MOSFET在汽車HID安定器中的應(yīng)用

    本方案以PWN驅(qū)動(dòng)和全橋PWM控制，配與 (硅能)的MOSFET,實(shí)現(xiàn)燈的點(diǎn)燈控制，諧振控制，功率曲線控制和保護(hù)控制。使得外圍器件少，可生產(chǎn)性好。

　一,控制原理框圖

推薦使用：前端DC-DC升壓可用華晶CS75N75型號(hào)MOSFET；后端DC-AC全橋逆變可用SKY(世蓋電子)和華晶 CS4N60、CS6N60、CS8N60、CS830/CS840等型號(hào)MOSFET。

   本方案由深圳威敏特實(shí)業(yè)提供，網(wǎng)址：http://www.wimtel.com/

方案控制特點(diǎn)

　　本方案采用PWM實(shí)現(xiàn)主功率諧振控制,配合硅能專門定制的MOSFET,電路結(jié)構(gòu)簡單,產(chǎn)品工作效率高,保護(hù)性能好,可靠性能高,成本低.

　　目前常見的HID方案為反激硬開關(guān)模式,變壓器一般工作于斷續(xù)模式或連續(xù)模式上.在斷續(xù)模式上,在變壓器在能量釋放完畢時(shí)出現(xiàn)高頻振蕩(即斷續(xù)模式),這個(gè)高頻振蕩對于MOS和續(xù)流管的影響非常大.往往要把變壓器的感量設(shè)計(jì)得比較大,這樣,變壓器工作于連續(xù)模式上.主MOS導(dǎo)通時(shí),MOS上漏極的電壓比較高,加大了變壓器MOS的損耗,降低了可靠性和效率.

　　我們的方案采用準(zhǔn)諧振設(shè)計(jì)當(dāng)變壓器的能量釋放完畢的導(dǎo)通MOS管,這樣,MOS管是在0電壓時(shí)導(dǎo)通,開通時(shí)的損耗幾乎為零.同時(shí),整個(gè)的輸出電壓波形非常規(guī)整,對于續(xù)流二極管的要求也降低了.

　　因?yàn)椴捎昧酥C振的控制方式,大大提高了方案的可靠性和性能.因此其可以使用普通的功率器件實(shí)現(xiàn)86% 以上的效率.

　　方案的工作過程

　　從控制原理框圖我們可以看出,電源負(fù)極首先經(jīng)過硅能MOSFET CS75N75的D極,從N-MOS的特性我們知道,當(dāng)電路接通,有一部份電流可以從S極流向D極,從而GS產(chǎn)生足夠的開啟電壓,CS75N75完全導(dǎo)通.

　　當(dāng)防反接管CS75N75導(dǎo)通,I/O口輸出一串PWM脈沖,在某時(shí)刻DC-DC管Q3導(dǎo)通,變壓器初級側(cè)、Q4接地點(diǎn)構(gòu)成通路,在變壓器的初級側(cè)有電流,初級繞組存儲(chǔ)能量,次級由輸出電容給負(fù)載供電.

　　當(dāng)Q5關(guān)斷、緩沖電路工作、變壓器釋放所儲(chǔ)能量.緩沖電路電容抑制Q6電壓上升速度,降低關(guān)斷損耗;Q6電壓上升到一定值,儲(chǔ)存在初級繞組中的能量通過變壓器次級繞組釋放給負(fù)載,并給電容充電;同時(shí)緩沖電路吸收次級多余能量.

　　當(dāng)能量釋放完畢,緩沖電路充當(dāng)諧振電路,吸收電容和初級電感發(fā)生諧振,次級二極管經(jīng)歷反向恢復(fù)過程.

　　當(dāng)諧振到電壓最低點(diǎn),再給出高脈沖,Q6開通,實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通.準(zhǔn)諧振設(shè)計(jì)工作在變頻狀態(tài),當(dāng)其它參數(shù)固定之后,開關(guān)頻率很大程度上取決于輸入電壓和負(fù)載條件. 控制芯片不停地分析和處理開關(guān)損耗問題.在空載時(shí),通過降低工作頻率以減少開關(guān)損耗.因此,在不同負(fù)載下采用不同的工作頻率以保持高效率.

　　　　方案在啟動(dòng)時(shí)檢測燈上面的電流,將控制燈的啟動(dòng)電流,因?yàn)樵诶錈魡?dòng)時(shí),燈的流經(jīng)電流很大,會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)問題:

　　1) 全橋MOS若Ron比較高,則會(huì)造成比較高損耗,降低MOS的安全性

　　2) 在低壓時(shí),造成MOS的驅(qū)動(dòng)電壓不足,導(dǎo)致燈熄滅或閃爍

　　因此控制燈電流可以很好解決上面的問題,使其處于我們的全橋MOS安全的范圍之內(nèi)

方案基本業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的保護(hù)性能,在燈的不同階段采取不同的保護(hù)策略,因此其對異常的保護(hù)效果非常好,如短路保護(hù)時(shí),其動(dòng)作的速度讓一般的儀器無法察覺.