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采用全数字控制方式的汽车HID 氙气灯解决方案

2009-04-02
作者:深圳世强电讯有限公司

    过去汽车车灯多采用普通卤素灯泡,这种车灯的瓦数和亮度不够、色温过低、灯色偏黄,而且寿命较短,故障率偏高。日前,HID(High Intensity DischargeLamp)氙气灯" title="氙气灯" target="_blank">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" 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title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" title="氙气灯">氙气灯" 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    世强电讯根据国内HID 市场的特点需要推出了基于Silicon Labs MCU 的单芯片氙气灯全数字智能安定器解决方案。该方案采用全数字控制,符合目前数字化的发展潮流。单芯片的控制技术可使出厂调试的工作量大大减少。此外,采用了多项专利技术来提高HID 安定器的性能,包括丰富的故障检测、高性能的环路响应、展频特性等。“而这些特性在模拟方案或采用MCU+3843 的方案中都是无法实现的。”深圳世强电讯有限公司应用工程师经理戈洪凯表示。

    这款HID 安定器解决方案的特点包括:全数字控制使保护功能更加完善;MCU 控制每一个过程的细节,能更好满足灯的特性需求;变频控制使EMI 降到最低,同时减少EMI 元件数量;结合硬件进行算法优化,采用多项专利技术完善对HID 的过程控制和限流保护处理;全数字设计使整个方案基本非常好的可扩展性,可以快速满足特殊需求的定制开发;采用平面变压器等技术,有效降低安定器厚度和体积;支持正驱动和负启动形式,适应各种不同电路方案的安定器;高压包可采用分体和内置输出,低压线引出,高压线短,安装方便体积明显减小许多;CPU 可以选用电可擦写芯片;保密性强,有利于知识产权保护。

    世强的方案采用高性能的MCU 实现HID 控制功能,该器件实现了整套的控制算法,包括DC/DC,DC/AC,保护功能等。整个方案由MCU、驱动及功率元件构成,结构非常简单,且所有元件都经过优化设计,因而具有良好的性价比。高集成度使元件的数量和面积得到减少,大量采用贴装元件实现了良好的散热设计和超薄设计。良好的供电拓扑结构和元件参数则使方案能够支持宽工作电压。


    在数字化控制中,高速MCU 是整个系统的核心,通过MCU 可以控制安定器的每个细节和节电状态,实现灯的老化状态报警等功能。数字化处理能使算法更复杂和精确,而模拟处理受限于硬件的数量和成本,很难实现复杂的处理。此外,调试模拟的控制方法还会受元件一致性的影响,批量生产和调试都存在困难。通常安定器在开灯时会达到23,000V 的电压,启动时将有电磁干扰(EMI)产生,这会对车内复杂的电子系统会造成严重干扰。世强电讯数字式智能安定器在电路上采取了许多抗干扰措施,例如变频工作模式、良好的布线等,从而在有效降低系统成本的同时,显著降低了EMI。

 

 

世强电讯HID 安定器解决方案的结构示意图。

 

 

    氙气灯管的额定电压为85±17V。薄型数字式智能安定器能在灯管电压AC 40~150V 左右正常工作,可以适应最新的无汞氙灯(D4S)。无须做任何调整就能适应国内外不同厂家氙气灯管的特性,保护氙气灯泡不受损坏,从而使灯泡寿命延长,同时也为给提供消费者后续服务带来很大方便。而部分安定器只能适应特定厂家的氙气灯管,如果换用另一种类型的氙气灯管,则输出功率相差8~9W,很容易造成灯管早期损坏。

    不过,戈洪凯也指出,尽管HID 产品的显色性好、功率大,但它仍然面临来自其它照明系统的挑战,包括LED、高压钠灯等。与LED 相比,安定器的成本仍然偏高,同时不同厂商的HID 灯特性差异较大,这也使得它的大规模推广受到限制。另一方面,目前HID 安定器返修率比较高,贴片方案存在很多的问题,这些都导致HID 的成本居高不下。部分方案中模拟器件的大量使用也使其出厂调试难度大大增加,同时难以保证批次一致性。

 

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