怎样去设计一种自举驱动威廉希尔官方网站 ？

　　1 引 言
　　目前，HID汽车前照灯以其光效高，显色性好，寿命长等优点得到了广泛关注。与之配套的电子镇流器也成为当前电源研究中的一个热点。由于大部分汽车HID灯是交流灯，因此电子镇流器必须提供交流电流和交流电压。大多数两级式的电子镇流器均采用逆变威廉希尔官方网站 作为输出级。
　　为了抑制HID灯，特别是短弧金属卤化物灯的声共振问题，经常采用低频交流方波供电的策略，但为了快速点灯以及维弧，在点灯的开始阶段，逆变威廉希尔官方网站 的工作模式与过渡和稳定阶段的工作模式都还存在着很大的不同。总结如下：①在启动阶段，选择某一对角开关开通，以保证可靠启动。②在预热和维弧阶段，通常只需一个周期，即可保证辉光向弧光的稳定过渡。一个周期的长度与灯启动时刻的状态，即冷灯启动。还是热灯启动有关，也与灯的老化程度有关。一般来说，冷灯启动时，预热的周期短，而灯熄灭后，短时等待再启动情况下的周期长；老化严重的灯预热周期长。为了避免电极的不对称烧损。控制程序必须保证每个半波中的电流即时间积分相等。③在过渡期间和稳态期间，逆变频率约为400Hz，占空比为50％。
　　为产生较好的方波电流以及兼容预热期间的长周期，通常采用的是全桥逆变威廉希尔官方网站 拓扑。在全桥威廉希尔官方网站 中，必须仔细考虑两个上部开关管的驱动方案。对此，①从成本和体积角度来考虑，如果采用3个独立的电源来作控制电源方案。显然不合理。②如果采用集成自举芯片，如：IR2110或BA2030等，则因自举电容需要预充电。其电容量不能太小，还需要兼顾多个频率段的要求，会增加系统体积；此外，工作前，还要先为自举电容充电，以满足启动时长期单臂工作的需要。而且电容量的大小要按最低的切换频率设计，因而电容体积也不可能过小。③过低的频率一般都不适合采用脉冲变压器，因而可能会增加体积。
　　鉴于这些问题．这里采用分立元件构建自举驱动威廉希尔官方网站 的方案，该方案虽会增加元件数量，但不会增加太多的威廉希尔官方网站 面积，而且还可增加设计的自由度。采用提出的自举驱动威廉希尔官方网站 ．其驱动灵活．非常适合低频逆变器的应用。
　　2 交流方波逆变威廉希尔官方网站 分析
　　全桥逆变威廉希尔官方网站 的负载由电感和电阻串联而成。电感不仅是高压发生器中高压变压器的次级．同时也是镇流电感。逆变桥相当于加在负载两端的交流矩形波电压us=±ubus。在任一时刻，交流矩形波电压均满足：
　　
　　
　　说明在t（0+）时刻，电流变化率，即由负变正的上升率最大，uL也最大，随着负向电流的逐渐减小，电阻两端的负电压降绝对值逐渐降低，由式（8）可知，uL也逐渐减小，从而按式（6），电流的变化率降低，并且在uL=ubus电阻电压降为零时刻时，iL上升为零，而后电流变为正，此后电阻两端的电压uR反向变为正电压，uL继续降低，iL的上升率也继续降低。直到uR=ubus时刻，uL=0，iL才不再变化，从而达到正向稳态，稳态电流可表示为：
　　
　　要保证得到方波电流和电压．必须使过渡时间与稳态时间相比可以忽略。对此应综合考虑下述两个因素。①与灯的等效阻抗匹配的电感值不能过大．而灯的等效阻抗在过渡阶段主要是增高变化的。在稳态时等效阻抗最大，所以只要按照最小等效阻抗选取电感值，就能兼容过渡和稳态两种情况。②电感值的选择应考虑周期和频率的选取。在灯的运行过程中，400Hz约是最高频率，因此只要按照400Hz设计电感值，就能满足整个运行过程。
　　图1a示出仿真威廉希尔官方网站 ，为了更好地说明分析结果，电感值有意设定得比较大。图1b示出电感端电压uL和电阻端电压uR的仿真波形。由图1b可见，在过渡阶段，iL的过渡过程与分析结果基本一致。若减小电感值，则可缩短过渡过程。实际采用的电感值约为690μH。
　　
　　3 分立元件自举逆变威廉希尔官方网站 设计
　　图2示出采用分立电阻的自举驱动逆变威廉希尔官方网站 拓扑。它由分立元件组成，其特点是：①驱动威廉希尔官方网站 的电源地与逆变全桥的母线电源正接在一起．使得控制电源悬浮在母线电源之上；②主晶体管VQ1工作在截止和放大状态，而非完全的开关状态。在对桥臂开关施加开通信号期间，工作在恒流状态下：施加关断信号期间，工作在截止状态下。
　　
　　图3示出无稳压管的自举驱动威廉希尔官方网站 。当驱动控制信号为高电压，即等于控制电源电压UCC时，VQ1的基极电压ubVQ1=13V，VQ1截止，R7中没有电流流过．桥臂开关管VT1的栅源驱动电压 ugsVT1=0，VT1不导通。这时，无论VT1是上部开关管，还是下部开关管，VQ1的端电压uebVQ1也都等于Ucc+Ubus。
　　
　　当驱动控制信号为低电压．即等于控制电源地的电位时，VQ1的基极电压由R1，R2，R3决定，即：
　　
　　这一恒定电流IR1也要流经R7，所以R7的端电压即为ugsVT1。各电阻值的设定一定要使R7的端电压和栅源极电压满足驱动的要求。这样，R1的端电压和电流都是恒定的。即：
　　
　　另外需注意的是，桥臂上下两个开关管的驱动威廉希尔官方网站 中主晶体管的端电压uebVQx的波形差别非常大．这是因为自举驱动威廉希尔官方网站 的控制电源与全桥母线电源是串联的。对于上部开关管而言，当产生开通驱动信号时，控制电源与桥臂中点之间的电压为Ucc，此时主晶体管两端的压降可表示为：
　　
　　这是一个较低的电压。在VT1关断期间，由于VT1的源极也即桥臂中点的电位等于全桥母线电源地．则此时VQ1两端的电压降为：
　　
　　对于下部开关管而言，产生关断驱动信号期间，端电压也满足式 （13），但在产生开通驱动信号期间，由于下管的源极始终是母线电源地，所以此时VQ1的端电压可表示为：
　　
　　由此可见，相对于式（13）来说，式（14）和式（15）所代表的电压均为较高电压。由此可知，下管驱动威廉希尔官方网站 中主晶体管的工作条件较为恶劣，所以必须限制流过的电流．并降低功耗，同时选择额定功率较大的晶体管。
　　图 4示出根据图3威廉希尔官方网站 ，采用Spice4软件仿真得到的母线电压为单相全波整流滤波电压时上、下部驱动威廉希尔官方网站 中主晶体管VQ1的端电压uceVQ1和上、下部 VT1的栅源极驱动电压ugeVT1波形。可见，母线电压波形主要降落在主晶体管上。在驱动波形上体现不出来。仿真结果与分析结果完全吻合。
　　
　　综上所述，该威廉希尔官方网站 中的电阻值需仔细设计。设计原则是：①在开通驱动期间．流过栅源之间的电阻R1和主晶体管的电流要满足电流与R1的乘积，并符合驱动要求，而且应尽量小，以降低晶体管的功耗：②驱动电流要合适。
　　4 试验验证
　　图5a示出设计的电子镇流器在稳定工作期间，逆变威廉希尔官方网站 的灯电压ulamp和灯电流ilamp实测波形。由图可见，设计的自举驱动威廉希尔官方网站 完全能满足全桥驱动的需要。图5b示出电子镇流器在启动和预热期伺逆变威廉希尔官方网站 的ulamp实测波形。由图可见，自举驱动威廉希尔官方网站 不仅能满足在启动期间使某一对角主开关管始终导通．另一对角主开关管始终关断的控制要求，而且在预热维弧阶段，还能满足自适应相对更加低频的要求。
　　
　　5 结 论
　　对HID前照灯电子镇流器采用后级逆变威廉希尔官方网站 的自举驱动威廉希尔官方网站 进行了定量分析：提出了威廉希尔官方网站 设计和元器件选取原则；给出了仿真结果和实验波形。实验证明．所采用的自举驱动威廉希尔官方网站 能够很好地完成电子镇流器的工作要求。设计的逆变威廉希尔官方网站 用自举驱动威廉希尔官方网站 可以满足启动阶段频率的灵活调节。