HT46R14在冷阴极萤光灯变换器中的应用
作者：馀锗
液晶显示(LCD)面板有其广泛的应用领域,从小型的可携式电子器材,到大型的固定设备,应用包括数码相机、笔记本电脑、个人数据助理机、台式电脑以及工业仪器产品。LCD面板自身不能发光。因此,一般需要背光照明系统在背後提供光源。通常,最为普遍的发光设备是一种叫做CCFL的萤光管。
CCFL（Cold Cathode Fluorescence Lamp）即冷阴极萤光灯,是由一个直流转交流的变换器驱动的,它通常提供一个较大范围的直流电压输入,并将其转换为一个高频的交流高压输出,以驱动灯管。许多应用同样需要有效的灯光亮度控制能力以达到发出的灯光与周围环境的光线条件相协调,从而增加灯管和电池的使用寿命。
图1 CCFL通常由一个直流转交流的变换器驱动
在本应用范例中,HT46R14的MCU将被作为控制CCFL背光照明的主要元件。该MCU的特性将通过基本的运作方式和电路控制方法进行。
CCFL特性
CCFLs有一些特徵必须要注意∶
图2 CCFLs的特徵
其中,启动或放电电压（Discharge Voltage）是启动或者点亮灯管（CCFT）所需要的最低电压;灯管电压（Tube Voltage）或工作电压（Operating Voltage）是灯管被点亮以後的电压;灯管电流（Tube Current）是灯管被点亮以後的电流;CCFL的亮度直接与灯管的电流成比例;驱动器频率Driver Frequency）常用的交流驱动频率为30kHz到70kHz。
CCFL基本运作方式
为了点亮或者开启CCFL灯管,电路必须提供一个瞬间的冲击或启动电压,其大小通常为运作电压的1.5或2倍。经达到正常的运作状态後,CCFL灯管的电压一般在400V到800Vrms的电压范围内,具体依照CCFL的类型。
图3 CCFL运作方式
如图3,放电过程起始於灯管两端出现一个大约为1000Vrms的高压。这个电压叫做放电电压或启动电压。
当电流流过灯管,灯管的阻抗减小,同时灯管的电压迅速下降。当电流达到一个特定的值时,灯管电压停止下降,并且CCFL达到一个稳定的电压,此时这个电压叫做灯管电压、工作电压。
启动後,必须要保持住电流。灯管的电流直接与CCFL的亮度成比例,增大CCFL的电流就能提高亮度,然而,使用过大的电流有可能损坏电极并导致灯管使用寿命缩短。一般CCFL的操作电流介於2-7mA之间。CCFLs通常是由交流电来驱动的,典型的交流频率为30-70kHz。
PWM亮度控制
灯管亮度的控制方法通常为控制PWM的工作周期。这个方法间歇地输入开启与关闭信号至变换器,通过调节PWM的工作周期来控制灯管的亮度。此方法可以实现较大的亮度控制范围。我们可以使用工 作周期控制方法及使用A/D输入侦测CCFL灯管的电流,达到宽范围的调整控制。
通过调节PPG脉宽,可控制CCFL的运作电压。通过控制PFD的开启/关闭功能产生一个固定的PWM频率,并通过利用可变的PWM工作周期,使用者可得到较大的亮度控制范围。其频率一般在100Hz-200Hz。
图4 PWM亮度控制
