汽车HID前照灯高压启动电路及控制策略

中心议题：

HID前照灯因具有高光效、显色性好、长寿命等诸多优点，是下一代汽车前照灯的重要选择
介绍一种新型的HID前照灯启动电路，可靠地实现了快速点灯并延长了灯的使用寿命
解决方案：

控制器通过400 V恒压闭环控制为Cc和电流接续电容快速充电
采用电流积分的方式实现低频交流方波点灯避免直流和高频交流点灯的危害

高强度气体放电(High Intensity Discharge，HID)灯属于新一代节能灯，已广泛应用于交通、市政、工厂等照明中。汽车高强度气体放电前照灯具有高光效、显色性好、长寿命等诸多优点，已得到各国汽车行业的高度重视。

大多数电子镇流器都由一个直流变换器将额定12V 的直流电压升压，再由逆变电路为灯提供交流电，以避免单侧电极的过度烧损。前级的效率直接影响到系统的效率，因此，必须合理设计升压直流环节。因为汽车前照灯要求快速启动和热灯的快速瞬间启动。冷灯启动所需的启动电压一般大于13 kV ，熄灭后重新启动的灯所需的启动电压需高达23 kV 。因此HID 前照灯启动电路的输出电压应有足够的幅值和宽度，且电压范围要宽。

本文提出了一种新型启动电路，并采用了电流积分作为识别冷热启动的判据，可靠地实现了快速点灯并延长了灯的使用寿命。

常用高压启动电路比较
启动期间，电子镇流器要经历高压击穿、电流接续、预热维弧3个阶段。高压启动电路是HID 前照灯能否瞬间点亮的基础。但辉光放电后惯性和滤波延迟使直流变换器和检测回路很难有较快的响应速度，所以需要如图1所示的电流接续(take-over) 电路，它可利用电容预先储存的能量为灯提供一个较大的瞬间电流(约300ms) ，保证辉弧可靠过渡。一般高压发生电路有以下几种：

图1 电流接续电路

a.单级升压电路
此电路一般要求匝数比很高。因高压线圈流过灯电流，所用导线不能太细，这样会使高压变压器体积增大。采用并联方式可将高压侧线圈导线做得较细，但灯需串联另外的镇流电感，这样，镇流器系统的体积也会很大。

b.双级升压电路
采用此电路，在产生高压的同时，高压侧绕组起到镇流电感的作用，可降低系统的体积和重量，如图2和图3所示。图2和图3的区别在于，前者采用了两级变压器，体积较大，图3电路只用了一个升压变压器，但前级采用了倍压整流电路，可降低变压器的匝数比，不会增加变压器的体积。图4是我们采用的电路，由于只有一级变压器，体积大大减小。

图2 具有两级升压变压器的高压启动电路

图3 具有倍压整流的单级升压变压器升压电路