具有雙極性對比度的浮動CCFL

Tony Bonte

當前一代便攜式計算機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還需要一個偏置電源來進行對比度控制。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)動電流、對比度電壓極性、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。尺寸限制對電路架構(gòu)造成了限制，長電池壽命是當務之急。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。

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

IC包括高電流、高效率開關(guān)、振蕩器、基準、輸出驅(qū)動邏輯、控制模塊和保護電路。所有器件均支持使用獨特燈電流控制電路的接地燈或浮燈配置。LT1182 / LT1183 支持負電壓或正電壓 LCD 對比操作，并采用一個新的雙極性誤差放大器。簡而言之，這個新系列降低了系統(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對比度解決方案的高水平系統(tǒng)集成。

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

圖1.LT1182 浮動 CCFL 配置，具有可變正 / 可變負 LCD 對比度

實現(xiàn)背光設(shè)計的高效率需要仔細注意燈的物理布局、引線和顯示器外殼的結(jié)構(gòu)。從任何高壓點到直流或交流接地的寄生電容為不需要的電流流動創(chuàng)建路徑。這種寄生電流會降低電效率。損失項與1/2CV有關(guān)2f，其中C是寄生電容，V是燈上任意一點的電壓，f是羅耶工作頻率。在實踐中觀察到高達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LCD安裝中雜散電容引起的損耗路徑。差動平衡燈驅(qū)動可降低損耗項并提高效率

有損顯示器是使用浮燈配置的主要原因。與接地燈配置相比，為燈提供對稱差分驅(qū)動可將總寄生損耗項減少一半。另一個好處是，浮動燈配置消除了沿燈管長度的磁場不平衡。圖 3 說明了這種效果。消除場不平衡可將照明范圍從接地燈配置的約 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。在浮燈配置和接地燈配置中比較顯示器的性能。減少寄生損耗的好處是顯而易見的。

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

圖4.歸一化尼特/瓦特與燈電流的關(guān)系

審核編輯：郭婷