3 冷阴极灯多灯驱动电路分析
CCFL灯管管中心点的亮度必须在3分钟内达到规定亮度的100%。考虑到整机的可靠性和寿命要求,驱动电源对冷阴极灯的供电、激励部分必须符合灯管的特性,供电电源必须是交流正弦波,频率为40 k~60 k左右,触发电压和维持电压符合灯管的规格(由灯管的长度和直径决定)。
由于液晶电视屏幕尺寸比较大,一般在18.5英寸以上,现在逐渐向大尺寸方面发展,如42寸、55寸等,因此需要在一台机器里面用多根灯管一起发光,来达到整机需要的亮度要求。用一个单通道CCFL控制器驱动多个灯,灯管直接串、并联使用,第一个缺点是由於灯阻抗的差异,会造成亮度不均匀;第二个缺点是,单个灯管的失效(例如破损)会造成屏幕没有任何显示;第三个缺点是,由于是并联(或者串联)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,在多灯管液晶屏中,每一只灯管均配单独一只高压变压器。
4 冷阴极灯调光原理
在实际运用的过程中驱动电源常常同时要求有调光功能。CCFL的亮度与CCFL的电流大致成正比,因此在电路中一般有电流环来控制CCFL的亮度。在实际的应用中一般采用PWM波来调光。
PWM调光的优点:(1)调节过程中亮度变化非常均匀,不会发生突变的现象;(2)调节的时候输出电压峰-峰值不会随调亮而变化。具体方法是软件编程MCU输出30-200Hz的低频PWM脉冲波对施加于冷阴极荧光灯管上的连续振荡高压波进行调制,使连续振荡波变成断续振荡波,断续的在极短时间内停止对冷阴极荧光灯供电。由于停止时间极短,不足以使灯管的电离状态消失,但是其辐射的紫外线强度下降,管壁上的荧光粉的激发量减小,亮度也下降。通过控制PWM脉冲的占空比,就可以改变灯管在一个导通/关闭周期的时间比,从而达到控制灯管平均亮度的目的。
4.1 冷阴极灯调光时候的柔性启动技术
在冷阴极灯调光的时候控制方式是反复的启动、截止灯管,然而每一个启动、关闭周期都会造成灯管遭受到高启动电压及电流突变的冲击,这对于气体放电灯的电极而言是极为不利的,将会大大地缩短灯管的使用寿命。为了解决这一问题,目前业内普遍采用一种“柔性”启动技术,即对调光脉冲包络的前沿和后沿,采用连续线性增幅和降幅的处理,使得包络的前沿是一个逐步增大的过程,包络的后沿是一个逐
步减小的过程,具体图形见图3。经过线性幅度变换处理后的高压脉冲波,再作用于灯管上,就不会对灯管造成启、停的损伤,也不会影响灯管的寿命。
4.2 多管冷阴极灯调光时候的移相技术
由于液晶TV采用多只冷阴极灯管,如32寸的LCD TV采用12只冷阴极灯管,42寸LCD TV采用16只冷阴极灯管等等。因此在亮度调节的过程中,如果多只灯管在同一时间断电和启动,间断频率将会和液晶屏的刷新频率产生差拍,将会导致画面出现滚动、闪烁、亮度不均匀等画异的现象。针对这种现象采取的解决方法是采用移相技术,即把采用的多只灯管平均分组,一般分为4组,这样对其供电控制的PWM脉冲有4个通道,每个通道向一组灯管供电,通道之间输出的PWM调制脉冲,依次移相90度,共输出4路经过PWM调制的高频脉冲波,具体见图4。整体来说,多根灯管不会在同一时间断电和供电,是轮流进行的,这样可以使得在避免上述问题的同时亮度均匀并且做到干扰最小。
5 冷阴极灯保护电路的设计技巧
对于LCD TV以显示为主的消费类电子产品,关键部件发光源的稳定性非常的重要。要使背光源稳定的工作,其反馈和保护电路就显得很关键。例如灯管开路时,输出电压就会升高,电压升高就容易出现打火等现象,从而出现烧板现象。灯管电流如不平衡,出现一些电流很大,而一些电流很小,就会影响灯管寿命,并且屏幕亮度不均匀。通常设计的原理示意图见图5,每路灯管的电路是一样的,因此图5(a)取了其中一路电路来分析,而电流取样只要取其中某一路即可,见图5(b)。下面结合实际的应用分析保护电路的设计技巧。
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