最新全数字安定器设计方案解读

　　全数字方案则在灯启动的不同阶段采取不同的保护措施，比如启动阶段需要的电流情况和工作阶段的电流情况是不同的，那么就可以进行非常快速的短路电流保护。而全数字方案短路保护时间小于0.02秒，往往在示波器上无法观察到大电流产生，安定器就已经进入到保护状态了，并不会对灯的启动造成影响。

　　由于不同厂商的HID灯性能不尽相同，灯管压高差别相当大。在不同的冷热状态下，灯的击穿电压差别也是非常大，同时灯的功率给定也不同。因此很难用一种简单的控制模式来完美匹配不同灯的控制特性。在一些安定器的设计中采用多组控制曲线来匹配不同的HID灯，这会解决掉一些匹配的问题，但是同样也带来了其他的问题。因为即使是相同厂商的HID灯，不同时期的特性都会有差别，几组曲线不足涵盖目前HID灯厂商的全部系列。

　　因此必须从HID的启动原理和启动过程中寻找根本解决办法。使用MCU则可以动态检测灯的管压和灯的工作状态，然后采用电流控制和功率控制手段组合对HID灯进行细致的工作曲线控制，减少HID灯闪烁的影响，动态识别并适应灯在不同状态下对启动曲线的控制要求。

　　一般来讲，HID灯随着使用时间的增加，HID的老化现象会逐步显现出来，表现是HID灯的管压升高。如果采用恒功率的话，管压升高后电流会减少，而当电流减少到一定程度，容易发生熄弧问题。采用全数字设计时，当检测到灯老化到一定程度后，将转入恒流控制，维持HID灯亮度的稳定，可有效延长灯的寿命

　　图3：LED与HID照明功率与价格变化趋势

　　HID灯和其他的照明方式发展一样会向增强控制功能方向发展，而使用全数字控制则在这方面有其天然的优势。HID在稳定时基本上是个恒定负载，这对于HID安定器的控制性能要求是不高的，但是在汽车等应用中，由于汽车在行驶中会受到路面颠簸的影响，导致HID灯的工作状态一直在变化。HID采用恒功率控制，那么就要求恒功率的响应速度比较快，以很好地追随HID灯的波动。

　　目前没有具体的恒功率响应要求，汽车振动的频率是与发动机转速和行驶的速度成正比的。汽油发动机在高速是为6000转/分。汽车在高速公路时速110公里时，汽车的振动频率在4000~5000次/分。而振动频率又与路面相关。因此，HID灯方案的响应速度要超过汽车的最大振动频率，这要求环路带宽至少在1KHz以上。如果汽车在剧烈晃动时功率环响应速度不够，则灯有熄灭的可能，这对行车是很危险的。目前世强电讯的全数字方案功率环为5kHz，这个环路响应速度已足够避免这种危险。

　　对于高速的环路运算，一般会采用DSP来实现核心运算，但是HID是个对价格非常敏感的应用，而DSP的价格会在1美元以上，所以全数字方案选择了Silicon Labs的C8051 8位MCU，该系列MCU的处理速度(25MIPS)可以满足HID对性能和价格的要求。

　　LED vs. HID

　　HID将不断向普通家用车普及，同时也在控制技术成熟的同时向其他的行业应用拓展。目前在LED高速发展的情况下，HID将和LED以及其他照明方式细分应用，共同发展。

　　HID的发光效率高，但是安定器复杂。LED控制器相对简单些，但是LED发光效率比HID要低大约20%。因此，大功率LED的价格将高于HID照明方式。

　　另外，LED照明标称寿命很长，但是受到LED半衰期的影响，LED使用寿命会大受影响。因为目前大功率LED的半衰期大约为1万多小时，我们不可能会容忍灯亮度降低一半还继续使用，一般降低到30%就要更换了，这使实际上LED和HID的使用寿命相差不多。并且HID气体灯照明本身也在高速发展。因此，HID的发展前景是十分看好的，从目前的情形来看，其市场容量也在不断扩大。