通用LED驅(qū)動控制器的應用

近年來，LED的品種不斷增加，性能逐年提高，應用領(lǐng)域更為廣泛。在大屏幕LCD的背光照明、汽車內(nèi)外照明、公共場所照明、建筑的內(nèi)外裝飾燈照明、城市景點的亮麗工程等方面獲得了很大的發(fā)展。為了達到更大的亮度及更好的可靠性，1～3W大功率LED逐步被采用。
LED的推廣應用促使LED驅(qū)動器相應地發(fā)展。在城市中采用市電（220V交流電）來驅(qū)動大功率LED是最方便的。Supertex公司在2005年首先推出HV9921/22/23系列，可用市電來驅(qū)動小功率LED（驅(qū)動電流為20～50mA）。隨著LED的功率增加，Supertex公司又開發(fā)出用市電供電，能輸出1A恒流驅(qū)動電流的LED驅(qū)動控制器HV9910，并在2007年推出了HV9910的改進型，型號為HV9910B（HV9910已停產(chǎn)）。它增加了功能及提高了性能，這對大功率LED的推廣應用起了良好作用。本文將介紹HV9910B及其應用。

特點及應用領(lǐng)域
HV9910B是一種通用LED驅(qū)動控制器。它的“通用性”是最大的特點，體現(xiàn)如下。
● 它可以用國際通用的市電（85～265VAC）供電，也可以用12～24VDC(或48VDC)蓄電池或太陽能電池供電；
● 輸入的直流電壓范圍極寬，為8～450V；
● 輸出的恒流驅(qū)動電流范圍極寬，從幾十mA到1A以上，既能驅(qū)動小功率LED，也能驅(qū)動大功率LED；
● 它可以方便地組成降壓式、升/降壓式架構(gòu)，以滿足不同供電電壓的需求；
● 它可以驅(qū)動1個LED到上百個LED；
● 輸出功率從幾W到幾十W。

除了上述通用性特點外，該驅(qū)動控制器還有如下特點。

● 轉(zhuǎn)換效率高，可達85%～90%；
● 組成的驅(qū)動器電路簡單，外圍元器件少，不僅占PCB面積小，并且生產(chǎn)成本低；
● 內(nèi)部有能輸入450VDC高壓、輸出7.5V的線性穩(wěn)壓器。無須外接降壓電阻，使電路更簡單，并可輸出作模擬調(diào)光電路的電流；
● 有兩種工作模式：恒定頻率模式及恒定關(guān)斷時間（off-time）模式；
● 開關(guān)頻率由用戶設(shè)定（外接一個設(shè)定頻率的電阻RT）；
● 有兩種調(diào)光方式：模擬調(diào)光方式和PWM調(diào)光方式；
● 輸出驅(qū)動電流大小用一個外設(shè)電阻RCS設(shè)定。
該LED驅(qū)動控制器組成的驅(qū)動電路除主要應用于市電供電驅(qū)動多個串聯(lián)的大功率LED燈外，同樣也適用于用蓄電池供電的汽車內(nèi)外照明及標志燈（轉(zhuǎn)彎、叉車、倒車）或太陽能電池供電的場合（航標燈、路燈等）。

除了用于照明外，該LED驅(qū)動器還可用作通用恒流漂及電池充電器方面的應用。

封裝與引腳功能

圖1 HV9910B引腳排列

HV9910B有8引腳及16引腳兩種，8引腳的有DIP及SOIC封裝，16引腳的只有SOIC封裝，其引腳排列如圖1所示，各引腳功能如表1所示。16引腳中注NC的引腳為空腳。

表1 HV9910B各引腳功能
SOIC-8DIPSOIC-16符號功能
11VIN工作電壓輸入端8～450VDC
24CSILED檢測端，外接電流采樣電阻RCS到GND
35GND電源地，也是內(nèi)部電路的地
48GATE外接MOSFET開關(guān)的柵極
59PWMDPWM調(diào)光輸入端，也是使能端。此端加高電平時，GATE端輸出高電平，MOSFET導通；此端加低電平時，MOSFET關(guān)斷，無輸出

612VDD內(nèi)部7.5V穩(wěn)壓電源輸出端，此端接一個低ESR的電容到地（電容量2.2～4.7μF），采用多層陶瓷電容（MLCC）

713LD模擬調(diào)光輸入端，輸入0～250mV調(diào)光電壓，調(diào)節(jié)LED亮度
814RT外接開關(guān)管工作頻率設(shè)定電阻RT。恒定頻率模式時，另一端接地；恒定關(guān)斷時間模式時，RT另一端接GATE

主要參數(shù)
HV9910B的主要參數(shù)：輸入直流電壓VIN=8～450V；關(guān)閉模式時（PWMD端加低電平）耗電0.5～1mA；內(nèi)部穩(wěn)壓電源輸出電壓VDD=7.5V±0.25V；欠壓鎖存閾值電壓VUVLO=6.7V（典型值）；PWMD的高電平電壓VEN(H)＞2V、PWMD端的低電平電壓VEN(L)＜0.8V；輸入低頻PWM信號，改變占空比可調(diào)光；電流檢測端（CS）的閾值電壓VCS(TS)=250mV；內(nèi)部消隱電路延遲時間TBLANK=215ns（典型值）；振蕩器頻率fosc?。?5～150）kHz；內(nèi)部MOSFET驅(qū)動電流為±165mA；柵級輸出的上升、下降時間典型值為30ns。

兩種工作模式的選擇
HV9910B有恒定頻率模式及恒定關(guān)斷時間兩種模式，選擇何種模式取決于驅(qū)動器的輸出電壓VOUT(VLED)與輸入電壓VIN的比值。在降壓式架構(gòu)中，VIN總是大于VOUT，其比值即占空比D=VOUT/VIN。若D＜0.5時，采用恒定頻率模式；若D＞0.5時，則采用恒定關(guān)斷時間模式。如果在D＞0.5時仍采用恒定頻率模式工作，驅(qū)動器將進入次諧波振蕩狀態(tài)，將會引起輸出電流下降及紋波電流增加的不穩(wěn)定狀態(tài)。
采用恒定頻率模式如圖2所示，RT接在RT與GND之間；采用恒定關(guān)斷時間模式時，RT接在RT與GATE之間，如圖3所示。

圖2 恒定頻率工作模式

圖3 恒定關(guān)斷時間工作模式