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研究生:林卓賢
研究生(外文):Cho_Hsien Lin
論文名稱:汽車氙燈之電子安定器設計
論文名稱(外文):Electronic Ballast for Automotive Xenon Headlamp
指導教授:張隆國
指導教授(外文):Lon-Kou Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電機與控制工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:氙氣電子安定器反馳式轉換器音頻共振電流模式控制
外文關鍵詞:XenonElectronic ballastflyback converteracoustic resonantcurrent mode controlUC3843
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目前一般汽車所使用的頭燈為60W的鹵素燈,氙燈與鹵素燈比較起來,有發光效率高,演色性高,壽命更長,照明距離更遠,更省電等多項優點。
本論文提出一完整之汽車氙燈之電子安定器設計方法,其架構包括一啟動燈管所需之點火電路,還有提供氙燈正常工作所需能量之反馳式轉換器,以及一全橋式換流電路來避免音頻共振的問題;本論文利用市售的電流模式控制器UC3843晶片來控制反馳式轉換器,並提出斜率補償的辦法,藉著電流模式的上限電流限制值的設計,我們保護了轉換器及氙燈,並以滿足不熄滅的上限電流點亮氙燈。另外我們將燈管穩態時之電路操作點做線性化,並提出一簡單之頻率補償的辦法。硬體方面的架構已經建立起來,實驗結果顯示了燈管正常工作時之電壓電流能與我們的設計規格吻合。
Comparing to the 60W Halogen headlamps used in most of the automobiles present, the new introduced Xenon headlamps have stronger merits in lighting efficiency, color rendering, life time, illustrating distance.
This thesis proposes a complete design of the electronic ballast for automotive Xenon headlamps. The whole design includes an igniting circuit, a flyback converter for supplying the operating power of the electronic ballast, and a full-bridge inverter to drive the lamp with square-wave ac power so that the acoustic resonant problem can be eliminated. The flyback converter is of current mode control and driven by UC3843, where a slope-compensator is employed for stabilizing the duty ratio control. The upper current limiter is designed prudently to protect the Xenon headlamp and assure that the lamp can be ignited successfully. The linear system theory is employed to analyze and design the flyback converter. The whole electronic ballast works well and the experiment results just match the theoretical ones.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖例 vii
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2文獻回顧 2
1.3論文架構 3
第二章 汽車氙燈的物理特性與安定器系統架構 5
2.1 汽車氙燈的基本物理特性 5
2.1.1 原子發光的原理 5
2.1.2 氣體放電燈的基本原理 6
2.1.3 氙氣燈的特性 6
2.1.4 音頻共振 10
2.1.5 氙器燈啟動暫態分析 13
2.1.6 氙器燈管穩態操作特性 15
2.2 汽車氙燈安定器系統基本架構 16
第三章 切換式電源供應器的回顧 17
3.1 前言 17
3.2 直流電源供應器的種類 17
3.3 反馳式轉換器的基本架構與工作原理 18
3.4 切換式直流電源供應器之控制 25
3.5 電流模式控制 26
3.6 電流模式控制之斜率補償 28
3.7 狀態平均法 30
3.8 反馳式轉換器之狀態空間推導及小信號轉移函數 33
第四章 安定器實體電路設計 37
4.1 前言 37
4.2 安定器系統方塊圖 37
4.3 反馳式轉換器的參數設計 39
4.4 利用UC3843做電流模式的電壓控制 40
4.4.1 電流模式控制器UC3843 40
4.4.2 利用UC3843做穩態電壓控制 42
4.4.3 利用UC3843做上限電流的設計 44
4.4.4 緩震電路的設計 46
4.4.5 補償電路的設計 49
4.4.5.1 PWM控制器轉移函數 49
4.4.5.2 頻率補償器設計 52
4.4.5.3 斜率補償的電路設計 56
4.5 全橋式控制與驅動電路 58
4.6 點火電路 61
4.7 燈管狀態檢知電路 63
第五章 實驗結果與討論 67
5.1 前言 67
5.2 控制訊號 67
5.2.1 全橋式控制訊號 67
5.2.2 點火電路 68
5.3 燈管工作之實驗結果 69
5.4 斜率補償電路之影響 73
第六章 結論與展望 75
6.1 結論 75
6.2 展望 75
參考文獻 77
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