冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電源的研究

1、冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電源的研究冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電源是目前研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。本文著重研究了冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電源的幾種拓?fù)洌?duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較；介紹了冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電源調(diào)光策略；闡述了冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電源發(fā)展趨勢(shì)，并突出闡述了壓電陶瓷變壓器在冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電源中的應(yīng)用。The research and application of driver circuit for cold cathode fluorescent lamps is hotspot at present. The topologies, dimming strategies and development of driver

2、 circuit for cold cathode fluorescent lamps are presented.cold cathode fluorescent lamp（CCFL） Royer full bridge half bridge dimming piezo-transformer1 引言冷陰極熒光燈具有高亮度；長(zhǎng)壽命，且不受啟動(dòng)次數(shù)的影響；光輸出可調(diào)制得很低；即使在很低的環(huán)境溫度下，燈仍能瞬時(shí)啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。因此CCFL是目前最高效的顯示器背景照明光源。而驅(qū)動(dòng)這些小型的熒光燈管是相當(dāng)棘手的事，它們對(duì)起弧光電壓和工作電壓有特殊的要求。冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電源種類較多，輸入有5v、12v

3、、24v等種類；工作頻率一般在20k-100kHz；輸出開路電壓在900v以上；帶負(fù)載電壓300-800v為常見；負(fù)載能力一般在2W以上；轉(zhuǎn)換效率要求75%以上；能驅(qū)動(dòng)單路、雙路、四路或更多CCFL燈管；驅(qū)動(dòng)CCFL燈管直徑為1.2-4.6mm，長(zhǎng)度為50400mm。在實(shí)際中驅(qū)動(dòng)電源常要求具有調(diào)光功能。CCFL的亮度與CCFL的電流大致成正比，因此在電路中一般有電流環(huán)來控制CCFL的亮度。2 驅(qū)動(dòng)電路拓?fù)銫CFL驅(qū)動(dòng)電路的拓?fù)渲饕蠷oyer、全橋、半橋和反激。2.1 Royer拓?fù)鋱D1是驅(qū)動(dòng)CCFL 典型的Royer拓?fù)潆娏餍筒⒙?lián)諧振逆變器12。前級(jí)BUCK變換器是用來作為電流調(diào)節(jié)器并為逆變

4、器提供能源。諧振回路是由變壓器的勵(lì)磁電感Lm、諧振電容CR、鎮(zhèn)流電容CB和負(fù)載CCFL構(gòu)成。由于CCFL是非線性負(fù)電阻系數(shù)（電流越大，電阻越?。?，所以需要鎮(zhèn)流電容CB使得變壓器的次級(jí)總是保持高阻抗來保持CCFL電流的穩(wěn)定。輔助邊Na用作開關(guān)管Q1，Q2交替驅(qū)動(dòng)。該電路的亮度調(diào)節(jié)通過檢測(cè)RS上的電流IRs來控制的。圖1 Royer拓?fù)鋬?yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生PWM的IC較普通，無需專門的CCFL控制器；雖是兩級(jí)能量轉(zhuǎn)換，但兩級(jí)可以分別優(yōu)化。缺點(diǎn)： 兩級(jí)能量轉(zhuǎn)換，效率較低；兩級(jí)需要較多的元器件，如果要求PCB較小，很難達(dá)到；前級(jí)是降壓，變壓器的變比教大，加上推挽和輔助邊，變壓器設(shè)計(jì)復(fù)雜 。2.2半橋拓?fù)?半橋拓

5、撲如圖2所示。變壓器的原邊與諧振電感Lr, 諧振電容C1串聯(lián)，與并聯(lián)諧振電容C2并聯(lián)。如果開關(guān)頻率高于串聯(lián)諧振頻率，負(fù)載就像由電流源驅(qū)動(dòng)。在起輝條件下，電路表現(xiàn)為并聯(lián)負(fù)載諧振逆變器，輸出表現(xiàn)為可調(diào)節(jié)的電壓源，因而起輝電壓可得到。開關(guān)管S1，S2交替導(dǎo)通。半橋逆變器在LCC（Lr，C1，C2）諧振頻率下為ZVS操作。圖2半橋拓?fù)鋬?yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，低耗，高效，單級(jí)變壓器的變比小，無中心軸頭和輔助邊，變壓器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：需要專門的CCFL驅(qū)動(dòng)IC，并用兩個(gè)mosfet，需要LCC（Lr，C1，C2）。2.3全橋拓?fù)淙珮蛲負(fù)淙鐖D3 所示3。C3是阻斷直流，C1，C2是變壓器副邊的過壓檢測(cè)電容，同時(shí)用作諧振

6、電容。圖3全橋拓?fù)鋬?yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，低耗，高效，單級(jí)變壓器的變比小，無中心軸頭和輔助邊，變壓器設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：需專門的CCFL驅(qū)動(dòng)IC，并需四個(gè)mosfet。2.4反激拓?fù)浞醇ね負(fù)湓诶潢帢O熒光燈驅(qū)動(dòng)電源中很少使用，一般還需與壓電變壓器一起使用。這里不作介紹。3 調(diào)光策略3.1 電位器調(diào)光如圖4所示，當(dāng)變壓器的副邊流過正向電流時(shí)，D反向截止，CCFL的電流流過檢測(cè)電阻RS和電位器 RADJ；當(dāng)電流反向時(shí)，電流流過D，檢測(cè)點(diǎn)Vx被鉗位到D的正向壓降。檢測(cè)點(diǎn)Vx的波形是如圖所示的半波整流的正弦波。Vx的電壓由反饋元件RFB和CFB來平均，當(dāng)控制環(huán)有效時(shí)，Vx的電壓與Vf的電壓相等。所以有：CCFL的電流通過調(diào)節(jié)電位器RADJ的大小來調(diào)節(jié)，RS的值設(shè)定了最大的CCFL的電流。圖4電位器調(diào)光3.2 模擬電壓調(diào)光如圖5所示，檢測(cè)電阻RS是固定值。平均電路包括R1，R2，RS和CFB，如果Vbr的電壓高，則CCFL的電流低，這是所謂的反向調(diào)光。由疊加原理得：正向調(diào)光是隨著Vbr的增大，CCFL的電流也增大。正向調(diào)光只需把Vbr接到誤放的正向輸入端