HV9910中文手冊：深圳恒欣電子直銷部0755-33062136/2135特點高于90％的效率；8V-450V的寬輸入電壓范圍；恒流LED驅(qū)動；輸出電流可以從MA級到1A的應(yīng)用范圍；LED負載可以從一個到上百個；PWM低頻率調(diào)光引腳；輸入電壓可達到450V高電壓級別。 適用范圍DC-DC或AC-DCLED驅(qū)動；RGB背光源驅(qū)動；平板電視的背光源；通用恒流源；LED信號燈和裝飾燈具；汽車；充電器。 器件描述HV9910是PWM高效率LED驅(qū)動IC。它允許電壓從8VDC一直到450VDC而對HBLED有效控制。HV9910通過一個可升至300KHz的頻率來控制外部的MOSFET，該頻率可用一個電阻調(diào)整。LED串是受到恒定電流的控制而不是電壓,如此可提供持續(xù)穩(wěn)定的光輸出和提高可靠度。輸出電流調(diào)整范圍可從MA級到1.0A。 HV9910使用了一種高壓隔離連接工藝，可經(jīng)受高達450V的浪涌輸入電壓的沖擊。對一個LED串的輸出電流能被編程設(shè)定在0和他的最大值之間的任何值，它由輸入到HV9910的線性調(diào)光器的外部控制電壓所控制。另外，HV9910也提供一個低頻的PWM調(diào)光功能，能接受一個外部達幾KHz的控制信號在0-100％的占空比下進行調(diào)光。器件極限參數(shù)VintoGND................................... .........................-0.5Vto+470VCS..................... .........-0.3Vto0.8VLD,PWM_DtoGND........... ......................-0.3Vto(Vdd--0.3V)GATEtoGND................................. ......-0.3Vto(Vdd+0.3V)ContinuousPowerDissipation(TA=+25 C)(Note1)16-PinSO(derate7.5mW/ Cabove+25 C). ... . .....750mW8-PinDIP(derate9mW/ Cabove+25 C) .. .. .......900mW8-PinSO(derate6.3mW/ Cabove+25 C) .. .. .....630mWOperatingTemperatureRange................... ......-40 Cto+85 CJunctionTemperature.................................... .............+125 CStorageTemperatureRange....................... ...-65 Cto+150 CStressesbeyondthoselistedunder AbsoluteMaximumRatings maycausepermanentdamagetothedevice.Thesearestressratingsonly,andfunctionaloperationofthedeviceattheseoranyotherconditionsbeyondthoseindicatedintheoperationalsectionsofthespecificationsisnotimplied.Exposuretoabsolutemaximumratingconditionsforextendedperiodsmayaffectdevicereliability.詳細說明 腳位說明 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 應(yīng)用信息 AC/DC OFF-LINE工作方式HV9910是一低功耗的脫機的降壓型，降壓型或者升壓型轉(zhuǎn)換器，該IC明確地為LED串和陣列設(shè)計。它8V到450V電壓能適用世界任何國家的AC和DC供電線路。另外,在25W以下，可增加一個被動PFC校正回路來通過EN61000-3-2CLASSC中諧波含量的規(guī)定。HV9910可以控制數(shù)以百計的HBLED或者更多的LED串。這些LED可以按照順序有序的排布。HV9910的控制提供恒定的電流，從而達到確保有效控制LED的亮度和光譜，甚至延長他們的使用壽命。HV9910定義了一個ENABLE腳(PWM_D)能夠調(diào)節(jié)控制LED的光亮。 HV9910還要另外一種控制LED亮度的辦法：給HV9910的LD腳提供一個控制電壓，來調(diào)節(jié)LED驅(qū)動器提供給LED的持續(xù)電流，從而達到控制LED亮度。（該方法也叫線性調(diào)光）HV9910是標準8腳SOIC和DIP直插式封裝。同樣，SO-16封裝也可接受高于250V的額定電壓的應(yīng)用。HV9910包含的高壓線性調(diào)整器，既給內(nèi)部回路供電，也可外部低電壓回路提供一個基本的偏執(zhí)。 LED驅(qū)動器的工作原理HV9910能控制所有的基本類型轉(zhuǎn)換器,隔離的或非隔離的,操作在連續(xù)的或不連續(xù)狀態(tài)下的傳導模式。當HV9910的GATE腳提供功率MOSFET信號時,驅(qū)動器就在一個電感中儲存能量，或在變壓器的初級線圈中儲存能量，根據(jù)轉(zhuǎn)換器的類型不同，能量也可能部分直接傳送到LED上去。儲存在磁性元件中的能量，在功率MOSFET關(guān)斷時候向輸出端送出（FLYBACK工作模式） 當在VDD的電壓超過UVLO閥值電壓，GATE腳輸出。輸出電流依靠外部功率MOS的峰值電流來控制。MOS的源極連有一調(diào)節(jié)電流的電阻RSENSE，且該調(diào)節(jié)電流電阻上的電壓被反饋到9910的CS腳上去。一旦電流飆升，CS腳上的電壓超過閥值，GATE腳輸出信號中止，MOS關(guān)斷。該自動關(guān)斷的閥值，在9910內(nèi)部已經(jīng)被設(shè)定為250MV，也可通過改變LD腳的電壓來調(diào)節(jié)。如果需要設(shè)定軟啟動，LD腳需要接一個電容來抬高它的電壓，確保通過LED的輸出電流在啟動時是逐漸提高的。另外,介紹一個被動功率因數(shù)校正回路，它包括3個二極管和兩個電容，其應(yīng)用見圖一所示. 電流供應(yīng)HV9910啟動需要1個1MA的電流。如BLOCKDIAGRAM所示,該電流是在9910內(nèi)部設(shè)定的，而不是象一般的脫機應(yīng)用中那樣用一個大的啟動電阻來實現(xiàn)。甚至在很多應(yīng)用中，9910都可以通過內(nèi)部的線性調(diào)節(jié)器來給內(nèi)部線路持續(xù)提供7.5V的電壓。 輸出設(shè)定當降壓型轉(zhuǎn)換器如圖1的拓撲被選定,那么CS腳的峰值電壓正好反映LED的平均電流。然而，關(guān)于電流設(shè)定方法有一個錯誤的認識在這里有必要指出。該錯誤的產(chǎn)生來源于電路中電感的峰值和平均值的實際上是兩個不同的概念。比如說，如果電感器的峰值電流是150MA，為了得到一個500mA的LED電流值，那么RSENSE應(yīng)該為：250mV/(500mA+0.5*150mA)=0.43 。 調(diào)光應(yīng)用該IC有兩種方法進行調(diào)光，根據(jù)不同的應(yīng)用,可分為獨立式和組合式。LED的光輸出可以通過電流的線性控制，還可以通過調(diào)整LED電流的開通和關(guān)斷時間來實現(xiàn)。以上第二種辦法（也被稱之為PWM調(diào)光）控制LED的亮度的辦法實際上是控制脈沖電流的脈沖占空比。 線性調(diào)光的實現(xiàn)是通過對IC的LD腳提供一個0到250mV的電壓。該控制電壓一般不超過由內(nèi)部CS腳設(shè)定的極限值250mV，所以規(guī)劃輸出電流的時候應(yīng)該主意這點。舉例來說，在Vdd和GND之間接一個電位計就可檢測出CS腳上的控制電壓。當控制電壓超過250mV，輸出電流的將不再被提高。如果需要更大的輸出電流，需要設(shè)置一個更小的RSENSE。 PWM調(diào)光方案需要IC的PWM-D腳從外部引入一個PWM信號，外部的PWM信號可來自一個單片機或一個脈沖發(fā)生器，并符合調(diào)節(jié)輸出電流要求的占空比。該PWM調(diào)光模式的成敗取決于該外部信號。在該模式下，LED電流處于兩種狀態(tài)：關(guān)閉狀態(tài)和名義上被RSENSE電阻設(shè)定的電流值狀態(tài)。在這兩種狀態(tài)之間LED的平均亮度均不可能超過被設(shè)定的極限狀態(tài)下的亮度（即占空比為100％狀態(tài)）。故，LED的亮度就可以在0－100％之間調(diào)節(jié)了。精確的PWM調(diào)光方法只限于很小的脈沖寬度，而且該脈沖來自于一個低頻率的PWM信號中一小部分百分比。 以下圖一給出一些應(yīng)用電路中常用的用來調(diào)光的PWM典型波形，CH1標識的是MOS管的耗盡電壓，CH2是PWM-D的PWM信號，CH4是LED的電流。 0.4%PWMRatioat500HzDimming工作頻率的設(shè)置外接在IC的ROSC腳上的電阻可在25－300KHz之間設(shè)置振蕩器的工作頻率：FOSC=25000/(ROSC[k ]+22)[KHz] 功率因數(shù)校正當負載LED的輸出功率沒有超過25W，可在圖一的電路中加入一個被動的PFC回路。它可通過EN61000-3-2中關(guān)于C類電器的AC線路中諧波含量的要求。該典型的應(yīng)用中不通過主動PFC回路就能達到要求值得注意。該PFC回路中包含3個二極管和兩個電解，它可以矯正輸入的交流電，改善本電路中的諧波畸變量，從而提高功率因數(shù)達0.85以上。 電感的設(shè)計在前面提及典型電路中，可通過電感中需要的LED的紋波電流來確定電感量。通常情況下，紋波電流是LED有效電流的30％。在這個例子中，LED的電流有效值為350mA。 下一步是確定LED負載的壓降。舉例來說，當負載為10顆LED一串，每顆LED在額定電流下的壓降為3.0V，那么總共的LED壓降為30V。 現(xiàn)在知道被調(diào)整后的輸入工作電壓：VIN=120V*1.41=169V，那么開關(guān)脈沖占空比百分比可確定：D=VLEDs/Vin=30/169=0.177然后，需要知道開關(guān)頻率，在本例中fosc＝50KHz，那么，MOS的開通時間可以計算出來：TON=D/fosc=3.5ms最后電感值可以通過以下的算式得到：L=(VIN-VLEDs)*TON/(0.3*ILED)=4.6mH 確定輸入大電容安放一個輸入的濾波電容是為了防止AC回路電壓高于兩倍LED負載電壓，考慮到通過電容有15％的電壓紋波，輸入電容的最小值可通過如下的簡單計算得出：CMIN=ILED*VLEDs*0.06/VIN＾2=22uF在這里就可以使用22uF/250V的電容。 在圖一電路的被動PFC電路中CMIN的處用到兩個串聯(lián)的電容。這兩個一樣的電容電壓可為輸入電壓的一半，容量是輸入電容容量的兩倍。 使能控制HV9910可通過把PWM-D腳接地來關(guān)閉輸出。當處于待機狀態(tài)下，HV9910的靜態(tài)電流少于1mA。 輸出開路保護當應(yīng)用降壓型的拓撲時，LED和電感是串聯(lián)在一起的，那么就無需其它保護措施來應(yīng)對LED串斷開的狀況了。斷開的LED回路意味著無開關(guān)狀態(tài)，電流也不能持續(xù)。然而在升壓拓撲和反激式拓撲中，它將導致開關(guān)晶體管，或整流二極管因過壓而失效。在這個情況下，可通過PWM-D腳接地來檢測過壓狀態(tài)并關(guān)閉9910. DC-DC低壓應(yīng)用 降壓型工作方式當LED負載的工作電壓比輸入電壓低的時候，就可以選用降壓型的能量轉(zhuǎn)換拓撲。在前面的章節(jié)中講到的在LED負載輸出回路中的一些計算方法在這里同樣適用。然而，設(shè)計者必須注意，選擇這種工作方式，我們的輸入電壓必須是負載LED電壓的兩倍。這種限制是關(guān)系到LED的工作電流的穩(wěn)定性的，當9910在降壓轉(zhuǎn)換工作時，它輸出波形的占空比如果大于0.5，LED工作電流的不穩(wěn)定性就提高了。這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)為輸出電流以開關(guān)頻率的分頻諧波方式出現(xiàn)波動。 升壓型工作方式當LED負載的工作電壓比輸入電壓高，相同，或者低的時候，該拓撲都可被選用。舉例來說，當我們選用汽車電池（12V）供電，負載為3-6顆高亮度LED，該升壓拓撲就很適用了，這種情況可以是汽車尾燈和信號燈的工作方式。 在升壓轉(zhuǎn)換電路中，當開關(guān)晶體管開通的時間內(nèi)，輸入端的能量開始被保存在電感中或一個反激變壓器中，在關(guān)閉的時候，能量被傳送到負載端。被儲存在變壓器中的能量在下一個開關(guān)周期（連續(xù)傳導模式）中沒有被完全耗盡，輸入和輸出間的直流電壓轉(zhuǎn)化關(guān)系通過以下算式得出： VOUT=-VIN*D/(1-D)因為可調(diào)節(jié)占空比，所以輸出電壓可以低于也可以高于輸入電壓。 我們接下來繼續(xù)討論以上汽車上3顆350MA的LED的驅(qū)動方案。已知額定工作電壓12V，此時的占空比可確定： D= VLEDS/(VIN+VLEDS)=9/(12+9)=0.43然后，需要知道開關(guān)頻率，在這里fOSC=50KHz，MOS管的開通時間可以計算出來了： Ton=D/fOSC=8.6ms那么相應(yīng)的電感量是： L=VIN*Ton/(0.3*ILED)=0.98mH電感量取1mH。 輸出電容與降壓拓撲不同，在反激電感接收到來自輸出轉(zhuǎn)換器的電流時，升壓轉(zhuǎn)換器需要一個輸出的濾波電容在晶體管開通的時候來傳遞能量給LED。為了給LED負載提供恒定的電流，電容必須能夠提供一個阻抗來減弱輸出端的交流紋波峰值，且該阻抗要低于LED負載的動態(tài)阻抗。在我們的例子中如果我們假定ROUT=3Ohm，為了得到一個因數(shù)為10的削弱紋波的效果，就需要取一個等效電阻為0.3Ohm的電容。在這里可選擇一個SMT的鉭電容。