目前，國(guó)內(nèi)汽車逐漸采用氙氣燈作為前照燈,。氙氣燈電子鎮(zhèn)流器的市場(chǎng)需求和性能要求都進(jìn)入了一個(gè)新階段,，體積小、效率高的電子鎮(zhèn)流器成為市場(chǎng)焦點(diǎn)[1],。

    針對(duì)當(dāng)前汽車用氙氣前照燈鎮(zhèn)流器產(chǎn)品效率低,、可靠性差等方面的不足，本文采用單芯片的單片機(jī)——PIC16F785進(jìn)行控制,，結(jié)合平面變壓器技術(shù),、軟開關(guān)技術(shù)、全貼片技術(shù),，使汽車用氙氣前照燈鎮(zhèn)流器達(dá)到體積小,、效率高、可靠性高的要求,。
1 原理與設(shè)計(jì)
1.1 產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)
1.1.1 產(chǎn)品原理
    汽車用氙氣前照燈鎮(zhèn)流器系統(tǒng)電路如圖1所示[2],。

    汽車電池提供9~18 V電壓，經(jīng)EMI濾波電路,、防反接電路后,，通過DC/DC升壓電路產(chǎn)生50~420 V的直流電壓，經(jīng)DC/AC全橋電路得到400 Hz左右的交流方波點(diǎn)亮HID燈,。啟動(dòng)開始,，高壓點(diǎn)火電路產(chǎn)生23 000 V的高壓激活HID燈,，穩(wěn)態(tài)后,，HID燈壓維持在70~150 V。
1.1.2 PIC16F785構(gòu)成的控制電路
    普通的鎮(zhèn)流器采用普通單片機(jī),、PWM芯片和運(yùn)放完成,，致使元器件較多，造成可靠性下降,。本文采用Microchip公司的PIC16F785單片機(jī)實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)流器的全部功能,。
    PIC16F785是一款具有數(shù)模混合控制功能的微控制器,，具有以下性能[3]：
    8位高性能RISC CPU,，20腳SSOP封裝；兩路高速比較器模塊,；兩路獨(dú)立運(yùn)放的運(yùn)算放大器模塊(OPA),；雙相異步反饋PWM模塊；兩個(gè)定時(shí)器Time0(8位)和Time1(16位),；12路,、10位精度A/D轉(zhuǎn)換器。
    以PIC16F785為控制核心的氙氣前照燈鎮(zhèn)流器控制框圖如圖2所示。其工作原理簡(jiǎn)述如下：PIC16F785根據(jù)A/D口檢測(cè)得到的燈電壓信號(hào)Vo,，查表計(jì)算燈電流的基準(zhǔn)信號(hào),，通過5腳送出PWM方波信號(hào)，經(jīng)過R5,、C3濾波得到燈電流的基準(zhǔn)值并送到內(nèi)部運(yùn)放1的同相端（9腳）,。燈電流實(shí)際值Io送入內(nèi)部運(yùn)放2的同相端（12腳）進(jìn)行放大處理，然后送入內(nèi)部運(yùn)放1的反相端（8腳）做誤差放大處理,最后通過內(nèi)部比較器2完成PWM輸出,，最終實(shí)現(xiàn)電流型PWM控制,。

1.1.3 軟開關(guān)控制
    由于產(chǎn)品定位為高效率、高可靠,、小型化,，硬開關(guān)已無法達(dá)到要求，因此采用軟開關(guān)技術(shù)將諧振變換器與PWM技術(shù)結(jié)合起來,，使開關(guān)開通前其兩端電壓為零,，既能實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，又能實(shí)現(xiàn)恒功率,，具體原理如圖3所示[4],。

    電路的工作原理：R和C組成開關(guān)管Q的漏極反饋電路，將漏極的波形轉(zhuǎn)換為單片機(jī)允許采樣的電平,。單片機(jī)通過軟件編程,，識(shí)別SYNC引腳上的波形變化并反饋到PH2，保證PH2引腳在Q漏極達(dá)到谷底電壓時(shí)轉(zhuǎn)換為高電平,，實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)ZVS,。PH2引腳輸出PWM波形，經(jīng)PWM驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MOS管,。
1.1.4 平面變壓器
      要盡可能減小鎮(zhèn)流器的體積,，用傳統(tǒng)繞線變壓器已滿足不了要求，平面變壓器特別適合超薄鎮(zhèn)流器,。平面變壓器通過在多層PCB板上繪制繞組,，采用高導(dǎo)磁率鐵氧體磁芯，可以達(dá)到體積小,、能量密度高的要求,。
      汽車用氙氣前照燈鎮(zhèn)流器的額定輸出功率為35 W，采用PEI22/PC40磁芯,使用4層PCB板,，N1：N2=2:14,，第一、三層為初級(jí),，都是2匝,，并聯(lián),，第二、四層為次級(jí),，7匝,，串聯(lián)成14匝[5]，具體參數(shù)見表1,。

2 實(shí)驗(yàn)
    采用PIC16F785做出10臺(tái)汽車用氙氣前照燈鎮(zhèn)流器樣機(jī),，經(jīng)過效率對(duì)比測(cè)試、溫升對(duì)比測(cè)試,，結(jié)果令人滿意,，如表2所示。

    燈管電壓?jiǎn)?dòng)過程和正常工作波形如圖5所示,。

    普通鎮(zhèn)流器與采用軟開關(guān)控制的鎮(zhèn)流器的主功率管的DS波形如圖6所示,。圖6中，上波形為主功率管G極驅(qū)動(dòng)波形,，下波形為主功率管的DS波形,，可以看出，軟開關(guān)控制技術(shù)使D極電壓為零時(shí)導(dǎo)通主功率MOS管,，去除振蕩,，降低DS峰值電壓，提高主功率管的可靠性,。
    氙氣前照燈鎮(zhèn)流器主要技術(shù)參數(shù)如下：
    輸入電壓：DC 9~18 V,；輸出電壓：DC 50~150 V；輸出頻率：400 Hz±1%,；輸出功率：35±3 W,；額定效率：≥87%；保護(hù)功能：輸入反接,、輸入高,、低壓,、輸出開路,、輸出短路。
    采用PIC16F785設(shè)計(jì)的氙氣前照燈鎮(zhèn)流器產(chǎn)品小巧,，全貼片工藝,，如圖7所示。

    設(shè)計(jì)并分析了一種新型的汽車用氙氣前照燈鎮(zhèn)流器,。該鎮(zhèn)流器采用新型數(shù)?；旌蠁纹瑱C(jī)進(jìn)行控制，減少了20％的元器件,；突破性采用軟開關(guān)技術(shù),、平面變壓器技術(shù),，提高了約4％的效率，功率器件和主變溫升較低,，整個(gè)PCB設(shè)計(jì)采用全貼片技術(shù),，提高了生產(chǎn)一致性和產(chǎn)品的可靠性，目前產(chǎn)品已量產(chǎn),。
參考文獻(xiàn)
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[2] 張勇,王曉靜,崔光照.基于單片機(jī)控制的氙氣燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,，25(4)：93-95.
[3] Microchip Company.PIC16F785/HV785數(shù)據(jù)手冊(cè)[S].Microchip Company,，2006.
[4] 姚建斌，高明煜.平面變壓器在汽車氙氣燈鎮(zhèn)流器中的應(yīng)用[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2010,30(2):13-15.
[5] 袁神龍,，王輔忠.基于MCU控制的汽車HID燈鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)與分析[J].電力電子技術(shù),2009,43(9):50-52.