Hid灯控制器、hid灯驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及集成电路设计技术领域，具体设及一种HID灯控制器、HID灯驱动 系统。
【背景技术】
[0002] HID化igh Intensity Discharge)灯，即高压气体放电灯，是隶灯、钢灯、金灯、氣 灯的统称。HID灯的亮度是传统面素灯泡的=倍，使用寿命比传统面素灯泡长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。
[0003] 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W溫度影 响为主。为了保证照明亮度均匀稳定，驱动HID灯的开关电源忍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溫度的升高 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，灯管溫度逐渐上升，HID灯两端电压随之升高，HID灯也由"7令灯" 状态进入"热灯"状态。为了保证HID可W快速平稳的启动，通常会使HID灯在处于冷灯状态 时W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W后，使其在 额定功率下进行恒功率工作。
[0004] 据上述原理，HID灯的工作过程通常可W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溫度的升高而上升，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W较大功率P聞E动负载HID灯;之后随着灯管逐渐预热，控制输出功率化Ut逐渐 由较大功率PH降低至较小功率化，直至HID灯进入热灯状态后，采用较小功率化对其进行恒 功率驱动。运种工作过程既可W保证HID灯的快速启动和预热，又可W保证其正常工作时照 明亮度均匀稳定。
[0005] 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VoW驱动负载。如图2所示，反激式变换器包括开 关管Ql、变压器Tl、二极管Dl、第一电容Cl和充电电容C2。开关管Ql由控制器控制，通过开关 管Ql的导通与截止在变压器Tl两端产生高频方波信号，变压器Tl将产生的方波信号W磁场 感应的方式传递到次级线圈，通过二极管Dl和充电电容C2的滤波整流作用，在输出端得到 稳定的输出。
[0006] 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。运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Ql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），运样对开关管Ql可能会产生很大的电压应力和开关损耗。
[0007]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Ql，W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Tl会产生较大 的磁通应力，当输出功率较大时，变压器Tl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 更局。 【实用新型内容】
[000引本实用新型提供一种HID灯控制器、驱动系统，W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。
[0009] 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W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；
[0010] 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；
[0011] 所述PWM控制模块用于为逻辑控制模块提供脉冲调制信号；
[0012] 所述逻辑控制模块根据所述定频与准谐振混合控制模块和PWM控制模块输出的信 号控制所述驱动模块。
[0013] 可选的，在所述的HID灯控制器中，所述定频与准谐振混合控制模块包括振荡器、 状态检测模块、准谐振控制模块W及定频控制模块;所述振荡器、准谐振控制模块W及定频 控制模块均与所述状态检测模块连接，并且，所述准谐振控制模块与一开关管的漏端连接， 所述准谐振控制模块和定频控制模块均与所述逻辑控制模块连接，所述驱动模块与所述逻 辑控制模块W及所述开关管的栅端连接；
[0014] 所述振荡器用于产生固定频率的脉冲信号；
[0015] 所述状态检测模块用于判断HID灯的状态，并根据HID灯的状态控制所述准谐振控 制模块或定频控制模块工作；
[0016] 所述HID灯处于恒功率驱动状态时，所述准谐振控制模块采用准谐振控制方式，在 检测到谐振的谷底点时导通开关管；
[0017] 所述HID灯处于大功率启动状态时，所述定频控制模块采用固定频率控制方式，W 所述振荡器提供的固定频率的脉冲信号作为时钟信号进行PWM调制。
[0018] 可选的，在所述的HID灯控制器中，所述状态检测模块根据所述HID灯启动后的延 时时间判断HID灯的状态。
[0019] 可选的，在所述的HID灯控制器中，所述定频与准谐振混合控制模块还包括一定时 器，所述定时器与所述状态检测模块连接，所述定时器用W检测所述HID灯启动后的延时时 间。
[0020] 可选的，在所述的HID灯控制器中，所述状态检测模块根据所述HID灯的输出功率 信息判断HID灯的状态。
[0021] 可选的，在所述的HID灯控制器中，所述状态检测模块检测通过采样HID灯的电压 和电流获知所述HID灯的输出功率信息。
[0022] 可选的，在所述的HID灯控制器中，所述HID灯控制器还包括一乘法器，所述乘法器 与所述状态检测模块连接，所述HID灯的电压采样信号和电流采样信号经所述乘法器产生 所述HID灯的输出功率信息。
[0023] 本实用新型还提供一种HID灯驱动系统，包括开关管、变压器、二极管、充电电容W 及HID灯控制器，所述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W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；
[0024] 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；
[0025] 所述PWM控制模块用于为逻辑控制模块提供脉冲调制信号；
[0026] 所述逻辑控制模块根据所述定频与准谐振混合控制模块和PWM控制模块输出的信 号控制所述驱动模块驱动所述开关管。
[0027] 可选的，在所述的HID灯驱动系统中，所述定频与准谐振混合控制模块包括:振荡 器、状态检测模块、准谐振控制模块W及定频控制模块;所述振荡器、准谐振控制模块W及 定频控制模块均与所述状态检测模块连接，并且，所述准谐振控制模块与所述开关管的漏 端连接，所述准谐振控制模块和定频控制模块均与所述逻辑控制模块连接，所述驱动模块 与所述逻辑控制模块W及所述开关管的栅端连接；
[0028] 所述振荡器用于产生固定频率的脉冲信号；
[0029] 所述状态检测模块用于判断HID灯的状态，并根据HID灯的状态控制所述准谐振控 制模块或定频控制模块工作；
[0030] 所述HID灯处于恒功率驱动状态时，所述准谐振控制模块采用准谐振控制方式，在 检测到谐振的谷底点时导通开关管；
[0031] 所述HID灯处于大功率启动状态时，所述定频控制模块采用固定频率控制方式，W 所述振荡器提供的固定频率的脉冲信号作为时钟信号进行PWM调制。
[0032] 可选的，在所述的HID灯驱动系统中，所述状态检测模块根据所述HID灯启动后的 延时时间判断HID灯的状态。
[0033] 可选的，在所述的HID灯驱动系统中，所述定频与准谐振混合控制模块还包括一定 时器，所述