在便攜設(shè)備的背光源中,，通常采用降壓轉(zhuǎn)換器" target="_blank">轉(zhuǎn)換器后接一個推挽逆變器(Royer逆變器)的方法,，但其效率低,，器件數(shù)量多。本文討論了一種基于壓電變壓器的高效背景光供電解決方案,，采用UCC3977(推挽控制器)和壓電變壓器EFTU11RoMX50和EFTU18R0Mx50來實現(xiàn),。

　　最近，PDA,、互聯(lián)網(wǎng)手持設(shè)備和筆記本電腦等便攜設(shè)備的發(fā)展速度非?？欤@進一步提高了市場對小尺寸冷陰極熒光燈(CCFL)背景光轉(zhuǎn)換器的需求,。通常,，在這些應(yīng)用中使用一個降壓轉(zhuǎn)換器后接一個推挽逆變器(Royer逆變器)的方法，但在便攜應(yīng)用中這種方法效率低,，并且由于它本質(zhì)上是一個兩級方案,，所使用的元件數(shù)量也比較多。

　　傳統(tǒng)上,，CCFL所需要的高運行電壓和高激發(fā)電壓是由高匝數(shù)比繞線式磁性變壓器來提供,。壓電變壓器(PZT)的最新進展為背景光應(yīng)用提供了許多潛在的優(yōu)勢，包括效率更高,、體積更小,、電磁噪聲更低、可得到的激發(fā)電壓更高,、不可燃和正弦運行等,。

　　本文討論了一種基于壓電變壓器的高效背景光供電解決方案，它采用UCC3977(推挽控制器)和松下壓電變壓器EFTU11RoMX50和EFTU18R0Mx50,。

　　背景光光源

　　CCFL通常作為筆記本電腦和便攜電子設(shè)備的彩色液晶顯示(LCD)的背景光源,，CCFL是目前最高效的顯示器背景照明光源。由于運行CCFL需要高交流電壓,，所以需要高壓DC/AC逆變器,?；赑ZT的逆變器可以提供正弦輸出電壓,，這非常有助于減小RF輻射。RF輻射可能干擾其它電子設(shè)備,，并可能降低整個系統(tǒng)的運行效率,。另外,，基于PZT的逆變器所產(chǎn)生的正弦激勵還可以在CCFL中產(chǎn)生最優(yōu)的電流到光的轉(zhuǎn)換效率,。CCFL的工作電壓比其它光源的電壓要高很多，通常需要300到800伏交流電(取決于燈的長度),，但整體功耗非常低,。

　　最近出現(xiàn)了一種非常明亮的白光輻射二極管(LED)。在LCD顯示器,、蜂窩電話和PDA應(yīng)用中,，它是CCFL的一個強勁的競爭對手。但是,，當使用白光LED作為顯示器的背景光時需要注意以下問題:

　　a. 幾乎所有的LED制造商都以新燭光(cd)為單位給出光強度,。通常這個值都非常高，但它表示的是在最亮方向的數(shù)據(jù),。視角和LCD的亮度通常成反比,，由于LCD總的光輸出覆蓋更大的范圍，在任何給定的方向,，視角越寬則亮度越低,。相同光通量輸出的一系列LED通常按不同的截面和光強度出售。在20度視角光強度可能達到6.4cd,，在70度視角可能有0.48cd,，而在160度視角光強度可能幾乎為零。由于照明一致性對舒適感和視覺性能非常重要,，所以,，為在顯示器上提供一致的照明，需要多個LCD以串聯(lián)或并聯(lián)方式連接起來,。

　　b. 這些白色LED的壽命比較短,。在運行大約1000小時之后，它們將變黃并在一定程度上變暗,，這對彩色顯示器來說是不能接受的,。當然，在超過LED額定電流條件下運行還將加速這個過程,。

　　c.由于LED基本上屬于電流驅(qū)動器件,，如果這些LED不能良好地分享電流，可能會引起顯示器局部的光線不均衡,。在這種情況下,，可以對每個LED都加上均衡電阻，但這將降低整個系統(tǒng)的效率,。

　　d. 還有一個主要的缺點是成本高,，其批量售價每支2.3美元起,，比相同亮度的單只CCFL貴,。

　　當使用這些作為光源時，需要考慮的是你要用它做什么。如果你關(guān)心的只是燈的點亮度,，那么應(yīng)考慮峰值光強度,；如果你需要光的擴散效果，選擇合適的輸出截面則非常重要,；在需要對較大的顯示面積提供照明或液晶顯示器的背景照明,，以及需要燈具有長使用壽命時，小型CCFL是優(yōu)選方案,。

　　用于背景光轉(zhuǎn)換器的變壓器

　　磁性變壓器和壓電變壓器的發(fā)展使我們可以構(gòu)造出高效,、小體積轉(zhuǎn)換器。變壓器的選擇取決于多種因素,，其中包括成本,、體積和效率。例如,，同PZT變壓器相比,，在一個給定的功率水平，磁性變壓器可能更厚,、更重且效率更低,，但它具有成本低，而且可以在更寬的負載條件下工作的優(yōu)點,。PZT變壓器具有固有的正弦運行特性,、高激發(fā)電壓、不可燃和無電磁噪聲的優(yōu)點,。磁性變壓器和壓電變壓器的比較見表1所示,。

　　陶瓷壓電變壓器是在1956年由C.A. Rosen最先提出。與依賴于電磁能量轉(zhuǎn)換的磁性變壓器不同,，壓電變壓器把電動勢轉(zhuǎn)換成機械能,。電能到機械能的轉(zhuǎn)換稱為逆壓電效應(yīng)，而機械能到電能的轉(zhuǎn)換稱為正壓電效應(yīng),。

　　PZT變壓器的材料和工藝決定了它們的的工作特性,，而每一個制造商都有它們獨特的材料和結(jié)構(gòu)層的“配方”，制造PZT的常用材料是鋯酸鉛和鈦酸鉛,。單層PZT成本較低并易于制造但電壓增益比較小(典型值為5~10),，并可能需要一個升壓磁性變壓器才能使燈具運行。多層PZT的設(shè)計制造難度更大,，但具有更高的電壓增益(20~70),。

　　圖1為一個用于CCFL供電的典型長模式PZT。該壓電變壓器包含一些用于能量轉(zhuǎn)換的長方形壓電陶瓷層,，還帶有一對初級電極(用于輸入)和一對次級電極(用于輸出),。輸入到初級電極的電信號以壓電方式轉(zhuǎn)換成機械震動,，這些機械震動傳送到陶瓷層的次級，在那里機械震動以壓電方式轉(zhuǎn)換成一個高電平輸出,。整個轉(zhuǎn)換過程只消耗很少的能量,。

　　要預(yù)測PZT在系統(tǒng)中的性能，有必要建立它的電路模型,。圖1所示的電路模型通常用于描述長模式PZT在基本諧振頻率附近的性能,。許多PZT制造商都基于在各種頻率和輸出負載下的測量結(jié)果提供該模型的元件值，具體元件值取決于PZT的構(gòu)造,。初級電極的多層結(jié)構(gòu)和材料電介質(zhì)常數(shù)形成了一個大的主級輸入電容(Cinput),。由于次級的單層結(jié)構(gòu)和主級電極和次級電極之間的距離，輸出電容要小很多,。

　　圖3顯示了松下1.8W PZT(元件型號為EFTU11R8MX50)增益(Voutput/in)相對于輸出負載和頻率的特性關(guān)系曲線,。這個PZT對圖2等效電路的等效元件值分別為：Cinput=61.6nF，Coutput=11.4pF,，n=35,，串聯(lián)RLC= (0.66Ω，0.934mH,，2.79nF),。如圖3所示，在無負載條件下陶瓷變壓器提供高Q值和增益,，并產(chǎn)生高激發(fā)電勢,。一旦熒光燈激發(fā)之后，變壓器則帶有了負載,。負載引起變壓器增益下降和諧振頻率移動,。為實現(xiàn)在一個單向控制電路下激發(fā)并運行熒光燈，壓電變壓器通常工作在諧振峰的右側(cè),。