[摘要]介紹了電影放映氙燈電源的工作特點(diǎn)和技術(shù)要求，并就開關(guān)電源在其中的應(yīng)用作了詳細(xì)分析。

[關(guān)鍵詞]電流高頻高壓開關(guān)電源效率噪聲抑制

電影放映機(jī)是集光、聲、電、磁、機(jī)械等技術(shù)綜合應(yīng)用的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其中作為光源的超高壓球形弧氙燈(簡(jiǎn)稱氙燈)，是目前放映設(shè)備中使用最廣泛的電光源，其基本結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極、陰極、燈頭。氙燈在工作時(shí)先在兩電極間施加一個(gè)高頻高壓給以觸發(fā)，陽(yáng)極受到高速運(yùn)動(dòng)電子的襲擊和氣體對(duì)流的熱傳導(dǎo)，溫度急劇上升，此時(shí)波殼表面溫度達(dá)到600—700℃，氙氣分子被高頻擊穿，產(chǎn)生電離形成輝光放電現(xiàn)象。當(dāng)高額輝光放電功率足夠大時(shí)，此時(shí)輝光放電便過(guò)渡到自持弧光放電，氙燈就被點(diǎn)燃了。其輸出的光特性具有亮度大、發(fā)光效率高、光斑集中、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、輻射色調(diào)接近于天然色調(diào)、清潔、方便、一開即亮等優(yōu)點(diǎn)。

一臺(tái)放映機(jī)有理想的放映效果，必須要保證氙燈輸出良好的光特性，而光特性良好必須要有良好的電源系統(tǒng)。我國(guó)的電影放映用氙燈電源多年來(lái)一直沿用飽和電抗器調(diào)整式整流器，其體積龐大，耗能大，轉(zhuǎn)換效率低，只能間歇工作；這種五、六十年代技術(shù)水平的產(chǎn)品嚴(yán)重的制約了電影放映設(shè)備的整體發(fā)展水平。因此研究具有體積小、重量輕效率高、可靠性好穩(wěn)流持性佳的氙燈電源系統(tǒng)是電影機(jī)械制造業(yè)實(shí)際工作的需要，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和成熟．應(yīng)用電影放映大功率開關(guān)電源來(lái)取代傳統(tǒng)的磁放大器式硅整流器電源已成為大勢(shì)所趨。對(duì)于開關(guān)電源，大家并不陌生。電視、電腦中的電源都是使用開關(guān)電源，其以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向，開關(guān)電源中開關(guān)管中的損耗很低，溫升亦低，整機(jī)效率高達(dá)90％。

氙燈對(duì)電源的基本要求，氙燈工作的電流在15-17A，維弧電流7A±0．5A，要求電流紋波系數(shù)小于7％，而當(dāng)負(fù)載變化引起輸出電壓在15—30V范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電流的穩(wěn)流精度應(yīng)小于4％

為滿足氙燈負(fù)載特性對(duì)電源的要求，主電路采用體積小重量輕，無(wú)工頻變壓器的開關(guān)電源。其類型很多，考慮輸出功率、開關(guān)管耐壓、耐流及其元器件的選擇，采用了具有抗不平衡能力的半橋式轉(zhuǎn)換電路。這個(gè)電路中的兩個(gè)電容上的電壓分配取決于等效負(fù)載。脈沖寬度大的半周期電容上的電壓將降低，脈沖寬度小的半周期電容電壓升高，電容中點(diǎn)的電位隨著等效負(fù)載的變化而上下浮動(dòng)，維持伏———秒數(shù)不變。這使得半橋式電路中的變壓器不會(huì)產(chǎn)生單向偏磁。

電影放映機(jī)中的開關(guān)電源電路主要包括功率變換電路和開關(guān)管保護(hù)電路，穩(wěn)流電路及穩(wěn)紋波電路，脈寬控制和驅(qū)動(dòng)電路，噪聲抑制電路等。下面就主要電路及核心元件分別予以介紹。

功率變換電路直接把交流市電整流濾波，得到未穩(wěn)定的直流電壓，經(jīng)過(guò)直流變換器進(jìn)行高頻變換，得到高頻交流電壓，再經(jīng)過(guò)整流濾波就可以獲得穩(wěn)定的直流輸出電壓。該輸出電壓依靠控制電路調(diào)整變換器的脈沖寬度而得到穩(wěn)定。由于省掉了電源變壓器和大濾波電感線圈，因而重量減輕，體積縮小，效率提高。其中控制電路采用了技術(shù)成熟的集成電路，從而使得元器件數(shù)目大大減少，簡(jiǎn)化了電路形式，提高了電源的可靠性。

開關(guān)電源對(duì)開關(guān)管的要求是耐壓高，電流大，飽和壓降低，開關(guān)特性好，熱阻小，以及漏電流小而穩(wěn)定等。此外，開關(guān)管由于直接操作在電網(wǎng)上，不僅電壓高，而且轉(zhuǎn)換電流大，同時(shí)還會(huì)遇到共同導(dǎo)通平衡及高頻變壓器的飽和等同聰確保它的可靠運(yùn)行，所以可采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管。它是具有高輸入阻抗的電壓控制器件，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，開關(guān)時(shí)間快，工作效率高，可以方便地控制開關(guān)速度。

由于高頻變壓器的工作頻率較高(幾十kHz)，因此它的體積要比工頻變壓器縮小了許多倍。它的性能好壞，不僅影響自身發(fā)熱及效率等，而且還會(huì)影響到開關(guān)電源的技術(shù)性能和可靠性。它不僅會(huì)以漏感、勵(lì)磁電流等方式起作用，而且它一旦發(fā)生飽和，將意味著勵(lì)磁電流的急劇增加，開關(guān)管無(wú)疑會(huì)立即損壞。所以應(yīng)采用高頻損耗小的鐵氧體材料作磁芯，開關(guān)管保護(hù)電路，采用RC網(wǎng)絡(luò)以改變開關(guān)管負(fù)載特性，減小開關(guān)管的自身功耗，增加電源的穩(wěn)定性。設(shè)置脈沖控制電路中的死區(qū)時(shí)間，防止脈寬太寬造成兩管共同通導(dǎo)。增加阻尼網(wǎng)絡(luò)及隔離網(wǎng)絡(luò)，以消除自激振蕩及電路相互間的串?dāng)_。

紋波就是供給氙燈的直流電流中的不穩(wěn)定成份，也叫脈動(dòng)波。紋波系數(shù)是一個(gè)說(shuō)明電流脈動(dòng)程度的重要指標(biāo)，越小越好輕工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)為紋波系數(shù)不得大于7％。通過(guò)負(fù)反饋電路來(lái)控制脈沖寬度快速跟隨變化。以減小脈動(dòng)電流。

控制和驅(qū)動(dòng)電路的作用是向開關(guān)管提供一對(duì)相位差180。對(duì)稱和寬度可變的矩形脈；中列。通過(guò)這一對(duì)脈沖電壓的有和無(wú)、寬和窄、脈寬的變化量和輸出電壓變化量的關(guān)系，為簡(jiǎn)化電路形式，采用集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制電路的功能，驅(qū)動(dòng)電路具有一定的電路增益，在輸入電網(wǎng)電壓以及負(fù)載電流允許的變化范圍內(nèi)。使輸出電壓達(dá)到規(guī)定的要求，滿足開關(guān)管對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形的要求。同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出和反饋輸入之間的絕緣。

電源的噪聲主要由開關(guān)功率管及開關(guān)整流二極管快速變化的高壓切換和脈沖短路電流所引起，它是以靜電和磁場(chǎng)的形式向外傳播，采用有效元件把它們限制到最小程度，是抑制電源噪聲的主要方法。

總之采用開關(guān)電源的氙燈電源具有體積小，重量輕，效率高的特點(diǎn)。實(shí)踐證明其不僅熱量小，穩(wěn)流精度高、紋渡系數(shù)小，能輸出低電壓、大電流并有良好的恒流特性。當(dāng)負(fù)載或電源電壓發(fā)生變化時(shí)，輸出電流基本穩(wěn)定，而且輸入電網(wǎng)電壓范圍大，顯示功能齊全，易于觸發(fā)，操作簡(jiǎn)便。有利于節(jié)約能源，簡(jiǎn)化操作，能夠滿足放映的需要。