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新型电子与荧光灯镇流器是照明系统节能有效的重要保证

时间:02-18 来源:互联网 点击:

成本过高,限制了它的应用。为此就有驱动和控制多个CCFL设计方案的问题。在聚焦于LCD电视应用中,为驱动多个CCFL时所面对的设计挑战就是挑选最佳的驱动架构和多灯驱动,以及灯频及突发调光频率的精密度控制。

6.1应对冷阴极荧光灯(CCFL)理念介绍

冷阴极荧光灯(CCFL)是一种长而细的密封玻璃管,内充惰性气体(图5)。

当给灯管施加高压时,气体被电离,产生紫外线(UV)。紫外线打到内壁涂敷的荧光材料上使其激发,发

出可见光。CCFL有许多优点,包括:优良的白光源;低成本;高效率(光输出与输入电功率之比);长寿命(>25kh);稳定、确定的工作状态;容易调节亮度;重量轻。

然而,这些特性带来了一些特殊的设计挑战。例如,为了最大化灯管的寿命,需要采用交流波形驱动CCFL。任何直流成分会使一部分气体聚集在灯管的一端,造成不可逆转的光梯度,使灯管的一端比另一端更亮。还有,为了最大化其效率(光输出与输入电功率之比),需要用接近正弦的波形驱动灯管。为此,CCFL通常需要一个直流-交流逆变器来将直流电源电压变成40kHz至80kHz的交流波形,工作电压通常在500VRMS至1000VRMS。

6.2面对驱动多个CCFL时设计挑战的关键,仅从节能的角度对应用CCFL控制器(直流-交流逆变器)的最佳方案分析

⑴ 挑选推挽架构作为最佳的驱动架构

之所以考虑推挽驱动器,因它有很多好处。这种架构只用到n沟道MOSFET(见图6(a)所示),这有利于降低成本和增加逆变器效率。它很容易适应较高的逆变器直流电源电压。采用更高的逆变器直流电源电压时,只需选择具有合适的漏-源击穿电压的MOSFET即可。不管逆变器的直流电源电压如何,都可采用同样的CCFL控制器。但采用n沟道MOSFET的全桥和半桥架构就无法做到这一点。对于LCD电视非常理想,因为电视中的逆变器直流电源电压通常会被稳定在±20%。

图6(a)推挽驱动器应用示意图;

(b)用一个多通道控制器控制多个灯示意图;

(c)DS3984/DS3988单独驱动和监视每个灯,为LCD电视和PC监视器提供均匀亮度示意图

CCFL已在笔记本PC、数码相机、导航系统以及其他具有较小LCD屏的设备中使用多年。这些类型的设备通常只用一个CCFL,因此,传统设计只用一个CCFL控制器。随着大尺寸LCD面板的出现,带来了对于多CCFL的需求,有必要采用新的方式来应对这种新的需求。为LCD面板提供照明的理想方案是采用多通道CCFL控制器,它的每个通道独立驱动和监视每个灯,见图6(b)。

这种多通道CCFL控制器既解决了亮度不均匀和单灯失效问题,降低了去耦要求,而且还具有高成本效益。

⑵ 解决LCD电视背光的挑战

图6(c)为用DS3984(4通道)和DS3988(8通道)CCFL控制器既解决了本文所提到的所有这些设计挑战。可将这些器件配置为每个通道驱动一个灯,或者每通道多个灯,用户可灵活裁减设计,以满足自己的性价比目标。多个DS3984/DS3988可轻松级联,以支持任意数量的灯,来为LCD电视屏提供背光照明。

DS3984/DS3988采用推挽驱动架构,可使用更低成本、更高效率的n沟道MOSFET。逆变器直流电源也可采用更高的电压。单独的灯控制和监视可提供均匀的亮度,并减少了逆变器的元件总量。采用单独的灯控制时,如果某一个灯失效,那只会使这个失效的灯停止工作,其他灯继续工作,不受影响。片上振荡器产生的灯频和突发调光频率被严格规范于±5%的精密度水平,消除了对于显示图像的影响,并且也可被同步至外部时钟源。

6.3新型高效移相全桥CCFL控制器与应用

高效移相全桥CCFL控制器主要特点:输入电压范围:8V至30V;集成了门驱动的全桥技术,用于4-NMOS转换;同步恒定工作频率;可编程相位延迟用于控制从操作的运行频率;光—电压稳压以及光—电流稳流;模拟调光及脉冲调光;多控制器件下的可调节分置式脉冲调光;启动或出错状态下可程序化的校正电压时长;开灯保护和短路保护;内置高温保护与低电压锁定模式;封装模式为30引脚TSSOP封装.。TPS68000高效移相全桥CCFL控制器单灯应用图见图7所示。

TPS68000高效移相全桥CCFL控制器除了在LCD电视的CCFL背光电源上应用外,还可在桌面监视器和笔记本电脑的CCFL背光电源供应上应用。

7结束语

如今荧光灯镇流器设计正在向全电子化照明系统转化,日益成熟的电子镇流器技术现在能以更低的系统成本提供更好的性能。上述介绍的控制集成电路便是最新一代电子镇流器控制集成电路的代表。磁性镇流器会产生可闻噪音,因为它使用操作于60Hz的铁芯电磁元件。设计优秀的高频电子镇流器能够弥补磁性镇流器不足,它的性能优点包括:无闪烁照明与无可闻噪音,方便地增加功率

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