HID燈和電子鎮流器間的接口設計

相對于兩級線(xiàn)路而言，在HID 燈的各個(gè)工作階段，三級線(xiàn)路鎮流器自身的可靠性也比較高，因為在HID 電子鎮流器線(xiàn)路中，可靠性方面最大的“原理級隱患”來(lái)自于工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)的橋式結構。原因是這樣的: 如果橋臂開(kāi)關(guān)管體內寄生二極管反向恢復時(shí)間長(cháng)( 如> 150nS) ，則上開(kāi)關(guān)管( 或下管) 開(kāi)通時(shí)刻下管( 或上管) 的體內寄生極管可能還處在續流狀態(tài)，上管( 或下管) 的開(kāi)啟，會(huì )在下管( 或上管) 的體內寄生二極管中引起劇烈的反向恢復， 并進(jìn)一步引起下管( 或上管) 的誤導通，從而導致上下開(kāi)關(guān)管直通而燒毀橋臂。雖然三階線(xiàn)路也有橋式結構，但是橋臂開(kāi)關(guān)工作于70Hz ～400Hz 的低頻，基本避免了高頻工作開(kāi)關(guān)管體內寄生二極管反向恢復慢所導致的橋臂燒毀的問(wèn)題。

而在標準的兩極線(xiàn)路中，橋臂開(kāi)關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，此時(shí)鎮流器的可靠性將成為一個(gè)突出的問(wèn)題。為了降低兩級線(xiàn)路在可靠性上的風(fēng)險，HBCF線(xiàn)路有兩種應用廣泛的改進(jìn)版本，如圖3 所示。改進(jìn)版本1 ( 圖3 左，Philips 方案) : 將標準的半橋改變?yōu)殡pBUCK 結構，引入外部快恢復二極管來(lái)給電感電流續流，完全消除了橋式結構MOS 管直通的問(wèn)題。改進(jìn)版本2 ( 圖3 右，Osram 方案) : 在橋臂兩個(gè)MOS 管的漏極分別串入肖特基二極管，以便阻斷MOS 管體內寄生二極管的工作，再反并聯(lián)快恢復二極管給電感電流續流，該方案也基本消除了橋臂直通的問(wèn)題，但是要注意肖特基的溫升。

實(shí)現HBCF 電感電流臨界工作模式( 提高橋臂可靠性) ，同時(shí)保證電感電流的峰值是可控的( 以便控制燈電流大小并限制橋臂開(kāi)關(guān)最大電流) ， 則在HBCF 控制線(xiàn)路中必須具備兩個(gè)基本功能，即電感電流峰值檢測功能和電感電流過(guò)零檢測功能，以便快速控制橋臂開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷動(dòng)作。在HBCF線(xiàn)路中，國際知名照明公司都有各自的專(zhuān)用芯片來(lái)實(shí)現電流峰值檢測和電流過(guò)零檢測的功能，譬如飛利浦公司的CCIC 芯片， 銳高公司的CM3493 芯片等。國內雖然有許多HID 電子鎮流器生產(chǎn)企業(yè)，但是都沒(méi)有一款擁有自主知識產(chǎn)權的控制芯片，所以國內HID 鎮流器的主線(xiàn)路絕大部分都是采用三級結構。少數幾家國內小企業(yè)嘗試仿造飛利浦公司的CCIC 芯片，并且基于這個(gè)仿造芯片，可以制造出兩極線(xiàn)路的鎮流器。但是這種嘗試難免會(huì )由于專(zhuān)利壁壘的限制，而在日后受到飛利浦公司的追殺。

4 HID 電子鎮流器同燈接口性能測試方法

可以通過(guò)一組測試試驗來(lái)系統地評估HID 鎮流器對燈接口匹配性能的好壞，它們分別是: 點(diǎn)火測試、頻繁點(diǎn)燈流明維持率測試、長(cháng)期工作時(shí)效測試、EOL 風(fēng)險測試。

(1) 點(diǎn)火測試

點(diǎn)火測試的目的是評估鎮流器的點(diǎn)燈能力。在測鎮流器(DUT) 取極限偏差參數時(shí)，在規定時(shí)間內，最長(cháng)燈線(xiàn)下，能否多次點(diǎn)亮不同壽命階段的冷燈和熱燈。測試中所用的HID 燈是經(jīng)過(guò)特殊處理的，電極都有不同程度的磨損。

(2) 頻繁點(diǎn)燈流明維持率測試

頻繁點(diǎn)燈流明測試的目的就是評估鎮流器驅動(dòng)HID 燈時(shí)燈電極物質(zhì)的濺射程度，也可以粗略預測該鎮流器和燈配套使用后燈的壽命。通過(guò)比較DUT鎮流器和基準鎮流器對同一批次HID 燈頻繁點(diǎn)燈后流明測試結果的差異，就可以判斷DUT 鎮流器的接口參數設置是否適合。

(3) 長(cháng)期工作時(shí)效測試

長(cháng)期工作時(shí)效測試的目的是綜合評估DUT 鎮流器長(cháng)時(shí)間驅動(dòng)HID 燈時(shí)燈電極物質(zhì)的蒸發(fā)程度、顯色指數的一致性和色溫的穩定性。

(4) EOL 風(fēng)險測試

該測試的目的是評估鎮流器和燈配套工作時(shí)的安全風(fēng)險。根據鎮流器產(chǎn)品規格書(shū)中的數據說(shuō)明，將6 個(gè)待測鎮流器取極限偏差參數，在規定時(shí)間內按照一定周期多次驅動(dòng)EOL 燈，并測量在每個(gè)驅動(dòng)周期中，EOL 燈箍頸處的最高溫度。測試標準要求決大部分溫度點(diǎn)位于350℃ 之下，而且6 個(gè)DUT 鎮流器都不能失效，否則測試失敗。

5 結論

本文圍繞兩個(gè)核心概念———匹配性和可靠性，闡述了HID 電子整流器和燈之間接口設計的基本原理，以及接口性能測試的基本方法。相信本文可以對國內同行有所幫助，同時(shí)也希望同行指出文中不足之處，以期改進(jìn)。