Electronic card for using a HID lamp Atmel, an American electronic company, order ICAM a project for doing a PCB for illuminating the HID (High intensity discharge) automobile light, more known as Xenon lamps. This system is better than halogen system because the illumine better that the other and do one dispersion of light, so you can see more space and also there are four or five times more light than with the halogens one. With this system you can see till 140 metres and with the normal system only 60 metres. Also this kind of light is too much with and it is too much better for driver eyes because they will be less tired. It is sure there are not only advantages, due to the first problem they have is they have to be auto regulate in high for avoid dazzle another drivers. But that will be done in another PCB with the system that turns the lamps in the curves. We are going only to do the electronic card that gives the alimentation in the exit. It is not as simple as it seems because HID lights must be pre-heating in five phases before steady state. Also voltage must be DC and between 80-100 V. and automobile battery gives 12 V. We have now the two principal problems so we are going to do a small explaining here. We start for the second problem. We are going to use a transformer but it is not a normal one. It is a ferrite transformer. We use that because it also transforms the high frequencies. We need that because we are going to use the pulses for using the transformer with a 100 KHz. frequency. We are going to give the 12 V. voltage and after with the micro and one power transistor we

will use the duty cycle to increase the top voltage. After with a condenser, we will almost have a direct current. Duty cycle will be between 20-45% and final voltage will be between 20-400 V. We will use the duty cycle for the different phases. There are six phases that we are called as: turn-on, ignition, take over, warm-up, run-up and steady state. In those phases we must control voltage, current and electric power. We started to do the project with a testing card without CMS elements. We make one transformer and we test it into the card with a signal generator. We test that in normal situations with different kind of resistor and condenser because the HID lamp impedance is not constant while they are in the preheating phases. It gives the voltage we need and we request one transformer more efficient but in the same conditions. We do after the final circuit for the electronic card. It will be with five powertransistors. One for the transformer and another four directed for two halfbridge drivers connected to the secondary part of the transformer. With that we have positive and negatives voltages in the exit. Also, we have the circuit for the micro. Micro will control the exit (by the half-bridge drivers), the transformer (opening and closing the power transistor) and it will be that with it timer and with the control of current and voltage. We will use an Atmel micro that is made specially for this kind of applications. At the same time of we developed the electronic card, we started to programme the micro. We use AVR that is Atmel software for compiling and assembling. With the circuit done and tested by computer software, we design the PCB with other different computer software and after one enterprise made the PCB

for us. We receive the card and we started to weld all the components in different phases. First we started for testing the new transformer with a signal generator. In the second time we will test the half-bridge drivers for testing the exit and finally we weld the micro and we assemble it. We do all test required. We use for that oscilloscope and in the exit we have resistances or halogen lamps because one HID lamp cost more than 200 € and we don’t want to crash them!!!

Tarjeta electrónica para utilizar un faro HID Atmel es una compañía americana asentada en Nantes que ordenó en su día un proyecto al ICAM para desarrollar el alumbrado de los faros HID para el automóvil, más conocidos como faros de Xenón. Este sistema es mucho mejor que el sistema actual de faros halógenos debido a que ilumina mucho mejor entre otras cosas por su mayor dispersión de la luz. Esto quiere decir que vemos más espacio con menos potencia. Con este sistema la distancia longitudinal alumbrada puede llegar a los 140 metros mientras que con un sistema tradicional nos quedaríamos en unos 60 metros. Para el conductor es también mejor porque sus ojos se cansaran menos debido a que el tipo de luz que emite irradia una frecuencia más parecida a la de la luz solar. Pero no todo iban a ser ventajas. Su adaptación al automóvil es mucho mas costosa tanto por precio como por dificultad técnica. El primer problema al que nos enfrentamos es que debemos evitar el deslumbramiento de los otros conductores y por ello nuestros faros deberán llevar un sistema de autorregulación en altura. Este sistema no nos incumbe ya que irá en otra tarjeta junto al sistema que hace girar al faro con las curvas de la carretera. Nosotros nos ocuparemos solamente del sistema de alumbrado. Esto no es tan simple como pudiera parecer ya que los faros HID deben pasar por cinco fases de calentamiento hasta llegar al funcionamiento normal. Además deberemos

tener una tensión continua entre 80-100 V. y las baterías del coche solo nos proporcionan 12 V. Ahora que conocemos los dos principales problemas vamos a hacer un breve resumen de cómo abordarlos. Empezaremos por el segundo problema. Usaremos un transformador para resolverlo pero necesitamos altas frecuencias. Para solventarlo usaremos un transformador de ferrita. Vamos a alimentar el transformador con una serie de pulsos a 100 KHz. Para ello contamos con los 12 V. de la batería y un transistor de potencia y un micro para crear la señal. Usaremos el factor de potencia del periodo para aumentar o disminuir la tensión. Posteriormente con un condensador, conseguiremos una tensión casi continua en la salida. El factor de potencia oscilará entre 20-45% y con ello controlaremos una tensión entre 20-400V. Usaremos este factor de potencia en las diferentes fases del problema. Hay seis fases de calentamiento llamadas: encendido, ignición, asumir el control, calentamiento, elevado de tensión y estado estable. En estas fases debemos controlar la tensión de salida, la intensidad y la potencia consumida. Empezaremos el proyecto con una carta de pruebas. Haremos el transformador y lo probaremos con un generador de señales convencional. Haremos pruebas en las diferentes situaciones, cambiando resistencias y ciclos de trabajo debido a que la impedancia de un faro HID no es constante mientras nos encontremos en el periodo de encendido. Alcanzamos los objetivos previstos y encargamos esta vez a una empresa la fabricación del transformador suponiendo que así será más eficiente pero en las mismas condiciones.

Diseñamos después el circuito final para la PCB. Tendremos cinco transistores de potencia. Uno que alimentará al transformador y los otros cuatro que irán conectados a un driver a la salida. Con ello conseguiremos tensiones positivas y negativas en la salida. Aparte de esto, tendremos el circuito para el micro. El micro controlará la salida (mediante los drivers), el transformador (abriendo y cerrando el transistor) y hará eso posible mediante el control del tiempo por parte del timer y controlando la tensión e intensidad de salida. Utilizaremos un micro específicamente diseñado para este tipo de aplicaciones por parte de Atmel. Para desarrollar la programación del micro usaremos AVR que es el software específicamente creado por Atmel para tal efecto. Con el circuito diseñado y comprobado mediante PSpice, diseñamos la PCB mediante ordenador y se la encargamos a una compañía que la fabricara por nosotros. Una vez recibida empezaremos a soldar los componentes en diferentes fases. Primero empezaremos por comprobar el funcionamiento del nuevo transformador mediante el generador de ondas antes utilizado. Luego veremos los drivers de salida y finalmente soldaremos el micro. Haremos las pruebas con osciloscopio y finalmente comprobaremos mediante resistencias de potencia o lámparas halógenas ya que un faro HID cuesta unos 200 € y no podemos permitirnos romperlos.