新型可設定電流的LED驅動器原理

HV9925是Supertex公司2006年推出的一款新型LED驅動器集成電路。其實質上是一個高輸入電壓的DC/DC轉換器，市電 （85～264Vac）經全波整流及濾波后由HV9925來驅動串聯的LED負載，也可以采用20～400V作為輸入電壓來驅動LED負載，所以它是一種 適合通用交流市電供電和極寬直流電壓輸入的LED驅動器。該驅動器其他特點：驅動高亮度白光LED 10～12個；驅動LED的電流可由外設的電阻值來設定，最大的驅動電流可達50mA；有使能端可控制驅動器的工作（高電平有效），并可以利用此端輸入 PWM信號，用改變脈沖寬度來調節LED的亮度。該器件內部是一個固定關斷時間的降壓式DC/DC轉換器，其開關管耐壓達500V；內部有欠壓鎖存及過熱 （大于140℃）保護；采用有散熱墊的SO-8封裝，提高散熱效率；工作溫度范圍－40～+85℃。

HV9925驅動器主要用于交流市電供電的小功率白光LED照明燈，也可以用來驅動LED裝飾燈，并可用于直流供電的LED驅動用。

引腳排列與功能

HV9925的引腳排列如圖1所示。各引腳功能如下：1腳（RSENSE）外接電流檢測電阻，用來設定驅動LED的電流；2腳（GND）是電源的負端，地；3腳（PWMD）為使能端，高電平有效，若此端輸入PWM信號，可調節LED發光亮度，若不用調節亮度，此端接VDD端；4腳（VDD）為內部7.5V穩壓電源的正端，給內部電路供電，此端需要接一個0.1μF的旁路電容器；5腳（NC）為空腳；6、7、8腳（Drain）內部功率MOSFET的漏極，也是內部7.5V穩壓電源的輸入端。

主要參數

HV9925的主要參數：輸入直流電壓20～400V；內部線性穩壓電源輸出電壓VDD=7.5V；若VDD低于5.0V，輸出鎖存；工作電流300μA；內部功率MOSFET的耐壓高于500V，其導通電阻RDS（ON）為100Ω；內部控制LED電流的比較器的閾值電壓VTH=0.47V；PWM高電平信號電壓大于2V（小于5V），低電平電壓小于0.8V；管芯溫度高于140℃時，過熱保護電路使電路不工作。

典型應用電路

HV9925的典型應用電路如圖2所示。驅動10個高亮度白光LED，設定LED的電流I0=20mA。在圖2中，需要計算電感器L1、RSENSE。電路分成兩部分：交流電整流和濾波電路及高壓降壓式DC/DC轉換電路。

85～264V交流市電輸入，經整流橋BR1或由4個1N4007組成的整流電路后成為直流電，并經CIN濾波形成較平滑的直流電壓。

2 高壓降壓式DC/DC轉換電路

全波整流及濾波后的電壓經10個串接的LED后接電感L1輸入HV9925的漏極，如圖3所示（這是一個簡化的內部結構圖）。檢測電流的RSENSE接在開關管的源極（S）。RSENSE上的電壓（ILED×RSENSE）經300ns延遲電路輸入電流檢測比較器的同相端，其反相端接 0.47V基準電壓，比較器的輸出電壓輸入控制電路來控制開關管導通時間，使ILED達到設定電流。

L1及RSENSE的計算

L1的計算公式如下：

L1=V0×TOFF/△I0 (1)

式中,V0是串聯LED的正向壓降之和；TOFF是開關管關斷時間，TOFF=10.5μs；△I0是紋波電流，可按30%I0來計算（即△I0=30%I0）；I0是流過LED的電流，即I0=ILED。

本例中，白光LED的正向壓降VF典型值為3.5V，則10個LED的正向壓降之和為10×3.5V，即V0=35V。ILED設為20mA，則△I0=0.3×20=6mA。代入上式得：

L1 = 35V×10.5μs/6mA
=61.25μH （2）

取標準值68μH，電流大于60mA。

RSENSE的計算公式如下：

RSENSE=VTH/（I0+1/2△I0） （3）

式中，VTH為電流檢測量的閾值電壓，VTH=0.47V。現設定I0=20mA，1/2△I0=3mA，代入上式得:

RSENSE=0.47V/（20mA+3mA）
=20Ω （4）

其他元器件的選擇

圖2中的其他元件選擇：輸入電容C1選0.1μF/100V（也可以不用）；D1采用快速恢復二極管，這里選UF=600V、1A、75ns的MUR160；CDD選用多層陶瓷電容，容量0.1μF/50V。