HID燈和電子鎮(zhèn)流器間的接口設(shè)計(jì)

相對于兩級線路而言，在HID 燈的各個(gè)工作階段，三級線路鎮(zhèn)流器自身的可靠性也比較高，因?yàn)樵?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/HID">HID 電子鎮(zhèn)流器線路中，可靠性方面最大的“原理級隱患”來自于工作在高頻開關(guān)狀態(tài)的橋式結(jié)構(gòu)。原因是這樣的: 如果橋臂開關(guān)管體內(nèi)寄生二極管反向恢復(fù)時(shí)間長( 如> 150nS) ，則上開關(guān)管( 或下管) 開通時(shí)刻下管( 或上管) 的體內(nèi)寄生極管可能還處在續(xù)流狀態(tài)，上管( 或下管) 的開啟，會在下管( 或上管) 的體內(nèi)寄生二極管中引起劇烈的反向恢復(fù)， 并進(jìn)一步引起下管( 或上管) 的誤導(dǎo)通，從而導(dǎo)致上下開關(guān)管直通而燒毀橋臂。雖然三階線路也有橋式結(jié)構(gòu)，但是橋臂開關(guān)工作于70Hz ～400Hz 的低頻，基本避免了高頻工作開關(guān)管體內(nèi)寄生二極管反向恢復(fù)慢所導(dǎo)致的橋臂燒毀的問題。

而在標(biāo)準(zhǔn)的兩極線路中，橋臂開關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，此時(shí)鎮(zhèn)流器的可靠性將成為一個(gè)突出的問題。為了降低兩級線路在可靠性上的風(fēng)險(xiǎn)，HBCF線路有兩種應(yīng)用廣泛的改進(jìn)版本，如圖3 所示。改進(jìn)版本1 ( 圖3 左，Philips 方案) : 將標(biāo)準(zhǔn)的半橋改變?yōu)殡pBUCK 結(jié)構(gòu)，引入外部快恢復(fù)二極管來給電感電流續(xù)流，完全消除了橋式結(jié)構(gòu)MOS 管直通的問題。改進(jìn)版本2 ( 圖3 右，Osram 方案) : 在橋臂兩個(gè)MOS 管的漏極分別串入肖特基二極管，以便阻斷MOS 管體內(nèi)寄生二極管的工作，再反并聯(lián)快恢復(fù)二極管給電感電流續(xù)流，該方案也基本消除了橋臂直通的問題，但是要注意肖特基的溫升。

實(shí)現(xiàn)HBCF 電感電流臨界工作模式( 提高橋臂可靠性) ，同時(shí)保證電感電流的峰值是可控的( 以便控制燈電流大小并限制橋臂開關(guān)最大電流) ， 則在HBCF 控制線路中必須具備兩個(gè)基本功能，即電感電流峰值檢測功能和電感電流過零檢測功能，以便快速控制橋臂開關(guān)的開通和關(guān)斷動作。在HBCF線路中，國際知名照明公司都有各自的專用芯片來實(shí)現(xiàn)電流峰值檢測和電流過零檢測的功能，譬如飛利浦公司的CCIC 芯片， 銳高公司的CM3493 芯片等。國內(nèi)雖然有許多HID 電子鎮(zhèn)流器生產(chǎn)企業(yè)，但是都沒有一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的控制芯片，所以國內(nèi)HID 鎮(zhèn)流器的主線路絕大部分都是采用三級結(jié)構(gòu)。少數(shù)幾家國內(nèi)小企業(yè)嘗試仿造飛利浦公司的CCIC 芯片，并且基于這個(gè)仿造芯片，可以制造出兩極線路的鎮(zhèn)流器。但是這種嘗試難免會由于專利壁壘的限制，而在日后受到飛利浦公司的追殺。

4 HID 電子鎮(zhèn)流器同燈接口性能測試方法

可以通過一組測試試驗(yàn)來系統(tǒng)地評估HID 鎮(zhèn)流器對燈接口匹配性能的好壞，它們分別是: 點(diǎn)火測試、頻繁點(diǎn)燈流明維持率測試、長期工作時(shí)效測試、EOL 風(fēng)險(xiǎn)測試。

(1) 點(diǎn)火測試

點(diǎn)火測試的目的是評估鎮(zhèn)流器的點(diǎn)燈能力。在測鎮(zhèn)流器(DUT) 取極限偏差參數(shù)時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，最長燈線下，能否多次點(diǎn)亮不同壽命階段的冷燈和熱燈。測試中所用的HID 燈是經(jīng)過特殊處理的，電極都有不同程度的磨損。

(2) 頻繁點(diǎn)燈流明維持率測試

頻繁點(diǎn)燈流明測試的目的就是評估鎮(zhèn)流器驅(qū)動HID 燈時(shí)燈電極物質(zhì)的濺射程度，也可以粗略預(yù)測該鎮(zhèn)流器和燈配套使用后燈的壽命。通過比較DUT鎮(zhèn)流器和基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器對同一批次HID 燈頻繁點(diǎn)燈后流明測試結(jié)果的差異，就可以判斷DUT 鎮(zhèn)流器的接口參數(shù)設(shè)置是否適合。

(3) 長期工作時(shí)效測試

長期工作時(shí)效測試的目的是綜合評估DUT 鎮(zhèn)流器長時(shí)間驅(qū)動HID 燈時(shí)燈電極物質(zhì)的蒸發(fā)程度、顯色指數(shù)的一致性和色溫的穩(wěn)定性。

(4) EOL 風(fēng)險(xiǎn)測試

該測試的目的是評估鎮(zhèn)流器和燈配套工作時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)鎮(zhèn)流器產(chǎn)品規(guī)格書中的數(shù)據(jù)說明，將6 個(gè)待測鎮(zhèn)流器取極限偏差參數(shù)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按照一定周期多次驅(qū)動EOL 燈，并測量在每個(gè)驅(qū)動周期中，EOL 燈箍頸處的最高溫度。測試標(biāo)準(zhǔn)要求決大部分溫度點(diǎn)位于350℃ 之下，而且6 個(gè)DUT 鎮(zhèn)流器都不能失效，否則測試失敗。

5 結(jié)論

本文圍繞兩個(gè)核心概念———匹配性和可靠性，闡述了HID 電子整流器和燈之間接口設(shè)計(jì)的基本原理，以及接口性能測試的基本方法。相信本文可以對國內(nèi)同行有所幫助，同時(shí)也希望同行指出文中不足之處，以期改進(jìn)。