应用信息
ac/dc 交流输入应用
hv9910 是一个低成本的可?压, 升压, 升?压的控制芯片,特别适合设计驱动多串led或led阵列.该芯片既适用于全球通用的ac交流输入, 也适用于8－450v的直流输入. 交?输入时, 为提高功?因素, 通过由en 61000-3-2 class c所规定的照明设备的交流谐波的限制, 在输入功率小于25w, 可很容易的在线?中加入无源功?因素校正电?得以实现. hv9910可驱动上百个高亮度的led?联或数?高亮度的led, 这些led能被设计成一串或串并联结合的方式, hv9910通过调节恒?值可确保led??和光谱并延长寿命. hv9910的特色是使能脚pwm_d可采用脉宽调制(pwm)的方法调节led??, 同时兼作使能端，该端悬空时芯片无输出控制。hv9910也可通过ld端线性调压的方式连续调节led的输出电流从而控制??(也叫线性调光).
hv9910 标准的8-pin soic 和 dip 封装. 在vin >250v的应用需求时,也可以采用so-16 的封装.
hv9910 内部包含了一个高压线性电源 , 它向内部所有线路能量 ,也可以给外部低压电路 .
led 驱动控制
hv9910可控制包括隔离/非隔离, 连续/非连续等类所有的转换器. 当gate端输出高电平驱动外部的功率mosfet时, led驱动器将储存到电感或变压器原边电感的输入能量, 依赖不同的转换器类型,可能储能和将部分能?直接传给led?，当功?mosfet关断时, 储存在磁性元件上的能?转换为led串的驱动电?. (工作在flyback 模式).
当vdd电压大于uvlo时，gate端可以输出高电平. 此时输出电?通过限制外部功?mosfet的峰值电?的方式工作. 外部电?采样电阻与功?mosfet的源极?联, 此采样电阻的电压反馈到hv9910的cs pin脚, 当cs pin脚的电压超过峰值电?的设定的阈值电压时, gate的驱动信号结束, 功?管关断. 此峰值电?比较仪的阈值电压在内部设定值为250mv, 亦可通过ld pin在外部设定.当需要软启动时, 在ld pin连接一个电容,从而允许电压按期望的的速率上升, 因此, 确保led 的输出电流是逐渐上升的.
很明显, 一个简单的无源功?因素校正电?, 由 3 二极管和2 电容组成,应用线路显示如图1.
供电电流
hv9910需要1ma的启动电流. 如框图所示, 此电流由 hv9910 的内部产生,无需象其它的电路中需加一个大的启动电阻. 此外, 在hv9910的应用中,它能用内部的线性电源连续的向内部的所有线路7.5v的电压.
设定输出电流
如图1, 选择降压拓扑时, led中的平均电流是 cs 的峰值电压的一个好的表现. 然而,运用这种电流采样方法,有一个相关连的误差需要被计算进去.此误差的提出是因为电感中的平均电流和峰值电流是不同的. 例如电感纹波电流的峰峰值是150ma, 要得到500ma的led电流, 该采样电阻应为: 250mv/(500ma+ 0.5*150ma) = 0.43ω.
调光
有两种方式可以实现调光 , 取决不同的应用, 可以单独调节也可组合调节. led 的输出电流能被控制, 也能被线性调节改变, 或通过控制电流的开关来维持电流的不变. 第二种调光方式(叫pwm 调光)通过改变输出电流的占空比来控制led的亮度.
线性调光通过调节ld pin脚电压从0到250mv而实现，该控制电压优先于内部cs pin设定值250mv , 从而可输出电流实现编程. 例如, 在vdd 和地之间接一个分压器,设定cs pin 的控制电压. 当分压器设定的控制电压超过250mv将不会改变输出电流. 如希望更大的输出电流, 可以选择一个更小的采样电阻.
pwm 调光通过外部pwm信号加在pwm_d pin 端而实现. 该 pwm 信号可由微控制器或由脉冲发生器按希望的led的亮度以一定的占空比来实现. 在此pwm 方式下, 以该信号的有效和失效转换来调节led的电流. 在此模式,led 的电流处在这两种状态之一: 零或由采样电阻设定的正常电流.
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hv9910
. 它不可能用这个方法去达到比hv9910用采样电阻设定的水平更高的平均亮度. hv9910 用这种pwm控制方法,这灯的输出只能在零到100%之间调整. 此pwm调光方法的精度仅仅取决于gate的最小脉宽的限制, 即此频率的占空比的百分比.
这里有一些由应用线路图1,给出的典型的波形阐明pwm 调光方法如下. ch1 是指 mosfet 的漏极电压, ch2 是给pwm_d脚的pwm 信号 和 ch4 是led 灯串的电流.
33% pwm ratio at 500hz dimming
95% pwm ratio at 500hz dimming
0.4% pwm ratio at 500hz dimming
工作频率设定
振荡器的工作频?能被用一个外部电阻rosc在25khz 到 300 khz之间设定:
fosc = 25000/(rosc [kω] + 22) [khz]
功率因数校正
当 led 驱动器的输入功率?超过25w时, 为了通过标准en61000-3-2 class c 的ac谐波的限制, 如hv9910 的应用线路图1, 可以加一个简单的被动功率因数校正电路. 这个典型的应用电路线图表示怎样加这个线路而不影响电路的其它部分. 一个由3个二极管和 2个电容器的简单电路被加在ac整流输入的后面去改善输入电流的谐波失真和达到功率因数大于 0.85.
电感设计
提及典型的应用电?,可以从电感中计算得到希望的led 波纹电?的峰峰值. 但在典型的应用,这样的波纹电?被选取为正常的led电?的30%. 在这个?子中，正常电流iled 是350ma.
下一步是得出 led灯?上的总电压?. ?如, 当灯?由 10 高??的led组成且每个二极管在它的额定电?时的正向压?为3.0v; 则led 串的总电压vleds 是 30v.
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hv9910
可以知道正常的整流后的输入电压vin = 120v*1.41
= 169v, 由此可以决定开关的占空比:
d = vleds /vin = 30/169 = 0.177
然后,给出开关频?,在此例中fosc =50khz, 这样需计算功率管mosfet的导通时间:
ton = d/fosc = 3.5 微秒
由这些必需的值,可以计算出电感:
l = (vin - vleds) * ton /(0.3 * iled) = 4.6mh
输入大电容
输入滤波电容应该被设计在能保持整个ac线电压周期被整流后的电压高于led ?电压的两倍. 假定15%的相关电压的纹波穿过电容器，一个简单的公式能给出此输入大电容器的最小值:
cmin = iled*vleds*0.06/vin^2
cmin = 22 μf, 这里选用22μf/250v .
在被动的 pfc 电?中需要在输入端使用两个容值为计算出的cmin的电容串联. 这两个电容中的每一个应为输入电压的1/2和容量的两倍.
使能控制
hv9910能被关断当pwm_d pin 连接到地. 此时, hv9910所消耗的静态电流小于1ma.
输出开路保护
当用?压型拓扑时, led串和电感是串联连接的, ?需要任何的保护.
另外,led? 的一个开路条件. 断开led的连接就意味着没有开关交换和不能连续工作. 然而, 在buck-boost或flyback拓扑中, hv9910 可能聚积过多的电压在开关管和整?器二极管上并可能造成损坏.在这种情况,当侦测到过压条件时hv9910 能够由pmw_d pin 下拉到地从而关断.
dc/dc 低压应用
降压型(buck)拓扑