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[導(dǎo)讀]今天,冷陰極熒光燈CCFL被用于各種應(yīng)用,如筆記本電腦、顯示器、電視等各種應(yīng)用,它們的功能是給顯示器提供背光,以及調(diào)節(jié)顯示器的亮度。   CCFL 應(yīng)用電路可以驅(qū)動(dòng)匹配的熒光燈,在基于全橋轉(zhuǎn)換器或ROYER拓?fù)涞慕?

今天,冷陰極熒光燈CCFL被用于各種應(yīng)用,如筆記本電腦、顯示器、電視等各種應(yīng)用,它們的功能是給顯示器提供背光,以及調(diào)節(jié)顯示器的亮度。
  CCFL 應(yīng)用電路可以驅(qū)動(dòng)匹配的熒光燈,在基于全橋轉(zhuǎn)換器或ROYER拓?fù)涞慕涣髦绷髂嫦蜣D(zhuǎn)換器內(nèi)能夠見(jiàn)到這種應(yīng)用。
  燈管的數(shù)量可以是1、2、4或6支,輸出功率范圍是2W到24W。交直流逆向轉(zhuǎn)換器能夠把輸入的直流低電壓轉(zhuǎn)換成交流高壓輸出,以驅(qū)動(dòng)熒光燈。CCFL的電源電壓通常是12V直流電壓,但是在全橋解決方案中,電壓范圍可以是8V~24V。
  以電壓源配置的全橋解決方案基本上是由四個(gè)位于橋內(nèi)的功率MOSFET晶體管組成,上橋臂晶體管是P溝道型晶體管,而位于下橋臂的MOSFET是N溝道型晶體管。一般情況下,同一個(gè)封裝集成一對(duì)互補(bǔ)性功率MOSFET晶體管(位于同一列的N型和P型晶體管)。圖1所示是一個(gè)含有這些元件的典型的應(yīng)用電路示意圖。
  從圖1中不難看出,CCFL應(yīng)用電路包括功率MOSFET晶體管橋(由U1和U2元件組成)、T1變壓器(提高從一次側(cè)到二次側(cè)的輸入交流電壓)、輸出電路(由一個(gè)6W燈管和一個(gè)串聯(lián)電容C4組成)和反饋電路(由R4電阻和C1

 
8電容組成)。此外,圖1還描述了CCFL驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)器工作所需的電路。Vdd 和GND是驅(qū)動(dòng)器的供給端,P1、P2、N1和N2是功率晶體管的柵極控制器。在突發(fā)模式部分,調(diào)光器(dimmer)是連接外部微調(diào)電容器的端子。通過(guò)產(chǎn)生恒定的基準(zhǔn)電壓,微調(diào)電容器可以調(diào)節(jié)熒光燈的亮度,同時(shí),連接Cosc引腳的電容器產(chǎn)生一個(gè)低頻固定的鋸齒信號(hào)。輸出突發(fā)模式端子連接FB引腳,連接軟啟動(dòng)端子的電容器用于調(diào)整變壓器二次側(cè)繞組電壓,以便使燈管軟啟動(dòng),同時(shí),連接在點(diǎn)火時(shí)間端子的電容器用于確定燈管的導(dǎo)通時(shí)間。在據(jù)齒信號(hào)形電路部分,C32和R32分別是用于確定燈的頻率和功率MOSFET晶體管開(kāi)關(guān)頻率的電容器和電阻器。在燈啟動(dòng)期間,R33電阻器開(kāi)始動(dòng)作,提高燈的頻率和晶體管的開(kāi)關(guān)頻率,以升高燈管的端子之間的電壓,直到燈管開(kāi)始點(diǎn)火為止。 輸入允許(input enable) 端子通過(guò)電阻R12和電容C21連接到小信號(hào)晶體管;Q4驅(qū)動(dòng) Q3的基極,這個(gè)系統(tǒng)作用于輸入允許(input enable) 端子,使得這個(gè)應(yīng)用可以啟用或禁用。最后,過(guò)壓保護(hù)端子通過(guò)C17、R11和D2連接到C5~C6電容隔離系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)可以監(jiān)視二次繞組電壓,如果電壓高于基準(zhǔn)值,這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)將過(guò)壓降低。簡(jiǎn)單框圖見(jiàn)圖2。
 

 

 


 

 

  全橋拓?fù)洌合嘁瓶刂破鹘榻B
  圖 3 首先幫助我們了解了一個(gè)典型的全橋拓?fù)涞墓ぷ髟?,然后是相移控制器模式的工作過(guò)程。
  在圖3中,為了簡(jiǎn)便我們的研究,全橋內(nèi)的功率MOSFET管都分別被視為開(kāi)關(guān)S1、S2、S3和S4,開(kāi)關(guān)S2和S3都位于上橋臂,S1和S4都位于下橋臂。位于同一列的開(kāi)關(guān)(S1和S3,S2和S4) 不能同時(shí)接通,以防止短路情況發(fā)生;在相移控制操作模式下,位于同一列的開(kāi)關(guān)可以同時(shí)開(kāi)或關(guān)。針對(duì)熒光燈和變壓器的等效電路,圖3還描述了CCFL應(yīng)用中的全橋逆變器的典型負(fù)載。在圖3所示的情況中,S2和S1是通態(tài),而S3和S4是斷態(tài),因此,電流經(jīng)過(guò)相同的開(kāi)關(guān)和負(fù)載;然后,S2和S1關(guān)斷, S3和 S4 導(dǎo)通,電流改變方向,見(jiàn)圖4

  針對(duì)全橋逆變器的典型工作模式,我們?cè)趫D5中給出了相應(yīng)的等效電路,其中,輸入信號(hào)是一個(gè)方波信號(hào)(K是變壓器的匝比,Lm是變壓器一次側(cè)固有電感,Rlamp是燈管通態(tài)時(shí)的電阻。)
  在一個(gè)全橋逆變器的典型工作模式下,電路中的電流只與輸出負(fù)載有關(guān),不能進(jìn)行亮度控制操作。而且,傳入燈管的功率達(dá)到最大值。
  為了在一個(gè)采用全橋拓?fù)涞腃FFL應(yīng)用中進(jìn)行燈的亮度控制,必須采用相移控制系統(tǒng)(見(jiàn)圖5)。
  在一個(gè)全橋逆變器的典型工作模式下,只能進(jìn)行第1階段和第3階段;然而在相移控制模式下,還能進(jìn)行第2階段和第4階段。在第2階段和第4階段時(shí),負(fù)載的端子短路,沒(méi)有功率從網(wǎng)絡(luò)流入燈管;在第4階段時(shí),電流連續(xù)流經(jīng)負(fù)載和S1、S4開(kāi)關(guān),或者在第2階段時(shí),電流連續(xù)流經(jīng)負(fù)載和S2、S3開(kāi)關(guān)。第1階段和第3階段的時(shí)長(zhǎng)相同,第2階段和第4階段的時(shí)長(zhǎng)相同。這四個(gè)階段的時(shí)長(zhǎng)總合等于輸入信號(hào)的時(shí)長(zhǎng),當(dāng)?shù)?階段和第4階段的時(shí)長(zhǎng)增加時(shí),第1階段和第3階段的時(shí)長(zhǎng)也會(huì)增加,結(jié)果,燈管的功率和亮度也會(huì)增強(qiáng)。如果第1階段和第3階段的時(shí)長(zhǎng)等于零,沒(méi)有功率從網(wǎng)絡(luò)流入燈管,燈管關(guān)斷。針對(duì)相移控制系統(tǒng),我們?cè)趫D6中給出了相應(yīng)的等效電路,其中,輸入信號(hào)是一個(gè)特殊的方波信號(hào)。


 

 

 

  “ton-t step1” 是第1階段的時(shí)長(zhǎng), “ton-t step3” 是第3階段的時(shí)長(zhǎng), “toff-t step 2” 是第2階段的時(shí)長(zhǎng), “toff-t step 4” 是第4階段的時(shí)長(zhǎng); T 是信號(hào)的時(shí)長(zhǎng)。在第1階段和第3階段時(shí),網(wǎng)絡(luò)給負(fù)載供電,這兩個(gè)階段的時(shí)間叫做ton。在第2和第4階段,網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有給負(fù)載供電,這兩個(gè)階段的時(shí)間叫做 toff.; d 是工作比,它用ton占T的百分比表示。提高第1階段和第3階段的時(shí)長(zhǎng),d的百分比也隨著提高,反之亦然。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


  只有參考圖7和圖8,才能理解這個(gè)系統(tǒng)為什么叫做相移控制。
  圖7標(biāo)出了一個(gè)全橋逆變器的典型工作模式,在這種情況下,只進(jìn)行第1和第3階段操作。當(dāng)S1關(guān)斷時(shí),S2也關(guān)斷,而S3和S4導(dǎo)通,因?yàn)樗鼈兊穆┰礃O的電壓為零;S1和S2的漏源極的電壓為12V網(wǎng)絡(luò)電壓。針對(duì)通態(tài)S1和S2的時(shí)長(zhǎng),可以做出相同的考慮。
  為了實(shí)現(xiàn)相移控制系統(tǒng),S1和S3的相位都是固定的,S2和S4的相位發(fā)生變化,如圖8所示,在兩個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)之間,相位轉(zhuǎn)換是固定的,具體變化跟燈亮度有關(guān)。



  在間隔1時(shí),進(jìn)行第4階段,因?yàn)镾1和S4關(guān)斷,S2和S3導(dǎo)通;在間隔2時(shí),進(jìn)行第3階段,因?yàn)镾1和S2關(guān)斷,S3和S4導(dǎo)通;在間隔3時(shí),進(jìn)行第2階段,因?yàn)镾1和S4導(dǎo)通,S2和S3關(guān)斷;最后,在間隔4時(shí),進(jìn)行第1階段,因?yàn)镾1和S2導(dǎo) 通,S3和S4關(guān)斷;

 

 

   使用STS3C3F30L器件的CFFL應(yīng)用實(shí)例
  本章將討論一個(gè)使用全橋拓?fù)浜蚐TS3C3F30L器件的CFFL應(yīng)用實(shí)例,實(shí)際應(yīng)用的電路示意圖與圖4完全相同,燈是一個(gè)6W熒光燈,如圖10所示。
  下圖所示是STS3C3F30L器件內(nèi)部的P溝道和N溝道晶體管的波形圖。

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