供应LED驱动芯片HV9910宝诺威代理

特点

高于90％的效率；

8V-450V的宽输入电压范围；

恒流LED驱动；

输出电流可以从MA级到1A的应用范围；

LED负载可以从一个到上百个；

PWM低频率调光引脚；

输入电压可达到450V高电压级别。

适用范围

DC-DC或AC-DC LED驱动；

RGB背光源驱动；

平板电视的背光源；

通用恒流源；

LED信号灯和装饰灯具；

汽车；

充电器。

器件描述

HV9910 是 PWM 高效率LED驱动IC。它允许电压从 8VDC 一直到 450VDC而对HB LED有效控制。 HV9910通过一个可升至 300 KHz的频率来控制外部的 MOSFET，该频率可用一个电阻调整。 LED串是受到恒定电流的控制而不是电压, 如此可提供持续稳定的光输出和提高可靠度。输出电流调整范围可从MA级到1.0A。

HV9910 使用了一种高压隔离连接工艺，可经受高达 450V的浪涌输入电压的冲击。对一个LED串的输出电流能被编程设定在0和他的最大值之间的任何值，它由输入到HV9910的线性调光器的外部控制电压所控制。另外，HV9910也提供一个低频的PWM调光功能，能接受一个外部达几KHz的控制信号在0-100％的占空比下进行调光。

器件极限参数

Vin to GND ...................................….........................-0.5V to 470V

CS.....................…………………………………….........-0.3V to 0.8V

LD, PWM_D to GND...........……......................-0.3V to (Vdd --0.3V)

GATE to GND .................................………......-0.3V to (Vdd 0.3V)

Continuous Power Dissipation (TA = 25°C) (Note 1)

16-Pin SO (derate 7.5mW/°C above 25°C).…...…….….....750mW

8-Pin DIP (derate 9mW/°C above 25°C)…..……..…….......900mW

8-Pin SO (derate 6.3mW/°C above 25°C)…..……..…….....630mW

Operating Temperature Range ...................……......-40°C to 85°C

Junction Temperature....................................………............. 125°C

Storage Temperature Range .......................……...-65°C to 150°C

Stresses beyond those listed under ‘‘Absolute Maximum Ratings’’ may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional

operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to

absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

详细说明

脚位说明

内部结构图

应用信息

AC/DC  OFF-LINE工作方式

HV9910 是一低功耗的脱机的降压型，降压型或者升压型转换器，该IC明确地为LED串和阵列设计。它8V到450V电压能适用世界任何国家的AC和DC供电线路。 另外, 在25W以下，可增加一个被动PFC校正回路来通过EN61000-3-2 CLASS C中谐波含量的规定。 HV9910 可以控制数以百计的HB LED或者更多的LED串。 这些LED可以按照顺序有序的排布。 HV9910 的控制提供恒定的电流，从而达到确保有效控制LED的亮度和光谱，甚至延长他们的使用寿命。HV9910 定义了一个ENABLE脚 (PWM_D)能够调节控制LED的光亮。

HV9910 还要另外一种控制LED亮度的办法：给HV9910的LD脚提供一个控制电压，来调节LED驱动器提供给LED的持续电流，从而达到控制LED亮度。（该方法也叫线性调光）

HV9910 是标准 8 脚 SOIC和DIP直插式封装。同样，SO-16封装也可接受高于250V的额定电压的应用。

HV9910 包含的高压线性调整器，既给内部回路供电，也可外部低电压回路提供一个基本的偏执。

LED驱动器的工作原理

HV9910 能控制所有的基本类型转换器, 隔离的或非隔离的, 操作在连续的或不连续状态下的传导模式。 当HV9910的GATE脚提供功率MOSFET信号时, 驱动器就在一个电感中储存能量，或在变压器的初级线圈中储存能量，根据转换器的类型不同，能量也可能部分直接传送到LED上去。储存在磁性元件中的能量，在功率MOSFET关断时候向输出端送出（FLYBACK工作模式）

当在 VDD 的电压超过 UVLO 阀值电压，GATE脚输出。输出电流依靠外部功率MOS的峰值电流来控制。MOS的源极连有一调节电流的电阻RSENSE，且该调节电流电阻上的电压被反馈到9910的CS脚上去。一旦电流飙升，CS脚上的电压超过阀值，GATE脚输出信号中止，MOS关断。该自动关断的阀值，在9910内部已经被设定为250MV，也可通过改变LD脚的电压来调节。如果需要设定软启动，LD脚需要接一个电容来抬高它的电压，确保通过LED的输出电流在启动时是逐渐提高的。

另外,介绍一个被动功率因数校正回路，它包括3个二极管和两个电容，其应用见图一所示.

电流供应

HV9910启动需要1个1MA的电流 。如BLOCK DIAGRAM所示,该电流是在9910内部设定的，而不是象一般的脱机应用中那样用一个大的启动电阻来实现。甚至在很多应用中，9910都可以通过内部的线性调节器来给内部线路持续提供7.5V的电压。

输出设定

当降压型转换器如图 1的拓扑被选定, 那么CS脚的峰值电压正好反映LED的平均电流。然而，关于电流设定方法有一个错误的认识在这里有必要指出。该错误的产生来源于电路中电感的峰值和平均值的实际上是两个不同的概念。比如说，如果电感器的峰值电流是150MA，为了得到一个500 mA的LED电流值，那么RSENSE应该为： 250 mV/(500 mA 0.5*150 mA)=0.43 Ω。

调光应用

该IC有两种方法进行调光，根据不同的应用, 可分为独立式和组合式。LED的光输出可以通过电流的线性控制，还可以通过调整LED电流的开通和关断时间来实现。以上第二种办法（也被称之为PWM调光）控制LED的亮度的办法实际上是控制脉冲电流的脉冲占空比。

线性调光的实现是通过对IC的LD脚提供一个0 到 250 mV 的电压。该控制电压一般不超过由内部CS脚设定的极限值250 mV ，所以规划输出电流的时候应该主意这点。举例来说，在Vdd和GND之间接一个电位计就可检测出CS脚上的控制电压。当控制电压超过250 mV，输出电流的将不再被提高。如果需要更大的输出电流，需要设置一个更小的RSENSE。

PWM 调光方案需要IC的PWM-D脚从外部引入一个PWM信号，外部的PWM信号可来自一个单片机或一个脉冲发生器，并符合调节输出电流要求的占空比。该PWM调光模式的成败取决于该外部信号。在该模式下，LED电流处于两种状态：关闭状态和名义上被RSENSE电阻设定的电流值状态。在这两种状态之间LED的平均亮度均不可能超过被设定的极限状态下的亮度（即占空比为100％状态）。故，LED的亮度就可以在0－100％之间调节了。精确的PWM调光方法只限于很小的脉冲宽度，而且该脉冲来自于一个低频率的PWM信号中一小部分百分比。

以下图一给出一些应用电路中常用的用来调光的PWM典型波形，CH1标识的是MOS管的耗尽电压，CH2是PWM-D的PWM信号，CH4是LED的电流。

0.4% PWM Ratio at 500Hz Dimming

工作频率的设置

外接在IC的ROSC脚上的电阻可在25－300 KHz之间设置振荡器的工作频率：

FOSC=25000/(ROSC[kΩ] 22)[KHz]

功率因数校正

当负载LED的输出功率没有超过25W，可在图一的电路中加入一个被动的PFC回路。它可通过EN61000-3-2中关于C类电器的AC线路中谐波含量的要求。该典型的应用中不通过主动PFC回路就能达到要求值得注意。该PFC回路中包含3个二极管和两个电解，它可以矫正输入的交流电，改善本电路中的谐波畸变量，从而提高功率因数达0.85以上。

电感的设计

在前面提及典型电路中，可通过电感中需要的LED的纹波电流来确定电感量。通常情况下，纹波电流是LED有效电流的30％。在这个例子中，LED的电流有效值为350mA。

下一步是确定LED负载的压降。举例来说，当负载为10颗LED一串，每颗LED在额定电流下的压降为3.0V，那么总共的LED压降为30V。

现在知道被调整后的输入工作电压：VIN= 120V*1.41=169V，那么开关脉冲占空比百分比可确定：

D=VLEDs/ Vin =30/169=0.177

然后，需要知道开关频率，在本例中fosc＝50 KHz，那么，MOS的开通时间可以计算出来：

TON=D/fosc=3.5ms

最后电感值可以通过以下的算式得到：

L=( VIN - VLEDs)* TON /(0.3* ILED)=4.6 mH

确定输入大电容

安放一个输入的滤波电容是为了防止AC回路电压高于两倍LED负载电压，考虑到通过电容有15％的电压纹波，输入电容的最小值可通过如下的简单计算得出：

CMIN=ILED* V LEDs*0.06/ VIN＾2=22uF

在这里就可以使用22uF/250V的电容。

在图一电路的被动PFC电路中CMIN的处用到两个串联的电容。这两个一样的电容电压可为输入电压的一半，容量是输入电容容量的两倍。

使能控制

HV9910可通过把PWM-D脚接地来关闭输出。当处于待机状态下，HV9910的静态电流少于1mA。

输出开路保护

当应用降压型的拓扑时，LED和电感是串联在一起的，那么就无需其它保护措施来应对LED串断开的状况了。断开的LED回路意味着无开关状态，电流也不能持续。然而在升压拓扑和反激式拓扑中，它将导致开关晶体管，或整流二极管因过压而失效。在这个情况下，可通过PWM-D脚接地来检测过压状态并关闭9910.

DC-DC低压应用

降压型工作方式

当LED负载的工作电压比输入电压低的时候，就可以选用降压型的能量转换拓扑。在前面的章节中讲到的在LED负载输出回路中的一些计算方法在这里同样适用。然而，设计者必须注意，选择这种工作方式，我们的输入电压必须是负载LED电压的两倍。这种限制是关系到LED的工作电流的稳定性的，当9910在降压转换工作时，它输出波形的占空比如果大于0.5，LED工作电流的不稳定性就提高了。这种不稳定性表现为输出电流以开关频率的分频谐波方式出现波动。

升压型工作方式

当LED负载的工作电压比输入电压高，相同，或者低的时候，该拓扑都可被选用。举例来说，当我们选用汽车电池（12V）供电，负载为3-6颗高亮度LED，该升压拓扑就很适用了，这种情况可以是汽车尾灯和信号灯的工作方式。

在升压转换电路中，当开关晶体管开通的时间内，输入端的能量开始被保存在电感中或一个反激变压器中，在关闭的时候，能量被传送到负载端。被储存在变压器中的能量在下一个开关周期（连续传导模式）中没有被完全耗尽，输入和输出间的直流电压转化关系通过以下算式得出：

              VOUT = - V IN * D / ( 1-D )

因为可调节占空比，所以输出电压可以低于也可以高于输入电压。

我们接下来继续讨论以上汽车上3颗350MA的LED的驱动方案。

已知额定工作电压12V，此时的占空比可确定：

                  D =  VLEDS / ( VIN V LEDS ) = 9/( 12 9 ) = 0.43

然后，需要知道开关频率，在这里f OSC =50 KHz，MOS管的开通时间可以计算出来了：

                  Ton = D / f OSC = 8.6ms

那么相应的电感量是：

                  L = VIN * Ton / ( 0.3 *I LED ) = 0.98 mH

电感量取1mH。

输出电容

与降压拓扑不同，在反激电感接收到来自输出转换器的电流时，升压转换器需要一个输出的滤波电容在晶体管开通的时候来传递能量给LED。

为了给LED负载提供恒定的电流，电容必须能够提供一个阻抗来减弱输出端的交流纹波峰值，且该阻抗要低于LED负载的动态阻抗。在我们的例子中如果我们假定ROUT=3Ohm，为了得到一个因数为10的削弱纹波的效果，就需要取一个等效电阻为0.3 Ohm的电容。在这里可选择一个SMT的钽电容。