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采用全數字控制方式的汽車HID氙氣燈解決方案
中電網
摘要: 世強電訊根據國內HID市場的特點需要推出了基于SiliconLabsMCU的單芯片氙氣燈全數字智能安定器解決方案。該方案采用全數字控制,符合目前數字化的發展潮流。單芯片的控制技術可使出廠調試的工作量大大減少。此外,采用了多項專利技術來提高HID安定器的性能,包括豐富的故障檢測、高性能的環路響應、展頻特性等?!岸@些特性在模擬方案或采用MCU+3843的方案中都是無法實現的?!鄙钲谑缽婋娪嵱邢薰緫霉こ處熃浝砀旰閯P表示。
Abstract:
Key words :

過去汽車車燈多采用普通鹵素燈泡,這種車燈的瓦數和亮度不夠、色溫過低、燈色偏黃,而且壽命較短,故障率偏高。日前,HID(High Intensity DischargeLamp)氙氣燈正在汽車車燈領域興起,與傳統鹵素燈相比,HID氙氣燈具有節能、亮度高、壽命長、安全可靠、色溫與太陽光類似等優點。HID氙氣燈由安定器和燈泡構成,安定器是氙氣燈產品的核心部件,氙氣燈的性能與安定器密切相關。隨著HID安定器技術不斷成熟,新的數字化控制方式也在沖擊著這個行業。

世強電訊根據國內HID市場的特點需要推出了基于Silicon Labs MCU的單芯片氙氣燈全數字智能安定器解決方案。該方案采用全數字控制,符合目前數字化的發展潮流。單芯片的控制技術可使出廠調試的工作量大大減少。此外,采用了多項專利技術來提高HID安定器的性能,包括豐富的故障檢測、高性能的環路響應、展頻特性等。“而這些特性在模擬方案或采用MCU+3843的方案中都是無法實現的。”深圳世強電訊有限公司應用工程師經理戈洪凱表示。

這款HID安定器解決方案的特點包括:全數字控制使保護功能更加完善;MCU控制每一個過程的細節,能更好滿足燈的特性需求;變頻控制使EMI降到最低,同時減少EMI元件數量;結合硬件進行算法優化,采用多項專利技術完善對HID的過程控制和限流保護處理;全數字設計使整個方案基本非常好的可擴展性,可以快速滿足特殊需求的定制開發;采用平面變壓器等技術,有效降低安定器厚度和體積;支持正驅動和負啟動形式,適應各種不同電路方案的安定器;高壓包可采用分體和內置輸出,低壓線引出,高壓線短,安裝方便體積明顯減小許多;CPU可以選用電可擦寫芯片;保密性強,有利于知識產權保護。

世強的方案采用高性能的MCU實現HID控制功能,該器件實現了整套的控制算法,包括DC/DC,DC/AC,保護功能等。整個方案由MCU、驅動及功率元件構成,結構非常簡單,且所有元件都經過優化設計,因而具有良好的性價比。高集成度使元件的數量和面積得到減少,大量采用貼裝元件實現了良好的散熱設計和超薄設計。良好的供電拓撲結構和元件參數則使方案能夠支持寬工作電壓。

在數字化控制中,高速MCU是整個系統的核心,通過MCU可以控制安定器的每個細節和節電狀態,實現燈的老化狀態報警等功能。數字化處理能使算法更復雜和精確,而模擬處理受限于硬件的數量和成本,很難實現復雜的處理。此外,調試模擬的控制方法還會受元件一致性的影響,批量生產和調試都存在困難。

通常安定器在開燈時會達到23,000V的電壓,啟動時將有電磁干擾(EMI)產生,這會對車內復雜的電子系統會造成嚴重干擾。世強電訊數字式智能安定器在電路上采取了許多抗干擾措施,例如變頻工作模式、良好的布線等,從而在有效降低系統成本的同時,顯著降低了EMI。

世強電訊HID安定器解決方案的結構示意圖。

世強電訊HID安定器解決方案的結構示意圖。

氙氣燈管的額定電壓為85±17V。薄型數字式智能安定器能在燈管電壓AC 40~150V左右正常工作,可以適應最新的無汞氙燈(D4S)。無須做任何調整就能適應國內外不同廠家氙氣燈管的特性,保護氙氣燈泡不受損壞,從而使燈泡壽命延長,同時也為給提供消費者后續服務帶來很大方便。而部分安定器只能適應特定廠家的氙氣燈管,如果換用另一種類型的氙氣燈管,則輸出功率相差8~9W,很容易造成燈管早期損壞。

不過,戈洪凱也指出,盡管HID產品的顯色性好、功率大,但它仍然面臨來自其它照明系統的挑戰,包括LED、高壓鈉燈等。與LED相比,安定器的成本仍然偏高,同時不同廠商的HID燈特性差異較大,這也使得它的大規模推廣受到限制。另一方面,目前HID安定器返修率比較高,貼片方案存在很多的問題,這些都導致HID的成本居高不下。部分方案中模擬器件的大量使用也使其出廠調試難度大大增加,同時難以保證批次一致性。

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