汽車HID前照燈高壓啟動電路及控制策略

中心議題：

HID前照燈因具有高光效、顯色性好、長壽命等諸多優(yōu)點，是下一代汽車前照燈的重要選擇
介紹一種新型的HID前照燈啟動電路，可靠地實現(xiàn)了快速點燈并延長了燈的使用壽命
解決方案：

控制器通過400 V恒壓閉環(huán)控制為Cc和電流接續(xù)電容快速充電
采用電流積分的方式實現(xiàn)低頻交流方波點燈避免直流和高頻交流點燈的危害

高強度氣體放電(High Intensity Discharge，HID)燈屬于新一代節(jié)能燈，已廣泛應(yīng)用于交通、市政、工廠等照明中。汽車高強度氣體放電前照燈具有高光效、顯色性好、長壽命等諸多優(yōu)點，已得到各國汽車行業(yè)的高度重視。

大多數(shù)電子鎮(zhèn)流器都由一個直流變換器將額定12V 的直流電壓升壓，再由逆變電路為燈提供交流電，以避免單側(cè)電極的過度燒損。前級的效率直接影響到系統(tǒng)的效率，因此，必須合理設(shè)計升壓直流環(huán)節(jié)。因為汽車前照燈要求快速啟動和熱燈的快速瞬間啟動。冷燈啟動所需的啟動電壓一般大于13 kV ，熄滅后重新啟動的燈所需的啟動電壓需高達23 kV 。因此HID 前照燈啟動電路的輸出電壓應(yīng)有足夠的幅值和寬度，且電壓范圍要寬。

本文提出了一種新型啟動電路，并采用了電流積分作為識別冷熱啟動的判據(jù)，可靠地實現(xiàn)了快速點燈并延長了燈的使用壽命。

常用高壓啟動電路比較
啟動期間，電子鎮(zhèn)流器要經(jīng)歷高壓擊穿、電流接續(xù)、預(yù)熱維弧3個階段。高壓啟動電路是HID 前照燈能否瞬間點亮的基礎(chǔ)。但輝光放電后慣性和濾波延遲使直流變換器和檢測回路很難有較快的響應(yīng)速度，所以需要如圖1所示的電流接續(xù)(take-over) 電路，它可利用電容預(yù)先儲存的能量為燈提供一個較大的瞬間電流(約300ms) ，保證輝弧可靠過渡。一般高壓發(fā)生電路有以下幾種：

圖1 電流接續(xù)電路

a.單級升壓電路
此電路一般要求匝數(shù)比很高。因高壓線圈流過燈電流，所用導(dǎo)線不能太細，這樣會使高壓變壓器體積增大。采用并聯(lián)方式可將高壓側(cè)線圈導(dǎo)線做得較細，但燈需串聯(lián)另外的鎮(zhèn)流電感，這樣，鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的體積也會很大。

b.雙級升壓電路
采用此電路，在產(chǎn)生高壓的同時，高壓側(cè)繞組起到鎮(zhèn)流電感的作用，可降低系統(tǒng)的體積和重量，如圖2和圖3所示。圖2和圖3的區(qū)別在于，前者采用了兩級變壓器，體積較大，圖3電路只用了一個升壓變壓器，但前級采用了倍壓整流電路，可降低變壓器的匝數(shù)比，不會增加變壓器的體積。圖4是我們采用的電路，由于只有一級變壓器，體積大大減小。

圖2 具有兩級升壓變壓器的高壓啟動電路

圖3 具有倍壓整流的單級升壓變壓器升壓電路