基于HR6P62单片机控制的汽车HID 灯控制系统

三、海尔HR6P62单片机特性

上海海尔集成电路有限公司是目前国内第一家专业从事MCU设计研发的高新技术企业。研发的通用型及专用型8位微控制器芯片，具有高抗干扰、高可靠性的特点，能帮助客户提高系统性能，降低产品开发风险，减少系统总成本以及缩短产品面市时间。公司HR6P系列MCU采用48条精简指令集高性能架构设计，具有丰富的外围接口电路和良好的代码保护机制，已经广泛应用于家电、电表、汽车电子、工业控制系统。在HID安定器应用中，海尔推荐客户选用HR6P62单片机进行设计开发。

HR6P62单片机具有如下特点：

◆高性能的RISC CPU结构，高速OTP CMOS工艺，仅48条精简指令
◆除部分程序跳跃指令需要两个指令周期外，其余都只需要一个指令周期
◆工作速度：DC-20MHz指令周期：最小为200ns，一个指令有4个时钟周期
◆支持8级硬件堆栈结构
◆直接、间接和相对寻址三种方式
◆程序存储器为2k×16位的OTP；数据存储器为224字节
◆内嵌上电复位电路、掉电复位电路，支持硬件看门狗
◆支持编程代码保护
◆运行电压范围：2.7V～5.5V；可运行的温度范围：-40℃～85℃
◆16组I／O引脚，采用SOP20／SOP18／PDIP18／PDIP14封装
◆TIMER0：带有8位预分频器的8位定时器／计数器
◆TIMER1：带有预分频器的16位定时器／计数器
◆TIMER2：带有周期寄存器、预分频器和后分频器的8位定时器
◆一路CCP：捕捉器／比较器模块／脉宽调制器模块
◆高速同步／异步发送／接收器HUSARTHR6P62芯片丰富的内部资源，为HID安定器系统设计提供了良好的基础。

四、基于HR6P62单片机的HID控制系统设计

HID 灯的点燃主要分为四个过程：1．高压生成，依据灯的老化状态和冷热状态，生成大约在2万伏左右的高压；2．高压击穿，高压把处于绝缘态的HID灯内气体击穿，灯的阻抗迅速下降；3．高压停止工作，这时HID灯进入恒功率调整状态；4．HID达到稳态后进入稳定管理状态。从上述四个过程可以看出HID灯的控制过程比较复杂，不同厂商的HID灯特性往往不相同。如何使安定器与不同特性曲线的HID灯实现最佳匹配，是各HID安定器生产厂商必须重点研究解决的问题。安定器设计的好坏对于HID灯的寿命、可靠性方面具有非常重要的影响。

HR6P62H芯片核心采用两级流水线，哈佛型RISC结构并集成了众多外围器件如模拟比较器电路、参考电压模块、硬件看门狗、一个16位定标计时／外部计数器、一个8位定标定时／外部计数器、一个带有周期寄存器的 8位定标定时器、一路CCP(捕获／比较／脉宽调制)模块、HUASRT(高速同步／异步接收发送器)模块和8位4通道ADC模块。支持低功耗睡眠模式、外部中断、PB口高4位变化中断等，具有强大的中断处理能力，能处理8级中断。数据存储器存储深度为224×8位。程序存储器存储深度为2k×16位。寻址方式有直接寻址、间接寻址和相对寻址三种。片内有上电复位和掉电复位电路，16个双向口。采用HR6P62芯片设计，整个HID安定器控制电路将变得非常简单。利用内部软件的设计，又保留了控制的灵活性。通过软件，微控制器可以检测和发出信号，实现HID灯的冷热启动，功率闭环调节，灯异常保护等功能。基于HR6P62单片机的HID安定器的电路结构图如图2所示。



车载直流电源通过DC／DC变换器给高压点火电路提供能量，点火成功后给HID灯的正常运行提供能量。全桥逆变控制器将直流电压逆变为高频方波电压。 HR6P62单片机则控制开始时电容充电放电，打火后的赋能，正常运行时的逆变控制及各系统工作状态的检测。HID灯的运行包括以下四个阶段：

1．电容充电点火阶段

HR6P62 单片机控制程序通过DC／DC变换器的母线电容进行400V恒压闭环，倍压整流输出电压通过过放电电容进行充电，逐渐使放电电容充电至600V。在高压包原边的放电电容达到600V后，就会对放电管击穿放电，在高压包的副边瞬间产生一个23kV～30kV的高压脉冲。

2．稳弧赋能阶段

一旦高压脉冲击穿氙气灯，灯阻抗会立即降到几十欧姆。

这时需要3A～12A的电流来维持电弧的稳定。电弧稳定以后，HID灯的特性将完全取决于它的初始温度。热启动的HID灯的电压会保持在85V左右，而冷启动的HID灯的电压会维持在20V左右。因此，冷启动时需要一定的赋能时间来提供足够的能量，以保证HID灯能正常工作。

3．降功率阶段

HID灯启动后如果功率下降慢了会影响灯的寿命，下降太快又容易导致灯熄灭，因此对冷启动来说，灯功率要在10s内降到正常允许的范围，以使HID灯电压稳定到85V左右。而热启动情况下，—般不会产生熄灭的危险，所以灯功率可以降得快一些。

4．稳定运行阶段

经过降功率阶段，HID灯即进入稳定运行阶段。这个阶段HID灯的电压取决于初始灯的状态和寿命，一般为80V～100V，使HID灯的功率保持在额定范围，从而保证HID的使用寿命。