典型应用电路分析 - 基于UCC3305的汽车HID灯应用设计

　　2 典型应用电路分析

　　图4为采用UCC3305构建的车用反激式HID灯镇流器电路。分析讨论如下：

　　

　　由图可知，镇流器的输出系全桥逆变结构。反激变换器的输出直流通过全桥逆变结构输出级导向交流灯管。该全桥输出级以从PWM振荡器获得的典型195Hz低频切换工作，故平均灯电压为零。UCC3305有一个称NOTON的逻辑输出，灯不运行（NotOn）时为高电平，灯运行时为低电平。因该输出与DIVPAUSE输入相连，故当灯充分点亮后此低频切换便即终止。UCC3305控制集成电路有二个低频输出：QOUT和QOUT，均具有直接以195Hz驱动低端MOSFET的能力。高端MOSFET则需要电平位移驱动。

　　UCC3305的LPOWER输出是一个大致与灯的输入功率成比例的电压。UCC3305能在灯电压的较大范围内对灯实施恒功率调控。产生灯恒功率的灯电压范围通过对VOUTSENSE端口放大器作限定的方法来设定。

　　当VOUTSENSE的输入低于0.5V，恰如灯已短路，环路调控负载电流使之恒定。当 VOUTSENSE的输入高于0.82V，灯开路或未点燃时发生，环路也对负载电流调控，但小于短路状态。在上述情况之间，驱动LPOWER管脚的放大器将相加负载电流和负载电压并产生大致与负载功率成比例的信号。

　　UCC3305除包含完整电流型PWM外，内部还包含率斜报偿，一种改进电流环稳定性非常有价值的功能。率斜报偿通过芯片内的锯齿电流和芯片外RSL电阻实现，RSL值越大，给出的斜率补偿越大，反馈环路越稳定。

　　该典型应用中，UCC3305从6.8V齐纳管取得供电。齐纳管还能以较少元件和加低成本提供过压保护，电池反接保护。齐纳管的输出驱动UCC3305的VCC管脚。VCC输入到UCC3305电荷泵。电荷泵在BOOST输出产生10V已调整电源电压驱动UCC3305的其它所有功能。

　　考虑到汽车环境里最显着的应力是发生在负载转换和双电池突然启动期间的过压，因为此时进入镇流器的电压可能高得足以使特意设计的功率级受损。采用齐纳管调整的供电电压UCC3305对此种损伤有固有免疫力。另外，当BAT输入处出现过压时，UCC3305还能通过关闭PWM保护镇流器元件。

　　UCC3305所有电路系统的偏置电流都由ISET到地的电阻设定，该电阻在最佳条件下应在75k至150k间。

　　HID灯控制器UCC3305中振荡器频率由从ISET到地的电阻和电容设定，振荡器振荡频率可以由下式估算：

　　

　　振荡频率100kHz时，RSET和COSC分别为100k和200pF。

　　汽车前灯的光强度必须非常迅速达到全亮，但HID灯需要几分钟才稳定。UCC3305控制器含处理和补尝灯温的复杂内部电路。电路通过监测灯打开时充电，灯关闭时放电的电容器上的电压预测灯温，UCC3305通过以较高的功率驱动冷灯，当灯升温变暖后便将驱动功率减少到正常工作水平的方式补尝灯温。

　　SLOPEC和WARMUPC管脚外接的电容CS和CW是设置时间常数的元件，选择须与灯的时间-温度关系匹配。除改变功率调整点之外，WARMUPC处电容上电压也能改变灯的短路电流。通过从ADJ到地的电阻可以设置冷灯短路电流与暖灯短路电流之比。

　　当镇流器去电时，CS和CW须以受控的速率放电。放电电流可利用UCC3305连接在BYPASS端口的电流源调节。典型应用时，BYPASS端口至地接普通电解电容，镇流器工作时充电储能，镇流器关闭时使用所储能量控制放电速率。

　　OSRAM和SYLVANIA采用该电路制成的35W汽车前灯镇流器，性能指标为

　　输入电压要求：9-16VDC

　　启动要求：必须运行启动然后降至6VDC

　　保护和故障监控：抗输入过压、输出开路和输出短路保护

　　功率调整：在整个60-100VDC灯电压变动范围，灯功率可调控至+10%之内。

　　灯点火电压：启动时提供高于500VDC开路电压以点燃灯

　　效率：大于85%

　　冷启动：初始启动状态的光输出在SAEJ2009规定范围之内

　　热限制：无须冷却，镇流器即能将灯妥当点燃

　　3 结论

　　通过上面的分析，发现UCC2305是一款非常适合汽车HID灯驱动应用的芯片。它涵盖了HID灯驱动的所有特性，并且工作温度范围是-40°C到+105°C。和其他方案相比具有外围电路简单，设计方便，开发周期短等优点。相信随着HID灯在汽车中的普及，UCC2305会得到更广泛的推广。