120W高可靠HID燈電子鎮(zhèn)流器

圖3 主要工作波形

由于降壓電路工作在電流準連續(xù)狀態(tài)，電流波形為過零的三角波（見圖3）。峰值電流由式（1）給出：
iPK=PO/VO×2 (1)
PO＝120W，VO＝100V，所以最大電感電流為2.4A。穩(wěn)態(tài)時，降壓開關(guān)開通期間的電流上升量與關(guān)斷期間的下降量相等，所以有：
Vi/L×TON=VO/L×Toff＝iPK (2)
降壓開關(guān)最低工作頻率為20kHz，輸入電壓最低200V，根據(jù)式（2），關(guān)斷時間Toff=33μs，電感量L=1389μH，取1.4mH。

圖4 啟動過程的續(xù)流二極管電流

HID燈恒功率控制
VT1開通期間，電感輔助繞組感應(yīng)電壓通過電阻R5對電容器C3充電。由于輔助繞組感應(yīng)電壓（Vf）比C3上的電壓高得多，所以充電電流約為Vf/R5。電容器上的電壓Vx由下式給出：
(3)
當Vx達到控制電壓VC時，開通結(jié)束，開通時間TON為
Ton=(VxC3R5)/Vf=C3R5NVc/(Vin-Vo) (4)
其中，N為電感主繞組與輔助繞組的變比。
主開關(guān)關(guān)斷時，續(xù)流電流經(jīng)過放大，加在LM556的2端，使它不能立即再開通，避免誤動作。續(xù)流結(jié)束后，觸發(fā)電路使LM556立即再次開通。開關(guān)峰值電流為
Ipk=(Vin-Vo)*Ton/L (5)
輸出電流平均值Iav為電感電流峰值的1/2，結(jié)合式（4）和（5），有：
Iav=1/2Ipk=C3R5NVc/2L (6)
可見，理想情況下輸出電流與控制電壓成正比。

降壓DC/DC輸出平均電流實際上就是燈電流。HID燈的功率為Iav與DC/DC輸出電壓的乘積，P0=IavVo。根據(jù)式（6）可得：電路參數(shù)確定以后，單片機只要給出控制電壓，就給出了燈電流。因此，單片機不需要采樣脈動的燈電流，只要采樣DC/DC輸出電壓（也即燈電壓），給出合適的控制電壓，就相當于給定了輸出功率。而單片機也不需要進行復(fù)雜的計算，只要事先制作一張表格，采樣了燈電壓，就可查表得出對應(yīng)的控制電壓。實驗證明這個方法簡單有效。在鎮(zhèn)流器的生產(chǎn)線上，也可以利用自動測試設(shè)備得到每個鎮(zhèn)流器的傳輸特性曲線，生成表格，寫入單片機，從而給每個鎮(zhèn)流器量身訂做一個包含表格的控制程序，對于消除電路離散性十分有效。

諧振升壓點火電路
啟動過程會影響燈的光效和壽命。根據(jù)HID燈的特點，燈管溫度低的時候，點火電壓大約需要3kV，而在點燈一段時間后，燈管溫度比較高，如果需要熄燈后再次點燈，則需要更高的電壓才能點火成功。這種情況下如果等待一段時間，比如1分鐘，使燈管溫度降低一些再點火，就比較容易成功。由于本電路輸出比較高的點火電壓，所以只需要等待比較短的時間。采取的策略是：每次點火時，單片機試探點火1.6s，如果不成功，則延時20s再點火1.6s，如此反復(fù)5次不成功就放棄，認為燈管損壞或者燈管沒有安裝。需要注意的是，應(yīng)當避免未裝燈的情況下啟動鎮(zhèn)流器，此時點火電路輸出的高壓脈沖對點火變壓器的絕緣層構(gòu)成威脅。

圖5 點火電路及變壓器原邊點火脈沖電壓波形