LCD電視應用中可以采用多種架構(gòu)產(chǎn)生驅(qū)動CCFL所需的交流波形,驅(qū)動多個CCFL時所要面對的三個關鍵的設計挑戰(zhàn)是選擇最佳的驅(qū)動架構(gòu)、多燈驅(qū)動、燈頻和脈沖調(diào)光頻率控制。本文對四種常用驅(qū)動架構(gòu)進行了對比分析,并提出多燈設計中解決亮度不均以及驅(qū)動頻率可能干擾畫面等問題的方法,并給出基于
DS3984/DS3988的電路方案。

       液晶顯示器(LCD)正在成為電視的主流顯示技術。LCD面板實際上是電子控制的光閥,需要靠背光源產(chǎn)生可視的圖像,LCD電視通常用冷陰極熒光燈提供光源。其他背光技術,例如發(fā)光二極管也受到一定的重視,但由于成本過高限制了它的應用。

       由于LCD電視是消費品,壓倒一切的設計考慮是成本—當然必須滿足最低限度的性能要求。驅(qū)動背光燈的CCFL逆變器不能明顯縮短燈的壽命。此外,由于要用高壓驅(qū)動,安全性也是一個必須考慮的因素。LCD電視應用中,驅(qū)動多個CCFL時所要面對的三個關鍵的設計挑戰(zhàn)是：挑選最佳的驅(qū)動架構(gòu);多燈驅(qū)動;燈頻和脈沖調(diào)光頻率的嚴格控制。

       挑選最佳的驅(qū)動架構(gòu)

       可以用多種架構(gòu)產(chǎn)生驅(qū)動CCFL所需的交流波形,包括Royer(自振蕩,self-oscillating)、半橋、全橋和推挽。表1詳細歸納了這四種架構(gòu)各自的優(yōu)缺點。

 

                                   表1:CCFL驅(qū)動架構(gòu)比較。

       1. Royer架構(gòu) 

       Royer架構(gòu)(圖1)的最佳應用是在不需要嚴格控制燈頻和亮度的設計中。由于Royer架構(gòu)是自振蕩設計,受元件參數(shù)偏差的影響,很難嚴格控制燈頻和燈電流,而這兩者都會直接影響燈的亮度。因此,Royer架構(gòu)很少用于LCD電視,盡管它是本文所述四種架構(gòu)中最廉價的。 

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                                    圖1：Royer驅(qū)動器簡單,但不太精確。

       2．全橋架構(gòu) 

       全橋架構(gòu)最適合于直流電源電壓非常寬的應用(圖2),這就是幾乎所有筆記本PC都采用全橋方式的原因。在筆記本中,逆變器的直流電源直接來自系統(tǒng)的主直流電源,其變化范圍通常在7V(低電池電壓)至21V(交流適配器)。有些全橋方案要求采用p溝道MOSFET,比n溝道MOSFET更貴。另外,由于固有的高導通電阻,p溝道MOSFET的效率更低。


                                  圖2：全橋驅(qū)動器很適合于大范圍的直流電源。

       3. 半橋架構(gòu) 

       相比全橋,半橋架構(gòu)最大的好處是每個通道少用了兩只MOSFET(

       4．推挽架構(gòu) 

       推挽驅(qū)動器有很多好處：這種架構(gòu)只用到n溝道MOSFET(圖4),這有利于降低成本和增加逆變器效率;它很容易適應較高的逆變器直流電源電壓;采用更高的逆變器直流電源電壓時,只需選擇具有合適的漏-源擊穿電壓的MOSFET即可。不管逆變器的直流電源電壓如何,都可采用同樣的CCFL控制器。但采用n溝道MOSFET的全橋和半橋架構(gòu)就無法做到這一點。

            
                             圖4：推挽驅(qū)動器非常簡單,還可精確控制。

       推挽架構(gòu)最大的缺點是要求逆變器直流電源電壓的范圍小于2:1。否則,當直流電源電壓處于高端時,由于交流波形的高振幅因數(shù),系統(tǒng)的效率會降低。這使推挽架構(gòu)不適用于筆記本PC,但對于LCD電視非常理想,因為逆變器直流電源電壓通常會穩(wěn)定在±20%以內(nèi)。

       多燈驅(qū)動

       CCFL已在筆記本PC、數(shù)碼相機、導航系統(tǒng)以及其他具有較小LCD屏的設備中使用多年。這些類型的設備通常只用一個CCFL,因此,傳統(tǒng)設計只用一個CCFL控制器。隨著大尺寸LCD面板的出現(xiàn),帶來對多CCFL的需求,有必要采用新的方式來應對這種新的需求。可能的方式之一是采用一個單通道CCFL控制器來驅(qū)動多個燈(圖5)。這種方式中,CCFL控制器只通過其中的一個燈來監(jiān)測燈電流,而以幾乎相同的交流波形同時驅(qū)動所有并聯(lián)的燈。然而,這種方式存在著幾個缺陷。

         
       圖5：由于亮度不均勻以及其他的一些考慮,用一個單通道CCFL控制器控制多個燈不太理想。

       第一個問題是如何保持所有燈的亮度一致,以便使顯示器不會出現(xiàn)明顯的亮區(qū)和暗區(qū)。用相同的波形驅(qū)動所有燈,由于燈阻抗的差異,會造成亮度不均勻。而且,CCFL的亮度隨溫度而變。由于熱氣上升,面板頂部的燈會比面板底部的燈熱,這也會造成亮度不均勻。

       用一個單通道CCFL控制器驅(qū)動多個燈的第二個缺點是,單燈的失效(例如破損)會造成所有燈關閉。第三個缺點,由于是并聯(lián)驅(qū)動所有燈,同時打開和關閉這些燈,這就要求逆變器直流電源必須采用更大的電容增強去耦效果,這會增加逆變器的成本和尺寸。

       解決上述諸問題的一條途徑就是每個燈用一個單獨的CCFL控制器。然而,這種方式的主要缺點就是增加的CCFL控制器帶來了額外的成本。

       為LCD面板提供背光的理想方案是多通道CCFL控制器,它的每個通道獨立驅(qū)動和監(jiān)測每個燈。這種多通道CCFL控制器既解決了亮度不均勻和單燈失效問題,并降低了去耦要求,而且還具有高成本效益。

       對燈和