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基于Supertex的以HV9911升压式高亮度LED背光驱动电路技术设计

来源:    作者:    发布时间:2015-07-29 09:20:58    浏览量:

 随着消费者对于色彩的要求,根据实验,LED可以达到超过100%的NTSC色谱,由于LED可以提高面板色彩的表现能力,并且加上没有太大的环保问题。目前许多业者都已逐渐将部分的产品导入利用LED作为背光源。
  
  本文将以Supertex的以HV9911为例,来提供读者升压式高亮度LED背光驱动电路设计的相关讯息。
  
  ■升压电路设计特色
  
  升压电路是用来驱动LED的串联电压高于输入电压(图1),并且有以下的特色:
  
  1.此电路可被设计在效率高于90%下操作。
  
  2.M=SFET的(Source)与LED串共地,这简化了LED电流的侦测(不像降压电路必须选择上侧FET驱动电路或上测电流侦测。但是升压一体成型电感器电路也有些缺点,特别是用于LED驱动,由于LED串的低动态阻抗)。
  
  3.输入电流是连续的,使得输入电流的滤波变得简单许多(并更容易符合传导式EMI标准的要求)。
  
  4.关闭用的FET毁损不会导致LED也被烧毁。
  
  5.升压电路的输出电流为脉冲式波形,因此,必须加大输出电容以降低LED串的涟波电流。
  
  6.但是过大的输出电容,使得PWM调光控制变得更具挑战,当控制升压电路开与关,以达到PWM调光控制,就表示输出电流会被每一个PWM调光控制周期充放电,这使得LED串电流的上升与下降时间会拉大。
  
  7.峰电流控制方式的升压电路,用以控制LED电流是无法达成的,需要闭回路方式使电路稳定,这又使得PWM调光控制更为复杂,控制电路必须增加频宽来达到所需要的反应时间。
  
  8.当输出端短路,控制电路无法避免输出电流的增加,即使关掉Q1FET仍对输出短路毫无影响,并且输入端电压的瞬变造成输入端电压的增加量大于LED串联电压时过大的涌浪电流可能会造成LED的毁损。

图1 Boost Converter LED Driver

  ■升压电路操作模式
  
  升压电路可操作于二种模式,连续导通模式(Continuous Conduction Mode;CCM)或不连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode;DCM),这二种模式是由电感电流的波形决定的。图2a为CCM升压电路的电感电流波形,图2bDCM升压电路的电感电流波形。
  
  CCM升压电路是用在最大升压比例(输出电压与输入电压比值)小于或等于6,并在输入电流大于1安培的情形下,假如需要更大的升压比例,则需采用DCM模式。但是DCM模式会产生较大的峰值电流,因此导致电感的毁损增加,同时也造成均方根电流的增加。所以,DCM升压电路的效率要比CCM升压电路来得低,这也使得DCM的输出功率受限制。

图2 升压电路的连续导通模式与不连续导通模式

  ■以Supertex HV9大功率电感贴片电感器911为例设计升压LED驱动电路

HV9911为Close Loop,Peak Current Control,Switching Mode LED驱动电源控制I插件电感器C,它内建了许多功能来客服升压电路的缺点。HV9911电感厂家包含了9-250VDC输入电压稳压器,不需额外电源,仅由单一输入电压提供IC动作的工作电源。它内建了2%精密的参考电压(全温度范围)能精确地控制LED串联电流。并且包含了断路用的FET驱动电路。当输出短路或过电压时,便会自动断开LED串之对地路径。此功能缩短了控制电路的反应时间(请参考PWM调光电路说明)。(图3)

  ■HV9911控制电路的功能

图3 HV9911内部电路结构

IC内部提供稳压电路9∼250V输入电压,可输出7.75V电压输出提供IC内部电源使用,若输入电压范围提升可经由外接一个200V,2WZener Diode于输入电压与IC的Vin pin之间(如图1-4),这可使得输入电压范围可提升至450VDC,亦可以使得IC内部稳压高频电感器电路所产生的功率损耗分散一部份在Zener Diode上。

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