基于Supertex的以HV9911升壓式高亮度LED背光驅動(dòng)電路技術(shù)設計

　　FAULT信號保護驅動(dòng)電路
　　
　　FAULT信號pin可用于驅動(dòng)外部斷接FET（圖6）IC啟動(dòng)時(shí)，FAULT信號維持Low電位，IC啟動(dòng)過(guò)后，此pin被pulledhigh，這使得內電路的LED與升壓電路連接，電路完成啟動(dòng)點(diǎn)亮LED，假如輸出端有過(guò)電壓或短路情形發(fā)生，內部電路會(huì )將FAULT信號拉Low并使LED與升壓電路斷接。
　　
　　FAULT信號也控于PWM調光控制信號，PWM調光信號為L(cháng)ow時(shí)，FAULT信號亦為L(cháng)ow，但當PWM調光信號為High時(shí)，FAULT信號卻不見(jiàn)得為High。
　　
　　斷接LED時(shí)，可確保輸出電容不會(huì )隨著(zhù)PWM調光信號的周期而充放電。
　　
　　PWM調光信號到FAULT信號與保護電路的輸出以AND連接著(zhù)，以確保保護電路動(dòng)作時(shí)能夠覆蓋過(guò)PWM及調光控制的輸入。

圖6 Disconnect FET

　　輸出短路保護的動(dòng)作原理是當輸出偵測電流（于FDBK pin），大于2倍參考電流設定位準（于IREF pin），保護動(dòng)作會(huì )發(fā)生。過(guò)電壓保護的動(dòng)作原理，是當OVP pin的電壓大于1.25V時(shí)，保護動(dòng)作也會(huì )發(fā)生。二個(gè)信號被送至一個(gè)OR閘再送到保護栓鎖電路。當有任一保護動(dòng)作發(fā)生時(shí)，栓鎖電路會(huì )將GATE及FAULT pins同時(shí)關(guān)掉。一旦有保護動(dòng)作發(fā)生時(shí)，必須將電源關(guān)掉重開(kāi)，才能使栓鎖電路恢復重置。
　　
　　而在IC的啟動(dòng)需要注意以下兩點(diǎn)：
　　
　　●當VDD與PWMD pins連接在一起，透過(guò)電路上的輸入電壓的連接或斷接來(lái)啟動(dòng)時(shí)，IREF pin所連接的電容必須使用0.1uF，而V00 pin上所連接的電容值需小于1uF以確保適當的啟動(dòng)。
　　
　　●假使電路使用外部信號啟動(dòng)或關(guān)閉，而輸入電壓一直保持常開(kāi)啟時(shí)，則IREF及VDD所使用的電容值可增加。
　　
　　線(xiàn)性調光能力
　　
　　調整IREF pin的電壓位準可達到達成輸出電流的線(xiàn)性調整，方法為以可變電阻或分壓電阻網(wǎng)絡(luò )或外部提供參考電壓連接至IREF pin。但是，要注意一旦IREF的電壓低到非常小時(shí)，IC的短路電流保護比較器的誤差電壓（OFFSET）可能會(huì )造成短路保護發(fā)生誤動(dòng)作，這時(shí)候必須將IC電源關(guān)掉重開(kāi)，重新啟動(dòng)電路，為了避免此誤動(dòng)作，IREF的最低電壓為20∼30mV。
　　
　　PWM調光（脈寬調變調光）能力
　　
　　HV9910內部的PWM調光功能卻能夠達到非?？焖俚腜WM調光反應，克服了傳統升壓電路不能非?？焖俚腜WM調光的缺點(diǎn)。
　　
　　PWMD控制IC內部三個(gè)點(diǎn)：
　　
　　●GATE信號到開(kāi)關(guān)FET
　　
　　●FAULT信號到斷接FET
　　
　　●運算放大器到補償網(wǎng)絡(luò )的輸出端
　　
　　當PWMD信號為High時(shí)，GATE信號與FAULT可以動(dòng)作，同時(shí)運算放大器的輸出端連接到補償網(wǎng)絡(luò )，這使得升壓電路可以正常動(dòng)作。
　　
　　當PWMD信號為L(cháng)ow時(shí)，GATE信號與FAULT被停止動(dòng)作，能量無(wú)法從輸入端轉移到輸出端，但是，為避免輸出電容放電到LED而造成LED電流下降時(shí)間被拉長(cháng)。
　　
　　這個(gè)放電電容同時(shí)也會(huì )使得電路重新連接動(dòng)作時(shí)，LED電流的上升時(shí)間會(huì )被拉長(cháng)。因此，避免輸出電容的放電是相當重要的。IC輸出FAULT信號斷接FET，使得LED的電流幾乎立刻的下降到零電流，因此輸出電容并沒(méi)有被放電，所以當PWMD信號回復High位準時(shí)輸出電容不需要額外的充電電流，這使得上升時(shí)間非?？焖?。
　　
　　當PWMD信號為L(cháng)ow時(shí)，輸出電流降至零，這使得回授放大器看到了相當大的誤差信號于放大器輸入端，會(huì )造成補償回路的電容器上的電壓會(huì )上升至最高電位。因此當PWMD信號回到High時(shí)，過(guò)高的補償回路電壓會(huì )控制電感峰值電流，而造成相當大的輸出涌浪電流發(fā)生在LED上。
　　
　　這樣大的LED電流又隨著(zhù)控制回路速度而回授，這會(huì )使得穩定時(shí)間被延長(cháng)，當PWMD信號為L(cháng)ow時(shí)，斷開(kāi)運算放大器與補償回路是有助于維持補償回路的電壓不被改變。因此當PWMD信號回復High時(shí)，電路立刻回復穩態(tài)而不會(huì )產(chǎn)生過(guò)大的LED電流。
　　
　　■閉回路控制電路的設計
　　
　　補償回路可用來(lái)使得升壓電路穩定的操作，可選用Type－Ⅰ補償（一個(gè)簡(jiǎn)單積分電路）或者TypeⅡ補償（一個(gè)積分電路及額外的極點(diǎn)－零點(diǎn)）。補償的類(lèi)型需要視功率級的交越頻率的相位而定。

閉回路系統（圖7）的回路增益如下：
　　
　?。ü?）

　　Gm為運算放大器的增益（435mA/V）
　　
　　Zs（s）為補償網(wǎng)絡(luò )的阻抗
　　
　　Gp（s）為功率級的轉移函式
　　
　　請注意，雖然電阻分壓比值為1：14，但是整體效應包含二極管的壓降會(huì )是1：15。

圖7 Loop Gain of　the Boost Controller

　　■芯片補償網(wǎng)絡(luò )控制
　　
　　假設Fc為回路增益的交越頻率，而功率級的轉移函式在此頻率的振幅與相位角度為Aps與Φps、相位邊限Φm所需增加的相位角度為Φboost。
　　
　?。ü?）Φboost=Φm-Φpx-90º

　　基于所需增加的相位角度，來(lái)決定需要何種類(lèi)型的補償網(wǎng)絡(luò )。
　　
　?。ü?）
　　
　　ΦboostQ0º→TypeⅠ控制
　　
　　0ºQΦboostQ90º→TypeⅡ控制
　　
　　90ºQΦboostQ180º→TypeⅢ控制
　　
　　HV9911為基礎的LDE升壓驅動(dòng)電路通常并不需要TypeⅢ控制，所以此篇不討論Ⅲ控制。HV9911 TypeⅠ及TypeⅡ控制的使用，請參考表1。

表1 Network Compensation