HV9910B是一款具有调光功能的高亮度通用LED驱动集成芯片，可用于降压、升压、升降压主电路，输入可以是通用的交流，也可以是8～450V直流，该芯片包含一个线性稳压器，工作电压范围较宽且不需外部降压电路，在此电压范围内能有效地采用恒流方式驱动上百个LED，其恒流值由CS引脚外接的采样电阻决定，驱动电流可从几mA到超过1A，能够有效地驱动大功率LED。该芯片采用峰值电流控制模式，无需外加任何反馈补偿就可较精准地控制LED电流，芯片可通过外接不同接法的定时电阻实现芯片工作在固定频率模式（Constant Frequency Opera-tion）或固定关断时间模式（Constant Off time Operation），开关频率或关断时间可由外部电阻设定。该芯片不需要附加其他驱动电路就可以直接驱动外部的MOS管，芯片有两种调光模式：一种是接收外部模拟调光信号（0～250mV）实现模拟调光，调光范围一般为5%～100%；另一种是接收外部低频PWM调光信号实现PWM调光，调光范围可以实现0%～100%。芯片内部功能结构如图6-18所示^[5]。

图6-18 HV9910B内部功能结构

（注：该图取自参考文献5）

1.引脚功能

VIN：输入引脚，能够将8～450V输入直流电压转换为7.5V左右的内部稳定电压，给内部其他模块供电，并可以通过VDD引脚输出。

CS：电流检测引脚，通过外接检流电阻检测流过MOSFET的电流并转化为电压值，当该引脚电压超过内部250mV或LD引脚电压时，GATE引脚输出为低电平。

GND：地引脚，引脚为参考地。

GATE：门引脚，该引脚为外部N沟道MOSFET的门驱动信号。

PWMD：PWM调光引脚，内部集成100kΩ的下拉电阻到地，当该引脚被拉低时，驱动器被关断；当该引脚为高电平时，驱动器正常工作。

VDD：电源引脚，输出7.5V电压，必须接一个低等效阻抗电容（≥0.1μF）到GND引脚。

LD：线性调光引脚，为线性调光输入端，用来改变电流采样比较器的电流限制阈值，只要该引脚的输入电压小于250mV就由该电压设定电流检测阈值。

RT：设置振荡频率引脚，如电阻连接在RT引脚和GND引脚之间，则芯片工作在固定频率模式；如电阻连接在RT引脚和GATE引脚之间，则芯片工作在固定关断时间模式。

2．控制功能的实现

采用HV9910B的典型恒流驱动电路如图6-19所示，下面结合该电路分析该芯片的控制实现原理。

图6-19 采用HV9910B的典型恒流驱动电路

（1）PWM模式

当RT引脚和GND引脚之间外接一个电阻R_T时，HV9910B工作在固定频率PWM模式。芯片内部振荡器频率由该外部电阻R_T确定^[5]，振荡周期T_OSC（_μs）=[R_T（kΩ）+22]/25。振荡器整个过程中都处于工作状态，产生的脉冲信号周期是固定的，RT引脚的外部电路如图6-19的实线部分，工作波形如图6-20a所示。

图6-20 振荡器不同工作模式波形图

a）固定频率模式 b）固定关断时间模式(www.daowen.com)

振荡器产生固定的周期脉冲，该信号输入SR锁存器的S端，如图6-18所示，当SR锁存器检测到时钟脉冲到来时，此时S=1，R=0，锁存器置位输出高电平。振荡器时钟脉冲还将启动反馈比较器后面的消隐计时器，该计时器可在150～280ns时间窗内，忽略由于外部MOS管起动尖峰引起CS检测电压跳变导致反馈比较器产生的误关断信号。当时钟信号变低后，此时S=0，R=0，锁存器保持输出高电平。该信号与PWMD信号经与门后，通过一个驱动器将信号加强并降低开关损耗，来驱动大功率MOS管。当不进行PWM调光时，PWMD信号为高电平，所以振荡器时钟脉冲会启动MOS管开通。

如图6-19所示，当MOS管开通后，电流经LED、电感、MOS管和检流电阻至地，电感储能，检流电阻上的电流线性增加，CS引脚电压上升，比较器将该反馈电压和内部参考电压250mV进行比较（假设此时不进行模拟调光，LD引脚电压为高电平（大于250mV），不起作用），当反馈电压超过250mV且消隐计时完成后，比较器输出变高，此时S=0，R=1，锁存器复位输出低电平，MOS管关断。此时二极管导通，电流经电感、二极管和LED形成回路，负载电流逐渐减小，反馈电压为0，比较器输出变低，此时S=0，R=0，锁存器保持输出低电平。当下一个时钟周期来临时，重新起动MOS管，进入下一个周期。可见，该模式工作周期固定，当MOS管电流增加较快时，会提前关断，减小开通时间；反之，会延后关断，增加开通时间。如此调节占空比以保持输出电流恒定。

（2）PFM模式

固定频率模式下当占空比大于0.5时，将出现次谐波振荡现象（Sub-harmonic Oscillations）。为了避免这种情况，通常将一个人造的斜坡添加到检流波形上，但会影响该方案LED电流的精度。此时可采用固定关断时间模式，由于关断时间一开始就被设定好，导通时间基于电流检测信号而变化，因此开关周期可自动调整为关断时间和导通时间之和，芯片工作于PFM模式，这样系统可在占空比大于0.5时运行，并经内在的输入电压调整使得LED电流对输入电压变化不敏感。HV9910B通过将电阻R_T连接在RT引脚和GATE引脚之间，就可以方便地将固定频率模式切换为固定关断时间模式^[5]，此时关断时间为T_OFF（_μs）=[R_T（kΩ）+22]/25，引脚外部电路如图6-19的虚线部分所示。

在固定关断时间模式下，当芯片锁存器输出高电平、GATE输出高电平起动MOS管开通后，振荡器不工作，CS引脚电压小于250mV，内部SR锁存器的S=0、R=0，锁存器保持输出高电平；电流经LED、电感、MOS管以及检流电阻到地，MOS管电流和CS引脚电压逐渐增大。当CS引脚电压超过250mV时，S=0，R=1，锁存器复位输出低电平，芯片GATE引脚输出低电平，MOS管关断；此后CS引脚电压为0，使S=0，R=0，输出保持原状；此时振荡器相当于通过定时电阻接地而开始工作，经过设定的固定关断时间T_OFF后，振荡器输出一个正脉冲，S=1，R=0，锁存器输出高电平，GATE引脚输出高电平使MOS管重新开通，振荡器再次进入不工作状态，系统进入一个新的周期，振荡器工作波形如图6-20b所示。

3．保护功能的实现

HV9910B内部集成了多种保护功能，具有欠电压保护、过温保护和峰值电流限制等，最大限度地保障使用安全。

（1）输入欠电压保护

HV9910B内置VDD电压检测电路，可实现输入欠电压保护，保护采用滞环方式，阈值U_VLD典型设置值为6.7V，并具备ΔU_VLD=500mV的迟滞范围。当VDD电压上升到U_VLD时，电路启动，GATE引脚有输出；当VDD电压下降到比U_VLD低ΔU_VLD时，系统关闭。

（2）过热保护

HV9910B内置温度检测电路以实现过热保护，采用滞环方式，阈值T_TSD设置在145℃，并具备ΔT_TSD=20℃的迟滞范围。当温度过热，高于上限阈值时，输出关闭，直到温度下降到比T_TSD低ΔT_TSD后，输出才重新启动，以防止器件因为过热而损坏。

（3）峰值电流限制

HV9910B中的两个比较器的反相输入端分别接250mV的基准电压和LD引脚，且在反相端具有最低电压的比较器决定门输出的状态。当锁存器置位输出高电平时，MOS管导通，检流电阻上的电流线性增加，CS引脚电压上升。比较器不断地将CS引脚的电压和LD引脚的电压及内部250mV电压进行比较，当任意一个比较器的输出变高时，锁存器复位输出低电平，MOS管关断，CS引脚电压下降，通过这种方式实现对峰值电流限制。

4．调光功能

HV9910B有两种方式实现调光，根据不同的应用可单独调节也可组合调节。

（1）模拟调光

模拟（线性）调光通过调节LD引脚电压从0～250mV而实现，在该范围内的控制电压优先于内部CS引脚设定值250mV，从而可对输出电流实现编程。例如，在VDD和地间接一个分压器，分压后的调光电压接入LD引脚，当调光电压小于250mV时，图6-18中下面的250mV比较器失去作用，上面的LD比较器起作用，使输出电流恒定在调光电压对应的设定值；当调光电压大于250mV时，250mV比较器起作用，调光电压不起作用。如希望更大的输出电流，可选择一个更小的采样电阻。虽然LD引脚可以接地，输出电流却并不会为0，这是由于存在最低导通时间（等于消隐时间和输出的时间延迟的总和，约为450ns），这将导致MOS管至少导通450ns，使LED电流不会为零。

（2）PWM调光

通过PWMD引脚接入PWM调光信号实现。该引脚信号和锁存器输出经与门后驱动MOS管，当PWMD引脚信号为高电平时，GATE引脚按照锁存器的工作周期输出通断信号来驱动MOS管，电路正常工作在恒流模式；当PWMD引脚为低电平时，相当于禁止锁存器的正常工作周期信号，GATE引脚只能输出低电平，MOS管处于关断状态。因此一个占空比可调的低频PWM信号，可直接用于HV9910B的PWM宽范围调光。

加在PWMD引脚的外部PWM信号可由微控制器或脉冲发生器给出，以该信号的有效和失效转换来调节LED的电流，即LED的电流处在零或由采样电阻设定的正常电流这两种状态之一。要禁用PWM调光时，需要将PWMD引脚和VDD引脚相连使其保持高电平。