典型應(yīng)用電路分析 - 基于UCC3305的汽車HID燈應(yīng)用設(shè)計

　　2 典型應(yīng)用電路分析

　　圖4為采用UCC3305構(gòu)建的車用反激式HID燈鎮(zhèn)流器電路。分析討論如下：

　　由圖可知，鎮(zhèn)流器的輸出系全橋逆變結(jié)構(gòu)。反激變換器的輸出直流通過全橋逆變結(jié)構(gòu)輸出級導(dǎo)向交流燈管。該全橋輸出級以從PWM振蕩器獲得的典型195Hz低頻切換工作，故平均燈電壓為零。UCC3305有一個稱NOTON的邏輯輸出，燈不運行（NotOn）時為高電平，燈運行時為低電平。因該輸出與DIVPAUSE輸入相連，故當燈充分點亮后此低頻切換便即終止。UCC3305控制集成電路有二個低頻輸出：QOUT和QOUT，均具有直接以195Hz驅(qū)動低端MOSFET的能力。高端MOSFET則需要電平位移驅(qū)動。

　　UCC3305的LPOWER輸出是一個大致與燈的輸入功率成比例的電壓。UCC3305能在燈電壓的較大范圍內(nèi)對燈實施恒功率調(diào)控。產(chǎn)生燈恒功率的燈電壓范圍通過對VOUTSENSE端口放大器作限定的方法來設(shè)定。

　　當VOUTSENSE的輸入低于0.5V，恰如燈已短路，環(huán)路調(diào)控負載電流使之恒定。當 VOUTSENSE的輸入高于0.82V，燈開路或未點燃時發(fā)生，環(huán)路也對負載電流調(diào)控，但小于短路狀態(tài)。在上述情況之間，驅(qū)動LPOWER管腳的放大器將相加負載電流和負載電壓并產(chǎn)生大致與負載功率成比例的信號。

　　UCC3305除包含完整電流型PWM外，內(nèi)部還包含率斜報償，一種改進電流環(huán)穩(wěn)定性非常有價值的功能。率斜報償通過芯片內(nèi)的鋸齒電流和芯片外RSL電阻實現(xiàn)，RSL值越大，給出的斜率補償越大，反饋環(huán)路越穩(wěn)定。

　　該典型應(yīng)用中，UCC3305從6.8V齊納管取得供電。齊納管還能以較少元件和加低成本提供過壓保護，電池反接保護。齊納管的輸出驅(qū)動UCC3305的VCC管腳。VCC輸入到UCC3305電荷泵。電荷泵在BOOST輸出產(chǎn)生10V已調(diào)整電源電壓驅(qū)動UCC3305的其它所有功能。

　　考慮到汽車環(huán)境里最顯著的應(yīng)力是發(fā)生在負載轉(zhuǎn)換和雙電池突然啟動期間的過壓，因為此時進入鎮(zhèn)流器的電壓可能高得足以使特意設(shè)計的功率級受損。采用齊納管調(diào)整的供電電壓UCC3305對此種損傷有固有免疫力。另外，當BAT輸入處出現(xiàn)過壓時，UCC3305還能通過關(guān)閉PWM保護鎮(zhèn)流器元件。

　　UCC3305所有電路系統(tǒng)的偏置電流都由ISET到地的電阻設(shè)定，該電阻在最佳條件下應(yīng)在75k至150k間。

　　HID燈控制器UCC3305中振蕩器頻率由從ISET到地的電阻和電容設(shè)定，振蕩器振蕩頻率可以由下式估算：

　　振蕩頻率100kHz時，RSET和COSC分別為100k和200pF。

　　汽車前燈的光強度必須非常迅速達到全亮，但HID燈需要幾分鐘才穩(wěn)定。UCC3305控制器含處理和補嘗燈溫的復(fù)雜內(nèi)部電路。電路通過監(jiān)測燈打開時充電，燈關(guān)閉時放電的電容器上的電壓預(yù)測燈溫，UCC3305通過以較高的功率驅(qū)動冷燈，當燈升溫變暖后便將驅(qū)動功率減少到正常工作水平的方式補嘗燈溫。

　　SLOPEC和WARMUPC管腳外接的電容CS和CW是設(shè)置時間常數(shù)的元件，選擇須與燈的時間-溫度關(guān)系匹配。除改變功率調(diào)整點之外，WARMUPC處電容上電壓也能改變燈的短路電流。通過從ADJ到地的電阻可以設(shè)置冷燈短路電流與暖燈短路電流之比。

　　當鎮(zhèn)流器去電時，CS和CW須以受控的速率放電。放電電流可利用UCC3305連接在BYPASS端口的電流源調(diào)節(jié)。典型應(yīng)用時，BYPASS端口至地接普通電解電容，鎮(zhèn)流器工作時充電儲能，鎮(zhèn)流器關(guān)閉時使用所儲能量控制放電速率。

　　OSRAM和SYLVANIA采用該電路制成的35W汽車前燈鎮(zhèn)流器，性能指標為

　　輸入電壓要求：9-16VDC

　　啟動要求：必須運行啟動然后降至6VDC

　　保護和故障監(jiān)控：抗輸入過壓、輸出開路和輸出短路保護

　　功率調(diào)整：在整個60-100VDC燈電壓變動范圍，燈功率可調(diào)控至+10%之內(nèi)。

　　燈點火電壓：啟動時提供高于500VDC開路電壓以點燃燈

　　效率：大于85%

　　冷啟動：初始啟動狀態(tài)的光輸出在SAEJ2009規(guī)定范圍之內(nèi)

　　熱限制：無須冷卻，鎮(zhèn)流器即能將燈妥當點燃

　　3 結(jié)論

　　通過上面的分析，發(fā)現(xiàn)UCC2305是一款非常適合汽車HID燈驅(qū)動應(yīng)用的芯片。它涵蓋了HID燈驅(qū)動的所有特性，并且工作溫度范圍是-40°C到+105°C。和其他方案相比具有外圍電路簡單，設(shè)計方便，開發(fā)周期短等優(yōu)點。相信隨著HID燈在汽車中的普及，UCC2305會得到更廣泛的推廣。