冷陰極熒光燈驅動電源的研究

1、冷陰極熒光燈驅動電源的研究冷陰極熒光燈驅動電源是目前研究和應用的熱點。本文著重研究了冷陰極熒光燈驅動電源的幾種拓撲，并對其優(yōu)缺點進行了比較；介紹了冷陰極熒光燈驅動電源調(diào)光策略；闡述了冷陰極熒光燈驅動電源發(fā)展趨勢，并突出闡述了壓電陶瓷變壓器在冷陰極熒光燈驅動電源中的應用。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；長壽命，且不受啟動次數(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，燈仍能瞬時啟動等優(yōu)點。因此CCFL是目前最高效的顯示器背景照明光源。而驅動這些小型的熒光燈管是相當棘手的事，它們對起弧光電壓和工作電壓有特殊的要求。冷陰極熒光燈驅動電源種類較多，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；帶負載電壓300-800v為常見；負載能力一般在2W以上；轉換效率要求75%以上；能驅動單路、雙路、四路或更多CCFL燈管；驅動CCFL燈管直徑為1.2-4.6mm，長度為50400mm。在實際中驅動電源常要求具有調(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 驅動電路拓撲CCFL驅動電路的拓撲主要有Royer、全橋、半橋和反激。2.1 Royer拓撲圖1是驅動CCFL 典型的Royer拓撲電流型并聯(lián)諧振逆變器12。前級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磁電感Lm、諧振電容CR、鎮(zhèn)流電容CB和負載CCFL構成。由于CCFL是非線性負電阻系數(shù)（電流越大，電阻越?。孕枰?zhèn)流電容CB使得變壓器的次級總是保持高阻抗來保持CCFL電流的穩(wěn)定。輔助邊Na用作開關管Q1，Q2交替驅動。該電路的亮度調(diào)節(jié)通過檢測RS上的電流IRs來控制的。圖1 Royer拓撲優(yōu)點：產(chǎn)生PWM的IC較普通，無需專門的CCFL控制器；雖是兩級能量轉換，但兩級可以分別優(yōu)化。缺點： 兩級能量轉換，效率較低；兩級需要較多的元器件，如果要求PCB較小，很難達到；前級是降壓，變壓器的變比教大，加上推挽和輔助邊，變壓器設計復雜 。2.2半橋拓撲 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)。如果開關頻率高于串聯(lián)諧振頻率，負載就像由電流源驅動。在起輝條件下，電路表現(xiàn)為并聯(lián)負載諧振逆變器，輸出表現(xiàn)為可調(diào)節(jié)的電壓源，因而起輝電壓可得到。開關管S1，S2交替導通。半橋逆變器在LCC（Lr，C1，C2）諧振頻率下為ZVS操作。圖2半橋拓撲優(yōu)點：簡單，低耗，高效，單級變壓器的變比小，無中心軸頭和輔助邊，變壓器設計簡單。缺點：需要專門的CCFL驅動IC，并用兩個mosfet，需要LCC（Lr，C1，C2）。2.3全橋拓撲全橋拓撲如圖3 所示3。C3是阻斷直流，C1，C2是變壓器副邊的過壓檢測電容，同時用作諧振

6、電容。圖3全橋拓撲優(yōu)點：簡單，低耗，高效，單級變壓器的變比小，無中心軸頭和輔助邊，變壓器設計較簡單。缺點：需專門的CCFL驅動IC，并需四個mosfet。2.4反激拓撲反激拓撲在冷陰極熒光燈驅動電源中很少使用，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，當變壓器的副邊流過正向電流時，D反向截止，CCFL的電流流過檢測電阻RS和電位器 RADJ；當電流反向時，電流流過D，檢測點Vx被鉗位到D的正向壓降。檢測點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，當控制環(huán)有效時，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