汽車HID燈中UCC2305的應(yīng)用研究

引言

　　高強(qiáng)度氣體放電(HID：HighintensityDischarge)燈實(shí)際上包括了一大類采用小型高內(nèi)壓弧光管發(fā)光的照明產(chǎn)品，基本上有三種類型：水銀蒸氣(MV)燈，金屬鹵化物(MH)燈和高、低壓鈉(HPS或LPS)燈。HID燈全都按與日光燈相似的放電原理工作：當(dāng)燈管里充填的氣體，如被鎮(zhèn)流器提供的電流激活時(shí)便會(huì)發(fā)光。

　　車用金鹵燈鎮(zhèn)流器系統(tǒng)主要由包括從9-16V汽車硫酸鉛電池輸入的直流-直流變換器，高壓點(diǎn)火器，200-400Hz全橋逆變器以及保證穩(wěn)態(tài)功率輸出的控制電路4部分組成(圖2)。DC/DC變換器須滿足在9-16V輸入電壓范圍內(nèi)能輸出直流電60-500V的壓，并具有輸入過壓、輸出短路/開路和過流保護(hù)功能。點(diǎn)火器的功能是產(chǎn)生瞬間高壓20-30KV的擊穿燈管放電。全橋逆變器提供200-400Hz全橋功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，完成DC-AC逆變，實(shí)現(xiàn)燈管兩端電壓極性反轉(zhuǎn)，防止燈管單端發(fā)黑，延長燈管壽命?？刂齐娐菲鸬奖ＷC向燈穩(wěn)態(tài)時(shí)提供恒功率輸出。穩(wěn)壓時(shí)燈管兩端的壓降約為60-110V，如35W燈管穩(wěn)態(tài)時(shí)其功率必須保證在35W±2W范圍之內(nèi)，功率太高的會(huì)損壞燈管，縮短燈管使用壽命;功率過低則會(huì)降低輸出亮度，造成駕車安全隱患。

　　1 UCC2305簡介

　　UCC3305是德州儀器公司一款針對(duì)車用HID燈應(yīng)用設(shè)計(jì)的集成電路驅(qū)動(dòng)控制芯片，UCC3305集成了控制和驅(qū)動(dòng)HID燈所需全部功能，既能配合快速打開汽車前燈的要求，也適用其他選擇HID燈的照明設(shè)備。具有下列符合車用HID鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)的性能要求：

　　·全橋驅(qū)動(dòng)輸出

　　·具有輸入過壓、輸出過流及過壓保護(hù)

　　·針對(duì)不同燈管電壓的恒功率輸出控制

　　·頻率高達(dá)300KHz的電流型PWM控制器

　　·燈冷、熱啟動(dòng)電流可調(diào)與正常工作電流控制

　　·9-16V輸入電壓寬工作范圍及低至6V的快速啟動(dòng)特性

　　·符合汽車電子要求的40°-105°C寬溫度工作范圍

　　典型應(yīng)用電路分析外引腳圖，簡要說明如下：

　　5VREF—內(nèi)部5V基準(zhǔn)，UCC3305用于設(shè)定電流和門限。也可用于其他功能。

　　ADJ—該管腳的電壓可調(diào)整控制冷燈峰值電流與暖燈峰值電流之比。此電壓由從ADJ到GND連接的電阻確定。

　　BAT—用于檢測(cè)過份高的輸入電壓并當(dāng)輸入超出某預(yù)定電平時(shí)關(guān)閉集成電路。該管腳與跨接在輸入電源與“地”的分壓器相連接應(yīng)。當(dāng)輸入電壓超出5V，UCC3305即關(guān)閉。非常高或負(fù)輸入情形下要保護(hù)集成電路，分壓器阻抗須保持高于10k。

　　BOOST—盡管UCC3305由輸入VCC供電，但器件的多數(shù)功能卻依賴與BOOST連接近似10V的電源電壓。10V電源電壓可利用PUMPOUT作AC信號(hào)，外接二極管作開關(guān)的倍壓器產(chǎn)生。

　　BYPASS—管腳外接儲(chǔ)能大電容，提供SLOPEC和WARMUPC管腳處電容器的充、放電。通過SLOPEC和WARMUPC管腳電容器上的電壓改變來補(bǔ)嘗燈溫變化。假定流過BYPASS管腳的最大電流為5μA，放電時(shí)間60s，最大許可壓降為5V，則BYPASS外接電容可按下式估算：

　　COMP—通常該端口經(jīng)電容連接到FB端。當(dāng)燈的指令功率和期望功率之間存在差異時(shí)，誤差放大器便將次放大。放大器傳感到FB和2.5V之間的差別，并以被放大的誤差電壓驅(qū)動(dòng)COMP對(duì)整體反饋環(huán)路補(bǔ)償，以保持系統(tǒng)穩(wěn)定。

　　DIVPAUSE—UCC3305的QOUT和QOUT是AC鎮(zhèn)流器用于燈極性切換的端口。為使電弧在電極間正確的地方形成，燈點(diǎn)燃后停止極性開關(guān)非常重要。抬高DIVPAUSE電位可停止內(nèi)部分壓器產(chǎn)生QOUT和QOUT信號(hào)，從而使QOUT和QOUT信號(hào)凍結(jié)。為此可從NOTON接一電阻至DIVPAUSE和從DIVPAUSE接一電容至GND。

　　FLTC—因?yàn)閂OUTSENSE管腳的電壓正比于燈電壓，故該電壓太高或太低，燈將開路，短路或者不工作。正常運(yùn)行期間，F(xiàn)LTC接有電容并通過UCC3305內(nèi)部電流源放電至0V。UCC3305監(jiān)測(cè)VOUTSENSE處的電壓并與內(nèi)部低閾83mV和高閾2V比較。只要管腳VOUTSENSE處的電壓超出內(nèi)部高、低閾值窗口，便有約250nA電流拉動(dòng)FLTC。如故障存在較久，F(xiàn)LTC外部電容充電出超過5V，則表明控制器遭遇災(zāi)難性故障而關(guān)閉，此狀態(tài)一直維持到BOOST端去電。

　　FB—UCC3305內(nèi)部誤差放大器對(duì)燈指令功率和期望功率間的差異放大后，傳感到FB與2.5V的差并以誤差電壓驅(qū)動(dòng)COMP。

　　ISENSEIN—叢該管腳接入電流傳感電阻對(duì)電池電流做出傳感，UCC3305控制器中的功率調(diào)整算法對(duì)燈的電流和電壓進(jìn)行計(jì)算并發(fā)出電池電流適合指令以維持燈的功率恒定。