CCFL燈管的調(diào)光

??? 盡管LCD背光有多種方式，如: LED、EL、CCFL 等, 但對于大尺寸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。此外，由于液晶分子對溫度敏感度高，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縮短。因此，設計CCFL逆變電源時，需要嚴格控制每只燈管的電流，以保證亮度一致，同時，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逆變器的應用主要面向消費類產(chǎn)品，在不影響燈管壽命的前提下應盡可能降低成本。另外，由于采用高壓驅(qū)動，安全性也是一個必須考慮的因素。
??? 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。考慮到系統(tǒng)的安全性，DS3881/DS3882還提供了多重故障監(jiān)測，可以檢測燈管開路、燈管過流、啟動故障及過壓故障。使用DS3882或?qū)⒍嗥珼S3881級聯(lián)，還可以支持多于一個燈管的應用。
??? 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CCFL燈管中的電流減少到燈管額定電流的三分之一以下時，燈管電流波形開始變得不對稱和不規(guī)則，燈管也表現(xiàn)出一些不良的特性。例如，如果一個CCFL燈管的額定電流值為6mA，則燈管電流降至約2mA時就會導致較差的發(fā)光效果。燈管的這種特性導致模擬調(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亮和熄滅。如果燈管被點亮的時間（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)光頻率以及每個突發(fā)脈沖所能包含的最少燈管周期，共同決定了可以實現(xiàn)的最大數(shù)字調(diào)光比。CCFL燈管的響應時間較長，大約50μs到75μs，因而限制了最小突發(fā)脈沖的點亮時間。如果突發(fā)脈沖的點亮時間小于燈管響應時間，對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，都無法單獨實現(xiàn)300:1的調(diào)光比。DS3881和DS3882 CCFL控制芯片同時使用這兩種技術(shù)來實現(xiàn)300:1的調(diào)光比。

基于DS3881和DS3882實現(xiàn)CCFL燈管調(diào)光

??? 基于DS3881和DS3882 CCFL 控制芯片的內(nèi)部設計，用戶可以制造出調(diào)光比達到300:1以上的CCFL逆變器。為了實現(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，因為模擬調(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的典型應用電路。

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??? DS3881和DS3882具有兩種獨特的功能允許用戶減少每個突發(fā)調(diào)光脈沖中的最少燈管周期數(shù)。第一個功能是可以設定每個突發(fā)調(diào)光脈沖開始時的軟起動" title="軟起動">軟起動燈管周期數(shù)目，該數(shù)值是以2為步進值、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編碼設成0h， 從而清除所有的軟起動周期。如果需要，軟起動的燈管周期數(shù)目可以設定為2，4，6，8，10，12，14或16。DS3881/DS3882的第二種可以減少每個突發(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。這個功能可以通過設置控制寄存器2（CR2）的LSR0和LSR1控制位來實現(xiàn)。燈管采樣周期" title="采樣周期">采樣周期可以設置成4倍、8倍、16倍或32倍燈管周期。要使每個突發(fā)調(diào)光脈沖中的燈管周期數(shù)目最少，用戶可以設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。為了達到最大調(diào)光比，調(diào)光頻率應該盡量低，但低于100Hz的調(diào)光頻率會造成閃爍，人眼可以覺察出燈管的點亮和熄滅。
??? 下面通過一個實例進一步說明。對于一個燈管頻率為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)光時的燈管電流波形。在本例中，軟起動被設置為2個燈管周期（SSP1=00h，SSP2=00h，SSP3=00h，SSP4=70h），燈管采樣周期被設置為4倍的燈管周期（LSR0=0/LSR1=0）。如果將軟起動減少到0倍燈管周期，則最小突發(fā)脈沖只有4個燈管周期，在60kHz的燈管頻率時，燈管響應時間只有67μs，這對本例中的燈管是不夠的。所以最小突發(fā)時間應提高到6個燈管周期：

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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，因為芯片可以將燈管電流降低至三分之一。

在低背光情況下的動態(tài)亮度變化