汽車HID燈中UCC2305的應用研究

引言

　　高強度氣體放電(HID：HighintensityDischarge)燈實際上包括了一大類采用小型高內壓弧光管發光的照明產品，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：當燈管里充填的氣體，如被鎮流器提供的電流激活時便會發光。

　　車用金鹵燈鎮流器系統主要由包括從9-16V汽車硫酸鉛電池輸入的直流-直流變換器，高壓點火器，200-400Hz全橋逆變器以及保證穩態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/開路和過流保護功能。點火器的功能是產生瞬間高壓20-30KV的擊穿燈管放電。全橋逆變器提供200-400Hz全橋功率開關管的驅動信號，完成DC-AC逆變，實現燈管兩端電壓極性反轉，防止燈管單端發黑，延長燈管壽命。控制電路起到保證向燈穩態時提供恒功率輸出。穩壓時燈管兩端的壓降約為60-110V，如35W燈管穩態時其功率必須保證在35W±2W范圍之內，功率太高的會損壞燈管，縮短燈管使用壽命;功率過低則會降低輸出亮度，造成駕車安全隱患。

　　1 UCC2305簡介

　　UCC3305是德州儀器公司一款針對車用HID燈應用設計的集成電路驅動控制芯片，UCC3305集成了控制和驅動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燈的照明設備。具有下列符合車用HID鎮流器設計的性能要求：

　　·全橋驅動輸出

　　·具有輸入過壓、輸出過流及過壓保護

　　·針對不同燈管電壓的恒功率輸出控制

　　·頻率高達300KHz的電流型PWM控制器

　　·燈冷、熱啟動電流可調與正常工作電流控制

　　·9-16V輸入電壓寬工作范圍及低至6V的快速啟動特性

　　·符合汽車電子要求的40°-105°C寬溫度工作范圍

　　典型應用電路分析外引腳圖，簡要說明如下：

　　5VREF—內部5V基準，UCC3305用于設定電流和門限。也可用于其他功能。

　　ADJ—該管腳的電壓可調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—用于檢測過份高的輸入電壓并當輸入超出某預定電平時關閉集成電路。該管腳與跨接在輸入電源與“地”的分壓器相連接應。當輸入電壓超出5V，UCC3305即關閉。非常高或負輸入情形下要保護集成電路，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，外接二極管作開關的倍壓器產生。

　　BYPASS—管腳外接儲能大電容，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嘗燈溫變化。假定流過BYPASS管腳的最大電流為5μA，放電時間60s，最大許可壓降為5V，則BYPASS外接電容可按下式估算：

　　COMP—通常該端口經電容連接到FB端。當燈的指令功率和期望功率之間存在差異時，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動COMP對整體反饋環路補償，以保持系統穩定。

　　DIVPAUSE—UCC3305的QOUT和QOUT是AC鎮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，燈點燃后停止極性開關非常重要。抬高DIVPAUSE電位可停止內部分壓器產生QOUT和QOUT信號，從而使QOUT和QOUT信號凍結。為此可從NOTON接一電阻至DIVPAUSE和從DIVPAUSE接一電容至GND。

　　FLTC—因為VOUTSENSE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。正常運行期間，FLTC接有電容并通過UCC3305內部電流源放電至0V。UCC3305監測VOUTSENSE處的電壓并與內部低閾83mV和高閾2V比較。只要管腳VOUTSENSE處的電壓超出內部高、低閾值窗口，便有約250nA電流拉動FLTC。如故障存在較久，FLTC外部電容充電出超過5V，則表明控制器遭遇災難性故障而關閉，此狀態一直維持到BOOST端去電。

　　FB—UCC3305內部誤差放大器對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動COMP。

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