[实用新型]HID灯控制器、HID灯驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路设计技术领域，具体涉及一种HID灯控制 器、HID灯驱动系统。

背景技术

HID(HighIntensityDischarge)灯，即高压气体放电灯，是汞灯、钠 灯、金灯、氙灯的统称。HID灯的亮度是传统卤素灯泡的三倍，使用寿命 比传统卤素灯泡长10倍。由于HID灯具有亮度高、寿命长等优点，不仅 应用于汽车照明设备中，还可应用于消防紧急照明系统、军警野外照明、 船舶夜间领航系统、火车头灯照明、工业建筑夜间主要照明、民间轻型手 提户外照明等等。

HID灯在工作时的电压和电流并不是恒定的，而是受外界因素影响， 其中以温度影响为主。为了保证照明亮度均匀稳定，驱动HID灯的开关电 源芯片通常不采用传统的恒压或恒流控制方式，而是采用恒功率控制。具 体而言，HID灯在工作时两端的电压随温度的升高而增大。在点灯启动过 程中，初始阶段由于灯管还未预热，故电压比较低，此时称之为“冷灯”； 随着工作时间的积累，灯管温度逐渐上升，HID灯两端电压随之升高，HID 灯也由“冷灯”状态进入“热灯”状态。为了保证HID可以快速平稳的启动， 通常会使HID灯在处于冷灯状态时以较大的功率进行工作，加快启动过程； 当其由冷灯进入热灯状态时，逐渐将功率降至热灯的额定功率，防止HID 长时间工作于大功率下导致寿命减少；当HID充分预热以后，使其在额定 功率下进行恒功率工作。

据上述原理，HID灯的工作过程通常可以分为大功率启动和恒功率驱 动两个阶段。如图1所示，HID灯启动后，灯管不是瞬间达到稳定的状态， 而是存在一个从冷灯到热灯的预热过程。工作时，HID灯两端的电压随灯 管温度的升高而上升，据此，控制器可通过检测灯压来判断灯管是处于冷 灯还是热灯状态。点灯后，HID灯先处于冷灯状态，为了加快其预热过程， 通常会以较大功率PH驱动负载HID灯；之后随着灯管逐渐预热，控制输 出功率Pout逐渐由较大功率PH降低至较小功率PL，直至HID灯进入热 灯状态后，采用较小功率PL对其进行恒功率驱动。这种工作过程既可以保 证HID灯的快速启动和预热，又可以保证其正常工作时照明亮度均匀稳定。

图2所示是传统的HID灯驱动系统的示意图。传统的HID灯驱动系统 采用反激式变换器架构，将输入电压Vin变换成输出电压Vo以驱动负载。 如图2所示，反激式变换器包括开关管Q1、变压器T1、二极管D1、第一 电容C1和充电电容C2。开关管Q1由控制器控制，通过开关管Q1的导通 与截止在变压器T1两端产生高频方波信号，变压器T1将产生的方波信号 以磁场感应的方式传递到次级线圈，通过二极管D1和充电电容C2的滤波 整流作用，在输出端得到稳定的输出。

传统的控制方法是采用固定频率的PWM(脉冲宽度调制)控制技术， 通过改变脉冲占空比实现对输出功率的控制。这种方法具有重载下效率 高、噪声小、输出纹波小的优势，但缺点是轻载时效率低。另外，由于开 关频率是固定不变的，故当反激式变换器工作于DCM(双载波调制)模式 时，开关管Q1再次导通时可能出现在谐振电压的任何位置(包括峰顶和谷 底)，这样对开关管Q1可能会产生很大的电压应力和开关损耗。

针对固定频率控制所存在的问题，一些HID灯控制器改用准谐振控制 方式，增加谷底检测功能，在检测到振荡电压达到最低点时导通开关管 Q1，以实现零电压导通或低电压导通，从而减小开关损耗，降低EMI噪 声。由于准谐振控制是变频的，对变压器T1会产生较大的磁通应力，当 输出功率较大时，变压器T1的储能要求本身就更高，此时变频的准谐振 控制会增加变压器应力，降低变压器寿命。因此同等功率条件下准谐振控 制方式对变压器要求更高。

实用新型内容

本实用新型提供一种HID灯控制器、驱动系统，以适应HID灯在启动 阶段的输出功率较高、工作阶段的输出功率较低且恒定的要求。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种HID灯控制器，包括定频 与准谐振混合控制模块、PWM控制模块、逻辑控制模块以及驱动模块；所 述定频与准谐振混合控制模块和PWM控制模块与所述逻辑控制模块连接， 所述逻辑控制模块与所述驱动模块连接；

所述定频与准谐振混合控制模块用于判断HID灯处于大功率启动状态 还是恒功率驱动状态，并在HID灯处于大功率启动状态时采用固定频率控 制方式，在HID灯处于恒功率驱动状态时采用准谐振控制方式；