高效車用HID燈控制解決方案

Juergen Hoika

引言

高強度氣體放電(HID)燈在燈管內沖人氣體和金屬鹵化物，通過鎢電極之間的電弧發光。如今，有越來越多的汽車頭燈選用HID燈，主要因為這種燈具備極高的發光效率。

HID燈需要脈沖高壓來激勵電極發光，并在啟動程序完成之后需要實現穩態運行，如圖1所示。如果是熱啟動，脈沖電壓可能會達到數千伏。控制電路必須管理啟動程序，調節電燈功率，在電極上生成高頻交流電壓，并提供安全性和其他特性。

英飛凌的鎮流器解決方案

英飛凌的解決方案是一個插入母板的子板。母板與汽車電池和HID燈連接。母板具備所有板載功率組件，子板則包含基于英飛凌XC864 8位微控制器的控制電路。

XC864是高性能8位微控制器(MCU)XC800系列中的一員。它以與行業標準的8051處理器兼容的XC800內核為基礎。XC864具備一個功能強大的捕獲比較單元(CCU6)和一個擁有擴展功能的10位ADc。這些特性使XC864十分適用于低端功率應用，例如低成本HID鎮流器。XC864的其他特性包括一個UART、一個SPI接口和三個16位定時器。圖3為XC864 8位微控制器的框圖。

母板電源電路的主要部件包含一個可生成電燈所需電壓并可調節其功率的反激式變換器、一個可控制電極電壓的全H橋和發光電路。圖4顯示的是子板和母板主要組件之間的信號傳輸。

反激式變換器和H橋通過XC800系列功能強大的PWM外設進行控制。得益于這一點，一個低成本8位微控制器xC864足以滿足所有要求，除了兩個放大器和一個比較器外。無需再采用其他任何外置芯片。

為了更快速、更穩定地控制高頻開關反激式變換器，選用峰值電流控制方法。這種級聯控制方法采用一個內置反激式電流控制回路和一個外置功率水平控制回路。這種方法相對于直接功率控制法。可縮短輸出端的響應時間，實現更快速、更穩定的控制，確保獲得無噪聲輸入電流和更出色的動態響應。

XC864具備燈端子開路和短路保護功能，還支持頭燈的快速閃爍和8v的低輸入電壓水平。

如果通過在子板上使用寬容差組件來降低成本，可在制造工廠采用作為軟件套件一部分提供的自校準程序來提高輸出功率的精確度。

該解決方案經過優化。適用于在輸入電壓為12V至13V條件下，具備約85％能效的35WHID燈。

盡管該解決方案是針對35W HID燈進行優化的，但英飛凌還提供適用于高功率HID燈的解決方案。目前，150W和400W驅動電路正在開發中。