HID安定器方案解析

過(guò)去汽車(chē)車(chē)燈多采用普通鹵素燈泡，這種車(chē)燈的瓦數和亮度不夠、色溫過(guò)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(chē)車(chē)燈領(lǐng)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(cháng)、安全可靠、色溫與太陽(yáng)光類(lèi)似等優(yōu)點(diǎn)。HID氙氣燈由安定器和燈泡構成，安定器是氙氣燈產(chǎn)品的核心部件，氙氣燈的性能與安定器密切相關(guān)。隨著(zhù)HID安定器技術(shù)不斷成熟，新的數字化控制方式也在沖擊著(zhù)這個(gè)行業(yè)。

世強電訊根據國內HID市場(chǎng)的特點(diǎn)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(fā)展潮流。單芯片的控制技術(shù)可使出廠(chǎng)調試的工作量大大減少。此外，采用了多項專(zhuān)利技術(shù)來(lái)提高HID安定器的性能，包括豐富的故障檢測、高性能的環(huán)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(wú)法實(shí)現的。”深圳世強電訊有限公司應用工程師經(jīng)理戈洪凱表示。

這款HID安定器解決方案的特點(diǎn)包括：全數字控制使保護功能更加完善;MCU控制每一個(gè)過(guò)程的細節，能更好滿(mǎn)足燈的特性需求;變頻控制使EMI降到最低，同時(shí)減少EMI元件數量;結合硬件進(jìn)行算法優(yōu)化，采用多項專(zhuān)利技術(shù)完善對HID的過(guò)程控制和限流保護處理;全數字設計使整個(gè)方案基本非常好的可擴展性，可以快速滿(mǎn)足特殊需求的定制開(kāi)發(fā);采用平面變壓器等技術(shù)，有效降低安定器厚度和體積;支持正驅動(dòng)和負啟動(dòng)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(xiàn)引出，高壓線(xiàn)短，安裝方便體積明顯減小許多;CPU可以選用電可擦寫(xiě)芯片;保密性強，有利于知識產(chǎn)權保護。

世強的方案采用高性能的MCU實(shí)現HID控制功能，該器件實(shí)現了整套的控制算法，包括DC/DC，DC/AC，保護功能等。整個(gè)方案由MCU、驅動(dòng)及功率元件構成，結構非常簡(jiǎn)單，且所有元件都經(jīng)過(guò)優(yōu)化設計，因而具有良好的性?xún)r(jià)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(shí)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(gè)系統的核心，通過(guò)MCU可以控制安定器的每個(gè)細節和節電狀態(tài)，實(shí)現燈的老化狀態(tài)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(shí)現復雜的處理。此外，調試模擬的控制方法還會(huì )受元件一致性的影響，批量生產(chǎn)和調試都存在困難。

通常安定器在開(kāi)燈時(shí)會(huì )達到23,000V的電壓，啟動(dòng)時(shí)將有電磁干擾(EMI)產(chǎn)生，這會(huì )對車(chē)內復雜的電子系統會(huì )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(xiàn)等，從而在有效降低系統成本的同時(shí)，顯著(zhù)降低了EMI。

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(wú)汞氙燈(D4S)。無(wú)須做任何調整就能適應國內外不同廠(chǎng)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(cháng)，同時(shí)也為給提供消費者后續服務(wù)帶來(lái)很大方便。而部分安定器只能適應特定廠(chǎng)家的氙氣燈管，如果換用另一種類(lèi)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(guò)，戈洪凱也指出，盡管HID產(chǎn)品的顯色性好、功率大，但它仍然面臨來(lái)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(shí)不同廠(chǎng)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(wèn)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(chǎng)調試難度大大增加，同時(shí)難以保證批次一致性。