應用信息
AC/DC 交流輸入應用
HV9910 是一個低成本的可?壓, 升壓, 升?壓的控制芯片,特別適合設計驅動多串LED或LED陣列.該芯片既適用於全球通用的AC交流輸入, 也適用於8－450V的直流輸入. 交?輸入時, 為提高功?因素, 通過由EN 61000-3-2 Class C所規定的照明設備的交流諧波的限制, 在輸入功率小於25W, 可很容易的在線?中加入無源功?因素校正電?得以實現. HV9910可驅動上百個高亮度的LED?聯或數?高亮度的LED, 這些LED能被設計成一串或串並聯結合的方式, HV9910通過調節恒?值可確保LED??和光譜並延長壽命. HV9910的特色是使能腳PWM_D可采用脈寬調制(PWM)的方法調節LED??, 同時兼作使能端，該端懸空時芯片無輸出控制。HV9910也可通過LD端線性調壓的方式連續調節LED的輸出電流從而控制??(也叫線性調光).
HV9910 提供標準的8-pin SOIC 和 DIP 封裝. 在VIN >250V的應用需求時,也可以采用SO-16 的封裝.
HV9910 內部包含瞭一個高壓線性電源 , 它向內部所有線路提供能量 ,也可以提供給外部低壓電路 .
LED 驅動控制
HV9910可控制包括隔離/非隔離, 連續/非連續等類所有的轉換器. 當GATE端輸出高電平驅動外部的功率MOSFET時, LED驅動器將儲存到電感或變壓器原邊電感的輸入能量, 依賴不同的轉換器類型,可能儲能和將部分能?直接傳給LED?，當功?MOSFET關斷時, 儲存在磁性元件上的能?轉換為LED串的驅動電?. (工作在Flyback 模式).
當VDD電壓大於UVLO時，GATE端可以輸出高電平. 此時輸出電?通過限制外部功?MOSFET的峰值電?的方式工作. 外部電?采樣電阻與功?MOSFET的源極?聯, 此采樣電阻的電壓反饋到HV9910的CS pin腳, 當CS pin腳的電壓超過峰值電?的設定的閾值電壓時, GATE的驅動信號結束, 功?管關斷. 此峰值電?比較儀的閾值電壓在內部設定值為250mV, 亦可通過LD pin在外部設定.當需要軟啟動時, 在LD pin連接一個電容,從而允許電壓按期望的的速率上升, 因此, 確保LED 的輸出電流是逐漸上升的.
很明顯, 一個簡單的無源功?因素校正電?, 由 3 二極管和2 電容組成,應用線路顯示如圖1.
供電電流
HV9910需要1mA的啟動電流. 如框圖所示, 此電流由 HV9910 的內部產生,無需象其它的電路中需加一個大的啟動電阻. 此外, 在HV9910的應用中,它能用內部的線性電源連續的向內部的所有線路提供7.5V的電壓.
設定輸出電流
如圖1, 選擇降壓拓撲時, LED中的平均電流是 CS 的峰值電壓的一個好的表現. 然而,運用這種電流采樣方法,有一個相關連的誤差需要被計算進去.此誤差的提出是因為電感中的平均電流和峰值電流是不同的. 例如電感紋波電流的峰峰值是150mA, 要得到500mA的LED電流, 該采樣電阻應為: 250mV/(500mA+ 0.5*150mA) = 0.43Ω.
調光
有兩種方式可以實現調光 , 取決不同的應用, 可以單獨調節也可組合調節. LED 的輸出電流能被控制, 也能被線性調節改變, 或通過控制電流的開關來維持電流的不變. 第二種調光方式(叫PWM 調光)通過改變輸出電流的占空比來控制LED的亮度.
線性調光通過調節LD pin腳電壓從0到250mV而實現，該控制電壓優先於內部CS pin設定值250mV , 從而可輸出電流實現編程. 例如, 在VDD 和地之間接一個分壓器,設定CS pin 的控制電壓. 當分壓器設定的控制電壓超過250mV將不會改變輸出電流. 如希望更大的輸出電流, 可以選擇一個更小的采樣電阻.
PWM 調光通過外部PWM信號加在PWM_D pin 端而實現. 該 PWM 信號可由微控制器或由脈沖發生器按希望的LED的亮度以一定的占空比來實現. 在此PWM 方式下, 以該信號的有效和失效轉換來調節LED的電流. 在此模式,LED 的電流處在這兩種狀態之一: 零或由采樣電阻設定的正常電流.
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HV9910
. 它不可能用這個方法去達到比HV9910用采樣電阻設定的水平更高的平均亮度. HV9910 用這種PWM控制方法,這燈的輸出隻能在零到100%之間調整. 此PWM調光方法的精度僅僅取決於GATE的最小脈寬的限制, 即此頻率的占空比的百分比.
這裡有一些由應用線路圖1,給出的典型的波形闡明PWM 調光方法如下. CH1 是指 MOSFET 的漏極電壓, CH2 是給PWM_D腳的PWM 信號 和 CH4 是LED 燈串的電流.
33% PWM Ratio at 500Hz Dimming
95% PWM Ratio at 500Hz Dimming
0.4% PWM Ratio at 500Hz Dimming
工作頻率設定
振蕩器的工作頻?能被用一個外部電阻ROSC在25kHz 到 300 kHz之間設定:
FOSC = 25000/(ROSC [kΩ] + 22) [kHz]
功率因數校正
當 LED 驅動器的輸入功率?超過25W時, 為瞭通過標準EN61000-3-2 Class C 的AC諧波的限制, 如HV9910 的應用線路圖1, 可以加一個簡單的被動功率因數校正電路. 這個典型的應用電路線圖表示怎樣加這個線路而不影響電路的其它部分. 一個由3個二極管和 2個電容器的簡單電路被加在ac整流輸入的後面去改善輸入電流的諧波失真和達到功率因數大於 0.85.
電感設計
提及典型的應用電?,可以從電感中計算得到希望的LED 波紋電?的峰峰值. 但在典型的應用,這樣的波紋電?被選取為正常的LED電?的30%. 在這個?子中，正常電流ILED 是350mA.
下一步是得出 LED燈?上的總電壓?. ?如, 當燈?由 10 高??的LED組成且每個二極管在它的額定電?時的正向壓?為3.0V; 則LED 串的總電壓VLEDS 是 30V.
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HV9910
可以知道正常的整流後的輸入電壓VIN = 120V*1.41
= 169V, 由此可以決定開關的占空比:
D = VLEDs /VIN = 30/169 = 0.177
然後,給出開關頻?,在此例中fOSC =50KHz, 這樣需計算功率管MOSFET的導通時間:
TON = D/fOSC = 3.5 微秒
由這些必需的值,可以計算出電感:
L = (VIN - VLEDs) * TON /(0.3 * ILED) = 4.6mH
輸入大電容
輸入濾波電容應該被設計在能保持整個AC線電壓周期被整流後的電壓高於LED ?電壓的兩倍. 假定15%的相關電壓的紋波穿過電容器，一個簡單的公式能給出此輸入大電容器的最小值:
CMIN = ILED*VLEDs*0.06/VIN^2
CMIN = 22 μF, 這裡選用22μF/250V .
在被動的 PFC 電?中需要在輸入端使用兩個容值為計算出的CMIN的電容串聯. 這兩個電容中的每一個應為輸入電壓的1/2和容量的兩倍.
使能控制
HV9910能被關斷當PWM_D pin 連接到地. 此時, HV9910所消耗的靜態電流小於1mA.
輸出開路保護
當用?壓型拓撲時, LED串和電感是串聯連接的, ?需要任何的保護.
另外,LED? 的一個開路條件. 斷開LED的連接就意味著沒有開關交換和不能連續工作. 然而, 在buck-boost或Flyback拓撲中, HV9910 可能聚積過多的電壓在開關管和整?器二極管上並可能造成損壞.在這種情況,當偵測到過壓條件時HV9910 能夠由PMW_D pin 下拉到地從而關斷.
DC/DC 低壓應用
降壓型(BUCK)拓撲
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