采用DS3984/DS3988的LCD电视背光驱动电路方案设计

作者：时间：2012-06-10 来源：网络收藏

2 多灯驱动

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/167909.htm

　　CCFL已在笔记型电脑、数位相机、导航系统以及其他具有较小LCD萤幕的设备中使用多年。这些类型的设备通常只用一个CCFL，因此，传统设计只用一个CCFL控制器。随着大尺寸LCD面板的出现，带来对多CCFL的需求，有必要采用新的方式来应对这种新的需求。可能的方式之一是采用一个单通道CCFL控制器来驱动多个灯（图5）。这种方式中，CCFL控制器只透过其中的一个灯来监测灯电流，而以几乎相同的交流波形同时驱动所有并联的灯。然而，这种方式存在着几个缺陷。

图5：由於亮度不均匀以及其他的一些考虑，用一个单通道CCFL控制器控制多个灯不太理想

　　使显示器不会出现明显的亮区和暗区。用相同的波形驱动所有灯，由於灯阻抗的差异，会造成亮度不均匀。而且，CCFL的亮度随温度而变。由於热气上升，面板顶部的灯会比面板底部的灯热，这也会造成亮度不均匀。

　　用一个单通道CCFL控制器驱动多个灯的第二个缺点是，单灯的失效（例如破损）会造成所有灯关闭。第三个缺点，由於是并联驱动所有灯，同时打开和关闭这些灯，这就要求转换器直流电源必须采用更大的电容器增强去耦效果，这会增加转换器的成本和尺寸。

　　解决上述诸问题的一条途径就是每个灯用一个单独的CCFL控制器。然而，这种方式的主要缺点就是增加的CCFL控制器带来了额外的成本。

　　为LCD面板提供背光的理想方案是多通道CCFL控制器，它的每个通道独立驱动和监测每个灯。这种多通道CCFL控制器既解决了亮度不均匀和单灯失效问题，并降低了去耦要求，而且还具有高成本效益。

图6：DS3984/DS3988单独驱动和监视每个灯，为LCD电视和PC监视器提供均匀亮度

　　3 对灯和脉冲调光的严格控制

　　由於LCD电视需要显示动态且连续行动的画面，它有一些在静态显示应用（例如电脑监视器和笔记型电脑）中所没有的特殊要求。CCFL的驱动频率可能会干扰LCD萤幕上显示的画面。如果灯频接近视讯刷新频率的某个倍频，就会在萤幕上出现缓慢行动的线或带。通过严格控制灯频在±5%以内，可以消除这种问题。

　　用於调节灯亮度的脉冲调光频率也要求同样的严格控制。这种调光方式通常是采用30Hz至200Hz频率范围的脉宽调变（PWM）讯号，在短时间内将灯关闭，达到调光目的。由於关闭时间很短，不足以使电离态消失。如果脉冲调光频率接近垂直同步频率的倍频，也会产生滚动线。同样，将脉冲调光频率严格控制在±5%以内就可以消除这个问题。另外，在有些LCD电视中，为了改善LCD萤幕的影像响应，还要求缓慢的CCFL脉冲调光频率与视讯垂直同步频率同步起来。

图7：DS3984/DS3988的每个通道也可驱动多个灯

　　4 解决LCD电视背光挑战的方案

　　DS3984（四通道）和DS3988（八通道）CCFL控制器解决了本文所提到的所有这些设计挑战。可将这些元件配置为每个通道驱动一个灯（图6），或者每通道多个灯（图7），用户可灵活裁减设计，以满足自己的性价比目标。多个DS3984/DS3988可轻松串联，以支援任意数量的灯来为LCD电视萤幕提供背光。

　　DS3984/DS3988采用推挽驱动架构，可以使用更低成本、更高效率的n通道MOSFET。转换器直流电源电压也可采用更高的电压。单独的灯控制和监测可提供均匀的亮度，并减少转换器的元件总数。采用单独的灯控制时，如果某一个灯失效，仅会使这个失效的灯停止工作，其他灯继续工作，并不会受影响。片上振荡器产生的灯频和脉冲调光频率被严格限定在±5%水准，消除了对於显示影像的影响，并且也可被同步至外部时脉源。

　　5 冷阴极萤光灯

　　冷阴极萤光灯（CCFL）是一种长而细的密封玻璃管，内充惰性气体。当给灯管施加高电压时，气体被电离，产生紫外线（UV）。紫外线打到内壁涂敷的萤光材料上使其激发，发出可见光。

　　CCFL有许多优点，包括：它是优良的白光源；低成本；高效率（光输出与输入电功率之比）；长寿命（>25千时）；稳定、确定的工作状态；容易调节亮度；重量轻。

　　CCFL有一些特殊性能，必须仔细考虑以最大化其效率、寿命和实用性。然而，这些特性带来了一些特殊的设计挑战。例如，为了最大化灯管的寿命，需要采用交流波形驱动CCFL。任何直流成分会使一部份气体聚集在灯管的一端，造成不可逆转的光梯度，使灯管的一端比另一端更亮。此外，为了最大化其效率（光输出与输入电功率之比），需要用接近正弦的波形驱动灯管。因此，CCFL通常需要一个直流-交流转换器来将直流电源电压变成40kHz至80kHz的交流波形，工作电压通常在500VRMS至1000VRMS。

　　在LCD个电视中的灯等间隔地分布在整个LCD背板上，以提供最佳的光分布。重要的是，所有灯要工作在相同的亮度下。尽管在CCFL灯管和LCD面板之间安排有散光器，可协助均匀分布背光，不均匀的灯管亮度仍然很容易被察觉，并影响电视的影像品质。因LCD面板尺寸而异，用到的CCFL灯数量可能会多达30甚至40个。