图8和图9所示，EMC及保护模块1为常规的“线滤波器”结构，限流上电启动模块采用的是初次上电自动切换电路，上电时继电器触点断开，电网转入经由47Ω浪涌电流抑制器和100Ω功率电阻经二极管半波整流的电流限制，进行预充电，一旦储能单元的电压升值200VDC，继电器吸合，上述限流单元由继电器的触点短接，电源开始进入正常的运行状态，由此，避免了上电时的极大电流冲击。上电限流启动过程历时约2. 5-3S。如图10所示，通过自举升压控制模块3、双环控制交流开关稳压模块4使输出充电的电流相位与电压相位一致，充电电流不再是仅发生于电压峰值附近，而是展宽为整个周期。双环控制交流稳压模块还包括充电电压采样单元和启闪充电关闭控制单元。能有效对输出电压进行控制，并使得储能电容两端的充电电压稳定在设定值，在整个允许输入电源电压波动范围(180-2MV)内稳压精度达到波动<0.5%;在启闪充电关闭控制单元的控制下使常规用于防止输入电源近似短路而设置的限流电阻也彻底取消了，确保整个电路工作于高效状态。采用了双路储能分配控制电路，使闪光灯连续双闪不再受限于回电时间，同一灯管分别取能于两个电压相等并独立的储能电容组，可使每次闪光所提供的电能几乎完全相同，即使两次启闪的间隔时间小至1ms，也能达到相同的曝光量，取得相当一致的图片效
^ ο闪光灯充放电取能于工频电网，按相关电磁兼容的规范要求，必须考虑对电网的污染，尽管闪光灯的调节速度基本上处于低频范畴，但较低的功率因数、超大的上电和回电脉动电流对电网的冲击影响是十分突出的。本灯设计所采用的自举升压电路结构为无源 “电容-开关”功率因数提升电路，一般可使一个功率因数低至0. 4的电源系统，功率因数提升至0. 9以上，这种自举升压电路只要将其升压至高于储能电压控制值30-50Vdc，即可在回电时间达到要求的前提下使回电充电脉动电流降至常规方式的1/30-1/40。从电源专业的用语来讲，是一种电压源接有电压性负载的“硬”馈电模式转换成的随电网正弦上升的电流特性。[0041] 需要特别指出的是，上述实施例的方式仅限于描述实施例，但本实用新型不止局限于上述方式，且本领域的技术人员据此可在不脱离本实用新型的范围内方便的进行修饰，因此本实用新型的范围应当包括本实用新型所揭示的原理和新特征的最大范围。
权利要求1.一种改进的闪光灯电路，包括闪光灯管⑶和储能电路，其特征在于还包括自举升压控制模块( 和双环控制交流开关稳压模块(4)，自举升压控制模块( 的输入端与电源输出端相连，所述的双环控制交流开关稳压模块(4)包括第一输入端和第二输入端，所述的第一输入端与自举升压控制模块(3)的输出端相连，所述的第二输入端与电源相连，所述双环控制交流开关稳压模块的输出端与储能电路的输入端相连，所述的双环控制交流开关稳压模块(4)具有对自举升压控制模块的前馈电压采样单元。
2.按照权利要求1所述的一种改进的闪光灯电路，其特征在于所述的储能电路包括双路储能分配控制模块(5)，该双路储能分配控制模块(5)外并联两个分别与闪光灯管(8)相接的第一储能电容组(6)和第二储能电容组(7)。
3.按照权利要求1或2所述的一种改进的闪光灯电路，其特征在于所述的双环控制交流稳压模块(4)还包括充电电压采样单元和启闪充电关闭控制单元。
4.按照权利要求2所述的一种改进的闪光灯电路，其特征在于所述的第一储能电容组 (6)、第二储能电容组(7)与闪光灯管⑶之间均配置电子开关(9)，所述的电子开关(9)由交替双闪同步触发控制单元(10)控制导通或关闭。
5.按照权利要求1所述的一种改进的闪光灯电路，其特征在于所述的电源与自举升压控制模块C3)之间还设有EMC及保护模块(1)。
6.按照权利要求5所述的一种改进的闪光灯电路，其特征在于所述的EMC及保护模块 (1)与自举升压控制模块C3)之间还设有限流上电启动模块O)。
专利摘要本实用新型涉及一种改进的闪光灯电路，现有的闪光灯电路利用率较低，输出的充电电流相位与电压相位不能始终保持一致，充电时限流电阻发热严重，容易损坏。本实用新型包括闪光灯管和储能电路，其特征在于还包括自举升压控制模块和双环控制交流开关稳压模块，自举升压控制模块的输入端与电源输出端相连，所述的双环控制交流开关稳压模块包括第一输入端和第二输入端，所述的第一输入端与自举升压控制模块的输出端相连，所述的第二输入端与电源相连，所述双环控制交流开关稳压模块的输出端与储能电路的输入端相连，所述的双环控制交流开关稳压模块具有对自举升压控制模块的前馈电压采样单元。本实用新型有效提升电路工作效率，工作稳定，不易损坏。
文档编号H05B41/34GK202043360SQ20112013619
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月3日 优先权日2011年5月3日
发明者王安涛 申请人:王安涛