CCFL燈管的調(diào)光

??? 盡管LCD背光有多種方式，如: LED,、EL,、CCFL 等, 但對(duì)于大尺寸LCD屏, 由于CCFL發(fā)光效率高而使其成為主流背光光源。傳統(tǒng)的LCD屏主要用于筆記本電腦,、汽車儀表盤等,，背光組件在保證一定亮度的前提下,，還需要關(guān)注尺寸小、重量輕等指標(biāo),。此外,，由于液晶分子對(duì)溫度敏感度高，在高溫下易造成屏幕色彩異常,， 并且CCFL燈管本身在高溫下壽命也會(huì)縮短,。因此，設(shè)計(jì)CCFL逆變電源時(shí),，需要嚴(yán)格控制每只燈管的電流,，以保證亮度一致，同時(shí),，在燈管確定的情況下,，盡量提高逆變電源的轉(zhuǎn)換效率，以減小發(fā)熱量,。由于CCFL逆變器的應(yīng)用主要面向消費(fèi)類產(chǎn)品,，在不影響燈管壽命的前提下應(yīng)盡可能降低成本。另外,，由于采用高壓驅(qū)動(dòng),，安全性也是一個(gè)必須考慮的因素。
??? Maxim公司推出的DS3881/DS3882是用于汽車電子的CCFL控制器,，具有EMI抑制和燈管電流過驅(qū)動(dòng)模式,，以便在寒冷天氣條件下快速加熱燈管。DS3881/DS3882采用推挽式驅(qū)動(dòng)架構(gòu),，外部只需使用n溝道MOSFET,，有助于降低系統(tǒng)成本、提高逆變器效率,?？紤]到系統(tǒng)的安全性，DS3881/DS3882還提供了多重故障監(jiān)測(cè),，可以檢測(cè)燈管開路,、燈管過流、啟動(dòng)故障及過壓故障,。使用DS3882或?qū)⒍嗥珼S3881級(jí)聯(lián),，還可以支持多于一個(gè)燈管的應(yīng)用。
??? CCFL可以使用幅度調(diào)制或脈寬調(diào)制來調(diào)光,。將幅度調(diào)制稱為模擬調(diào)光,，將脈寬調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)光。模擬調(diào)光的原理是降低燈管中流過的電流。這種方法效率高但調(diào)光范圍非常有限,。當(dāng)CCFL燈管中的電流減少到燈管額定電流的三分之一以下時(shí),，燈管電流波形開始變得不對(duì)稱和不規(guī)則，燈管也表現(xiàn)出一些不良的特性,。例如,，如果一個(gè)CCFL燈管的額定電流值為6mA，則燈管電流降至約2mA時(shí)就會(huì)導(dǎo)致較差的發(fā)光效果,。燈管的這種特性導(dǎo)致模擬調(diào)光技術(shù)不能使調(diào)光比大于3:1。
??? 數(shù)字突發(fā)PWM調(diào)光使燈管以人眼感覺不到的頻率快速點(diǎn)亮和熄滅,。如果燈管被點(diǎn)亮的時(shí)間（也就是突發(fā)脈沖" title="突發(fā)脈沖">突發(fā)脈沖）很短,，這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)100:1或更高的調(diào)光比。CCFL的燈管頻率,、數(shù)字突發(fā)PWM調(diào)光頻率以及每個(gè)突發(fā)脈沖所能包含的最少燈管周期,，共同決定了可以實(shí)現(xiàn)的最大數(shù)字調(diào)光比。CCFL燈管的響應(yīng)時(shí)間較長,，大約50μs到75μs,，因而限制了最小突發(fā)脈沖的點(diǎn)亮?xí)r間。如果突發(fā)脈沖的點(diǎn)亮?xí)r間小于燈管響應(yīng)時(shí)間,，對(duì)燈管的有效控制就要變差,。無論模擬調(diào)光還是數(shù)字調(diào)光，都無法單獨(dú)實(shí)現(xiàn)300:1的調(diào)光比,。DS3881和DS3882 CCFL控制芯片同時(shí)使用這兩種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)300:1的調(diào)光比,。

基于DS3881和DS3882實(shí)現(xiàn)CCFL燈管調(diào)光

??? 基于DS3881和DS3882 CCFL 控制芯片的內(nèi)部設(shè)計(jì)，用戶可以制造出調(diào)光比達(dá)到300:1以上的CCFL逆變器,。為了實(shí)現(xiàn)如此高的調(diào)光比,，用戶必須使芯片處于使用I2C總線接口的軟件控制模式，因?yàn)槟M調(diào)光功能只能由I2C總線來控制,。
??? DS3881和DS3882的數(shù)字調(diào)光功能可以由內(nèi)部的BPWM 寄存器或加在PSYNC引腳的外部脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)來控制,。模擬調(diào)光由內(nèi)部BLC寄存器控制。圖1給出了DS3881的典型應(yīng)用電路,。

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??? DS3881和DS3882具有兩種獨(dú)特的功能允許用戶減少每個(gè)突發(fā)調(diào)光脈沖中的最少燈管周期數(shù),。第一個(gè)功能是可以設(shè)定每個(gè)突發(fā)調(diào)光脈沖開始時(shí)的軟起動(dòng)" title="軟起動(dòng)">軟起動(dòng)燈管周期數(shù)目，該數(shù)值是以2為步進(jìn)值,、從0到16的任意值,。該功能由內(nèi)部的SSP1～SSP4寄存器控制。為了使每個(gè)突發(fā)調(diào)光脈沖內(nèi)的燈管周期數(shù)目最少,，用戶可以把SSP1～SSP4 MDC編碼設(shè)成0h,， 從而清除所有的軟起動(dòng)周期。如果需要,，軟起動(dòng)的燈管周期數(shù)目可以設(shè)定為2,，4,，6，8,，10,，12，14或16,。DS3881/DS3882的第二種可以減少每個(gè)突發(fā)調(diào)光脈沖中燈管周期數(shù)目的特有功能是用戶可以選擇芯片采樣燈管電流的周期,。這個(gè)功能可以通過設(shè)置控制寄存器2（CR2）的LSR0和LSR1控制位來實(shí)現(xiàn)。燈管采樣周期" title="采樣周期">采樣周期可以設(shè)置成4倍,、8倍,、16倍或32倍燈管周期。要使每個(gè)突發(fā)調(diào)光脈沖中的燈管周期數(shù)目最少,，用戶可以設(shè)定燈管電流的采樣周期為燈管周期的4倍,。
??? 用以下公式可以估算DS3881和DS3882單獨(dú)使用PWM數(shù)字突發(fā)調(diào)光的最大調(diào)光比：
??? (燈管頻率/調(diào)光頻率)/（軟起動(dòng)燈管周期數(shù)目+燈管采樣周期中燈管周期的數(shù)目）
??? 燈管頻率通常由很多系統(tǒng)因素決定，例如LCD圖像干擾因素,、EMI因素以及效率因素,，所以不能輕易通過改變頻率來優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)光比。為了達(dá)到最大調(diào)光比,，調(diào)光頻率應(yīng)該盡量低,，但低于100Hz的調(diào)光頻率會(huì)造成閃爍，人眼可以覺察出燈管的點(diǎn)亮和熄滅,。
??? 下面通過一個(gè)實(shí)例進(jìn)一步說明,。對(duì)于一個(gè)燈管頻率為60kHz、突發(fā)調(diào)光頻率為100Hz的系統(tǒng)來說,，利用DS3881和DS3882可能實(shí)現(xiàn)的最大調(diào)光比是多少呢,？圖2、圖3,、圖4給出了最小突發(fā)調(diào)光時(shí)的燈管電流波形,。在本例中，軟起動(dòng)被設(shè)置為2個(gè)燈管周期（SSP1=00h,，SSP2=00h,，SSP3=00h，SSP4=70h）,，燈管采樣周期被設(shè)置為4倍的燈管周期（LSR0=0/LSR1=0）,。如果將軟起動(dòng)減少到0倍燈管周期，則最小突發(fā)脈沖只有4個(gè)燈管周期,，在60kHz的燈管頻率時(shí),，燈管響應(yīng)時(shí)間只有67μs，這對(duì)本例中的燈管是不夠的。所以最小突發(fā)時(shí)間應(yīng)提高到6個(gè)燈管周期：

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??? 數(shù)字調(diào)光比=(60kHz/100Hz)/(2+4)=100:1
??? 圖4中,，DS3881和DS3882的模擬調(diào)光功能可將調(diào)光比提高到300:1左右,，因?yàn)樾酒梢詫艄茈娏鹘档椭寥种弧?/P>

在低背光情況下的動(dòng)態(tài)亮度變化