具有雙極性對(duì)比度的浮動(dòng)CCFL

Tony Bonte

當(dāng)前一代便攜式計(jì)算機(jī)和儀器使用背光液晶顯示器 （LCD）。冷陰極熒光燈 （CCFL） 為顯示器背光提供最高的可用效率。該燈需要高壓交流才能工作，因此需要高效的高壓 DC/AC 轉(zhuǎn)換器。LCD還需要一個(gè)偏置電源來(lái)進(jìn)行對(duì)比度控制。電源的輸出必須在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)。

制造商提供各種單色和彩色顯示器。這些顯示器的尺寸、燈驅(qū)動(dòng)電流、對(duì)比度電壓極性、工作電壓范圍和功耗各不相同。與配備LCD的設(shè)備相關(guān)的小尺寸和電池供電操作決定了低組件數(shù)量和高效率。尺寸限制對(duì)電路架構(gòu)造成了限制，長(zhǎng)電池壽命是當(dāng)務(wù)之急。所有組件（包括 PC 板和硬件）必須安裝在 LCD 外殼內(nèi)，高度限制為 5 毫米至 10 毫米。

凌力爾特通過(guò)引入 LT1182 / LT1183 / LT1184F / LT1184 來(lái)滿足這些要求。LT?1182 / LT1183 是雙通道固定頻率、電流模式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其為冷陰極熒光照明和液晶顯示對(duì)比度提供了控制功能。LT1184F / LT1184 僅提供 CCFL 功能。

IC包括高電流、高效率開(kāi)關(guān)、振蕩器、基準(zhǔn)、輸出驅(qū)動(dòng)邏輯、控制模塊和保護(hù)電路。所有器件均支持使用獨(dú)特?zé)綦娏骺刂齐娐返慕拥責(zé)艋蚋襞渲?。LT1182 / LT1183 支持負(fù)電壓或正電壓 LCD 對(duì)比操作，并采用一個(gè)新的雙極性誤差放大器。簡(jiǎn)而言之，這個(gè)新系列降低了系統(tǒng)功耗，需要更少的外部元件，降低了整體系統(tǒng)成本，并允許背光/LCD對(duì)比度解決方案的高水平系統(tǒng)集成。

圖 1 是一個(gè)完整的浮動(dòng) CCFL 電路，具有基于 LT1182 的可變負(fù) / 可變正對(duì)比度電壓能力。燈電流可在 0mA 至 6mA 范圍內(nèi)設(shè)置，采用 0V 至 5V 1kHz PWM 信號(hào)，占空比為 0% 至 90%。LCD對(duì)比度輸出電壓極性由輸出連接器接地的變壓器次級(jí)（POSCON或NEGCON）的哪一側(cè)決定。無(wú)論哪種情況，LCD對(duì)比度輸出電壓均可在10V至30V的絕對(duì)值范圍內(nèi)變化。輸入電源電壓范圍為 8V 至 28V。CCFL轉(zhuǎn)換器針對(duì)每瓦輸入功率的光度輸出進(jìn)行了優(yōu)化。CCFL的電氣效率可能高達(dá)90%，并且需要嚴(yán)格關(guān)注細(xì)節(jié)。全功率時(shí)LCD對(duì)比度效率為82%。

圖1.LT1182 浮動(dòng) CCFL 配置，具有可變正 / 可變負(fù) LCD 對(duì)比度

實(shí)現(xiàn)背光設(shè)計(jì)的高效率需要仔細(xì)注意燈的物理布局、引線和顯示器外殼的結(jié)構(gòu)。從任何高壓點(diǎn)到直流或交流接地的寄生電容為不需要的電流流動(dòng)創(chuàng)建路徑。這種寄生電流會(huì)降低電效率。損失項(xiàng)與1/2CV有關(guān)2f，其中C是寄生電容，V是燈上任意一點(diǎn)的電壓，f是羅耶工作頻率。在實(shí)踐中觀察到高達(dá)25%的損失。圖2顯示了浮燈配置的典型LCD外殼中的損耗路徑。增加寄生電容的布局技術(shù)包括長(zhǎng)高壓燈引線、燈周圍的反射金屬箔和金屬外殼中的顯示器。

圖2.浮動(dòng)LCD安裝中雜散電容引起的損耗路徑。差動(dòng)平衡燈驅(qū)動(dòng)可降低損耗項(xiàng)并提高效率

有損顯示器是使用浮燈配置的主要原因。與接地?zé)襞渲孟啾龋瑸闊籼峁?duì)稱差分驅(qū)動(dòng)可將總寄生損耗項(xiàng)減少一半。另一個(gè)好處是，浮動(dòng)燈配置消除了沿?zé)艄荛L(zhǎng)度的磁場(chǎng)不平衡。圖 3 說(shuō)明了這種效果。消除場(chǎng)不平衡可將照明范圍從接地?zé)襞渲玫募s 6：1 提高到浮燈配置的 30：1。圖4是采用6mA燈的典型制造商顯示器的歸一化尼特/瓦特與燈電流的關(guān)系圖。在浮燈配置和接地?zé)襞渲弥斜容^顯示器的性能。減少寄生損耗的好處是顯而易見(jiàn)的。

圖3.浮燈的場(chǎng)強(qiáng)與距離的關(guān)系。改善視場(chǎng)不平衡允許在低水平下擴(kuò)展照明范圍

圖4.歸一化尼特/瓦特與燈電流的關(guān)系

審核編輯：郭婷