特點

高于90％的效率；

8v-450v的寬輸入電壓范圍；

恒流led驅動；

輸出電流可以從ma級到1a的應用范圍；

led負載可以從一個到上百個；

pwm低頻率調光引腳；

輸入電壓可達到450v高電壓級別。

適用范圍

dc-dc或ac-dc led驅動；

rgb背光源驅動；

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驅動IC。它允許電壓從 8vdc 一直到 450vdc而對hb led有效控制。 hv9910通過一個可升至 300 khz的頻率來控制外部的 mosfet，該頻率可用一個電阻調整。 led串是受到恒定電流的控制而不是電壓, 如此可持續穩定的光輸出和提高可靠度。輸出電流調整范圍可從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的線性調光器的外部控制電壓所控制。另外，hv9910也一個低頻的pwm調光功能，能接受一個外部達幾khz的控制信號在0-100％的占空比下進行調光。

器件極限參數

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.

詳細說明

腳位說明

內部結構圖

應用信息

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換器，該ic明確地為led串和陣列設計。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en61000-3-2 class c中諧波含量的規定。 hv9910 可以控制數以百計的hb led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)能夠調節控制led的光亮。

hv9910 還要另外一種控制led亮度的辦法：給hv9910的ld腳一個控制電壓，來調節led驅動器給led的持續電流，從而達到控制led亮度。（該方法也叫線性調光）

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的額定電壓的應用。

hv9910 包含的高壓線性調整器，既給內部回路供電，也可外部低電壓回路一個基本的偏執。

led驅動器的工作原理

hv9910 能控制所有的基本類型轉換器, 隔離的或非隔離的, 操作在連續的或不連續狀態下的傳導模式。 當hv9910的gate腳功率mosfet信號時, 驅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，根據轉換器的類型不同，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的源極連有一調節電流的電阻rsense，且該調節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關斷。該自動關斷的閥值，在9910內部已經被設定為250mv，也可通過改變ld腳的電壓來調節。如果需要設定軟啟動，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校正回路，它包括3個二極管和兩個電容，其應用見圖一所示.

電流

hv9910啟動需要1個1ma的電流 。如block diagram所示,該電流是在9910內部設定的，而不是象一般的脫機應用中那樣用一個大的啟動電阻來實現。甚至在很多應用中，9910都可以通過內部的線性調節器來給內部線路持續7.5v的電壓。

輸出設定

當降壓型轉換器如圖 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，關于電流設定方法有一個錯誤的認識在這里有必要指出。該錯誤的產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500 ma的led電流值，那么rsense應該為： 250 mv/(500 ma +0.5*150 ma)=0.43 ω。

調光應用

該ic有兩種方法進行調光，根據不同的應用, 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，還可以通過調整led電流的開通和關斷時間來實現。以上第二種辦法（也被稱之為pwm調光）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。

線性調光的實現是通過對ic的ld腳一個0 到 250 mv 的電壓。該控制電壓一般不超過由內部cs腳設定的極限值250 mv ，所以規劃輸出電流的時候應該主意這點。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250 mv，輸出電流的將不再被提高。如果需要更大的輸出電流，需要設置一個更小的rsense。

pwm 調光方案需要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生器，并符合調節輸出電流要求的占空比。該pwm調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：關閉狀態和名義上被rsense電阻設定的電流值狀態。在這兩種狀態之間led的平均亮度均不可能超過被設定的極限狀態下的亮度（即占空比為100％狀態）。故，led的亮度就可以在0－100％之間調節了。精確的pwm調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用電路中常用的用來調光的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% pwm ratio at 500hz dimming

工作頻率的設置

外接在ic的rosc腳上的電阻可在25－300 khz之間設置振蕩器的工作頻率：

fosc=25000/(rosc[kω]+22)[khz]

功率因數校正

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中關于c類電器的ac線路中諧波含量的要求。該典型的應用中不通過主動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，從而提高功率因數達0.85以上。

電感的設計

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。

現在知道被調整后的輸入工作電壓：vin= 120v*1.41=169v，那么開關脈沖占空比百分比可確定：

d=vleds/ vin =30/169=0.177

然后，需要知道開關頻率，在本例中fosc＝50 khz，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)=4.6 mh

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* v leds*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腳接地來關閉輸出。當處于待機狀態下，hv9910的靜態電流少于1ma。

輸出開路保護

當應用降壓型的拓撲時，led和電感是串聯在一起的，那么就無需其它保護措施來應對led串斷開的狀況了。斷開的led回路意味著無開關狀態，電流也不能持續。然而在升壓拓撲和反激式拓撲中，它將導致開關晶體管，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并關閉9910.

dc-dc低壓應用

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換拓撲。在前面的章節中講到的在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。這種限制是關系到led的工作電流的穩定性的，當9910在降壓轉換工作時，它輸出波形的占空比如果大于0.5，led工作電流的不穩定性就提高了。這種不穩定性表現為輸出電流以開關頻率的分頻諧波方式出現波動。

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。

在升壓轉換電路中，當開關晶體管開通的時間內，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周期（連續傳導模式）中沒有被完全耗盡，輸入和輸出間的直流電壓轉化關系通過以下算式得出：

              vout = - v in * d / ( 1-d )

因為可調節占空比，所以輸出電壓可以低于也可以高于輸入電壓。

我們接下來繼續討論以上汽車上3顆350ma的led的驅動方案。

已知額定工作電壓12v，此時的占空比可確定：

                  d =  vleds / ( vin + v leds ) = 9/( 12+9 ) = 0.43

然后，需要知道開關頻率，在這里f osc =50 khz，mos管的開通時間可以計算出來了：

                  ton = d / f osc = 8.6ms

那么相應的電感量是：

                  l = vin * ton / ( 0.3 *i led ) = 0.98 mh

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換器的電流時，升壓轉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負載恒定的電流，電容必須能夠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，為了得到一個因數為10的削弱紋波的效果，就需要取一個等效電阻為0.3 ohm的電容。在這里可選擇一個smt的鉭電容。