CN110177418A - 一种碳化硅hid灯高频驱动电路 - Google Patents
一种碳化硅hid灯高频驱动电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其包括EMI滤波整流电路、功率因数校正电路、半桥逆变电路、半桥驱动电路和点火电路;交流市电接入EMI滤波整流电路,EMI滤波整流电路进行滤波整流后再至功率因数校正电路进行功率因数补偿输出直流电压为点火电路提供电源,半桥逆变电路用于生成并提供两路脉冲信号,半桥驱动电路包括两路驱动电路和两个碳化硅MOS管,两路脉冲信号对应接入两路驱动电路,每路驱动电路驱动一个碳化硅MOS管的导通关断,两个碳化硅MOS管构成半桥电路,两个碳化硅MOS管的交替导通和关断驱动点火电路,点火电路在点亮时提供高压脉冲并在点亮后提供稳定的低压供电电压。本发明显著提高了安全性、可靠性、稳定性和抗干扰性。
Description
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域,尤其涉及一种碳化硅HID灯高频驱动电路。
背景技术
现有HID灯驱动电路一般是采用高耗能的工频电感直接驱动,也有部分电路采用高频驱动。在驱动IC输出端与功率开关MOSFET管之间,用一个限流电阻相隔开。由于MOSFET管完全放电需要一定时间,仅加限流电阻无法保证两个功率开关管交替导通。现有电力电子器件大部分都是由硅材料制成,在高频、强辐射、高温等环境下,硅材料器件无法正常工作,并且无法满足更高的工作效率和更高的功率密度。
在高频、强辐射的环境下硅材料器件无法正常工作,且硅管导通电阻大,在高功率电路中发热严重,长时间工作驱动电路容易出现异常。以往的硅功率开关管逐渐无法满足市场要求,新器件碳化硅的出现掀起了功率电路改型的浪潮,国内对SiC MOSFET的研究起步较晚,对于其驱动电路的研究成果比较少见,大多数驱动电路还处于研发阶段,开发周期长,难度大。与传统的Si MOSFET相比,SiC MOSFET安全阈值很小,对驱动电路的寄生参数很敏感,驱动电路的一个电压尖峰很可能就会击穿GS之间的氧化层。并且半桥输入信号会存在干扰的问题,要确保两个MOS开关管不会发生同时导通现象,半桥驱动电路设计难度比较大。功率转换率低,电路能耗较大,硅材料器件无法达到更高的工作效率和功率密度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化硅HID灯高频驱动电路。
本发明采用的技术方案是:
一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其包括EMI滤波整流电路、功率因数校正电路、半桥逆变电路、半桥驱动电路和点火电路;交流市电接入EMI滤波整流电路,EMI滤波整流电路对交流市电进行滤波整流后输出至功率因数校正电路进行功率因数补偿,功率因数校正电路输出直流电压为点火电路提供电源,半桥逆变电路包括一振荡器,该振荡器用于生成并提供两路脉冲信号,半桥驱动电路包括两路驱动电路和两个碳化硅MOS管,两路脉冲信号对应接入两路驱动电路,每路驱动电路驱动一个碳化硅MOS管的导通关断,两个碳化硅MOS管构成半桥电路,两个碳化硅MOS管的交替导通和关断进而驱动点火电路,点火电路在碳化硅HID灯点亮时提供高压脉冲并在碳化硅HID灯点亮后转为提供稳定的低压供电电压。
进一步地,直流电压为400v直流电压。
进一步地,EMI滤波整流电路包括共模电感,交流市电的一端通过一熔断器接入共模电感一线圈的一端,交流市电的另一端连接共模电感另一线圈的一端,交流市电两端通过压敏电阻RV连接,共模电感一线圈的一端和共模电感的另一线圈的一端之间串接有电容C11,共模电感一线圈的另一端和另一线圈的另一端作为EMI滤波整流电路的两个输出端,两个输出端之间并联有电阻R11和电容C21,电容C31的一端连接一个输出端,电容C41的一端连接另一个输出端,电容C31和电容C41的另一端接地。
进一步地,其中,所述电容C11的取值为0.1μF,电容C21取值为0.33μF,电容C31和C41的取值均为4700Pf,电阻R11取值为1MΩ。C11、C21被用于衰减差模(对称性)干扰信号,C31、C41对共模(不对称性)干扰信号起抑制作用,R11为C11、C21的放电电阻。当有共模干扰时,共模电感耦合后产生很大的阻抗,使干扰无法通过,对后级电路起到了保护作用。
进一步地,功率因数校正电路采用MC33262作为控制芯片的APFC功率因数校正电路,对整理滤波后的输入电压进行去耦并升压至400V直流电压。
进一步地,振荡器为SG3525振荡器,振荡器的RT引脚通过振荡电阻RT接地,振荡器的CT引脚通过放电电阻RD连接振荡器的DSIC引脚,振荡器的CT引脚通过振荡电容CT接地,放电电阻RD为振荡电容CT提供了放电通道;通过改变放电电阻RD的阻值改变振荡电容CT的放电时间并调节死区时间。
进一步地,振荡电容的CT取值为3300pF,放电电阻RD取值为2kΩ,振荡电阻RT取值1k~3.5kΩ,输出的振荡频率fo的取值范围为45.228~35.862KHz。
进一步地,半桥驱动电路的每路驱动电路包括光耦隔离电路、脉冲放大电路、电源电路和驱动电阻,电源电路分别为光耦隔离电路和脉冲放大电路提供工作电源,脉冲信号依次通过光耦隔离电路、脉冲放大电路和驱动电阻连接碳化硅MOS管的栅极,光耦隔离电路对脉冲信号进行去耦,脉冲放大电路对去耦后的脉冲信号进行放大处理,放大后的脉冲信号通过驱动电阻驱动对应的碳化硅MOS管的栅极工作。
进一步地,半桥驱动电路还包括过流保护电路和快速关断电路,快速关断电路包括反向二极管和关断电阻,反向二极管的阴极连接放大电路的输出端,反向二极管的阳极通过关断电阻连接N型MOS管的栅极,过流保护电路为并联在N型MOS管栅源极两侧的高值电阻。
进一步地,快速关断电路的关断电阻的阻值为4.7Ω,驱动电阻的阻值为20Ω,过流保护电路的高值电阻的阻值为47kΩ。
进一步地,两个碳化硅MOS管构成半桥电路的具体为:直流电压的正极接入其中一个碳化硅MOS管Q13的漏极,碳化硅MOS管Q13的源极连接另一个碳化硅MOS管Q23的漏极,碳化硅MOS管Q23的源极接地。
进一步地,点火电路包括变压器T13、可控硅Q3和双向二极管DB3,碳化硅MOS管Q13的源极通过电容C13连接变压器T13副边的一端,直流电压的正极一次通过电阻R13和电阻R23连接变压器13副边的一端,变压器T13副本的另一端连接HID灯的一端,HID灯的另一端接地,HID灯的两端之间依次串接有电容C23和电容C33,
变压器T13副边的一端和原边的一端之间依次串接有电阻R33和电阻R43,变压器T13原边的一端通过电容C43接地,变压器T13原边的另一端连接可控硅Q3一端,变压器T13原边的另一端依次通过电阻R53和电阻R63连接双向二极管DB3的一端,双向二极管DB3的一端通过电容C53接地,双向二极管DB3的另一端连接可控硅Q3的控制端,可控硅Q3的另一端接地。
进一步地,所述碳化硅MOS管Q13和碳化硅MOS管Q23均采用型号为C2M0080120D的MOS管,所述电阻R13、电阻R23、电阻R33和电阻R43的阻值均为270KΩ,电阻R53的阻值为1.8MΩ,电阻R63的阻值为2MΩ;所述电容C13和电容C43的容值均为1μF,电容C23和电容C33的容值均为1000pF,电容C53的容值为4.7μF,所述变压器T13的原边匝数为2,变压器的副边匝数为48。
本发明采用以上技术方案,采用碳化硅(SiC)作为半桥驱动电路的开关管,SiCMOSFET具有阻断电压高、高频特性好、通态损耗小以及耐高温等优良特性。SiC MOSFET的寄生电容和导通电阻比Si MOSFET要小得多,很大程度上提升了系统的功率与转换效率,节约了整个系统的成本并实现系统体积小型化。本发明解决半桥输入信号之间的干扰、寄生信号和误导通等问题,使SiC MOSFET能工作在最佳状态,实现在高电压、大电流、大功率和高温度等环境中正常工作。本发明的驱动电路显著提高了安全性、可靠性、稳定性和抗干扰性。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明;
图1为本发明一种碳化硅HID灯高频驱动电路的结构框图;
图2为本发明的EMI滤波整流电路示意图;
图3为本发明的功率因数校正电路示意图;
图4为本发明的半桥逆变电路示意图;
图5为本发明的半桥驱动电路的驱动电路的原理框图;
图6为本发明的半桥驱动电路示意图;
图7为本发明的点火启动路示意图;
图8为本发明的输入电压与功率因数关系图;
图9为本发明的输入电压与输出功率的关系图;
图10为本发明的输入电压与输出效率的关系图;
图11为本发明的频率与输出功率关系图;
图12为本发明的频率与效率关系图;
图13为本发明的半桥逆变输出波形。
具体实施方式
如图1-13之一所示,本发明公开了一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其包括EMI滤波整流电路、功率因数校正电路、半桥逆变电路、半桥驱动电路和点火电路;交流市电接入EMI滤波整流电路,EMI滤波整流电路对交流市电进行滤波整流后输出至功率因数校正电路进行功率因数补偿,功率因数校正电路输出直流电压为点火电路提供电源,半桥逆变电路包括一振荡器,该振荡器用于生成并提供两路脉冲信号,半桥驱动电路包括两路驱动电路和两个碳化硅MOS管,两路脉冲信号对应接入两路驱动电路,每路驱动电路驱动一个碳化硅MOS管的导通关断,两个碳化硅MOS管构成半桥电路,两个碳化硅MOS管的交替导通和关断进而驱动点火电路,点火电路在碳化硅HID灯点亮时提供高压脉冲并在碳化硅HID灯点亮后转为提供稳定的低压供电电压。
进一步地,直流电压为400v直流电压。
进一步地,如图2所示,EMI滤波整流电路包括共模电感,交流市电的一端通过一熔断器接入共模电感一线圈的一端,交流市电的另一端连接共模电感另一线圈的一端,交流市电两端通过压敏电阻RV连接,共模电感一线圈的一端和共模电感的另一线圈的一端之间串接有电容C11,共模电感一线圈的另一端和另一线圈的另一端作为EMI滤波整流电路的两个输出端,两个输出端之间并联有电阻R11和电容C21,电容C31的一端连接一个输出端,电容C41的一端连接另一个输出端,电容C31和电容C41的另一端接地。
进一步地,其中,所述电容C11的取值为0.1μF,电容C21取值为0.33μF,电容C31和C41的取值均为4700Pf,电阻R11取值为1MΩ。C11、C21被用于衰减差模(对称性)干扰信号,C31、C41对共模(不对称性)干扰信号起抑制作用,R11为C11、C21的放电电阻。当有共模干扰时,共模电感耦合后产生很大的阻抗,使干扰无法通过,对后级电路起到了保护作用。
进一步地,如图3所示。APFC功率因数校正电路由控制芯片MC33262、升压变压器T12、功率开关管Q22、二极管D12、输出电容C52及反馈网络构成。采用MC33262作为控制芯片的APFC功率因数校正电路,对整理滤波后的输入电压进行去耦并升压至400V直流电压。
具体地,输入电流通过整流滤波后,不但包含正弦波,还有许多谐波成分,导致电路的功率因数达不到1,对电网造成严重污染,甚至损坏电力设备。因此,需要增加功率因数校正电路,以达到提高交流电源利用率、增加用电设备的负荷等目的。
电路中R22与R32串联,再与R12组成分压电路,对整流滤波后的311V输入电压进行分压,检测APFC输入电压的相位及波形,然后将其作为3脚乘法器的输入信号。校正升压后,电压经R92输入芯片的1脚,与控制芯片MC33262内部参考点电位相比较,然后经过1脚与2脚之间的补偿网络输出到内部乘法器的另一端,由乘法器把这两个电压做乘积处理,获得功率开关截止依据的正弦波参考电压Vr。
MC33262的7脚为驱动信号输出端,R8、R10、D32、S12组成的电路对开关管Q22起到了加速放电的作用,确保了电路的可靠性。当7脚输出驱动信号使Q2导通时,电感电流按照di/dt的变化规律上升,取电阻R62的跨压VR6输入4脚,使之与参考电压Vr相比较。当VR6>Vr时,7脚输出低电压,Q22截止。升压变压器T12的初级绕组Np的作用是把311V的直流电压升到400V,次级绕组Ns用来检测初级绕组Np的零电流信号,其中R52为检测电感电流的电阻。
该电路中升压变压器T12的初级绕组的电感量:
其中交流电输入波动范围为170V~265V,Vimax取最大值265V,Vo=400V,fswmin=30kHz,Po=250W,期望效率η=94%,代入(1)式可得Lp=0.295mH。
进一步地,如图4所示,振荡器为SG3525振荡器,采用基于SG3525的半桥逆变电路,相比于全桥逆变电路具有以下优点:所需元器件少,抗电路不平衡能力强,易控制,可靠性高。振荡器的RT引脚通过振荡电阻RT接地,振荡器的CT引脚通过放电电阻RD连接振荡器的DSIC引脚,振荡器的CT引脚通过振荡电容CT接地,放电电阻RD为振荡电容CT提供了放电通道;通过改变放电电阻RD的阻值改变振荡电容CT的放电时间并调节死区时间。
可见,输出驱动信号的脉宽和频率都可以调制,其中振荡器频率由振荡电阻RT,振荡电容CT和放电电阻RD决定,其振荡频率计算公式为:
由上式可看出,当振荡电阻RT、振荡电容CT和放电电阻RD固定时,电路输出脉冲频率也随之固定。
进一步地,振荡电容的CT取值为3300pF,放电电阻RD取值为2kΩ,振荡电阻RT取值1k~3.5kΩ,输出的振荡频率fo的取值范围为45.228~35.862KHz。
进一步地,如图5所示,半桥驱动电路的每路驱动电路包括光耦隔离电路、脉冲放大电路、电源电路和驱动电阻,电源电路分别为光耦隔离电路和脉冲放大电路提供工作电源,脉冲信号依次通过光耦隔离电路、脉冲放大电路和驱动电阻连接碳化硅MOS管的栅极,光耦隔离电路对脉冲信号进行去耦,脉冲放大电路对去耦后的脉冲信号进行放大处理,放大后的脉冲信号通过驱动电阻驱动对应的碳化硅MOS管的栅极工作。
进一步地,半桥驱动电路还包括过流保护电路和快速关断电路,快速关断电路包括反向二极管(D34、D44)和关断电阻(R18、R26),反向二极管(D34、D44)的阴极连接放大电路的输出端,反向二极管(D34、D44)的阳极通过关断电阻(R18、R26)连接N型MOS管的栅极,过流保护电路为并联在N型MOS管栅源极两侧的高值电阻(R24、R34)。
进一步地,快速关断电路的关断电阻(R18、R26)的阻值为4.7Ω,驱动电阻(R20、R29)的阻值为20Ω,过流保护电路的高值电阻(R24、R34)的阻值为47kΩ。
具体地,电源电路采用隔离式电源模块QA01C,分别给光耦隔离电路和脉冲放大电路提供驱动电源。光耦隔离电路采用光耦隔离芯片ACPL-4800(U8、U11),脉冲放大电路采用IXDN609SI(U9、U12)驱动芯片。经过光耦隔离电路的脉冲信号接入下一级的脉冲放大电路,有了足够大的脉冲电压信号经过驱动电阻即可驱动SiC MOSFET的导通关断。同时加上过流保护电路和快速关断电路使电路能够更加稳定可靠的工作。
进一步地,如图6所示,两个碳化硅MOS管构成半桥电路的具体为:直流电压的正极接入其中一个碳化硅MOS管Q13的漏极,碳化硅MOS管Q13的源极连接另一个碳化硅MOS管Q23的漏极,碳化硅MOS管Q23的源极接地。电路结构简单,具体的电路如下图6所示。
由控制芯片SG3525产生两路脉冲信号,分别经过快速光耦隔离芯片ACPL-4800进行去耦,再将信号输入给IXDN609SI驱动芯片,将脉冲进行放大,以确保提供足够的电压来控制SiC MOSFET的开通与关断。快速关断电路由反向二极管和关断电阻组成,保证栅极电荷快速泄放。过流保护电路由高值电阻并联在栅源极两侧,防止SiC MOSFET发生静态击穿现象。选用SiC MOSFET驱动专用隔离电源QA01C模块为ACPL-4800和IXDN609SI供电,该电源输出正负压为+20V/-4V,隔离电压为3500V,具有隔离电容,最大容性负载为220uF。既能可靠稳定的为SiC MOSFET导通和关断提供能量,还具有输出短路保护及自恢复能力。由此电路构成的半桥驱动电路能有效控制SiC MOSFET的交替导通和关断,从而驱动HID灯稳定高效的正常工作。
进一步地,如图7所示,点火电路包括变压器T13、可控硅Q3和双向二极管DB3,碳化硅MOS管Q13的源极通过电容C13连接变压器T13副边的一端,直流电压的正极一次通过电阻R13和电阻R23连接变压器13副边的一端,变压器T13副本的另一端连接HID灯的一端,HID灯的另一端接地,HID灯的两端之间依次串接有电容C23和电容C33,
变压器T13副边的一端和原边的一端之间依次串接有电阻R33和电阻R43,变压器T13原边的一端通过电容C43接地,变压器T13原边的另一端连接可控硅Q3一端,变压器T13原边的另一端依次通过电阻R53和电阻R63连接双向二极管DB3的一端,双向二极管DB3的一端通过电容C53接地,双向二极管DB3的另一端连接可控硅Q3的控制端,可控硅Q3的另一端接地。
进一步地,所述碳化硅MOS管Q13和碳化硅MOS管Q23均采用型号为C2M0080120D的MOS管,所述电阻R13、电阻R23、电阻R33和电阻R43的阻值均为270KΩ,电阻R53的阻值为1.8MΩ,电阻R63的阻值为2MΩ;所述电容C13和电容C43的容值均为1μF,电容C23和电容C33的容值均为1000pF,电容C53的容值为4.7μF,所述变压器T13的原边匝数为2,变压器的副边匝数为20。
具体地,Q13、Q23组成的半桥电路中,当Q13导通(Q23截止)时,400V母线直流电压通过开关管Q13、变压器T13及高压钠灯形成回路,对C13充电;当Q23导通(Q13截止)时,C13中电荷通过开关管Q23、变压器T13和HID灯形成回路放电。
点火启动电路由可控硅Q3、双向二极管DB3、变压器T13、HID灯及相关电容电阻组成。其中,可控硅Q3控制灯点火启动,DB3控制可控硅Q3通断。电路工作时,交流市电经过整流和功率因素校正后得到400V直流电压,经过电阻R13、R23和电阻R33、R43对电容C43充电,使C43两端的电压达到400V。再经电阻R53、R63对电容C53充电,当C53两端电压增大到能够使DB3导通时,电容C43通过变压器T13的原边和可控硅Q3放电,变压器T1的原副边之比为n1:n2=2:48,C4两端的电压为U1=400V,由公式可得U2=4800V。所以该电路能在变压器T1副边上产生3-5KV的高压脉冲加在HID灯DS1两端,击穿灯管的电弧,灯被点亮。灯点亮后,由半桥和变压器原边提供灯正常工作所需电压和频率,DB3截止,点火电路停止工作。
下面就本发明的具体的验证说明
本发明的输入电压范围为:AC170~255V/50Hz,电路在长时间测试中,能够稳定工作。部分测试数据如表1所示:
表1 不同的输入电压与输出功率相比较
由图8可知,输入电压与功率因数的关系分为两个阶段,输入电压范围在170~220V时,功率因数不断增大,最大到1;输入电压范围在230~250V时,功率因数将为0.999。功率因数最低为0.988,最高为1。
由图9和10可以看出,随着输入电压不断变大,灯两边的功率总体呈现上升趋势,但上升幅度较小。效率随着电压增大而增大,最低效率为95.26%。
在输入电压为220V的条件下,随着振荡电阻RT的改变,振荡频率与输入功率、输出功率以及效率的关系如表2所示。由表可知,振荡频率与效率基本不影响,可以达到调光的目的。
表2 相同输入电压与不同振荡频率相比较
由图11和图12可知,随着振荡频率不断变小,灯两边的功率总体呈现上升趋势,灯的效率也不断上升,效率和功率都随着振荡频率的减小而增大。最低效率为94.90%,最高效率可达96.20%,相比于Si MOS开关管IRFP 460提高了1个百分点。
在输入电压为220V,输出功率为250W的条件下,通过测量器件的温度与环境温度之差,即测量温差可以间接凸显出SiC器件的温度特性。以及在相同条件下器件的功率损耗大小。表3为Si和SiC器件的温度特性。
表3 SiC和Si器件的温度特性比较
环境温度由测温仪读出约为21℃,由表3的测试结果可知长时间工作后SiC器件温升ΔTSiC=31℃,而Si功率器件的温升ΔTSi=54℃,明显高于SiC器件。由热阻定律可以计算出器件的功率损耗:
PSiC=ΔTSiC/Rθ=36.38W (3)
PSi=ΔTSi/Rθ=49.14W (4)
由以上测试和计算可知在相同的功率等级下,SiC器件的损耗比Si器件的损耗减小了35.07%。结果表明,使用SiC功率MOSFET的温升降低了19℃,大幅度的提高了系统的稳定性。
如图13所示,在HID灯稳定工作时,由数字示波器测得各参数波形。其中:CH1和CH2为半桥逆变输出波形,CH3为灯的电压输出波形;CH4是灯的电流输出波形。由图可看出,两个开关MOS管输出相位相差180°的高频方波,满足HID灯正常工作的需求,且灯电压电流输出波形基本一致。
本发明采用以上技术方案,采用负电压关断,能够有效加速栅极输入电容两端的电荷释放,减少开关管关断时间,提高MOSFET的关断可靠性。选用驱动芯片IXDN609SI为半桥电路中的SiC MOSFET提供足够高的驱动电压,使MOSFET的感应导电沟道较大,保证器件充分导通时,保持一个较低的通态电阻,减小MOSFET的导通损耗。对驱动电路的输入、输出信号进行隔离,在控制电路与功率电路之间采用体积小、寿命长、实用性好、抗干扰性强的光耦合器对输出信号进行隔离去耦,同时防止高压电路对低压电路产生严重的电磁影响。采用可控硅3P4M、双向导通管DB3和变压器组成的点火电路,可产生3-5KV左右的高压启动HID灯。灯点亮后,DB3截止,可控硅单向导通,点火启动电路停止工作,由半桥和变压器副边提供HID灯正常工作所需电压和频率。
本发明与最接近的现有技术相比,具有如下优点:1、第三代宽禁带半导体器件SiCMOSFET的寄生电容和导通电阻比Si MOSFET要小得多,同等功率下,SiC MOSFET的转化效率要比Si MOSFET高得多,更加节能环保。2、在相同的功率等级下,使用SiC功率MOSFET的温升比使用Si功率MOSFET少19℃,SiC器件的损耗比Si器件的损耗减小了35.07%。SiC MOSFET的结温要比Si MOSFET的结温低的多,确保了HID灯工作在稳定状态,提高了电路的可靠性。3、选用专用的电源模块、控制芯片、隔离芯片和驱动芯片,通过合理设计使SiC MOSFET特性最优化,解决了半桥输入信号之间的干扰、寄生信号和误导通等问题,使其能够有效地应用于HID灯驱动电路。4、点火启动电路采用可控硅做控制,具有可靠的保护作用。既能产生高压击穿HID灯的电弧,又能在灯点亮后瞬间停止点火电路的启动,保障了电路的安全。即使电路出现故障,也能使点火电路不再发出高压脉冲,从而避免损坏电路和HID灯。
Claims (10)
1.一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:其包括EMI滤波整流电路、功率因数校正电路、半桥逆变电路、半桥驱动电路和点火电路;交流市电接入EMI滤波整流电路,EMI滤波整流电路对交流市电进行滤波整流后输出至功率因数校正电路进行功率因数补偿,功率因数校正电路输出直流电压为点火电路提供电源,半桥逆变电路包括一振荡器,该振荡器用于生成并提供两路脉冲信号,半桥驱动电路包括两路驱动电路和两个碳化硅MOS管,两路脉冲信号对应接入两路驱动电路,每路驱动电路驱动一个碳化硅MOS管的导通关断,两个碳化硅MOS管构成半桥电路,两个碳化硅MOS管的交替导通和关断进而驱动点火电路,点火电路在碳化硅HID灯点亮时提供高压脉冲并在碳化硅HID灯点亮后转为提供稳定的低压供电电压。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:所述EMI滤波整流电路包括共模电感,交流市电的一端通过一熔断器接入共模电感一线圈的一端,交流市电的另一端连接共模电感另一线圈的一端,交流市电两端通过压敏电阻RV连接,共模电感一线圈的一端和共模电感的另一线圈的一端之间串接有电容C11,共模电感一线圈的另一端和另一线圈的另一端作为EMI滤波整流电路的两个输出端,两个输出端之间并联有电阻R11和电容C21,电容C31的一端连接一个输出端,电容C41的一端连接另一个输出端,电容C31和电容C41的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:所述电容C11的取值为0.1μF,电容C21取值为0.33μF,电容C31和C41的取值均为4700Pf,电阻R11取值为1MΩ。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:所述功率因数校正电路采用MC33262作为控制芯片的APFC功率因数校正电路,对整理滤波后的输入电压进行去耦并升压至400V直流电压。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:所述振荡器为SG3525振荡器,振荡器的RT引脚通过振荡电阻RT接地,振荡器的CT引脚通过放电电阻RD连接振荡器的DSIC引脚,振荡器的CT引脚通过振荡电容CT接地,放电电阻RD为振荡电容CT提供了放电通道;通过改变放电电阻RD的阻值改变振荡电容CT的放电时间并调节死区时间。
6.根据权利要求5所述的一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:所述振荡电容的CT取值为3300pF,放电电阻RD取值为2kΩ,振荡电阻RT取值1k~3.5kΩ,输出的振荡频率fo的取值范围为45.228~35.862KHz。
7.根据权利要求1所述的一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:所述半桥驱动电路的每路驱动电路包括光耦隔离电路、脉冲放大电路、电源电路和驱动电阻,电源电路分别为光耦隔离电路和脉冲放大电路提供工作电源,脉冲信号依次通过光耦隔离电路、脉冲放大电路和驱动电阻连接碳化硅MOS管的栅极,光耦隔离电路对脉冲信号进行去耦,脉冲放大电路对去耦后的脉冲信号进行放大处理,放大后的脉冲信号通过驱动电阻驱动对应的碳化硅MOS管的栅极工作。
8.根据权利要求7所述的一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:所述两个碳化硅MOS管构成半桥电路的具体为:直流电压的正极接入其中一个碳化硅MOS管Q13的漏极,碳化硅MOS管Q13的源极连接另一个碳化硅MOS管Q23的漏极,碳化硅MOS管Q23的源极接地。
9.根据权利要求8所述的一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:所述点火电路包括变压器T13、可控硅Q3和双向二极管DB3,碳化硅MOS管Q13的源极通过电容C13连接变压器T13副边的一端,直流电压的正极一次通过电阻R13和电阻R23连接变压器13副边的一端,变压器T13副本的另一端连接HID灯的一端,HID灯的另一端接地,HID灯的两端之间依次串接有电容C23和电容C33,
变压器T13副边的一端和原边的一端之间依次串接有电阻R33和电阻R43,变压器T13原边的一端通过电容C43接地,变压器T13原边的另一端连接可控硅Q3一端,变压器T13原边的另一端依次通过电阻R53和电阻R63连接双向二极管DB3的一端,双向二极管DB3的一端通过电容C53接地,双向二极管DB3的另一端连接可控硅Q3的控制端,可控硅Q3的另一端接地。
10.根据权利要求9所述的一种碳化硅HID灯高频驱动电路,其特征在于:所述碳化硅MOS管Q13和碳化硅MOS管Q23均采用型号为C2M0080120D的MOS管,所述电阻R13、电阻R23、电阻R33和电阻R43的阻值均为270KΩ,电阻R53的阻值为1.8MΩ,电阻R63的阻值为2MΩ;所述电容C13和电容C43的容值均为1μF,电容C23和电容C33的容值均为1000pF,电容C53的容值为4.7μF,所述变压器T13的原边匝数为2,变压器的副边匝数为48。
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