UBA2037TS采用SSOP28封装,引脚排列如上图所示。
上表列示了UBA2037TS的各个引脚功能。
基本功能与工作原理
功能框图UBA2037TS芯片集成了一个550V输入的串联稳压器、一个频率可调的振荡器和一个可选择除法器(÷2)、464V的高压电平移位电路、控制逻辑、自举二极管、外部时钟输入电路以及H桥(全桥)中左边高、低端及右边高、低端(共4个)功率MOSFET栅极驱动器等,其功能框图如下图所示。
电源电压全桥DC总线电压(可达550V)从IC(UBA2037TS)的HV引脚施加,为内部电路产生DC低至VVDDO低压电源也可以从IC引脚VDD施加,在这种情况下,引脚HV必须连接到引脚VDD或引脚SGND。
启动在IC加电后,当引脚HV上的电压超过,13.2V(典型值)或在引脚VDD上的电压超过9V(典型值)时,IC启动。在启动期间,VDD经内部自举二极管对外部自举电容充电。
振荡IC启动后,振荡器产生振荡,全桥输出电压取决于在IC引脚CLK、SU、DD和引脚BD上的控制信号,如下表所示。
在不利用外部时钟时,IC引脚VDO(CLK)、CLK和Vss(CLK)可以连接到SGND。在此情况下,桥路振荡频率fbndge由IC引脚RC与VDD之间连接的电阻Rosc和引脚RC与SGND之间的电容Cosc及振荡器常数Kosc确定,计算公式:fbridge=1/(Kosc×Rosc×Cosc)在fbridge_500Hz时,Kosc=0.97±0.08。
外部时钟信号既可以从IC引脚CLK也可以从引脚RC获得。为了获得MOSFET栅极驱动信号50%的占空比,时钟信号可以经过内部除法器(÷2)进行2分频。为此,lC引脚DD应当连接到引脚SGND。非交叠时间在全桥配置中,非交叠时间被定义为两个导通的MOSFET关断后到另外两个MOSFET从关断到导通时的时间间隔,即通常所说的“死区时间”。UBA2037TS的非重叠时间通过内部自适应非交叠电路来实现。最短非交叠时间在内部固定在900ns。
桥路截止当IC引脚BD上的电压超过1.29V的典型值时,全桥中4个功率MOSFET即全部关断。
启动延迟利用IC引脚SU上的一个简单RC滤波器(R连接在引脚SU与VDD之间,C连接在引脚SU与SGND之间)或者利用来自处理器的一个控制信号,可以使启动延迟。在高压没有达到足够值之前,启动延迟可以保证HID灯系统不被启动。
应用电路
离线式HID灯驱动方案利用交流.市电电源供电的离线式HID灯电子镇流器电路,通常由EMI输入滤波器、桥式整流器、有源功率因数校正(PFC)DC-DC升压变换器、DC-DC降压变换器和全桥驱动电路几个部分组成,如下图所示。在很多应用中,可以不需要DC-DC开关型降压变换器。在DC供电的应用中(如汽车),驱动方案可以大为简化,但通常需要一个DC-DC升压变换器,级联一个全桥DC-DC转换器。
UBA2037TS的基本应用电路U-BA2037TS的基本应用电路如下图所示。在这个HID灯全桥驱动电路中,外部时钟输入、启动延迟和全桥截止功能均未利用,所以IC引脚CLK、VSS(CLK)、VDD(CLK)和引脚BD均接地(SGND)。由于lC脚DD接地,内部除法器被利用,桥路换向频率为内部振荡器频率的二分之一。由于Rosc=100kΩ,Cosc=82nF,所以全角转换频率fbndge21/(0.97×100kΩ×82nF)一125Hz。Q1—Q4为全桥开关(MOS-FET)。当UBA2037TS引脚28和引脚20上的输出高电平信号驱动Q1和Q4导通时,引脚15和引脚23输出低电平,03和Q2截止;当IC引脚15和引脚23上输出高电平信号驱动Q3和Q2导通时,Q1和04截止。因此,在HID灯中通过交变的AC电流。之所以让HID灯在低频下工作,目的是避免发生声学共振,引起灯弧抖动或熄弧,对灯造成损害。选择,100—400Hz的工作频率,下会产生频闪现象。
由于HID灯的启动引燃电压达3~5kV,为使HID灯触发点亮,需要一个启动器。HID灯启动器通过由带负阻特性的半导体器件和一个升压变压器组成,以产生一个数千伏的点火电压。
上图中,C1和C2为自举电容,MOSFET栅极串联电阻可使MOSFET逐渐导通,栅极上与栅极电阻R并联在一起的二极管(1N4148)能加速MOS-FET关断。
利用外部时钟信号的应用电路当利用外部时钟信号时,IC的RC引脚应当接地,如下图所示。IC外部振荡器控制电路以系统地作参考,引脚VDD(CLK)连接低压供电电源,引脚VSS(CLK/接地。若IC引脚DD连接VDD,内部除法器不用:若引脚DD接地,外部时钟输入信号则经过内部除法器被2分频。
在负电压下运行的应用电路当HID灯用作汽车头灯照明时,为限制钠的迁移率,可将图4和图5中的全桥总线作为系统地,而图4和图5中的地线(SGND/PGND)则加负高压。在此情况下,UBA2037TS的引脚VDDlCLK)和引脚HV及引脚VDD应连接低压供电电源VVDD(典型值为12V),如下图所示。
启动器电路HID灯启动器的核心部件是一个升压线圈,与摩托车点火器道理相类似。下图为一种HID灯启动电路原理图。在Q5栅极加上高电平脉冲,Q5导通,DC高压将双向击穿二极管D1击穿后,电流通过升压变压器T1的初级绕组线圈W1,在次级升压绕组上产生一个3~5kV的高压脉冲对HID灯点火,灯一旦点亮,控制信号将Q5关断,W2只起镇流作用。
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