HV9910中文資料,以供參考!
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在上面是兩款LED驅動IC的資料,這兩款IC外圍電路非常少,操作簡單,性價非常好.
如果有需要的朋友,歡迎來電咨詢
聯系人;李先生 13164709731 0755-88250790 QQ:43815597
MSN:lwwufo@hotmail.com
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HV9910用起來是滿方便的.
但個人覺得有幾個明顯的缺點:
1.精度差.芯片本身有10%左右誤差,再加上外圍元件的漂移,大批量生產時,出現部分12%-13%的偏差都很常見.
2.內建7.5V穩壓輸出.這樣芯片本身易發熱,特別在高壓情況下,比如264V,需要加分壓電阻.其次,輸出的驅動電壓不足以驅動MOS,特別是大功率的高壓MOS,MOS發熱嚴重.
3.峰值電流控制比較差.通常會有RMS值30%-50%的峰值電流,且采樣精度低.需要用較大感量,才能有效控制,對于電感的體積和抗飽和能力要求高.
4.非隔離的方式使得前后級干擾嚴重,一般的濾波根本不起作用.
5.DATASHEET上推薦的逐流被動PF矯正,應用在9910上效果一般.即便PF大于0.9,諧波相位也不一定能通過(針對24W以下的驅動).
6.非隔離驅動下,安規什么的就別想了,3C還可以勉強搞搞.
所以個人認為,HV9910比較適用中低電流(350mA及以下),小功率(24W以下)的LED驅動,且前級最好加入隔離APFC恒壓源,這樣EMI,EMC,安規等等的問題也會比較容易解決.
最近SUPERTEX推出了改進版HV9910B,據說采樣精度提高到5%(沒看見DATASHEET上寫,聽銷售說的),還把MOS驅動的300nS延遲時間縮短到了150nS,不知道對MOS的發熱是否會有改善.
以上純屬個人心得,如有謬誤還望指正.
但個人覺得有幾個明顯的缺點:
1.精度差.芯片本身有10%左右誤差,再加上外圍元件的漂移,大批量生產時,出現部分12%-13%的偏差都很常見.
2.內建7.5V穩壓輸出.這樣芯片本身易發熱,特別在高壓情況下,比如264V,需要加分壓電阻.其次,輸出的驅動電壓不足以驅動MOS,特別是大功率的高壓MOS,MOS發熱嚴重.
3.峰值電流控制比較差.通常會有RMS值30%-50%的峰值電流,且采樣精度低.需要用較大感量,才能有效控制,對于電感的體積和抗飽和能力要求高.
4.非隔離的方式使得前后級干擾嚴重,一般的濾波根本不起作用.
5.DATASHEET上推薦的逐流被動PF矯正,應用在9910上效果一般.即便PF大于0.9,諧波相位也不一定能通過(針對24W以下的驅動).
6.非隔離驅動下,安規什么的就別想了,3C還可以勉強搞搞.
所以個人認為,HV9910比較適用中低電流(350mA及以下),小功率(24W以下)的LED驅動,且前級最好加入隔離APFC恒壓源,這樣EMI,EMC,安規等等的問題也會比較容易解決.
最近SUPERTEX推出了改進版HV9910B,據說采樣精度提高到5%(沒看見DATASHEET上寫,聽銷售說的),還把MOS驅動的300nS延遲時間縮短到了150nS,不知道對MOS的發熱是否會有改善.
以上純屬個人心得,如有謬誤還望指正.
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@yzx82322
HV9910用起來是滿方便的.但個人覺得有幾個明顯的缺點:1.精度差.芯片本身有10%左右誤差,再加上外圍元件的漂移,大批量生產時,出現部分12%-13%的偏差都很常見.2.內建7.5V穩壓輸出.這樣芯片本身易發熱,特別在高壓情況下,比如264V,需要加分壓電阻.其次,輸出的驅動電壓不足以驅動MOS,特別是大功率的高壓MOS,MOS發熱嚴重.3.峰值電流控制比較差.通常會有RMS值30%-50%的峰值電流,且采樣精度低.需要用較大感量,才能有效控制,對于電感的體積和抗飽和能力要求高.4.非隔離的方式使得前后級干擾嚴重,一般的濾波根本不起作用.5.DATASHEET上推薦的逐流被動PF矯正,應用在9910上效果一般.即便PF大于0.9,諧波相位也不一定能通過(針對24W以下的驅動).6.非隔離驅動下,安規什么的就別想了,3C還可以勉強搞搞.所以個人認為,HV9910比較適用中低電流(350mA及以下),小功率(24W以下)的LED驅動,且前級最好加入隔離APFC恒壓源,這樣EMI,EMC,安規等等的問題也會比較容易解決.最近SUPERTEX推出了改進版HV9910B,據說采樣精度提高到5%(沒看見DATASHEET上寫,聽銷售說的),還把MOS驅動的300nS延遲時間縮短到了150nS,不知道對MOS的發熱是否會有改善.以上純屬個人心得,如有謬誤還望指正.
HV9910這種驅動我用了,總是爆炸,我也做了正規的電路板,也不能正常工作,價格貴,5元一片,后來用了QX9910才把驅動做好,價格每片3元,就是外加一個驅動MOS管1N60,效率非常高,明天就去測一下,我感覺能超過95%.MOS管也沒有熱量,我做的是12W后來做出了24W,MOS管是有些熱.但是能穩定的工作.songlsx@163.com
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@songlsx
HV9910這種驅動我用了,總是爆炸,我也做了正規的電路板,也不能正常工作,價格貴,5元一片,后來用了QX9910才把驅動做好,價格每片3元,就是外加一個驅動MOS管1N60,效率非常高,明天就去測一下,我感覺能超過95%.MOS管也沒有熱量,我做的是12W后來做出了24W,MOS管是有些熱.但是能穩定的工作.songlsx@163.com
我也用過了QX9910,但在電路測試中,發現它工作很不穩定.特別是它的gate只有5V,很多時候還不到.造成cmos溫度很高.特別是在密封的燈管裡,這顆IC是不能用的.還有一個問題是,它的Toff time感覺工作很不穩定,我是認為它還很不成熟.
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@yzx82322
HV9910用起來是滿方便的.但個人覺得有幾個明顯的缺點:1.精度差.芯片本身有10%左右誤差,再加上外圍元件的漂移,大批量生產時,出現部分12%-13%的偏差都很常見.2.內建7.5V穩壓輸出.這樣芯片本身易發熱,特別在高壓情況下,比如264V,需要加分壓電阻.其次,輸出的驅動電壓不足以驅動MOS,特別是大功率的高壓MOS,MOS發熱嚴重.3.峰值電流控制比較差.通常會有RMS值30%-50%的峰值電流,且采樣精度低.需要用較大感量,才能有效控制,對于電感的體積和抗飽和能力要求高.4.非隔離的方式使得前后級干擾嚴重,一般的濾波根本不起作用.5.DATASHEET上推薦的逐流被動PF矯正,應用在9910上效果一般.即便PF大于0.9,諧波相位也不一定能通過(針對24W以下的驅動).6.非隔離驅動下,安規什么的就別想了,3C還可以勉強搞搞.所以個人認為,HV9910比較適用中低電流(350mA及以下),小功率(24W以下)的LED驅動,且前級最好加入隔離APFC恒壓源,這樣EMI,EMC,安規等等的問題也會比較容易解決.最近SUPERTEX推出了改進版HV9910B,據說采樣精度提高到5%(沒看見DATASHEET上寫,聽銷售說的),還把MOS驅動的300nS延遲時間縮短到了150nS,不知道對MOS的發熱是否會有改善.以上純屬個人心得,如有謬誤還望指正.
在這種情況下,EMI真的沒有辦法通過嗎?各位沒有做過產品而能安規EMI測試的電路,或者實際的參數設定.
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@yzx82322
HV9910用起來是滿方便的.但個人覺得有幾個明顯的缺點:1.精度差.芯片本身有10%左右誤差,再加上外圍元件的漂移,大批量生產時,出現部分12%-13%的偏差都很常見.2.內建7.5V穩壓輸出.這樣芯片本身易發熱,特別在高壓情況下,比如264V,需要加分壓電阻.其次,輸出的驅動電壓不足以驅動MOS,特別是大功率的高壓MOS,MOS發熱嚴重.3.峰值電流控制比較差.通常會有RMS值30%-50%的峰值電流,且采樣精度低.需要用較大感量,才能有效控制,對于電感的體積和抗飽和能力要求高.4.非隔離的方式使得前后級干擾嚴重,一般的濾波根本不起作用.5.DATASHEET上推薦的逐流被動PF矯正,應用在9910上效果一般.即便PF大于0.9,諧波相位也不一定能通過(針對24W以下的驅動).6.非隔離驅動下,安規什么的就別想了,3C還可以勉強搞搞.所以個人認為,HV9910比較適用中低電流(350mA及以下),小功率(24W以下)的LED驅動,且前級最好加入隔離APFC恒壓源,這樣EMI,EMC,安規等等的問題也會比較容易解決.最近SUPERTEX推出了改進版HV9910B,據說采樣精度提高到5%(沒看見DATASHEET上寫,聽銷售說的),還把MOS驅動的300nS延遲時間縮短到了150nS,不知道對MOS的發熱是否會有改善.以上純屬個人心得,如有謬誤還望指正.
各位:有沒有誰用HV9910,且過了EMI測試的電路及其元件參數配置的.
謝謝!
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@schx
您能提供完整版的中文HV9910pdf資料嗎郵箱schx300384@yahoo.com.cn萬分感謝!
就目前LED驅動分為兩種:非隔離方案和隔離方案.
非隔離方案一般采用BUCK電路,多見用于單顆LED的驅動,因為起體積小,能將驅動內置在燈杯里面,使用方便,總的來說驅動功率不大.因為不隔離,安歸隔離比較難處理.
隔離方案在叫大功率的驅動上經常使用,且可提供使用的控制方案IC較多,使用3842等能降低成本,隔離方案的電流不是脈動的,對LED的壽命有好處,不足就是體積較大.
對于非隔離的方案,最早出現也是最常用的是HV9910,MXHV9910 843531202882760.pdf
對于隔離方案,在輸出恒流控制時需要恒流、恒壓控制芯片,雖然可以用三極管進行恒流控制,但是精度不高,一致性也不是很好,不能發揮LED的長壽命優勢.IXYS推出的恒壓恒流控制IC專為LED驅動設計,并有更多選擇,一有內置有溫度補償的高精度恒壓源,能提高輸出恒流的精度,另有溫度系數和一般錳銅電阻溫度系數近似的電壓源,能使用溫度特性不是很好的電阻做為采樣電阻.
843531202883586.pdf
843531202883617.pdf
希望對大家有幫助.如果需要樣品可以聯系:jacky@szapl.com 0755-82947272-803
也希望進行技術討論,將LED照明進行到底.
非隔離方案一般采用BUCK電路,多見用于單顆LED的驅動,因為起體積小,能將驅動內置在燈杯里面,使用方便,總的來說驅動功率不大.因為不隔離,安歸隔離比較難處理.
隔離方案在叫大功率的驅動上經常使用,且可提供使用的控制方案IC較多,使用3842等能降低成本,隔離方案的電流不是脈動的,對LED的壽命有好處,不足就是體積較大.
對于非隔離的方案,最早出現也是最常用的是HV9910,MXHV9910 843531202882760.pdf
對于隔離方案,在輸出恒流控制時需要恒流、恒壓控制芯片,雖然可以用三極管進行恒流控制,但是精度不高,一致性也不是很好,不能發揮LED的長壽命優勢.IXYS推出的恒壓恒流控制IC專為LED驅動設計,并有更多選擇,一有內置有溫度補償的高精度恒壓源,能提高輸出恒流的精度,另有溫度系數和一般錳銅電阻溫度系數近似的電壓源,能使用溫度特性不是很好的電阻做為采樣電阻.
843531202883586.pdf
843531202883617.pdf
希望對大家有幫助.如果需要樣品可以聯系:jacky@szapl.com 0755-82947272-803
也希望進行技術討論,將LED照明進行到底.
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@tbshongniu
您能提供完整版的中文HV9910pdf資料嗎郵箱tbshongniu@163.com萬分感謝!
HV9910中文手冊
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, 如此可提供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也提供一個低頻的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 的控制提供恒定的電流,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腳提供一個控制電壓,來調節LED驅動器提供給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提供一個基本的偏執.
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腳提供功率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.
電流供應
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提供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腳提供一個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負載提供恒定的電流,電容必須能夠提供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.
應用反饋:
HV9910用起來是滿方便的.
但個人覺得有幾個明顯的缺點:
1.精度差.芯片本身有10%左右誤差,再加上外圍元件的漂移,大批量生產時,出現部分12%-13%的偏差都很常見.
2.內建7.5V穩壓輸出.這樣芯片本身易發熱,特別在高壓情況下,比如264V,需要加分壓電阻.其次,輸出的驅動電壓不足以驅動MOS,特別是大功率的高壓MOS,MOS發熱嚴重.
3.峰值電流控制比較差.通常會有RMS值30%-50%的峰值電流,且采樣精度低.需要用較大感量,才能有效控制,對于電感的體積和抗飽和能力要求高.
4.非隔離的方式使得前后級干擾嚴重,一般的濾波根本不起作用.
5.DATASHEET上推薦的逐流被動PF矯正,應用在9910上效果一般.即便PF大于0.9,諧波相位也不一定能通過(針對24W以下的驅動).
6.非隔離驅動下,安規什么的就別想了,3C還可以勉強搞搞.
所以個人認為,HV9910比較適用中低電流(350mA及以下),小功率(24W以下)的LED驅動,且前級最好加入隔離APFC恒壓源,這樣EMI,EMC,安規等等的問題也會比較容易解決.
最近SUPERTEX推出了改進版HV9910B,據說采樣精度提高到5%(沒看見DATASHEET上寫,聽銷售說的),還把MOS驅動的300nS延遲時間縮短到了150nS,不知道對MOS的發熱是否會有改善.
以上純屬個人心得,如有謬誤還望指正.
LED實際應用設計(四)--HV9910應用
在設計高壓直驅線路時,有多種IC可以選用.
今天先從HV9910說起,這款IC有人說好,也有人說不好用.目前市場占有量較大,有著很好的使用范圍,但有些朋友將它說成垃圾!那么問題到底出在哪里,從我司銷售的客戶反應總結出下面的觀點:
HV9910 是一款很據代表性的IC,每款IC都會有它的不足之處,當然這顆也不例外,作為設計人員就是要利用它好的一面,解決我們實際應用中的問題
線路簡單簡潔是這顆IC最大的優點,市電直接驅動效率高,下面是這個IC的工作過程圖:
上電:紅色箭頭所示,高壓直流→LED→L1→Q1→RCS 在這個過程中損耗會有L1的等效電阻+MOS管的結電阻+R電流檢測電阻損耗.L1上電電流不能發生突變,會給CS檢測電流時間,也為下一過程續流提供條件.上電過程當中MOS管選擇最為關鍵,建議選用美國國際整流器公司IRF840,不良的MOS管將會造成LED瞬間全部損壞.L1電流量與感值一定要符合線路基本需要,小電流可以參考規格書選用,大電流適當增加感值,電流量選取實際LED電流3倍以上.RCS 值反饋電壓決定負載實際電流大小,阻值按供電電壓結合LED電流需要適當調整選取,也是負載LED電流調節電阻.
順便提一句,IRF840 各大公司都有生產,國內企業也有裸片封裝,型號標注、封裝及后綴完全相同,建議使用IR公司產品.
當CS反饋電壓達到合適的值時,IC會關閉MOS管,這時放電工程開始:藍色線段是LED放電電流方向L1、Co的等效電阻和D1的正向壓降是影響效率的關鍵.D1肖特基二極管選取正向電壓小,頻率要選擇實際工作頻率3倍以上,最大電流要大于LED實際電流的2倍以上,耐壓要大于供電電壓峰值的1.5倍以上,推薦選用MUR160.Co電容可以改善負載電流穩定度,容量在4.7-33uF中間選擇.
不足的地方就是這顆IC沒有相應的保護線路,過壓、過流不能及時的得到有效的保護,放電過程不在IC監控下工作,容易造成誤動作.
下面是分析結果:
1． 過壓或MOS管選取不當會容易造成LED永久損壞:電流控制是靠CS反饋是唯一的條件,過高的電壓在沒有及時反饋的情況下,MOS管會被擊穿,LED過流而損壞.那需要解決的辦法是,在設計這顆IC時需要前端設計限壓線路,或使用在不可能有超線路極限高壓的情況下是安全的.
2． 不適合應用于供電電壓波動太大的場合:這個IC和這些類型的IC,在MOS管關閉時,放電電流不在IC監控下,什么時候電流減低到什么情況,MOS管開啟時間是IC內部定時器固定開啟的.器件都是按負載選取的,變動的供電電壓會影響驅動電流,但是不會影響MOS管開關時間,假設正當CS接到需要關閉參考值,正好去關閉MOS時,供電電壓突然從100V升高到300V,會大電流瞬間損壞LED.這個情況是有的,在設計時要盡量避免使用在供電電壓波動太大的場合.
3． PWM適合應用到開關控制場合,因其高速灰度控制,關斷MOS過后還會有電感和電容續流過程,不能真實再現灰度等級.應用到需要開關控制和色溫混合線路設計會比較體現這款IC的優點.
4． 器件選擇靈活性不高,無論哪家公司這類IC都不可以做到太大功率驅動.
綜合上述原因,HV9910設計在供電電壓相對穩定,有限壓保障,負載不大于8W LED條件下是比較合理的.小功率LED與太陽能光電池結合的路燈產品;3W以下的LED射燈,多顆白光LED色溫矯正的洗墻燈,要求灰度不高的全彩射燈等等.
評語:
優缺點和其它芯片一樣都有,重量級的市場份額,里程碑的設計,再加上你的設計智慧,在此款IC基礎上設計出來的IC和產品會越來越多.
HV9910B是HV9910升級改進版本,工藝性能上有所改進,可以直接替換使用,以后將HV9910B供貨為主.
驅動條件
HV9910 需要1mA 的啟動電流.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.IC是外置MOS本身功耗并不高.
設定輸出電流
選擇降壓型設計方法時, LED中的平均電流作為 CS腳檢測峰值電壓會有一個好的表現.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,該控制電壓優先于內部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.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,這燈的輸出只能在0到100%之間調整. 此PWM調光方法的精度僅僅取決于GATE的最小脈寬的限制, 即此頻率的占空比的百分比.
建議設計200-500Hz之間,原廠規格書是說可以很高,但是我建議在這個范圍.如果是外控PWM市電直驅設計時要注意信號隔離,光耦和變壓器都可以,IC沒有提供隔離供電部分,在此向超科公司提出建議,希望在今后設計類似IC一定要考慮這個問題!
工作頻率設定
振蕩器的工作頻率能被用一個外部電阻ROSC在25kHz 到 300kHz之間設定:
FOSC = 25000/(ROSC [kΩ] + 22) [kHz]
功率因數校正
當 LED 驅動器的輸入功率不超過25W時, 為了通過標準EN61000-3-2 Class C 的AC諧波的限制, 如 HV9910 的應用線路圖, 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整流輸入的后面去改善輸入電流的諧波失真和達到功率因數大于0.85.
電感設計
提及典型的應用電路,可以從電感中計算得到希望的LED 波紋電流的峰峰值. 但在典型的應用,這樣的波紋電流被選取為正常的LED電流的30%. 在這個例子中, 正常電流ILED 是350mA.下一步是得出 LED燈串上的總電壓降. 例如, 當燈串由10高亮度的LED組成且每個二極管在它的額定電流時的正向壓降為3.0V; 則LED 串的總電壓VLEDS 是 30V.
可以知道正常的整流的輸入電壓=120V*1.41=169V
由此可以決定開關的占空比:
D=Vleds/Vin=0.117
然后,給出開關頻率,在此例中Fosc=50KHz,這樣計算功率管MOSFET的導通時間:
Ton=D/Fosc=3.5us
有這些必須的數值,可以計算出電感值:
L=(Vin-Vleds)*Ton/(0.3*Iled)=4.6mH
降壓型(BUCK)拓撲設計
當需要的LED燈串接電壓比供電電壓低時,需要選用降壓型拓撲.上面的介紹都是適用這些設計要求的說明.然而設計者必須滿足輸入電壓維持在LED燈串電壓2倍一樣為合適.這個限制是因為HV9910工作在降壓型拓撲時占空比大于0.5時電流輸出穩定,不穩定的顯示在輸出電流它本身在開關諧波影響下會自激震蕩.
HV9910在使用工程當中經常會遇到的問題!
問:MOS管會損壞和LED燒毀等情況?
答:設計條件在供電電壓相對穩定、有限壓保障,負載不大于8W LED條件下是比較合理的.供電電壓波動會順壞線路器件.
問:MOS和肖特基二極管發熱嚴重?
答:熱量肯定是有的.電流值、耐壓不是越高越好,合適即可.最重要的也是最主要的熱源是二極管的Vf值和mos的導通結電阻,這個值是我們選擇器件的首要指標.
問:發現LED會有閃爍現象?
答:在降壓型設計是供電電壓要高于LED正向電壓總和1倍以上為合理,有時我們設計可能沒有辦法滿足這個條件,可以適當增加在LED兩端電容或電容容量方法加以解決.
照明方面系列的產品:
HV9910/HV9921/HV9922/HV9923/HV9925/HV9931/HV9903/SR08/CL2/CL6/CL7/LR8/LR12/HV9930/HV9911/HV7800等. n應用場所:汽車尾燈,交通信號燈,1W,3W,5W等大功率LED照明,射燈,地埋燈,護欄燈,景觀照明,LCD屏背光等.
一)HV9903(高效率\白光驅動1-8個LED)適用MP4
特點: 1.電池供電 2. 過壓保護 3. PWM Dimming 4. 軟起動
二)HV7800(電流監控器)
特色: 1. 450VDC 的供電電壓 2. 1%的電流精度 3. 靜態電流:50uA MAX 應用: 1.LED驅動器電流監控 2.SMPS電流監控 3.電池電流監控 4.馬達監控
三)HV9911 (高效率,高電流精度)
特色: ?電流精度達2%. ?效率高達90% ?恒流控制 ?超寬的輸入電壓范圍:9~250VDC ?軟啟動 ?短路保護 ?過壓保護 ?可編程同步控制具有PWM調光功能 ?具有使能控制端 HV9911應用:RGB背光,汽車燈,電池供電LED驅動器,DC TO DC
四)HV9930
特色: ?采用開關型升降拓撲技術?采用滯后電流模式控制技術 ?超寬的輸入電壓范圍:8~200VDC ?輸入輸出均有電流檢測 ?具有PWM調光功能?具有使能控制端,HV9930 DEMO BOARD: HV9930DB1規格:輸入:9~16VDC 輸出:28VDC 輸出電流:350mA±5% ,HV9930DB2規格:輸入:9~25VDC 輸出:16VDC 輸出電流:700mA±5% LED Drivers (太陽能.景觀照明)SUPERTEX 機會太陽能照明推薦產品:HV9930 , HV9911. 景觀照明推薦產品: HV9910 , HV9931
五)HV9931(帶PFC的LED驅動)
特色:?大的降壓比 ?單個開關的PFC 控制恒流IC ?超寬的輸入電壓范圍:8~450VDC?THD<20% ?PFC >0.9 ?具有PWM調光功能?具有使能控制端 ?定頻工作模式 ?無需變壓器 ?無電解電容 ?適用于戶外照明,交通燈等
六)升壓恒流IC:HV9903,用于:背光源,太陽能燈飾等特點:輸入電壓范圍:1.8~10.5V,可驅動1~8顆LED,顏色不限電流可調節:從幾mA~60mA 電流波動范圍:±1%貼片設計,外圍電路簡單,體積小低功耗歡迎來電咨詢
七)HV9910用于:LED大功率照明,交通燈等脈寬調制,輸入電壓范圍:8V~450V 輸出電流可高達1.5A 驅動功率可達幾十W 可驅動1~30個1W LED ,200多個20MA普通LED;
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, 如此可提供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也提供一個低頻的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 的控制提供恒定的電流,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腳提供一個控制電壓,來調節LED驅動器提供給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提供一個基本的偏執.
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腳提供功率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.
電流供應
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提供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腳提供一個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負載提供恒定的電流,電容必須能夠提供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.
應用反饋:
HV9910用起來是滿方便的.
但個人覺得有幾個明顯的缺點:
1.精度差.芯片本身有10%左右誤差,再加上外圍元件的漂移,大批量生產時,出現部分12%-13%的偏差都很常見.
2.內建7.5V穩壓輸出.這樣芯片本身易發熱,特別在高壓情況下,比如264V,需要加分壓電阻.其次,輸出的驅動電壓不足以驅動MOS,特別是大功率的高壓MOS,MOS發熱嚴重.
3.峰值電流控制比較差.通常會有RMS值30%-50%的峰值電流,且采樣精度低.需要用較大感量,才能有效控制,對于電感的體積和抗飽和能力要求高.
4.非隔離的方式使得前后級干擾嚴重,一般的濾波根本不起作用.
5.DATASHEET上推薦的逐流被動PF矯正,應用在9910上效果一般.即便PF大于0.9,諧波相位也不一定能通過(針對24W以下的驅動).
6.非隔離驅動下,安規什么的就別想了,3C還可以勉強搞搞.
所以個人認為,HV9910比較適用中低電流(350mA及以下),小功率(24W以下)的LED驅動,且前級最好加入隔離APFC恒壓源,這樣EMI,EMC,安規等等的問題也會比較容易解決.
最近SUPERTEX推出了改進版HV9910B,據說采樣精度提高到5%(沒看見DATASHEET上寫,聽銷售說的),還把MOS驅動的300nS延遲時間縮短到了150nS,不知道對MOS的發熱是否會有改善.
以上純屬個人心得,如有謬誤還望指正.
LED實際應用設計(四)--HV9910應用
在設計高壓直驅線路時,有多種IC可以選用.
今天先從HV9910說起,這款IC有人說好,也有人說不好用.目前市場占有量較大,有著很好的使用范圍,但有些朋友將它說成垃圾!那么問題到底出在哪里,從我司銷售的客戶反應總結出下面的觀點:
HV9910 是一款很據代表性的IC,每款IC都會有它的不足之處,當然這顆也不例外,作為設計人員就是要利用它好的一面,解決我們實際應用中的問題
線路簡單簡潔是這顆IC最大的優點,市電直接驅動效率高,下面是這個IC的工作過程圖:
上電:紅色箭頭所示,高壓直流→LED→L1→Q1→RCS 在這個過程中損耗會有L1的等效電阻+MOS管的結電阻+R電流檢測電阻損耗.L1上電電流不能發生突變,會給CS檢測電流時間,也為下一過程續流提供條件.上電過程當中MOS管選擇最為關鍵,建議選用美國國際整流器公司IRF840,不良的MOS管將會造成LED瞬間全部損壞.L1電流量與感值一定要符合線路基本需要,小電流可以參考規格書選用,大電流適當增加感值,電流量選取實際LED電流3倍以上.RCS 值反饋電壓決定負載實際電流大小,阻值按供電電壓結合LED電流需要適當調整選取,也是負載LED電流調節電阻.
順便提一句,IRF840 各大公司都有生產,國內企業也有裸片封裝,型號標注、封裝及后綴完全相同,建議使用IR公司產品.
當CS反饋電壓達到合適的值時,IC會關閉MOS管,這時放電工程開始:藍色線段是LED放電電流方向L1、Co的等效電阻和D1的正向壓降是影響效率的關鍵.D1肖特基二極管選取正向電壓小,頻率要選擇實際工作頻率3倍以上,最大電流要大于LED實際電流的2倍以上,耐壓要大于供電電壓峰值的1.5倍以上,推薦選用MUR160.Co電容可以改善負載電流穩定度,容量在4.7-33uF中間選擇.
不足的地方就是這顆IC沒有相應的保護線路,過壓、過流不能及時的得到有效的保護,放電過程不在IC監控下工作,容易造成誤動作.
下面是分析結果:
1． 過壓或MOS管選取不當會容易造成LED永久損壞:電流控制是靠CS反饋是唯一的條件,過高的電壓在沒有及時反饋的情況下,MOS管會被擊穿,LED過流而損壞.那需要解決的辦法是,在設計這顆IC時需要前端設計限壓線路,或使用在不可能有超線路極限高壓的情況下是安全的.
2． 不適合應用于供電電壓波動太大的場合:這個IC和這些類型的IC,在MOS管關閉時,放電電流不在IC監控下,什么時候電流減低到什么情況,MOS管開啟時間是IC內部定時器固定開啟的.器件都是按負載選取的,變動的供電電壓會影響驅動電流,但是不會影響MOS管開關時間,假設正當CS接到需要關閉參考值,正好去關閉MOS時,供電電壓突然從100V升高到300V,會大電流瞬間損壞LED.這個情況是有的,在設計時要盡量避免使用在供電電壓波動太大的場合.
3． PWM適合應用到開關控制場合,因其高速灰度控制,關斷MOS過后還會有電感和電容續流過程,不能真實再現灰度等級.應用到需要開關控制和色溫混合線路設計會比較體現這款IC的優點.
4． 器件選擇靈活性不高,無論哪家公司這類IC都不可以做到太大功率驅動.
綜合上述原因,HV9910設計在供電電壓相對穩定,有限壓保障,負載不大于8W LED條件下是比較合理的.小功率LED與太陽能光電池結合的路燈產品;3W以下的LED射燈,多顆白光LED色溫矯正的洗墻燈,要求灰度不高的全彩射燈等等.
評語:
優缺點和其它芯片一樣都有,重量級的市場份額,里程碑的設計,再加上你的設計智慧,在此款IC基礎上設計出來的IC和產品會越來越多.
HV9910B是HV9910升級改進版本,工藝性能上有所改進,可以直接替換使用,以后將HV9910B供貨為主.
驅動條件
HV9910 需要1mA 的啟動電流.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.IC是外置MOS本身功耗并不高.
設定輸出電流
選擇降壓型設計方法時, LED中的平均電流作為 CS腳檢測峰值電壓會有一個好的表現.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,該控制電壓優先于內部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.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,這燈的輸出只能在0到100%之間調整. 此PWM調光方法的精度僅僅取決于GATE的最小脈寬的限制, 即此頻率的占空比的百分比.
建議設計200-500Hz之間,原廠規格書是說可以很高,但是我建議在這個范圍.如果是外控PWM市電直驅設計時要注意信號隔離,光耦和變壓器都可以,IC沒有提供隔離供電部分,在此向超科公司提出建議,希望在今后設計類似IC一定要考慮這個問題!
工作頻率設定
振蕩器的工作頻率能被用一個外部電阻ROSC在25kHz 到 300kHz之間設定:
FOSC = 25000/(ROSC [kΩ] + 22) [kHz]
功率因數校正
當 LED 驅動器的輸入功率不超過25W時, 為了通過標準EN61000-3-2 Class C 的AC諧波的限制, 如 HV9910 的應用線路圖, 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整流輸入的后面去改善輸入電流的諧波失真和達到功率因數大于0.85.
電感設計
提及典型的應用電路,可以從電感中計算得到希望的LED 波紋電流的峰峰值. 但在典型的應用,這樣的波紋電流被選取為正常的LED電流的30%. 在這個例子中, 正常電流ILED 是350mA.下一步是得出 LED燈串上的總電壓降. 例如, 當燈串由10高亮度的LED組成且每個二極管在它的額定電流時的正向壓降為3.0V; 則LED 串的總電壓VLEDS 是 30V.
可以知道正常的整流的輸入電壓=120V*1.41=169V
由此可以決定開關的占空比:
D=Vleds/Vin=0.117
然后,給出開關頻率,在此例中Fosc=50KHz,這樣計算功率管MOSFET的導通時間:
Ton=D/Fosc=3.5us
有這些必須的數值,可以計算出電感值:
L=(Vin-Vleds)*Ton/(0.3*Iled)=4.6mH
降壓型(BUCK)拓撲設計
當需要的LED燈串接電壓比供電電壓低時,需要選用降壓型拓撲.上面的介紹都是適用這些設計要求的說明.然而設計者必須滿足輸入電壓維持在LED燈串電壓2倍一樣為合適.這個限制是因為HV9910工作在降壓型拓撲時占空比大于0.5時電流輸出穩定,不穩定的顯示在輸出電流它本身在開關諧波影響下會自激震蕩.
HV9910在使用工程當中經常會遇到的問題!
問:MOS管會損壞和LED燒毀等情況?
答:設計條件在供電電壓相對穩定、有限壓保障,負載不大于8W LED條件下是比較合理的.供電電壓波動會順壞線路器件.
問:MOS和肖特基二極管發熱嚴重?
答:熱量肯定是有的.電流值、耐壓不是越高越好,合適即可.最重要的也是最主要的熱源是二極管的Vf值和mos的導通結電阻,這個值是我們選擇器件的首要指標.
問:發現LED會有閃爍現象?
答:在降壓型設計是供電電壓要高于LED正向電壓總和1倍以上為合理,有時我們設計可能沒有辦法滿足這個條件,可以適當增加在LED兩端電容或電容容量方法加以解決.
照明方面系列的產品:
HV9910/HV9921/HV9922/HV9923/HV9925/HV9931/HV9903/SR08/CL2/CL6/CL7/LR8/LR12/HV9930/HV9911/HV7800等. n應用場所:汽車尾燈,交通信號燈,1W,3W,5W等大功率LED照明,射燈,地埋燈,護欄燈,景觀照明,LCD屏背光等.
一)HV9903(高效率\白光驅動1-8個LED)適用MP4
特點: 1.電池供電 2. 過壓保護 3. PWM Dimming 4. 軟起動
二)HV7800(電流監控器)
特色: 1. 450VDC 的供電電壓 2. 1%的電流精度 3. 靜態電流:50uA MAX 應用: 1.LED驅動器電流監控 2.SMPS電流監控 3.電池電流監控 4.馬達監控
三)HV9911 (高效率,高電流精度)
特色: ?電流精度達2%. ?效率高達90% ?恒流控制 ?超寬的輸入電壓范圍:9~250VDC ?軟啟動 ?短路保護 ?過壓保護 ?可編程同步控制具有PWM調光功能 ?具有使能控制端 HV9911應用:RGB背光,汽車燈,電池供電LED驅動器,DC TO DC
四)HV9930
特色: ?采用開關型升降拓撲技術?采用滯后電流模式控制技術 ?超寬的輸入電壓范圍:8~200VDC ?輸入輸出均有電流檢測 ?具有PWM調光功能?具有使能控制端,HV9930 DEMO BOARD: HV9930DB1規格:輸入:9~16VDC 輸出:28VDC 輸出電流:350mA±5% ,HV9930DB2規格:輸入:9~25VDC 輸出:16VDC 輸出電流:700mA±5% LED Drivers (太陽能.景觀照明)SUPERTEX 機會太陽能照明推薦產品:HV9930 , HV9911. 景觀照明推薦產品: HV9910 , HV9931
五)HV9931(帶PFC的LED驅動)
特色:?大的降壓比 ?單個開關的PFC 控制恒流IC ?超寬的輸入電壓范圍:8~450VDC?THD<20% ?PFC >0.9 ?具有PWM調光功能?具有使能控制端 ?定頻工作模式 ?無需變壓器 ?無電解電容 ?適用于戶外照明,交通燈等
六)升壓恒流IC:HV9903,用于:背光源,太陽能燈飾等特點:輸入電壓范圍:1.8~10.5V,可驅動1~8顆LED,顏色不限電流可調節:從幾mA~60mA 電流波動范圍:±1%貼片設計,外圍電路簡單,體積小低功耗歡迎來電咨詢
七)HV9910用于:LED大功率照明,交通燈等脈寬調制,輸入電壓范圍:8V~450V 輸出電流可高達1.5A 驅動功率可達幾十W 可驅動1~30個1W LED ,200多個20MA普通LED;
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回復
@18jeff
HV9910中文手冊特點高于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-DCLED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HBLED有效控制.HV9910通過一個可升至300KHz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,如此可提供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也提供一個低頻的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VintoGND...................................….........................-0.5Vto+470VCS.....................…………………………………….........-0.3Vto0.8VLD,PWM_DtoGND...........……......................-0.3Vto(Vdd--0.3V)GATEtoGND.................................………......-0.3Vto(Vdd+0.3V)ContinuousPowerDissipation(TA=+25°C)(Note1)16-PinSO(derate7.5mW/°Cabove+25°C).…...…….….....750mW8-PinDIP(derate9mW/°Cabove+25°C)…..……..…….......900mW8-PinSO(derate6.3mW/°Cabove+25°C)…..……..…….....630mWOperatingTemperatureRange...................……......-40°Cto+85°CJunctionTemperature....................................……….............+125°CStorageTemperatureRange.......................……...-65°Cto+150°CStressesbeyondthoselistedunder‘‘AbsoluteMaximumRatings’’maycausepermanentdamagetothedevice.Thesearestressratingsonly,andfunctionaloperationofthedeviceattheseoranyotherconditionsbeyondthoseindicatedintheoperationalsectionsofthespecificationsisnotimplied.Exposuretoabsolutemaximumratingconditionsforextendedperiodsmayaffectdevicereliability.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EN61000-3-2CLASSC中諧波含量的規定.HV9910可以控制數以百計的HBLED或者更多的LED串.這些LED可以按照順序有序的排布.HV9910的控制提供恒定的電流,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腳提供一個控制電壓,來調節LED驅動器提供給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提供一個基本的偏執. 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腳提供功率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. 電流供應HV9910啟動需要1個1MA的電流.如BLOCKDIAGRAM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提供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500mA的LED電流值,那么RSENSE應該為:250mV/(500mA+0.5*150mA)=0.43Ω. 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腳提供一個0到250mV的電壓.該控制電壓一般不超過由內部CS腳設定的極限值250mV,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250mV,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%PWMRatioat500HzDimming工作頻率的設置外接在IC的ROSC腳上的電阻可在25-300KHz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＝50KHz,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)=4.6mH 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*VLEDs*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=-VIN*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+VLEDS)=9/(12+9)=0.43然后,需要知道開關頻率,在這里fOSC=50KHz,MOS管的開通時間可以計算出來了: Ton=D/fOSC=8.6ms那么相應的電感量是: L=VIN*Ton/(0.3*ILED)=0.98mH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負載提供恒定的電流,電容必須能夠提供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0.3Ohm的電容.在這里可選擇一個SMT的鉭電容. 應用反饋:HV9910用起來是滿方便的.但個人覺得有幾個明顯的缺點:1.精度差.芯片本身有10%左右誤差,再加上外圍元件的漂移,大批量生產時,出現部分12%-13%的偏差都很常見.2.內建7.5V穩壓輸出.這樣芯片本身易發熱,特別在高壓情況下,比如264V,需要加分壓電阻.其次,輸出的驅動電壓不足以驅動MOS,特別是大功率的高壓MOS,MOS發熱嚴重.3.峰值電流控制比較差.通常會有RMS值30%-50%的峰值電流,且采樣精度低.需要用較大感量,才能有效控制,對于電感的體積和抗飽和能力要求高.4.非隔離的方式使得前后級干擾嚴重,一般的濾波根本不起作用.5.DATASHEET上推薦的逐流被動PF矯正,應用在9910上效果一般.即便PF大于0.9,諧波相位也不一定能通過(針對24W以下的驅動).6.非隔離驅動下,安規什么的就別想了,3C還可以勉強搞搞.所以個人認為,HV9910比較適用中低電流(350mA及以下),小功率(24W以下)的LED驅動,且前級最好加入隔離APFC恒壓源,這樣EMI,EMC,安規等等的問題也會比較容易解決.最近SUPERTEX推出了改進版HV9910B,據說采樣精度提高到5%(沒看見DATASHEET上寫,聽銷售說的),還把MOS驅動的300nS延遲時間縮短到了150nS,不知道對MOS的發熱是否會有改善.以上純屬個人心得,如有謬誤還望指正.LED實際應用設計(四)--HV9910應用在設計高壓直驅線路時,有多種IC可以選用.今天先從HV9910說起,這款IC有人說好,也有人說不好用.目前市場占有量較大,有著很好的使用范圍,但有些朋友將它說成垃圾!那么問題到底出在哪里,從我司銷售的客戶反應總結出下面的觀點:HV9910是一款很據代表性的IC,每款IC都會有它的不足之處,當然這顆也不例外,作為設計人員就是要利用它好的一面,解決我們實際應用中的問題線路簡單簡潔是這顆IC最大的優點,市電直接驅動效率高,下面是這個IC的工作過程圖:上電:紅色箭頭所示,高壓直流→LED→L1→Q1→RCS在這個過程中損耗會有L1的等效電阻+MOS管的結電阻+R電流檢測電阻損耗.L1上電電流不能發生突變,會給CS檢測電流時間,也為下一過程續流提供條件.上電過程當中MOS管選擇最為關鍵,建議選用美國國際整流器公司IRF840,不良的MOS管將會造成LED瞬間全部損壞.L1電流量與感值一定要符合線路基本需要,小電流可以參考規格書選用,大電流適當增加感值,電流量選取實際LED電流3倍以上.RCS值反饋電壓決定負載實際電流大小,阻值按供電電壓結合LED電流需要適當調整選取,也是負載LED電流調節電阻.順便提一句,IRF840各大公司都有生產,國內企業也有裸片封裝,型號標注、封裝及后綴完全相同,建議使用IR公司產品.當CS反饋電壓達到合適的值時,IC會關閉MOS管,這時放電工程開始:藍色線段是LED放電電流方向L1、Co的等效電阻和D1的正向壓降是影響效率的關鍵.D1肖特基二極管選取正向電壓小,頻率要選擇實際工作頻率3倍以上,最大電流要大于LED實際電流的2倍以上,耐壓要大于供電電壓峰值的1.5倍以上,推薦選用MUR160.Co電容可以改善負載電流穩定度,容量在4.7-33uF中間選擇.不足的地方就是這顆IC沒有相應的保護線路,過壓、過流不能及時的得到有效的保護,放電過程不在IC監控下工作,容易造成誤動作.下面是分析結果:1．過壓或MOS管選取不當會容易造成LED永久損壞:電流控制是靠CS反饋是唯一的條件,過高的電壓在沒有及時反饋的情況下,MOS管會被擊穿,LED過流而損壞.那需要解決的辦法是,在設計這顆IC時需要前端設計限壓線路,或使用在不可能有超線路極限高壓的情況下是安全的.2．不適合應用于供電電壓波動太大的場合:這個IC和這些類型的IC,在MOS管關閉時,放電電流不在IC監控下,什么時候電流減低到什么情況,MOS管開啟時間是IC內部定時器固定開啟的.器件都是按負載選取的,變動的供電電壓會影響驅動電流,但是不會影響MOS管開關時間,假設正當CS接到需要關閉參考值,正好去關閉MOS時,供電電壓突然從100V升高到300V,會大電流瞬間損壞LED.這個情況是有的,在設計時要盡量避免使用在供電電壓波動太大的場合.3．PWM適合應用到開關控制場合,因其高速灰度控制,關斷MOS過后還會有電感和電容續流過程,不能真實再現灰度等級.應用到需要開關控制和色溫混合線路設計會比較體現這款IC的優點.4．器件選擇靈活性不高,無論哪家公司這類IC都不可以做到太大功率驅動.綜合上述原因,HV9910設計在供電電壓相對穩定,有限壓保障,負載不大于8WLED條件下是比較合理的.小功率LED與太陽能光電池結合的路燈產品;3W以下的LED射燈,多顆白光LED色溫矯正的洗墻燈,要求灰度不高的全彩射燈等等.評語:優缺點和其它芯片一樣都有,重量級的市場份額,里程碑的設計,再加上你的設計智慧,在此款IC基礎上設計出來的IC和產品會越來越多.HV9910B是HV9910升級改進版本,工藝性能上有所改進,可以直接替換使用,以后將HV9910B供貨為主.驅動條件HV9910需要1mA的啟動電流.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.IC是外置MOS本身功耗并不高.設定輸出電流選擇降壓型設計方法時,LED中的平均電流作為CS腳檢測峰值電壓會有一個好的表現.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LDpin腳電壓從0到250mV而實現,該控制電壓優先于內部CSpin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CSpin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_Dpin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.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,這燈的輸出只能在0到100%之間調整.此PWM調光方法的精度僅僅取決于GATE的最小脈寬的限制,即此頻率的占空比的百分比.建議設計200-500Hz之間,原廠規格書是說可以很高,但是我建議在這個范圍.如果是外控PWM市電直驅設計時要注意信號隔離,光耦和變壓器都可以,IC沒有提供隔離供電部分,在此向超科公司提出建議,希望在今后設計類似IC一定要考慮這個問題!工作頻率設定振蕩器的工作頻率能被用一個外部電阻ROSC在25kHz到300kHz之間設定:FOSC=25000/(ROSC[kΩ]+22)[kHz]功率因數校正當LED驅動器的輸入功率不超過25W時,為了通過標準EN61000-3-2ClassC的AC諧波的限制,如HV9910的應用線路圖,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整流輸入的后面去改善輸入電流的諧波失真和達到功率因數大于0.85.電感設計提及典型的應用電路,可以從電感中計算得到希望的LED波紋電流的峰峰值.但在典型的應用,這樣的波紋電流被選取為正常的LED電流的30%.在這個例子中,正常電流ILED是350mA.下一步是得出LED燈串上的總電壓降.例如,當燈串由10高亮度的LED組成且每個二極管在它的額定電流時的正向壓降為3.0V;則LED串的總電壓VLEDS是30V.可以知道正常的整流的輸入電壓=120V*1.41=169V由此可以決定開關的占空比:D=Vleds/Vin=0.117然后,給出開關頻率,在此例中Fosc=50KHz,這樣計算功率管MOSFET的導通時間:Ton=D/Fosc=3.5us有這些必須的數值,可以計算出電感值:L=(Vin-Vleds)*Ton/(0.3*Iled)=4.6mH降壓型(BUCK)拓撲設計當需要的LED燈串接電壓比供電電壓低時,需要選用降壓型拓撲.上面的介紹都是適用這些設計要求的說明.然而設計者必須滿足輸入電壓維持在LED燈串電壓2倍一樣為合適.這個限制是因為HV9910工作在降壓型拓撲時占空比大于0.5時電流輸出穩定,不穩定的顯示在輸出電流它本身在開關諧波影響下會自激震蕩.HV9910在使用工程當中經常會遇到的問題!問:MOS管會損壞和LED燒毀等情況?答:設計條件在供電電壓相對穩定、有限壓保障,負載不大于8WLED條件下是比較合理的.供電電壓波動會順壞線路器件.問:MOS和肖特基二極管發熱嚴重?答:熱量肯定是有的.電流值、耐壓不是越高越好,合適即可.最重要的也是最主要的熱源是二極管的Vf值和mos的導通結電阻,這個值是我們選擇器件的首要指標.問:發現LED會有閃爍現象?答:在降壓型設計是供電電壓要高于LED正向電壓總和1倍以上為合理,有時我們設計可能沒有辦法滿足這個條件,可以適當增加在LED兩端電容或電容容量方法加以解決.照明方面系列的產品:HV9910/HV9921/HV9922/HV9923/HV9925/HV9931/HV9903/SR08/CL2/CL6/CL7/LR8/LR12/HV9930/HV9911/HV7800等.n應用場所:汽車尾燈,交通信號燈,1W,3W,5W等大功率LED照明,射燈,地埋燈,護欄燈,景觀照明,LCD屏背光等.一)HV9903(高效率\白光驅動1-8個LED)適用MP4特點:1.電池供電2.過壓保護3.PWMDimming4.軟起動二)HV7800(電流監控器)特色:1.450VDC的供電電壓2.1%的電流精度3.靜態電流:50uAMAX應用:1.LED驅動器電流監控2.SMPS電流監控3.電池電流監控4.馬達監控三)HV9911(高效率,高電流精度)特色:?電流精度達2%.?效率高達90%?恒流控制?超寬的輸入電壓范圍:9~250VDC?軟啟動?短路保護?過壓保護?可編程同步控制具有PWM調光功能?具有使能控制端HV9911應用:RGB背光,汽車燈,電池供電LED驅動器,DCTODC四)HV9930特色:?采用開關型升降拓撲技術?采用滯后電流模式控制技術?超寬的輸入電壓范圍:8~200VDC?輸入輸出均有電流檢測?具有PWM調光功能?具有使能控制端,HV9930DEMOBOARD:HV9930DB1規格:輸入:9~16VDC輸出:28VDC輸出電流:350mA±5%,HV9930DB2規格:輸入:9~25VDC輸出:16VDC輸出電流:700mA±5%LEDDrivers(太陽能.景觀照明)SUPERTEX機會太陽能照明推薦產品:HV9930,HV9911.景觀照明推薦產品:HV9910,HV9931五)HV9931(帶PFC的LED驅動)特色:?大的降壓比?單個開關的PFC控制恒流IC?超寬的輸入電壓范圍:8~450VDC?THD0.9?具有PWM調光功能?具有使能控制端?定頻工作模式?無需變壓器?無電解電容?適用于戶外照明,交通燈等六)升壓恒流IC:HV9903,用于:背光源,太陽能燈飾等特點:輸入電壓范圍:1.8~10.5V,可驅動1~8顆LED,顏色不限電流可調節:從幾mA~60mA電流波動范圍:±1%貼片設計,外圍電路簡單,體積小低功耗歡迎來電咨詢七)HV9910用于:LED大功率照明,交通燈等脈寬調制,輸入電壓范圍:8V~450V輸出電流可高達1.5A驅動功率可達幾十W可驅動1~30個1WLED,200多個20MA普通LED;
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500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/79/1536581247628577.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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@18jeff
HV9910中文手冊特點高于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-DCLED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HBLED有效控制.HV9910通過一個可升至300KHz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,如此可提供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也提供一個低頻的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VintoGND...................................….........................-0.5Vto+470VCS.....................…………………………………….........-0.3Vto0.8VLD,PWM_DtoGND...........……......................-0.3Vto(Vdd--0.3V)GATEtoGND.................................………......-0.3Vto(Vdd+0.3V)ContinuousPowerDissipation(TA=+25°C)(Note1)16-PinSO(derate7.5mW/°Cabove+25°C).…...…….….....750mW8-PinDIP(derate9mW/°Cabove+25°C)…..……..…….......900mW8-PinSO(derate6.3mW/°Cabove+25°C)…..……..…….....630mWOperatingTemperatureRange...................……......-40°Cto+85°CJunctionTemperature....................................……….............+125°CStorageTemperatureRange.......................……...-65°Cto+150°CStressesbeyondthoselistedunder‘‘AbsoluteMaximumRatings’’maycausepermanentdamagetothedevice.Thesearestressratingsonly,andfunctionaloperationofthedeviceattheseoranyotherconditionsbeyondthoseindicatedintheoperationalsectionsofthespecificationsisnotimplied.Exposuretoabsolutemaximumratingconditionsforextendedperiodsmayaffectdevicereliability.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EN61000-3-2CLASSC中諧波含量的規定.HV9910可以控制數以百計的HBLED或者更多的LED串.這些LED可以按照順序有序的排布.HV9910的控制提供恒定的電流,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腳提供一個控制電壓,來調節LED驅動器提供給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提供一個基本的偏執. 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腳提供功率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. 電流供應HV9910啟動需要1個1MA的電流.如BLOCKDIAGRAM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提供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500mA的LED電流值,那么RSENSE應該為:250mV/(500mA+0.5*150mA)=0.43Ω. 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腳提供一個0到250mV的電壓.該控制電壓一般不超過由內部CS腳設定的極限值250mV,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250mV,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%PWMRatioat500HzDimming工作頻率的設置外接在IC的ROSC腳上的電阻可在25-300KHz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＝50KHz,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)=4.6mH 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*VLEDs*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=-VIN*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+VLEDS)=9/(12+9)=0.43然后,需要知道開關頻率,在這里fOSC=50KHz,MOS管的開通時間可以計算出來了: Ton=D/fOSC=8.6ms那么相應的電感量是: L=VIN*Ton/(0.3*ILED)=0.98mH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負載提供恒定的電流,電容必須能夠提供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0.3Ohm的電容.在這里可選擇一個SMT的鉭電容. 應用反饋:HV9910用起來是滿方便的.但個人覺得有幾個明顯的缺點:1.精度差.芯片本身有10%左右誤差,再加上外圍元件的漂移,大批量生產時,出現部分12%-13%的偏差都很常見.2.內建7.5V穩壓輸出.這樣芯片本身易發熱,特別在高壓情況下,比如264V,需要加分壓電阻.其次,輸出的驅動電壓不足以驅動MOS,特別是大功率的高壓MOS,MOS發熱嚴重.3.峰值電流控制比較差.通常會有RMS值30%-50%的峰值電流,且采樣精度低.需要用較大感量,才能有效控制,對于電感的體積和抗飽和能力要求高.4.非隔離的方式使得前后級干擾嚴重,一般的濾波根本不起作用.5.DATASHEET上推薦的逐流被動PF矯正,應用在9910上效果一般.即便PF大于0.9,諧波相位也不一定能通過(針對24W以下的驅動).6.非隔離驅動下,安規什么的就別想了,3C還可以勉強搞搞.所以個人認為,HV9910比較適用中低電流(350mA及以下),小功率(24W以下)的LED驅動,且前級最好加入隔離APFC恒壓源,這樣EMI,EMC,安規等等的問題也會比較容易解決.最近SUPERTEX推出了改進版HV9910B,據說采樣精度提高到5%(沒看見DATASHEET上寫,聽銷售說的),還把MOS驅動的300nS延遲時間縮短到了150nS,不知道對MOS的發熱是否會有改善.以上純屬個人心得,如有謬誤還望指正.LED實際應用設計(四)--HV9910應用在設計高壓直驅線路時,有多種IC可以選用.今天先從HV9910說起,這款IC有人說好,也有人說不好用.目前市場占有量較大,有著很好的使用范圍,但有些朋友將它說成垃圾!那么問題到底出在哪里,從我司銷售的客戶反應總結出下面的觀點:HV9910是一款很據代表性的IC,每款IC都會有它的不足之處,當然這顆也不例外,作為設計人員就是要利用它好的一面,解決我們實際應用中的問題線路簡單簡潔是這顆IC最大的優點,市電直接驅動效率高,下面是這個IC的工作過程圖:上電:紅色箭頭所示,高壓直流→LED→L1→Q1→RCS在這個過程中損耗會有L1的等效電阻+MOS管的結電阻+R電流檢測電阻損耗.L1上電電流不能發生突變,會給CS檢測電流時間,也為下一過程續流提供條件.上電過程當中MOS管選擇最為關鍵,建議選用美國國際整流器公司IRF840,不良的MOS管將會造成LED瞬間全部損壞.L1電流量與感值一定要符合線路基本需要,小電流可以參考規格書選用,大電流適當增加感值,電流量選取實際LED電流3倍以上.RCS值反饋電壓決定負載實際電流大小,阻值按供電電壓結合LED電流需要適當調整選取,也是負載LED電流調節電阻.順便提一句,IRF840各大公司都有生產,國內企業也有裸片封裝,型號標注、封裝及后綴完全相同,建議使用IR公司產品.當CS反饋電壓達到合適的值時,IC會關閉MOS管,這時放電工程開始:藍色線段是LED放電電流方向L1、Co的等效電阻和D1的正向壓降是影響效率的關鍵.D1肖特基二極管選取正向電壓小,頻率要選擇實際工作頻率3倍以上,最大電流要大于LED實際電流的2倍以上,耐壓要大于供電電壓峰值的1.5倍以上,推薦選用MUR160.Co電容可以改善負載電流穩定度,容量在4.7-33uF中間選擇.不足的地方就是這顆IC沒有相應的保護線路,過壓、過流不能及時的得到有效的保護,放電過程不在IC監控下工作,容易造成誤動作.下面是分析結果:1．過壓或MOS管選取不當會容易造成LED永久損壞:電流控制是靠CS反饋是唯一的條件,過高的電壓在沒有及時反饋的情況下,MOS管會被擊穿,LED過流而損壞.那需要解決的辦法是,在設計這顆IC時需要前端設計限壓線路,或使用在不可能有超線路極限高壓的情況下是安全的.2．不適合應用于供電電壓波動太大的場合:這個IC和這些類型的IC,在MOS管關閉時,放電電流不在IC監控下,什么時候電流減低到什么情況,MOS管開啟時間是IC內部定時器固定開啟的.器件都是按負載選取的,變動的供電電壓會影響驅動電流,但是不會影響MOS管開關時間,假設正當CS接到需要關閉參考值,正好去關閉MOS時,供電電壓突然從100V升高到300V,會大電流瞬間損壞LED.這個情況是有的,在設計時要盡量避免使用在供電電壓波動太大的場合.3．PWM適合應用到開關控制場合,因其高速灰度控制,關斷MOS過后還會有電感和電容續流過程,不能真實再現灰度等級.應用到需要開關控制和色溫混合線路設計會比較體現這款IC的優點.4．器件選擇靈活性不高,無論哪家公司這類IC都不可以做到太大功率驅動.綜合上述原因,HV9910設計在供電電壓相對穩定,有限壓保障,負載不大于8WLED條件下是比較合理的.小功率LED與太陽能光電池結合的路燈產品;3W以下的LED射燈,多顆白光LED色溫矯正的洗墻燈,要求灰度不高的全彩射燈等等.評語:優缺點和其它芯片一樣都有,重量級的市場份額,里程碑的設計,再加上你的設計智慧,在此款IC基礎上設計出來的IC和產品會越來越多.HV9910B是HV9910升級改進版本,工藝性能上有所改進,可以直接替換使用,以后將HV9910B供貨為主.驅動條件HV9910需要1mA的啟動電流.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.IC是外置MOS本身功耗并不高.設定輸出電流選擇降壓型設計方法時,LED中的平均電流作為CS腳檢測峰值電壓會有一個好的表現.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LDpin腳電壓從0到250mV而實現,該控制電壓優先于內部CSpin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CSpin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_Dpin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.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,這燈的輸出只能在0到100%之間調整.此PWM調光方法的精度僅僅取決于GATE的最小脈寬的限制,即此頻率的占空比的百分比.建議設計200-500Hz之間,原廠規格書是說可以很高,但是我建議在這個范圍.如果是外控PWM市電直驅設計時要注意信號隔離,光耦和變壓器都可以,IC沒有提供隔離供電部分,在此向超科公司提出建議,希望在今后設計類似IC一定要考慮這個問題!工作頻率設定振蕩器的工作頻率能被用一個外部電阻ROSC在25kHz到300kHz之間設定:FOSC=25000/(ROSC[kΩ]+22)[kHz]功率因數校正當LED驅動器的輸入功率不超過25W時,為了通過標準EN61000-3-2ClassC的AC諧波的限制,如HV9910的應用線路圖,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整流輸入的后面去改善輸入電流的諧波失真和達到功率因數大于0.85.電感設計提及典型的應用電路,可以從電感中計算得到希望的LED波紋電流的峰峰值.但在典型的應用,這樣的波紋電流被選取為正常的LED電流的30%.在這個例子中,正常電流ILED是350mA.下一步是得出LED燈串上的總電壓降.例如,當燈串由10高亮度的LED組成且每個二極管在它的額定電流時的正向壓降為3.0V;則LED串的總電壓VLEDS是30V.可以知道正常的整流的輸入電壓=120V*1.41=169V由此可以決定開關的占空比:D=Vleds/Vin=0.117然后,給出開關頻率,在此例中Fosc=50KHz,這樣計算功率管MOSFET的導通時間:Ton=D/Fosc=3.5us有這些必須的數值,可以計算出電感值:L=(Vin-Vleds)*Ton/(0.3*Iled)=4.6mH降壓型(BUCK)拓撲設計當需要的LED燈串接電壓比供電電壓低時,需要選用降壓型拓撲.上面的介紹都是適用這些設計要求的說明.然而設計者必須滿足輸入電壓維持在LED燈串電壓2倍一樣為合適.這個限制是因為HV9910工作在降壓型拓撲時占空比大于0.5時電流輸出穩定,不穩定的顯示在輸出電流它本身在開關諧波影響下會自激震蕩.HV9910在使用工程當中經常會遇到的問題!問:MOS管會損壞和LED燒毀等情況?答:設計條件在供電電壓相對穩定、有限壓保障,負載不大于8WLED條件下是比較合理的.供電電壓波動會順壞線路器件.問:MOS和肖特基二極管發熱嚴重?答:熱量肯定是有的.電流值、耐壓不是越高越好,合適即可.最重要的也是最主要的熱源是二極管的Vf值和mos的導通結電阻,這個值是我們選擇器件的首要指標.問:發現LED會有閃爍現象?答:在降壓型設計是供電電壓要高于LED正向電壓總和1倍以上為合理,有時我們設計可能沒有辦法滿足這個條件,可以適當增加在LED兩端電容或電容容量方法加以解決.照明方面系列的產品:HV9910/HV9921/HV9922/HV9923/HV9925/HV9931/HV9903/SR08/CL2/CL6/CL7/LR8/LR12/HV9930/HV9911/HV7800等.n應用場所:汽車尾燈,交通信號燈,1W,3W,5W等大功率LED照明,射燈,地埋燈,護欄燈,景觀照明,LCD屏背光等.一)HV9903(高效率\白光驅動1-8個LED)適用MP4特點:1.電池供電2.過壓保護3.PWMDimming4.軟起動二)HV7800(電流監控器)特色:1.450VDC的供電電壓2.1%的電流精度3.靜態電流:50uAMAX應用:1.LED驅動器電流監控2.SMPS電流監控3.電池電流監控4.馬達監控三)HV9911(高效率,高電流精度)特色:?電流精度達2%.?效率高達90%?恒流控制?超寬的輸入電壓范圍:9~250VDC?軟啟動?短路保護?過壓保護?可編程同步控制具有PWM調光功能?具有使能控制端HV9911應用:RGB背光,汽車燈,電池供電LED驅動器,DCTODC四)HV9930特色:?采用開關型升降拓撲技術?采用滯后電流模式控制技術?超寬的輸入電壓范圍:8~200VDC?輸入輸出均有電流檢測?具有PWM調光功能?具有使能控制端,HV9930DEMOBOARD:HV9930DB1規格:輸入:9~16VDC輸出:28VDC輸出電流:350mA±5%,HV9930DB2規格:輸入:9~25VDC輸出:16VDC輸出電流:700mA±5%LEDDrivers(太陽能.景觀照明)SUPERTEX機會太陽能照明推薦產品:HV9930,HV9911.景觀照明推薦產品:HV9910,HV9931五)HV9931(帶PFC的LED驅動)特色:?大的降壓比?單個開關的PFC控制恒流IC?超寬的輸入電壓范圍:8~450VDC?THD0.9?具有PWM調光功能?具有使能控制端?定頻工作模式?無需變壓器?無電解電容?適用于戶外照明,交通燈等六)升壓恒流IC:HV9903,用于:背光源,太陽能燈飾等特點:輸入電壓范圍:1.8~10.5V,可驅動1~8顆LED,顏色不限電流可調節:從幾mA~60mA電流波動范圍:±1%貼片設計,外圍電路簡單,體積小低功耗歡迎來電咨詢七)HV9910用于:LED大功率照明,交通燈等脈寬調制,輸入電壓范圍:8V~450V輸出電流可高達1.5A驅動功率可達幾十W可驅動1~30個1WLED,200多個20MA普通LED;
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