編者按：隨著家庭用車的日益普及，一種氙氣高壓氣體放電式前燈（Xenon HID High Voltage Intensity Discharge Lamp）越來越成為多種車型的標(biāo)準(zhǔn)配件。Xenon HID自1991年被研發(fā)成功以來，1995-1996年間首度成為奔弛車的標(biāo)準(zhǔn)配備。HID發(fā)展至今已成為寶馬/奧迪/凌志/卡迪拉克等年度新車的標(biāo)準(zhǔn)配備。HID一直以“安全與舒適”為發(fā)展依據(jù)，強(qiáng)調(diào)更高的亮度及優(yōu)異的光學(xué)特性并榮獲“新世紀(jì)主流光源”的美稱。

HID前燈最顯著的特性：高壓快速啟動(dòng)，非常高的亮度及色彩還原能力，能讓駕駛者主動(dòng)避免事故，同時(shí)并兼顧道路安全與視覺舒適性。

HID發(fā)光原理是在石英玻璃球管中填充高壓氙氣，借著瞬間高達(dá)20K-30K伏特的高壓將氙氣電離成離子狀態(tài)，放電產(chǎn)生一道電弧光，然后燈管壓降急驟降低，經(jīng)過低壓大電流的Take-over ，warm up，run up到穩(wěn)定狀態(tài)，啟動(dòng)時(shí)具體燈管電壓電流特性如圖1。

圖1 燈管電壓電流特性

滿足HID燈高壓啟動(dòng)等特性的典型鎮(zhèn)流器框圖示于圖2。

圖2 汽車HID鎮(zhèn)流器系統(tǒng)框圖

鎮(zhèn)流器系統(tǒng)主要包括從汽車硫酸鉛電池9-16V輸入的直流到直流升壓變換器，高壓啟動(dòng)發(fā)生器。200-400Hz的全橋反相器以及保證穩(wěn)態(tài)功率輸出的控制電路4部分。DC/DC直流變換器必須滿足9-16V輸入電壓范圍內(nèi)能輸出60-500V的直流電壓，并具有輸入過壓輸出短路/開路/過流的保護(hù)功能。

高壓啟動(dòng)發(fā)生器的主要功能產(chǎn)生20-30KV的瞬間高壓擊穿燈管放電。

全橋反轉(zhuǎn)電路主要功能發(fā)生200---400Hz反相信號驅(qū)動(dòng)全橋開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)燈管兩端極性反轉(zhuǎn)，防止燈管單端發(fā)黑，延長燈管壽命。

控制回路主要是保證穩(wěn)態(tài)時(shí)恒功率輸出，穩(wěn)壓時(shí)HID燈管兩端HID燈的壓降大約是60-110V對于35W HID燈管必須保證在+/-2W的功率范圍之內(nèi)，太高的功率會(huì)損壞燈管?？s短燈管使用壽命，過低的功率會(huì)降低亮度輸出造成安全隱患。

德州儀器公司UCC2305是一款針對汽車用HID燈應(yīng)用的控制芯片，它具有下列符合車用HID鎮(zhèn)流器要求的性能：

圖3 UCC2305功能框圖

圖4 UCC2305典型應(yīng)用電路

一. 在IC的左邊是由 270KΩ 和 100KΩ 電阻組成的過壓保護(hù)分壓電路。 此設(shè)定最高工作電壓為18.5V。下面是VCC 的穩(wěn)壓輸入和由PUMPOUT, BOOST 組成的電荷泵升壓電路。PUMPOUT開關(guān)頻率為1/2倍的PWM 工作頻率。 通過對外圍電容的充放電把電壓升高到10V左右。 最大輸入電壓12V。 需要在距離IC 盡可能近的地方加0.1μF 和 1μF 旁路濾波電容接地。

二. 在IC 的上面是FLY-BACK架構(gòu)的電壓轉(zhuǎn)換電路, 電流采樣電阻得到電壓信號和輸出電壓反饋信號, 通過內(nèi)部放大器和比較器形成PWM信號。 驅(qū)動(dòng)外部功率MOSFET做電壓變換和恒功率輸出。在燈點(diǎn)火之前，鎮(zhèn)流器輸出可視為開路，此時(shí)提供一個(gè)約400V的開路電壓。啟輝器產(chǎn)生一個(gè)20KV左右的高壓, 使燈管弧光放電被擊穿, 燈管兩端的電壓急劇下降，爾后隨燈管內(nèi)氣壓和溫度升高，在約15s后，電壓逐漸達(dá)到75_90VDC的穩(wěn)態(tài)值，燈電流約350mA。

三. 在原理圖的右上面是全橋驅(qū)動(dòng)電路。 UCC2305 QOUT 和 QOUT非輸出頻率為直流變換器PWM開關(guān)頻率的1/512反相方波。 如: 開關(guān)頻率為200KHz。 則QOUT, QOUT非輸出頻率為390Hz。 通過LEVEL SHIFT 轉(zhuǎn)換做交流HID燈的驅(qū)動(dòng)。