摘要 HV991X是款灵活简单的LED驱动器IC，效率超过93%，可减少相关组件的数量，从而降低系统成本。HV9910可将8～450V DC电压源转换为一个恒流源，从而为串联或并联的大功率LED提供电源。本文系统的介绍了HV991X专用集成电路的基本特点、电路结构以及用于大功率LED驱动电路的注意事项和典型应用方法。
关键词 HV991X电路 基本特点 典型应用
该驱动器具有内置的降低亮度控制，能协同外部范围在0%～100%的PWM信号工作，也可以利用外接线性可调电压来实现LED亮度控制。
HV9911引脚排列如图1所示。
IC内部提供稳压电路输入电压为9～250V，可输出7.75V电压提供给IC内部电源使用，若需要提升输入电压范围，可外接一个200V的ZW接于输入电压与IC的VIN端之间，如图2所示，这可使得输入电压范围提升至450VDC，也可以是IC内部稳压电路的功率损耗分散一部分在Zener Diode上。
IC的VDD端工作电压也可提高，由一个二极管连接至外部电压，此二极管的作用是避免外部电压若低于IC内部稳压电路的输出电压时造成IC的损坏，最大的外接静态稳压电压为12V(瞬态电压为13.5V)，因此11V±5%的电压源是理想的外部提升电压值。
IC内部提供1.25%、2%精密参考电压，这参考电压可用来设定电流参考值，以及输入电流限制值，此参考电压也同时提供IC内部设定过电压保护。
振荡电路可经由外部电阻设定振荡频率，此电阻跨接于RT及GND端之间，则IC工作于定频模式，另外，若电阻跨接于RT和GATE端之间，则IC工作于固定关闭时间模式（此模式不需要斜率补偿控制使电路稳定）。定频时间或关闭时间可设定于2.8～40ms之间。
IC在定频工作模式下，将所有SYNC端连接在一起，多个IC可工作在单一频率。少数应用必须外加一个大电阻于SYNC到GND之间，用来抑制杂散电容所造成的振铃，当所有SYNC连接在一起时，应使用相同电阻值跨接于每一个IC的RT与GND端之间。
闭环回路控制的构成是连接输出电流信号至FDBK端，同时将电流参考连接至IREF端，补偿网络连接至COMP端（传到运算放大器的输出端），如图1-3所示。放大器的输出受PWM调光信号控制，当PWM调光信号为高时，放大器的输出端连接至补偿网络，当PWM调光信号为低时，放大器的输出端与补偿网络被切断，因此补偿网络内的电容电压可维持到PWM调光信号再度回复高位时，补偿网络才又连接放大器的输出端，这样可确保电路正常工作以及获得非常好的PWM调光反应，而不需要设计一个快速的控制电路。
FAULT信号可用于驱动外部连接的FET，如图4所示，IC激活时，FAULT信号维持低电位，IC激活后，此端被拉高，这使得外电路的LED与升压电路连接，并使LED发光。假如输出端有过电压或者短路情形发生，内部电路会将FAULT信号拉低并使LED与升压电路断开。断开LED与升压电路的连接，可确保输出电容不会随着PWM调光信号的周期而充放电。PWM调光信号与保护电路的输出以AND方式连接，以确保保护电路动作时能够覆盖PWM调光控制的输入。
FAULT信号也受控于PWM调光控制信号，PWM调光信号为低时，FAULT信号也为低，但当PWM调光信号为高时，FAULT信号却不一定为高。
输出短路保护的动作原理是，当检测输出电流大于2倍参考电流设定值时，保护动作。当OVP端的电压大于1.25V时，保护动作。两个信号被送至一个OR再送到锁定电路。当有任一保护动作发生时，保护锁定电路会将GATE及FAULT同时关掉。一旦有保护动作发生时，必须将电源关掉重启，才能使保护锁定电路回复重置。而在IC激活时需要注意以下两点：
（1）当VDD与PWMD连接在一起，通过电路上的输入电压的连接或断开来激活时，IREF所连接的电容必须为0.1uf，而VDD上所连接的电容值需小于1uf以确保可靠地激活IC。
（2）若电路使用外部信号激活或关闭，而输入电压一直保持常开启时，则IREF及VDD所使用的电容值可增加。
调整IREF端得电压值可实现输出电流的线性调整，其方法是采用可变电阻、分压电阻网络或外部提供参考电压连接至IREF端。但是，一旦IREF端的电压低到非常小时，IC的短路电流保护比较器的误差电压（OFFSET）可能会造成短路保护发生误动作，这时必须将IC电源关掉重启，重新激活电路，为了避免此误动作，IREF端得最低电压为20～30mV。
HV9910内部的PWM调光功能能够达到非常快速的调光响应，克服了传统升压电路不能实现非常快速PWM调光的缺点。PWMD控制IC内部三个点：
（1）GATE信号到开关FET。
（2）FAULT信号到断开FET。
（3）运算放大器到补偿网络的输出端。
当PWMD信号为高时，GATE信号与FAULT可以工作，同时运算放大器的输出端连接到补偿网络，这使得升压电路可以正常工作。
当PWMD信号为低时，GATE信号与FAULT被停止工作，能量无法从输入端转移输出端，但是，为避免输出电容放电到LED而造成LED电流下降时间被拉长，这个放电电容同时也会使得电路重新连接工作时，LED电流的上升时间会被拉长。因此，避免输出电容的放电时相当重要的。
IC输出FAULT信号断开FET，使得LED的电流几乎时刻的下降到零电流，因此输出电容并没有被放电，所以当PWMD信号回复高位时输出电容不需要额外的充电电流，这使得上升时间非常快速。
当PWMD信号为低时，输出电流降至零，这使得相当大的误差信号至反馈至放大器的输入端，会造成补偿电路电容器上的电压上升至最高电位。因此当PWMD信号回到高时，过高的补偿回路电压会控制电感峰值电流，而造成相当大的输出涌浪电流发生在LED上。这样大的LED电流会使得稳定时间被延长，当PWMD信号为低时，断开运算放大器与补偿回路式有助于维持补偿回路的电压不被改变。因此当PWMD信号回到高位时，电路立刻回复稳态而不会产生过大的LED电流。
HV9911驱动LED典型应用电路如图1-4所示，VIN与GND之间提供21～27V的输入电压。Boost拓扑电路提供80V最高输出电压。可驱动InGaN氮化铟镓LED的数目为20只。如果不适用PWM，需要连接VDD来启动LED驱动。
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作者简介：赵明，高级工程师，长期从事道路照明技术与管理工作