高效车用HID灯控制解决方案

Juergen Hoika

引言

高强度气体放电(HID)灯在灯管内冲人气体和金属卤化物，通过钨电极之间的电弧发光。如今，有越来越多的汽车头灯选用HID灯，主要因为这种灯具备极高的发光效率。

HID灯需要脉冲高压来激励电极发光，并在启动程序完成之后需要实现稳态运行，如图1所示。如果是热启动，脉冲电压可能会达到数千伏。控制电路必须管理启动程序，调节电灯功率，在电极上生成高频交流电压，并提供安全性和其他特性。

英飞凌的镇流器解决方案

英飞凌的解决方案是一个插入母板的子板。母板与汽车电池和HID灯连接。母板具备所有板载功率组件，子板则包含基于英飞凌XC864 8位微控制器的控制电路。

XC864是高性能8位微控制器(MCU)XC800系列中的一员。它以与行业标准的8051处理器兼容的XC800内核为基础。XC864具备一个功能强大的捕获比较单元(CCU6)和一个拥有扩展功能的10位ADc。这些特性使XC864十分适用于低端功率应用，例如低成本HID镇流器。XC864的其他特性包括一个UART、一个SPI接口和三个16位定时器。图3为XC864 8位微控制器的框图。

母板电源电路的主要部件包含一个可生成电灯所需电压并可调节其功率的反激式变换器、一个可控制电极电压的全H桥和发光电路。图4显示的是子板和母板主要组件之间的信号传输。

反激式变换器和H桥通过XC800系列功能强大的PWM外设进行控制。得益于这一点，一个低成本8位微控制器xC864足以满足所有要求，除了两个放大器和一个比较器外。无需再采用其他任何外置芯片。

为了更快速、更稳定地控制高频开关反激式变换器，选用峰值电流控制方法。这种级联控制方法采用一个内置反激式电流控制回路和一个外置功率水平控制回路。这种方法相对于直接功率控制法。可缩短输出端的响应时间，实现更快速、更稳定的控制，确保获得无噪声输入电流和更出色的动态响应。

XC864具备灯端子开路和短路保护功能，还支持头灯的快速闪烁和8v的低输入电压水平。

如果通过在子板上使用宽容差组件来降低成本，可在制造工厂采用作为软件套件一部分提供的自校准程序来提高输出功率的精确度。

该解决方案经过优化。适用于在输入电压为12V至13V条件下，具备约85％能效的35WHID灯。

尽管该解决方案是针对35W HID灯进行优化的，但英飞凌还提供适用于高功率HID灯的解决方案。目前，150W和400W驱动电路正在开发中。