摘要：  本方案以高性能MCU为核心，配与成启半导体(HOMSEMI)的MOSFET，单芯片实现灯的点灯控制，谐振控制，功率曲线控制和保护控制。基于数字化控制的精细过程管理，使得方案可以精确判断灯在不同阶段的工作特性，并且采取不同的处理措施，使得灯在不同阶段都得到良好匹配，高速分析判断灯的各种异常情况并且进行快速保护。单芯片的模块式设计，使得外围器件少，没有模拟电路需要的繁琐调试，可生产性好。

关键字：  MCU，  单芯片，  半导体，  HID方案

本方案以高性能MCU为核心，配与成启半导体(HOMSEMI)的MOSFET，单芯片实现灯的点灯控制，谐振控制，功率曲线控制和保护控制。基于数字化控制的精细过程管理，使得方案可以精确判断灯在不同阶段的工作特性，并且采取不同的处理措施，使得灯在不同阶段都得到良好匹配，高速分析判断灯的各种异常情况并且进行快速保护。单芯片的模块式设计，使得外围器件少，没有模拟电路需要的繁琐调试，可生产性好。

一，控制原理框图

方案控制特点

本方案采用单芯片实现主功率谐振控制，配合成启半导体(HOMSEMI)专门定制的MOSFET，电路结构简单，产品工作效率高，保护性能好，可靠性能高，成本低.

目前常见的HID方案为反激硬开关模式，变压器一般工作于断续模式或连续模式上.在断续模式上，在变压器在能量释放完毕时出现高频振荡(即断续模式)，这个高频振荡对于MOS和续流管的影响非常大.(如右图，黄色为MOS漏极电压波形)往往要把变压器的感量设计得比较大，这样，变压器工作于连续模式上.主MOS导通时，MOS上漏极的电压比较高，加大了变压器MOS的损耗，降低了可靠性和效率.

我们的方案采用准谐振设计，MCU精确捕获变压器的临界点，当变压器的能量释放完毕的瞬间导通MOS管，这样，MOS管是在0电压时导通，开通时的损耗几乎为零.同时，整个的输出电压波形非常规整，对于续流二极管的要求也降低了.(如图，绿色为漏极电压波形)

因为采用了谐振的控制方式，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实现86% 以上的效率.

方案的工作过程

从控制原理框图我们可以看出，电源负极首先经过成启半导体(HOMSEMI)MOSFET HS50N06的D极，从N-MOS的特性我们知道，当电路接通，有一部份电流可以从S极流向D极，从而GS产生足够的开启电压，HS50N06完全导通.

当防反接管HS50N06导通，MCU自检正常，I/O口输出一串PWM脉冲，在某时刻DC-DC管HS1010E导通，变压器初级侧、HS1010E、接地点构成通路，在变压器的初级侧有电流，初级绕组存储能量，次级由输出电容给负载供电.

当HS1010E关断、缓冲电路工作、变压器释放所储能量.缓冲电路电容抑制HS1010E电压上升速度，降低关断损耗;HS1010E电压上升到一定值，储存在初级绕组中的能量通过变压器次级绕组释放给负载，并给电容充电;同时缓冲电路吸收次级多余能量.

当能量释放完毕，缓冲电路充当谐振电路，吸收电容和初级电感发生谐振，次级二极管经历反向恢复过程.

当谐振到电压最低点，MCU再给出高脉冲，HS1010E开通，实现零电压导通.准谐振设计工作在变频状态，当其它参数固定之后，开关频率很大程度上取决于输入电压和负载条件. 控制芯片不停地分析和处理开关损耗问题.在空载时，通过降低工作频率以减少开关损耗.因此，在不同负载下采用不同的工作频率以保持高效率.

MCU输出2路全桥控制信号，这样实现全桥的精确控制，彻底解决全桥电路死区不足造成器件损坏问题.可靠性高.

方案在启动时检测灯上面的电流，将控制灯的启动电流，因为在冷灯启动时，灯的流经电流很大，会出现几个问题:

1) 全桥MOS若Ron比较高，则会造成比较高损耗，降低MOS的安全性

2) 在低压时，造成MOS的驱动电压不足，导致灯熄灭或闪烁

因此控制灯电流可以很好解决上面的问题，使其处于我们的全桥MOS安全的范围之内

方案基本业内最优秀的保护性能，在灯的不同阶段采取不同的保护策略，因此其对异常的保护效果非常好，如短路保护时，其动作的速度让一般的仪器无法察觉.

二，原理图

方案性能参数

Ø 效率：>86%(初步估算)

Ø 输出功率：35W±2W

Ø 输入电压范围：支持窄电压和宽电压工作

n 目前只做了窄电压的版本

u 最低工作电压9.5V，低压回复电压为10V

u 最高工作电压16V，高压回复电压为14.5V

三，DC-DC MOSFET工作波形图

该系列全数字式汽车HID安定器方案，采用高速MCU，并配合成启半导体(HOMSEMI)半导体专门匹配的功率MOSFET，业内创新准谐振设计.由于开关器件HS1010E在零电压或零电流条件下动作，HS1010E动态过程大为改观，从而HS1010E可在高可靠性和高效率条件下工作，点灯更顺畅，效率更高，工作更稳定。

HS50N06：

●HOMSEMI TRENCH MOSFET

●VDS：60V

●ID：50A

●针对防反接优化应用。

HS1010E

●HOMSEMI TRENCH MOSFET

●VDS：60V

●ID：85A

●针对DC-DC优化应用。

HS830DD

●HOMSEMI PLANAR MOSFET

●VDS：500V

●ID：4A

● 针对HID全桥应用优化。