高強度放電燈的控制方法、裝置及系統的製作方法

2023-10-09 07:26:29 2

專利名稱：高強度放電燈的控制方法、裝置及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高強度放電燈的控制方法、裝置及系統。
背景技術：
高強度放電燈(High Intensity Discharge,簡稱為HID)，也稱高亮度放電燈或 高壓氣體放電燈。目前常見的HID燈主要有三種，即汞(蒸氣)燈、鈉燈和金屬滷化物燈， 其中鈉燈又分低壓鈉燈(LowPressure Sodium,簡稱為LPS)和高壓鈉燈(High Pressure Sodium,簡稱為HPS)。目前汽車上多用金屬滷化物並充入氙氣的高強度氣體放電燈。這種 含有氙氣的新型汽車照明前大燈，又稱高強度放電燈或氣體放電式汽車氙氣照明大燈系統 (中文簡稱氙氣燈)。氙氣燈亮度大，發出的亮色調與太陽光比較接近，消耗功率低，可靠 性高，不受車上電壓波動影響，大幅度提高了夜間行車的可視度。目前，只有新款高檔車才 配置使用了這種新型前大燈。這種燈採用高科技將氙氣灌入石英管內，再透過精密的高壓 包將12V電瞬間提高至23000V，通過高壓電激發管內的氙氣，在兩極間產生一束超強的高 色溫電弧光。使發光效率和亮度提高3倍，壽命使用提高了 IO倍，與汽車使用壽命差不多。 HID燈被譽為二十一世紀革命性汽車照明產品，HID氙氣燈取代傳統滷素燈將是汽車乃至 照明領域發展的大勢所趨。 現有的汽車HID氙氣燈控制系統，在不同電壓下氙氣燈的穩定點火、功率控制，冷 熱燈的處理上不盡如意。同時存在以下問題損耗和發熱較大，效率較低；不同電壓下適應 性較差；針對不同燈適應性較差。 針對相關技術中高強度放電燈的穩定性比較差的問題，目前尚未提出有效的解決 方案。

發明內容
針對高強度放電燈的穩定性比較差的問題而提出本發明，為此，本發明的主要目 的在於提供一種高強度放電燈的控制方法，以解決上述問題。 為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種高強度放電燈的控制方 法。 根據本發明的高強度放電燈的控制方法包括CPU單元獲取來自反饋單元的關於 高強度放電燈的反饋電壓；CPU單元判斷反饋電壓是否大於第一電壓門限值；在反饋電壓 小於等於第一電壓門限值的情況下，CPU單元對高強度放電燈進行恆流輸出控制；在反饋 電壓大於第一電壓門限值的情況下，CPU單元判斷反饋電壓是否大於第二電壓門限值；在
反饋電壓小於等於第二電壓門限值的情況下，CPU單元對高強度放電燈進行恆功率輸出控制。 優選地，在反饋電壓大於第二電壓門限值的情況下，方法還包括CPU單元在恆功 率輸出控制結束之後開始計時；CPU單元判斷計時的時間是否到達預設時間；在計時的時 間到達預設時間的情況下，CPU單元進行臨界模式控制；在計時的時間未到達預設時間的情況下，cpu單元進行變頻控制。 優選地，cpu單元進行臨界模式控制包括cpu單元根據反饋單元中的電流反饋和/或電壓反饋的反饋參數的不同來對m0s驅動器的柵極驅動的佔空比或頻率進行調整。
優選地，在cpu單元進行恆功率輸出控制之後，方法還包括cpu單元判斷高強度放電燈的輸入和/或輸出是否存在故障；在高強度放電燈的輸入和/或輸出存在故障的情況下，則cpu單元對故障進行相應的處理；在高強度放電燈的輸入和/或輸出不存在故障的情況下，則cpu單元繼續進行恆功率輸出控制。 在cpu單元對高強度放電燈進行恆流輸出控制包括cpu單元獲取來自反饋單元的反饋電流；cpu單元根據反饋電流和參考電流來得到電流誤差；cpu單元根據電流誤差來調整升壓單元的電流。 為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種高強度放電燈的控制裝置。 根據本發明的高強度放電燈的控制裝置包括獲取模塊，用於獲取來自反饋單元的關於高強度放電燈的反饋電壓；第一判斷模塊，用於判斷反饋電壓是否大於第一電壓門限值；第一控制模塊，用於在反饋電壓小於等於第一電壓門限值的情況下，對高強度放電燈進行恆流輸出控制；第二判斷模塊，用於判斷反饋電壓是否大於第二電壓門限值；第二控制模塊，用於在反饋電壓小於等於第二電壓門限值的情況下，對高強度放電燈進行恆功率輸出控制。 為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種高強度放電燈的控制系統。 根據本發明的高強度放電燈的控制系統包括電源單元，提供電源；高壓點火單元，與高強度放電燈和電源單元電連接，為高強度放電燈點火提供電壓；升壓單元，與電源單元和高壓點火單元相連接，對電源單元提供的電壓進行升壓處理，並將升壓後的電壓提供給高壓點火單元；反饋單元，與升壓單元連接，提供與升壓單元相關的電壓反饋和/或電流反饋；cpu單元，，與升壓單元和反饋單元連接，用於執行權利要求1-5中任一項的方法，根據反饋單元提供的電壓反饋和/或電流反饋來控制升壓單元。 優選地，反饋單元還包括調理電路，其中，調理電路包括第一電阻、第二電阻、第一運算放大器、第一電容器，其中，第一運算放大器的第一輸入端連接至電源，第一運算放大器的第二輸入端經由第一電阻接地，第一電容器和第二電阻並聯於第一運算放大器的輸出端和第一輸入端之間。 優選地，升壓單元包括驅動及鎖止電路，在輸出電壓超過預定門限值時，對輸出電壓進行鎖止，其中，驅動及鎖止電路包括處理模塊、mos驅動單元、比較單元、驅動三極體，其中，比較單元的一個輸入端經由第三電阻連接至升壓單元，另一個輸入端經由第四電阻連接至電源單元，輸出端連接至驅動三極體；驅動三極體的一個輸出端連接至mos驅動單元，並通過第五電阻與處理模塊相連接。 優選地，電源單元包括濾波電路，對電源單元提供的電源進行濾波處理，其中，濾波電路包括第一電容、第二電容、第三電容、布線電感，其中，第一電容和布線電感串聯構
成lc濾波器；第二電容、第三電容與第二電感器構成n型濾波器。 通過本發明的高強度放電燈的控制方法包括cpu單元獲取來自反饋單元的關於高強度放電燈的反饋電壓；CPU單元判斷反饋電壓是否大於第一電壓門限值；在反饋電壓
小於等於第一電壓門限值的情況下，CPU單元對高強度放電燈進行恆流輸出控制；在反饋電壓大於第一電壓門限值的情況下，CPU單元判斷反饋電壓是否大於第二電壓門限值；在
反饋電壓小於等於第二電壓門限值的情況下，CPU單元對高強度放電燈進行恆功率輸出控
制。通過本發明，解決了難以對電流反饋和電壓反饋進行檢測的問題，進而達到了提高高強度放電燈穩定性的效果。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發
明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中 圖1是根據本發明實施例的高強度放電燈的控制系統的結構示意圖； 圖2是根據本發明實施例的高強度放電燈的控制方法的流程圖； 圖3是根據本發明實施例優選的高強度放電燈控制方法的流程圖； 圖4是根據本發明實施例優選的高強度放電燈控制方法的流程圖； 圖5是根據本發明實施例優選的高強度放電燈的控制系統的示意圖； 圖6是根據本發明實施例的高強度放電燈控制系統的電結構示意圖； 圖7是根據本發明實施例的驅動及鎖止電路的結構示意圖； 圖8是根據本發明實施例的濾波電路的示意圖； 圖9是根據本發明實施例優選的電壓調理電路的示意圖； 圖10是根據本發明實施例優選的電流調理電路的示意圖； 圖11是根據本發明實施例的高強度放電燈的控制裝置的示意圖。
具體實施例方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相
互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。 根據本發明的實施例，提供了 一種高強度放電燈的控制系統。
圖1是根據本發明實施例的高強度放電燈的控制系統的結構示意圖。 如圖1所示，該高強度放電燈的控制系統包括CPU單元1、升壓單元4、全橋驅動
輸出單元5、燈火單元7。其中，該控制系統包含智能控制和臨界模式控制模式。 如圖1所示智能控制控制框圖，該控制系統監測i^p和vlamp的值，將反饋環節檢
測的i^p和vlamp的值進行乘法運算，得出系統輸出的功率P^p，功率參考Prrf與系統輸出功
率PlamP相減得到功率誤差POT，功率誤差經調節器G。 (s)調節並結合控制算法後對脈衝寬度
調製(PulseWidth Modulation,簡稱為P麗)單元輸出進行調節，實現系統控制輸出。其中，
脈衝寬度調製P麗是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調製電晶體柵極或基極
的偏置，來實現開關穩壓電源輸出電晶體或電晶體導通時間的改變，這種方式能使電源的
輸出電壓在工作條件變化時保持恆定，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制
的一種非常有效的技術。 智能控制算法可以反饋升壓單元4中的電壓反饋和電流反饋，由於反饋參數不同，故冷熱燈點火後的電壓和電流反饋特徵不同，即ilamD和vlamD特徵不同，監測電壓調理電路輸出和電流調理電路輸出，就可以區分冷熱燈並結合不同的控制算法進行控制。
變頻及臨界模式控制，即根據所反饋的升壓單元4中的電壓反饋和電流反饋的反饋參數不同，以及氙氣燈控制系統的狀態，對MOS驅動的柵極驅動的佔空比或者頻率進行實時調整，以滿足氙氣燈控制系統正常啟動和穩態工作所需的工作電壓和工作電流。
優選地，該控制系統包含智能控制和臨界模式控制模式，智能控制包含CPU單元1、電源單元2、反饋單元3、升壓單元4以及全橋驅動輸出單元5，電源單元2產生CPU單元1和全橋驅動輸出單元5的供電電源，升壓單元4產生驅動高壓點火單元6和全橋驅動輸出單元5的輸入電壓，全橋驅動輸出單元5的輸出用來驅動燈驅動單元7。反饋單元3反饋系統輸入電壓、輸出電壓、輸出電流，CPU單元包括一 CPU或者DSP單片機，CPU單元根據反饋單元3的反饋調整智能控制算法，輸出控制升壓單元4以及全橋驅動輸出單元5。
其中，CPU單元1根據電壓調理電路和電流調理電路提供的電壓和電流反饋，進行算法運算，電流環、電壓環和功率控制，並驅動升壓單元4，產生全橋輸出單元5和高壓點火單元6之所需電壓，電壓和電流調理電路經CPU單元1運算後還可以實現故障診斷及保護，故障診斷及保護包括輸入過壓、輸入欠壓，當電壓反饋單元、電流反饋單元的反饋出現異常時，可以通過CPU進行判斷輸入過壓、輸入欠壓，過流或者燈開路，並關斷輸出或者改變控制算法進行保護。 優選地，汽車氙氣燈控制系統可以對新舊燈以及不同燈進行優化控制，具體實現為，新舊燈以及不同的燈，點火後以及燈預熱過程中的電壓調理電路和電流調理電路輸出的電壓、電流不同，針對不同的電壓電流曲線，控制系統採用不同的控制算法控制，實現了不同燈及新舊燈的適應性控制。 優選地，汽車氙氣燈控制系統具有不同電壓下啟動和再點火的電壓適應性，調理電路單元15除電壓反饋和電流反饋，還調理輸入電壓信號，根據不同的電源電壓，通過優化控制策略，設置不同的啟動參數和再點火參數，實現不同電壓下的適應性，減少了損耗和發熱量，提高了可靠性。 根據本發明實施例，提供了 一種高強度放電燈的控制方法。 圖2是根據本發明實施例的高強度放電燈的控制方法的流程圖。 如圖2所示，該方法包括如下步驟S202至步驟S210 : 步驟S202， CPU單元獲取來自反饋單元的關於高強度放電燈的反饋電壓； 步驟S204， CPU單元判斷反饋電壓是否大於第一電壓門限值； 步驟S206，在反饋電壓小於等於第一電壓門限值的情況下，CPU單元對高強度放
電燈進行恆流輸出控制； 步驟S208，在反饋電壓大於第一電壓門限值的情況下，CPU單元判斷反饋電壓是否大於第二電壓門限值； 步驟S210，在反饋電壓小於等於第二電壓門限值的情況下，CPU單元對高強度放電燈進行恆功率輸出控制。 其中，在反饋電壓大於第二電壓門限值的情況下，上述方法還可以包括CPU單元在恆功率輸出控制結束之後開始計時；CPU單元判斷計時的時間是否到達預設時間；在計時的時間到達預設時間的情況下，CPU單元進行臨界模式控制；在計時的時間未到達預設
時間的情況下，CPU單元進行變頻控制。
其中，CPU單元進行臨界模式控制還可以包括CPU單元根據反饋單元中的電流反饋和/或電壓反饋的反饋參數的不同來對MOS驅動器的柵極驅動的佔空比或頻率進行調整。 其中，在CPU單元進行恆功率輸出控制之後，上述方法還可以包括CPU單元判斷高強度放電燈的輸入和/或輸出是否存在故障；在高強度放電燈的輸入和/或輸出存在故障的情況下，則CPU單元對故障進行相應的處理；在高強度放電燈的輸入和/或輸出不存在故障的情況下，則CPU單元繼續進行恆功率輸出控制。 其中，在CPU單元對高強度放電燈進行恆流輸出控制還可以包括CPU單元獲取來自反饋單元的反饋電流；CPU單元根據反饋電流和參考電流來得到電流誤差；CPU單元根據電流誤差來調整升壓單元的電流。 圖3是根據本發明實施例優選的高強度放電燈控制方法的流程圖。
如圖3所示，該優選的高強度放電燈控制方法包括如下步驟
步驟S301，初始化。優選地，點燈時首先進行系統初始化。 步驟S302，自舉電容充電，固定頻率輸出。優選地，系統根據固定頻率固定佔空比進行輸出。 步驟S303，固定400V輸出調整。優選地，電壓環控制輸出為固定400V。 步驟S304，根據檢測結果判斷是否點火。點火成功轉入步驟SS305，否則，轉入步
驟S303。 步驟S305，開始過渡及燒燈過程。 步驟S306，將燈電壓與閥值電壓進行比較，判斷V > Value 1是否成立，當燈電壓小於等於閥值Valuel時，轉入步驟S307，否則進入第二判定閥值的過程2，詳細見圖4。
步驟S307，恆流輸出控制。當燈電壓達到閥值Valuel時，進入恆流驅動過程，通過電流閉環實現。 其中，當氙氣燈控制系統啟動時，以一定頻率和佔空比啟動，當氙氣燈控制系統啟
動後，通過變頻實現功率調整，使氙氣燈控制系統輸出功率按照既定的功率曲線變化。 在本發明中，如圖3所示控制流程，CPU控制包括電流控制反饋迴路和反饋功率控
制迴路，如果電流處於預置閥值最大級別，則電流控制迴路控制氙氣燈的功率；若電流值低
於預置閥值最大級別，功率控制迴路控制氙氣燈的功率。 圖4是根據本發明實施例優選的高強度放電燈控制方法的流程圖 如圖4所示，該優選的高強度放電燈控制方法包括如下步驟 步驟S401 ，當燈電壓小於等於第一閥值Valuel時，將燈電壓與閥值電壓Value2進
行比較，判斷V > Value2是否成立，當燈電壓V大於等於Value2，轉入步驟S403，否則，轉
入步驟S402。 步驟S402，進入恆功率過程。 步驟S403，判斷計時時間是否達到預設時間，即判斷此時是否為定時時間。如果達到預設時間，進入步驟S405，否則，轉入步驟404。
步驟S404，變頻控制及降功率過程
步驟S405，恆功率過程及臨界模式控制 步驟S406，判斷此時是否出現故障，如果出現故障，進入步驟S407，否則，轉入步
8驟S405。 步驟S407，故障處理 其中，在反饋電壓大於第二電壓門限值的情況下，上述方法還可以包括CPU單元在恆功率輸出控制結束之後開始計時；CPU單元判斷計時的時間是否到達預設時間；在計時的時間到達預設時間的情況下，CPU單元進行臨界模式控制；在計時的時間未到達預設
時間的情況下，CPU單元進行變頻控制。 優選地，當氙氣燈控制系統穩定後，根據圖4流程，通過實時微調MOS驅動的柵極驅動的佔空比或者頻率，使氙氣燈控制系統工作在臨界模式。臨界模式通過間接檢測升壓單元變壓器副邊電流來實現，當檢測到副邊電流電流為零時，使MOS驅動的柵極驅動為高，即開關工作在臨界模式下。 圖5是根據本發明實施例優選的高強度放電燈的控制系統的示意圖。 如圖5所示，該高強度放電燈控制系統包括CPU單元1、電源單元2、高壓點火單
元6、升壓單元4、反饋單元3、全橋輸出單元5和燈單元7。 其中，電源單元l，提供電源；高壓點火單元6，與高強度放電燈和電源單元1電連接，為高強度放電燈點火提供電壓；升壓單元4，與電源單元和高壓點火單元相連接，對電源單元1提供的電壓進行升壓處理，並將升壓後的電壓提供給高壓點火單元6;反饋單元3，與升壓單元4連接，提供與升壓單元4相關的電壓反饋和/或電流反饋；CPU單元，與升壓單元4和反饋單元3連接，根據反饋單元3提供的電壓反饋和/或電流反饋來控制升壓單元4。 電源單元2提供電源；高壓點火單元6與高強度放電燈和電源單元2電連接，為高強度放電燈點火提供電壓；升壓單元4與電源單元2和高壓點火單元6相連接，對電源單元2提供的電壓進行升壓處理，並將升壓後的電壓提供給高壓點火單元6 ;反饋單元3，與升壓單元連接，提供與升壓單元相關的電壓反饋和/或電流反饋；其中，反饋單元3還包括調理電路15，對電壓反饋和/或電流反饋進行調理。 CPU單元1包括單片機數位訊號處理器(Digital SignalProcessing，簡稱為DSP)及外圍電路、下載電路；電源電源2包括電源濾波電路，單片機的電源及M0S驅動電源；反饋單元3包括電壓反饋和電流反饋；升壓單元4包括變壓器、MOS及驅動電路；全橋輸出單元5包括全橋驅動晶片及保護電路；高壓點火單元6包括高壓輸出電路及充電限流電阻；燈單元7包括氙氣燈、屏蔽線纜、高壓包。 其中，電源單元2提供單片機的電源及MOS驅動電源，CPU單元1根據反饋單元3提供的電壓和電流反饋，控制及驅動升壓單元4，產生全橋輸出單元5和高壓點火單元6之所需電壓，全橋輸出單元5和高壓點火單元6驅動燈單元7，實現氙氣燈的點火、再起動以及穩定運行。 上述高強度放電燈控制系統包含智能控制和臨界模式控制模式，其中，智能控制包含CPU單元1、電源單元2、反饋單元3、升壓單元4以及全橋驅動輸出單元5，電源單元2產生CPU單元1和全橋驅動輸出單元5的供電電源，升壓單元4產生驅動高壓點火單元6和全橋驅動輸出單元5的輸入電壓，全橋驅動輸出單元5的輸出用來驅動燈驅動單元7。反饋單元3反饋系統輸入電壓、輸出電壓、輸出電流，CPU單元包括CPU或者DSP單片機，CPU單元根據反饋單元3的反饋調整智能控制算法，輸出控制升壓單元4以及全橋驅動輸出單元5， CPU控制包括電流控制反饋迴路和反饋功率控制迴路，如果電流處於預置閥值最大級別，則電流控制迴路控制氙氣燈的功率；若電流值低於預置閥值最大級別，功率控制迴路控制氙氣燈的功率。智能控制控制算法可以反饋單元3的反饋參數不同，區分冷熱燈並結合不同的控制算法進行控制。 上述智能控制還包含變頻控制和臨界導通模式控制，若電流值低於預置閥值最大級別，功率控制迴路控制氙氣燈的功率，變頻控制根據反饋單元3的反饋，通過算法得出不同的控制頻率和其它參數，通過功率控制迴路控制氙氣燈的功率，臨界導通模式控制實現軟開關控制，根據反饋單元3的反饋，智能控制得到M0S導通和關斷時機，結合變頻控制，實現臨界導通模式控制。 本系統包括電子控制單元(Electronic Control Unit,簡稱為ECU)控制器、連接ECU和氙氣燈的連接線、氙氣燈以及高壓點火電壓產生單元。其中，ECU控制器包括直流(Driect Current簡稱為DC)升壓單元和輸入輸出反饋單元以及中央處理器單元(CenterProcessor Unit，簡稱為CPU)控制及將DC升壓轉換為能夠驅動高強度放電燈的交流(Alternate Current,簡稱為AC)電壓的全橋開關單元，DC升壓單元可由變壓器副邊或者倍壓電路產生一次升壓，再由二級變壓器產生點火電壓。輸入輸出反饋單元包括輸出電壓反饋，輸出電流反饋，輸入電壓反饋；CPU控制及其它單元還包括反激電壓輸出鎖止及保護單元。 在本發明中，ECU控制器實現了 HID的智能控制和反激變換器的臨界控制；輸入輸出反饋單元和CPU控制實現了氙氣燈的點火、燒燈以及恆功率控制；CPU控制採用變頻變佔空比控制使損耗減少，發熱降低，電磁幹擾(Electro Magnetic Interference,簡稱為EMI)降低，同時減少EMI元件數量。 在本發明中，CPU控制可以區分冷熱燈並結合不同的控制算法進行控制，反饋單元3檢測輸出電壓，並根據燈點火後冷熱燈不同的電壓、電流等特性來區分冷熱燈，結合燈啟動電壓、啟動電流的特性，優化啟動時序，並採用不同的控制策略進行控制，以適應冷熱燈的啟動、再點火，實現冷熱燈控制。ECU控制器具有點火模式，預熱燒燈模式和穩定運行模式。其控制器進一步包括預熱模式，故障保護模式，熱燈再點火模式，高壓氙氣燈被用於汽車。 在本發明中，CPU控制包括電流控制反饋迴路和反饋功率控制迴路，反饋功率控制
迴路由電流反饋迴路和電壓反饋迴路經CPU進行運算後得出，如果電流處於預置閥值最大
級別，則電流控制迴路控制氙氣燈的功率；若電流值低於預置閥值最大級別，功率控制迴路
控制氙氣燈的功率。其中，故障保護包括輸入過壓、輸入欠壓、氙氣燈的連接線及氙氣燈開
路或者短路，當電壓反饋單元、電流反饋單元的反饋出現異常時，可以通過CPU進行判斷輸
入過壓、輸入欠壓，過流或者燈開路，並關斷輸出或者改變控制算法進行保護。 在本發明中，本發明對新舊燈以及不同燈進行優化控制，具體實現為，新舊燈以及
不同的燈，點火後以及燈預熱過程中的電壓、電流不同，針對不同的電壓電流曲線，控制系
統採用不同的控制算法控制，實現了不同燈及新舊燈的適應性控制。 下面將結合實例對本發明實施例的實現過程進行詳細描述。 圖6是根據本發明實施例的高強度放電燈控制系統的電結構示意圖。 如圖6所示，濾波電路10包括電感、電容；M0S驅動及鎖止電路11包括M0S驅動晶片、驅動限流電阻和鎖止保護電路；CPU單元12包括DSP晶片及外圍電路；倍壓電路13包 括高電壓產生電路及點火限流電阻；電結構圖還包括變壓器單元14，調理電路15包括輸入 電壓採集電路、輸出電壓及電流採集電路以及運算放大器調理電路；橋驅動單元16包括全 橋驅動晶片及外圍電路。 優選地，調理電路15包括第一電阻、第二電阻、第一運算放大器、第一電容器，其 中，第一運算放大器的第一輸入端連接至電源，第一運算放大器的第二輸入端經由第一電 阻接地，第一電容器和第二電阻並聯於第一運算放大器的輸出端和第一輸入端之間。
如圖5和圖6所示，其中，升壓單元4包括驅動及鎖止電路11、倍壓電路13以及 變壓器及低端M0S單元14，驅動及鎖止電路11驅動低端M0S，經變壓器產生升壓電壓；虛線 框內為反饋單元3，分別為輸入電壓、輸出電壓、輸出電流的反饋，反饋是通過電阻上的電壓 分壓得到，這些電壓經過調理電路調理，由CPU單元1的DSP採集後進行算法處理；升壓單 元4包括倍壓電路13和單元14以及MOS管和MOS管驅動鎖止電路；高壓點火單元6由倍 壓產生單元13以及變壓器單元14的電壓輸出一起構成。 本發明具有不同電壓下啟動和再點火的電壓適應性，調理電路單元15除電壓反 饋和電流反饋，還調理輸入電壓信號，根據不同的電源電壓，通過優化控制策略，設置不同 的啟動參數和再點火參數，實現不同電壓下的適應性，減少了損耗和發熱量，提高了可靠 性。 圖7是根據本發明實施例的驅動及鎖止電路的結構示意圖。 如圖7所示，驅動及鎖止電路11中的驅動單元驅動MOS單元，鎖止電路包含電壓 反饋21，電壓反饋和參考電壓22比較，經比較單元18比較後，驅動20單元Q100，M0S驅動 單元19由CPU單元17的10經過電阻R200驅動，當輸出電壓DC_OUT小於設定值時，比價 器單元18輸出為低，Q100截止，MOS驅動電路由CPU驅動，當輸出電壓DC_OUT大於設定值 時，比較器單元18輸出為高，Q100導通，禁止CPU單元對MOS驅動單元的驅動輸出，實現電 壓鎖止功能。
其中，上述驅動及鎖止電路包括處理模塊；MOS驅動單元；比較單元；驅動三極
管，其中，比較單元的一個輸入端經由第三電阻連接至升壓單元，另一個輸入端經由第四電
阻連接至電源單元，輸出端連接至驅動三極體；驅動三極體的一個輸出端連接至MOS驅動
單元，並通過第五電阻與處理模塊相連接。 圖8是根據本發明實施例的濾波電路的示意圖。 如圖8所示，電源濾波結構圖包括布線電感及電容C100構成的陷波濾波器，陷波 濾波器由電感和電容組成LC濾波器，電感利用PCB走線等效形成電感，和電容C100構成 濾波器，在特定頻率下形成諧振，外部電源輸入經陷波濾波器後，外部電源幹擾在諧振頻率 附近的幹擾，會被陷波濾波器衰減，實現對外部電源特定頻率幹擾濾波；MOS開關單元24在 開關頻率附近形成對外部電源幹擾，經陷波濾波器後，MOS開關對外部電源幹擾在開關頻率 附近的幹擾，會被陷波濾波器衰減，實現對MOS開關特定頻率幹擾濾波，即實現對控制器開 關頻率附近的陷波濾波，減小控制器對外部的輻射幹擾。電源濾波還包括電感L100和電容 C200、 C300，其中，電感LIOO和電容C200、 C300，構成TI型濾波器，TI型濾波器為低通濾波
器，外部電源輸入經n型濾波器後，外部電源幹擾在低通頻率以上的幹擾，會被n型濾波器 衰減，實現對外部電源特定頻率以上幹擾濾波；控制器單元形成的對外部電源幹擾，經n型濾波器後，控制器單元形成的對外部電源幹擾在低通頻率以上的幹擾，會被n型濾波器衰 減，實現控制器單元形成的對外部電源幹擾在低通頻率以上的幹擾濾波，減小控制器對外 部的輻射幹擾，實現對電源線上的濾波，進一步減少傳導幹擾。
上述濾波電路可以包括第一電容、第二電容、第三電容、布線電感，其中，第一電
容和布線電感串聯構成lc濾波器；第二電容、第三電容與第二電感器構成n型濾波器。
優選地，n型濾波器為低通濾波器。
圖9是根據本發明實施例優選的電壓調理電路的示意圖。 如圖9所示，根據本實施例的調理電路包括第四電阻、第五電阻、第一運算放大 器、第一電容器，其中，第一運算放大器的第一輸入端連接至電源，第一運算放大器的第二 輸入端經由第四電阻接地，第一電容器和第五電阻並聯於第一運算放大器的輸出端和第一 輸入端之間。 輸入電壓和輸出電壓的調理電路都可以如圖6所示，不同的是輸入電壓調理電路 沒有圖中捕獲輸入以及所連接的二極體。 輸入電壓和輸出電壓經過電阻r100、 r101分壓後，產生圖中電壓採集，電壓採集 經電阻r102、r103、電容c102以及運算放大器u100進行調理，產生圖中所示的電壓採樣調 理輸出，該電壓採樣調理輸出經cpu單元採集後參與控制算法運算。 電壓採樣調理輸出經二極體d100後產生電壓採樣捕獲輸入，電壓採樣捕獲輸經
cpu單元捕獲後，可以進行狀態變化，參與控制算法運算。 圖10是根據本發明實施例優選的電流調理電路的示意圖。 如圖io所示，根據本發明實施例的電流調理電路包括第八電阻、第九電阻、第十 電阻、第十一電阻、第二運算放大器、第二電容器和電感，其中，電感的一個輸入端經由第八 電阻接地，另一端經由第二電容器接地且經由第九電阻連接至第二運算放大器的第一輸入 端；第二運算放大器的第二輸入端經由第十一電阻接地；第十電阻並聯於第二運算放大器 的第一輸入端和輸出端之間。 電流反饋採集調理電路可以如圖7所示，電流反饋經電阻r106後，產生圖中所示 電流採樣電壓，電感l100、電容c104為濾波電路，進行濾波後的電壓經電阻r106、 r107、 r108、電容c103以及運算放大器uioi進行調理，產生圖中所示的電流採樣調理輸出，該電 流採樣調理輸出經cpu單元採集後參與控制算法運算。 cpu單元1根據電壓調理電路和電流調理電路提供的電壓和電流反饋，進行算法 運算，電流環、電壓環和功率控制，並驅動升壓單元4，產生全橋輸出單元5和高壓點火單元 6之所需電壓。 cpu控制包括電流控制反饋迴路和反饋功率控制迴路，反饋功率控制迴路由電流 反饋迴路和電壓反饋迴路經cpu進行運算後得出，如果電流處於預置閥值最大級別，則電 流控制迴路控制氙氣燈的功率；若電流值低於預置閥值最大級別，功率控制迴路控制氙氣 燈的功率。 電壓和電流調理電路經cpu單元運算後還可以實現故障診斷及保護，故障診斷及 保護包括輸入過壓、輸入欠壓，當電壓反饋單元、電流反饋單元的反饋出現異常時，可以通 過cpu進行判斷輸入過壓、輸入欠壓，過流或者燈開路，並關斷輸出或者改變控制算法進行 保護。
汽車氙氣燈控制系統可以對新舊燈以及不同燈進行優化控制，具體實現為，新舊 燈以及不同的燈，點火後以及燈預熱過程中的電壓調理電路和電流調理電路輸出的電壓、 電流不同，針對不同的電壓電流曲線，控制系統採用不同的控制算法控制，實現了不同燈及 新舊燈的適應性控制。 汽車氙氣燈控制系統具有不同電壓下啟動和再點火的電壓適應性，調理電路單元 15除電壓反饋和電流反饋，還調理輸入電壓信號，根據不同的電源電壓，通過優化控制策 略，設置不同的啟動參數和再點火參數，實現不同電壓下的適應性，減少了損耗和發熱量， 提高了可靠性。 根據本發明實施例，提供了 一種高強度放電燈的控制裝置。 圖11是根據本發明實施例的高強度放電燈的控制裝置的示意圖。 如圖11所示，該裝置包括獲取模塊1101、第一判斷模塊1102、第一控制模塊
1103、第二判斷模塊1104和第二控制模塊1105。 其中，獲取模塊1101，用於獲取來自反饋單元的關於高強度放電燈的反饋電壓； 第一判斷模塊1102，用於判斷反饋電壓是否大於第一電壓門限值；第一控制模塊1103，用 於在反饋電壓小於等於第一電壓門限值的情況下，對高強度放電燈進行恆流輸出控制；第 二判斷模塊1104，用於判斷反饋電壓是否大於第二電壓門限值；第二控制模塊1105，用於 在反饋電壓小於等於第二電壓門限值的情況下，對高強度放電燈進行恆功率輸出控制。
以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來 說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為 本發明的保護範圍。 從以上的描述中，可以看出，本發明實現了如下技術效果
1、降低了整體功耗和發熱量。 本發明的目的是提供一種汽車HID系統，實現智能控制以及反激變化器的臨界模 式控制，降低了整體功耗和發熱量，提高了效率。 2、實現了輸出電壓鎖止，保護後端元器件，提高了元件可靠性和使用壽命。 由於本發明反激變化器輸出電壓鎖止保護，實現了輸出電壓鎖止，保護變壓器及
後端元器件，提高了元件可靠性和使用壽命。 3、實現了不同電壓下適應性。 根據不同的電源電壓，通過優化控制策略，實現不同電壓下的適應性，減少了損耗
和發熱量，提高了可靠性。 4、採用變頻控制，減少損耗和輻射。 5、採用電源入口陷波濾波器設計，減少傳導發射幹擾。 6、能夠更好地對電壓反饋和電流反饋進行調理。 7 、解決了穩定性比較差的問題。 綜上所述，本發明可以同時解決現有氙氣燈系統損耗大、發熱大，電壓適應性差， 冷熱燈及不同燈適應性差等問題。本發明的目的是提供一種汽車氙氣燈控制系統，實現智 能控制以及反激變化器的臨界模式控制，降低了整體功耗和發熱量，提高了效率；與傳統大 燈相比有亮度高、效率高、節能的優點。 需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的
13計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不 同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。 顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們 中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的 硬體和軟體結合。 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種高強度放電燈的控制方法，其特徵在於，包括CPU單元獲取來自反饋單元的關於所述高強度放電燈的反饋電壓；所述CPU單元判斷所述反饋電壓是否大於第一電壓門限值；在所述反饋電壓小於等於所述第一電壓門限值的情況下，所述CPU單元對所述高強度放電燈進行恆流輸出控制；在所述反饋電壓大於所述第一電壓門限值的情況下，所述CPU單元判斷所述反饋電壓是否大於第二電壓門限值；在所述反饋電壓小於等於所述第二電壓門限值的情況下，所述CPU單元對所述高強度放電燈進行恆功率輸出控制。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述反饋電壓大於所述第二電壓門限 值的情況下，所述方法還包括所述CPU單元在所述恆功率輸出控制結束之後開始計時； 所述CPU單元判斷所述計時的時間是否到達預設時間；在所述計時的時間到達所述預設時間的情況下，所述CPU單元進行臨界模式控制； 在所述計時的時間未到達所述預設時間的情況下，所述CPU單元進行變頻控制。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述CPU單元進行臨界模式控制包括所述CPU單元根據所述反饋單元中的電流反饋和/或電壓反饋的反饋參數的不同來對 MOS驅動器的柵極驅動的佔空比或頻率進行調整。
4. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，在所述CPU單元進行恆功率輸出控制之後，所述方法還包括所述CPU單元判斷所述高強度放電燈的輸入和/或輸出是否存在故障； 在所述高強度放電燈的輸入和/或輸出存在故障的情況下，則所述CPU單元對所述故障進行相應的處理；在所述高強度放電燈的輸入和/或輸出不存在故障的情況下，則所述CPU單元繼續進 行恆功率輸出控制。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述CPU單元對所述高強 度放電燈進行恆流輸出控制包括所述CPU單元獲取來自反饋單元的反饋電流；所述CPU單元根據所述反饋電流和參考電流來得到電流誤差；所述CPU單元根據所述電流誤差來調整升壓單元的電流。
6. —種高強度放電燈的控制裝置，其特徵在於，包括獲取模塊，用於獲取來自反饋單元的關於所述高強度放電燈的反饋電壓； 第一判斷模塊，用於判斷所述反饋電壓是否大於第一電壓門限值； 第一控制模塊，用於在所述反饋電壓小於等於所述第一電壓門限值的情況下，對所述高強度放電燈進行恆流輸出控制；第二判斷模塊，用於判斷所述反饋電壓是否大於第二電壓門限值； 第二控制模塊，用於在所述反饋電壓小於等於所述第二電壓門限值的情況下，對所述高強度放電燈進行恆功率輸出控制。
7. —種高強度放電燈的控制系統，其特徵在於，包括電源單元，提供電源；高壓點火單元，與高強度放電燈和所述電源單元電連接，為所述高強度放電燈點火提 供電壓；升壓單元，與所述電源單元和所述高壓點火單元相連接，對所述電源單元提供的電壓 進行升壓處理，並將升壓後的電壓提供給所述高壓點火單元；反饋單元，與所述升壓單元連接，提供與所述升壓單元相關的電壓反饋和/或電流反饋；CPU單元，，與所述升壓單元和所述反饋單元連接，用於執行權利要求1-5中任一項所 述的方法，根據所述反饋單元提供的所述電壓反饋和/或所述電流反饋來控制所述升壓單 元。
8. 根據權利要求7所述的控制系統，其特徵在於，所述反饋單元還包括調理電路，其中，所述調理電路包括第一電阻、第二電阻、第一運算放大器、第一電容器，其中，所述第一運算放大器的第一輸入端連接至電源，所述第一運算放大器的第二輸入端經 由第一電阻接地，所述第一電容器和所述第二電阻並聯於所述第一運算放大器的輸出端和 所述第一輸入端之間。
9. 根據權利要求7所述的控制系統，其特徵在於，所述升壓單元包括驅動及鎖止電路， 在輸出電壓超過預定門限值時，對所述輸出電壓進行鎖止，其中，所述驅動及鎖止電路包括處理模塊、M0S驅動單元、比較單元、驅動三極體，其中，所述比較單元的一個輸入端經由第三電阻連接至所述升壓單元，另一個輸入端經由第 四電阻連接至電源單元，輸出端連接至所述驅動三極體；所述驅動三極體的一個輸出端連接至所述M0S驅動單元，並通過第五電阻與所述處理 模塊相連接。
10. 根據權利要求7所述的控制系統，其特徵在於，所述電源單元包括濾波電路，對所 述電源單元提供的電源進行濾波處理，其中，所述濾波電路包括第一電容、第二電容、第三電容、布線電感，其中，所述第一電容和所述布線電感串聯構成LC濾波器；所述第二電容、所述第三電容與第二電感器構成n型濾波器。
全文摘要
本發明公開了一種高強度放電燈的控制方法、裝置及系統。其中，該方法包括CPU單元獲取來自反饋單元的關於高強度放電燈的反饋電壓；CPU單元判斷反饋電壓是否大於第一電壓門限值；在反饋電壓小於等於第一電壓門限值的情況下，CPU單元對高強度放電燈進行恆流輸出控制；在反饋電壓大於第一電壓門限值的情況下，CPU單元判斷反饋電壓是否大於第二電壓門限值；在反饋電壓小於等於第二電壓門限值的情況下，CPU單元對高強度放電燈進行恆功率輸出控制。通過本發明，能夠縮短高強度放電燈達到標準規定亮度的時間，減少損耗，提高高強度放電燈的可靠性和穩定性。
文檔編號H05B41/36GK101742802SQ20101003398
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月7日 優先權日2010年1月7日
發明者張天水 申請人:北京經緯恆潤科技有限公司