概述：UCC3305是一款针对车用HID灯应用设计的集成电路驱动控制芯片，UCC3305集成了控制和驱动HID灯所需全部功能，既能配合快速打开汽车前灯的要求，也适用其他选择HID灯的照明设备。UCC3305包含一个完整的电流模式脉宽调制器，一个灯功率调节器，灯温补偿，全故障保护。车灯温度补偿对于汽车前照灯至关重要，因为在没有补偿的情况下，光的输出从一盏冷灯到另一盏都会有很大的变化。


一、UCC3305功能和特性

* 全桥驱动输出
* 具有输入过压、输出过流及过压保护
* 针对不同灯管电压的恒功率输出控制
* 频率高达300KHz的电流型PWM控制器
* 灯冷、热启动电流可调与正常工作电流控制
* 9-16V输入电压宽工作范围及低至6V的快速启动特性
* 符合汽车电子要求的40°-105°C宽温度工作范围


二、UCC3305引脚功能

5VREF引脚功能：内部5V基准，UCC3305用于设定电流和门限。也可用于其他功能。
ADJ引脚功能：该管脚的电压可调整控制冷灯峰值电流与暖灯峰值电流之比。此电压由从ADJ到GND连接的电阻确定。
BAT引脚功能：用于检测过份高的输入电压并当输入超出某预定电平时关闭集成电路。该管脚与跨接在输入电源与“地”的分压器相连接应。当输入电压超出5V，UCC3305即关闭。非常高或负输入情形下要保护集成电路，分压器阻抗须保持高于10k。 
BOOST引脚功能：尽管UCC3305由输入VCC供电，但器件的多数功能却依赖与BOOST连接近似10V的电源电压。10V电源电压可利用PUMPOUT作AC信号，外接二极管作开关的倍压器产生。
BYPASS引脚功能：管脚外接储能大电容，提供SLOPEC和WARMUPC管脚处电容器的充、放电。通过SLOPEC和WARMUPC管脚电容器上的电压改变来补尝灯温变化。假定流过BYPASS管脚的最大电流为5μA，放电时间60s，最大许可压降为5V，则BYPASS外接电容可按下式估算：

COMP引脚功能：通常该端口经电容连接到FB端。当灯的指令功率和期望功率之间存在差异时，误差放大器便将次放大。放大器传感到FB和2.5V之间的差别，并以被放大的误差电压驱动COMP对整体反馈环路补偿，以保持系统稳定。
DIVPAUSE引脚功能：UCC3305的QOUT和QOUT是AC镇流器用于灯极性切换的端口。为使电弧在电极间正确的地方形成，灯点燃后停止极性开关非常重要。抬高DIVPAUSE电位可停止内部分压器产生QOUT和QOUT信号，从而使QOUT和QOUT信号冻结。为此可从NOTON接一电阻至DIVPAUSE和从DIVPAUSE接一电容至GND。
FLTC引脚功能：因为VOUTSENSE管脚的电压正比于灯电压，故该电压太高或太低，灯将开路，短路或者不工作。正常运行期间，FLTC接有电容并通过UCC3305内部电流源放电至0V。UCC3305监测VOUTSENSE处的电压并与内部低阈83mV和高阈2V比较。只要管脚VOUTSENSE处的电压超出内部高、低阈值窗口，便有约250nA电流拉动FLTC。如故障存在较久，FLTC外部电容充电出超过5V，则表明控制器遭遇灾难性故障而关闭，此状态一直维持到BOOST端去电。
FB引脚功能：UCC3305内部误差放大器对灯指令功率和期望功率间的差异放大后，传感到FB与2.5V的差并以误差电压驱动COMP。

ISENSEIN引脚功能：丛该管脚接入电流传感电阻对电池电流做出传感，UCC3305控制器中的功率调整算法对灯的电流和电压进行计算并发出电池电流适合指令以维持灯的功率恒定。
ISET引脚功能：UCC3305的许多功能都需要对电流精确控制，该管脚连接电阻至GND可对手空电流进行调节。UCC3305的正常工作电流对应的电阻约100k。 
LOADISENSE引脚功能：恰如ISENSEIN接传感电阻监测电池电流，LOADISENSE接传感电阻监测灯的电流。结合VOUTSENSE传感到的灯电压。控制器将给出不同温度下向灯提供的功率。
LPOWER引脚功能：LOADISENSE直接驱动UCC3305中一个运放的输入，对负载电流预期和实际值之差放大并在LPOWER产生馈送给误差放大器的输出信号。
NOTON引脚功能：灯处于错误条件之下，如灯电压过份高或低时，NOTON管脚电位将被抬高至VCC。当VOUTSENSE管脚电压在83mV到2V窗口之内时，NOTON电位则被拉低。
OSC引脚功能：该管脚接电容至GND设定UCC3305中PWM的频率。典型200pF电容的频率为100kHz。
PUMPOUT引脚功能：虽然UCC3305由VCC供电，但器件的多数功能均从与BOOST连接的近似10V的电源电压取得。该10V电源电压采用PUMPOUT作交流信号与外接二极管作开关的倍压器产生。PUMPOUT输出为摆幅从VCC至GND，频率为OSC频率之半的方波。
PWMOUT引脚功能：脉宽度调制器的输出。正常系统中，PWMOUT可与N沟功率MOSFET栅极直接连接。
QOUT引脚功能：振荡器频率的逻辑输出与QOUT相位差180度。
SLOPEC引脚功能：为跟踪灯的升温和冷却，UCC3305须连接充电和放电两个电容。其一连接SLOPEC，以由ISET接GND电阻控制的速率充电至5V。VCC去电，SLOPEC以标称100nA恒定电流放电。另一连接WARMUPC。
VCC引脚功能：为UCC3305的主供电电源。一般应通过外接zener二极管钳位于6.8V。
VOUTSENSE引脚功能：该管脚用于通过120:1分压器传感灯电压，正常运行的HID灯，灯的端电压在60V和110V之间。高于300V灯将击穿，故须限制起辉器输入电压到达600V最大值。灯电压低于10V则表示灯已短路。
WARMUPC引脚功能：该管脚到GND所接电容的电压可估计灯的温度。灯点亮时，电容先由200nA电流源充电至4.2V，再由100nA电流源从4.2V充电至10V;灯熄灭时，电容先由39nA电流阱放电至2.5V，再由11nA电流阱放电至GND。
WARMUPV引脚功能：WARMUPC端口的电压用于调制通过FB馈送到误差放大器的信号。但是，直接地使用阻抗太高。UCC3305内含缓冲放大器对WARMUPC电压进行缓冲处理后送至WARMUPV，以使信号适合驱动FB。


三、UCC3305内部方框图



四、UCC3305典型应用电路

       上图是一款采用UCC2305作为控制芯片的250WHPSL电子镇流器的原理图。由于HIDL的阻抗非线性（其阻抗特性见下图），在灯未点亮之前处于高阻，一旦外加高压触发点亮以后灯就导通，其两端电压迅速降低，灯电流增大，呈现负阻特性。如果还以平常的电压加于灯上，灯将烧毁。而HIDL在刚启动的冷态和长时间工作的热态的阻抗又有很大差别，因此，HIDL控制器必须是一个电流模式控制下的恒功率输出。在本方案中，单端采用了降压式Buck电路，将PFC输出的400V电压，在恒电流下降至HPSL所需的工作电压。由于是高端驱动，所以需将PWM信号电平移位，采用IR2117或者TLP250等IC均能实现。电流取样采用电流互感器T1，因为开关频率较高，因此只需很小的磁芯，初次级匝比为1：100。电流信号经D10整流后送到UCC2305的脚23（ISENSE端）。在UCC2305中HIDL功率的调节是计算灯电流和电压，指令适当的输入电流保持灯功率的恒定。而灯的电压由分压比为120：1的分压电阻R36与R37得到，送到芯片的脚11（VOUT－SENSE）；灯的电流由取样电阻R18得到，这个信号送到芯片的脚5（LOADISENSE）。UCC2305的电流模式PWM类似于工业标准的UC3842和UCC3802电路，使用高增益开环放大器，LOADISENSE信号直接送入该放大器，放大器放大了预期灯电流和实际灯电流之差，并在反馈误差放大器脚LPOWER产生一个粗略地比例于灯功率的输出信号。开环放大器驱动一个高速PWM比较器，这个比较器将控制器的输入电流，即脚23的ISENSE信号跟开环放大器的输出电流比较，用这个信号设置占空比。因此，控制器的输出调节在恒定的功率，以使灯光的强度相对恒定。

    S3、L2和C14的确定在文献[3]有详细的计算，对于一个250W的HPSL，S3采用IRFP840、L2选用EE30铁氧体磁芯,电感量1.5mH，C14为100μF、400V的电解电容。
    控制器的输出采用全桥逆变器。逆变器工作在195Hz的低频，灯的平均电压为零。桥路的驱动由脚QOUT和QOUT输出，它们均以50％的占空比工作，相差180°。采用IR2110驱动高端和低端的MOSFET管。这样的方法成本较贵，也可以低端直接驱动，高端采用一个高压晶体管、一个上拉电阻以及正确的相位。灯在正常点燃时，需要变换灯的极性，但当灯还未点亮时交流电压将干扰启动。UCC2305有一个“NOTON”的逻辑输出，当灯还未点亮时为高电平，点亮后为低电平。将该输出连到脚DIVPAUSE，点灯时使低频逆变停止，直至灯彻底点亮。
    UCC2305的供电来自于一只6.8V的稳压管D8，它可以防止供电过电压及有可能出现的反向供电。6.8V电压接到VCC端，但器件工作的许多功能供电须来自于连接到脚BOOST的近似于10V的电压。将脚PUMPOUT当作一个交流信号和将外部的二极管当作开关器件，通过电压倍压器，在脚BOOST可得到这个10V供电，满足包括MOSFET驱动等在内的其它所有功能需要。用阻抗大于10kΩ的分压器从脚VCC接到脚BAT，对芯片具有可靠的保护。
    UCC2305控制器PWM振荡器由脚ISET和脚OSC接地的电阻和电容决定振荡频率fOSC=2/R28C20。对于100kHz，R28应为100kΩ、C20应为200pF。UCC2305中所有电路均工作在R28所设置的偏置电流下，最佳工作状态时应在75～150kΩ之间。
    UCC2305内部含有复杂的电路来预测灯温、补偿灯温，当灯处于冷态时，给灯较高的功率，当灯温升高时减少功率到一般的水平。这样可以满足象汽车大灯等需要开启时就很快达到满亮度的要求。这个功能的实现是在开灯时，通过检测连接于脚SLOPEC和脚WARMUPC上的电容CS和CW上的充电电压，预测灯温，关灯时，这两个电容以一个可控制的速度放电，放电电流通过UCC2305内的电流源所设定。控制这些电容放电的能量来自于连接到BYPASS的一个电容C22存储的能量。所需电容的值可以假定一个最大5μA的BYPASS电流、60s的放电时间以及5V最大可允许的下跌电压，估算，即C=IΔt/ΔV=5μA60s/5V=60μF。CS及CW必须是精密薄膜电容，与灯的“时间－温度”关系相匹配。
    从冷灯峰值电流到热灯峰值电流的额定值，通过脚ADJ的电压控制，从脚ADJ到地连接一个电阻来设置这个电压。冷灯的短路电流到热灯的短路电流的值，也被这个电阻设置。
    脚VOUTSENSE的电压比例于灯的电压，UCC2305检测脚VOUTSENSE的电压，将它与内部83mV的低门槛电压和2V的高门槛电压进行比较，如果电压不在这个范围，说明灯还未点燃或者开路或者短路，IC将用接近250nA的电流拉升接在脚FLTC和地之间的电容C19的电压。如果故障的时间足够长，使C19的电压超过5V，表明有灾害性故障，并关断IC，直至从脚BOOST撤除供电。如果故障在C19达到5V之前查明，电容即被放电直至0V，进入正常工作状态。放电电流50nA，放电时间比充电时间长5倍。正常工作的灯电压在60～110V之间，短路时在10V，启动时最高限制在600V。