基于HV9931的单位功率因数LED驱动器设计

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:511

1 引言

高亮度和超高亮度led的发展引发了照明工业的一场革命。半导体光源以其高可靠性和高效率在许多场合已替代了白炽灯泡。led的许多应用要求离线电源驱动，提供恒定dc输出电流、低dc输出电压和单位功率因数(即输入功率因数等于1或接近于1)。传统的解决方案是采用回扫找变换器拓扑结构，但该方案需要电源变压器。

supertex公司推出的固定频率pwm控制器hv9931提供了简单无变压器电流源变换器解决方案。hv9931利用单级pfc降压一升压(buck-boost)和降压(buck)拓扑控制led灯，无需电源变压器，可从85～264vac的通用输入驱动led灯，并获得单位功率因数和高降压比。hv9931非常适合于需要功率因数校正(pfc)和低输入电流总谐波失真(thd)的led照明应用，例如交通信号、路灯、装饰照明、建筑照明和离线led灯等。

2 引脚功能及主要特点

hv993l采用8引脚soic和dip封装，引脚排列如图1所示。引脚功能如表1所列。

hv9931的主要特点如下：

●利用一个单级pfc降升压一降压拓扑驱动和控制led灯；

●恒定输出电流；

●较大的降压比；

●获得单位功率因数和低输入电流谐波失真；

●固定频率或固定关断时间操作；

●内置450v的线性稳压器；

●输入和输出电流感测，输入电流限制；

●可实现pwm和相位调光及模拟调光。

3 功能与工作原理

基于hv9931的离线pfc led驱动器电路工作原理如图2所示。

hv9931驱动的是一个单级单开关非隔离恒流输出降升压-降压(buckboost-buck)电源变换器。ac线路输入通常为85～264vac，经全波桥式整流后直接加至vin脚(该脚上的dc输入电压为8～450vac)，经内部高压稳压器电路，产生7.5 v的vdd电压。vdd电压可做为电流感测比较器的参考。内部稳压器带欠压保护电路，只要vdd脚上的电压低于6.5 v，hv9931即关断。vdd脚上的旁路电容cdd≥1μf，要求其有低esr。在vdd脚外部施加一个高于7.5 v的电压也可使hv9931工作，在此情况下，内部线性稳压器将截止。

连接在rt脚与cate脚之间的电阻rt用于设置恒定关断时间t_off：

如果rt连接在rt脚与地之间，rt值将设置开关频率f_s：

rs1和rs2为电流感测电阻。rs1和rs2上的电压(-vs1与-vs2)分别经rvs1与rref1、rcs2与rref2组成的分压器分压，输入到电流感测比较器的反相端(cs1和cs2)。比较器的电流感测门限由负电流感测信号来编程。当csl脚或cs2脚上的电压低于地电平时，gate脚上的输出脉冲将终止。脚cs2内部的比较器负责输出电流调节。通过led的输出电流io可利用下式计算：

式中：△il2为l2的峰-峰值电流纹波。通常△il2=0.3il2。

cs1脚内部比较器限制输入电感l1的电流il1，其电流门限可按式(4)计算：

式中：i_l1(pk)为l1的最大峰值电流。

hv9931的pwmd脚连接到vdd，栅极驱动器使能，电路正常工作。若pwmd脚接地或开路，栅极驱动器截止，mosfet(q1)关断。若在pwmd脚施加一个ttl兼容方波信号，可以获得pwm调光。在额定输出电流下。当pwm占空比为5％时，led亮度降低50％，pwm频率应高于100 hz，以使人眼看不到频闪。通过施加5％的led电流，采用模