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为什么以及如何在DS3881/DS3882上实现CCFL灯撞击时的频率提升

来源:analog 发布时间:2024-06-03

摘要: 介绍了如何提高CCFL逆变器的冲击电压。

DS3881和DS3882是用于汽车、工业和航空电子应用中背光液晶显示器(lcd)的冷阴极荧光灯(ccfl)控制器。在这些应用中,CCFL灯可能需要高冲击电压。虽然有几个系统设计标准会影响击电压,但很容易修改一个标准来增加灯击电压:提高灯击过程中的工作频率。

本应用说明描述了在亮灯期间增加CCFL控制器工作频率的需要。本文还概述了一种经过验证的方法,使用DS3881和DS3882 CCFL控制器来实现频率提升。

在灯击期间需要一个频率提升

在低温下,冷阴极荧光灯(ccfl)需要更高的冲击电压。在低温下,初始启动(即打开)灯所需的电压显著升高。有关此要求的更多详细信息,请参阅应用说明3528,“CCFL特性”。

几个CCFL逆变器系统设计准则直接影响冲击电压水平:

  • 直流电源电压

  • 变压器匝数比

  • 高压变压器引线上的电容量

  • 工作频率


调整这些参数并不总是那么简单。在大多数应用中,直流电源电压是一个固定的约束,不能改变。设置变压器匝比,优化效率和灯管电流波形;改变回合比率可能会产生负面影响。电容的大小可以影响效率,并且由于电容的一部分是由杂散电容引起的,因此电容本身有些变化。上述四个参数中最容易改变的是工作频率。

在某些应用中,EMI或效率问题可能要求灯的工作频率尽可能低。通常,最低可能的工作频率是由点亮的灯的稳定性决定的,通常在40kHz到50kHz范围内。

在灯被点燃之前,它大多是电容的。系统的谐振频率也高于点亮灯时的谐振频率。因此,在点亮灯的过程中,通过提高工作频率可以获得更高的点亮电压。

例如,图1和图2显示了特定系统的最大灯击电压。在该系统中,在50kHz时产生的最大冲击电压约为1100V(RMS)。如果将打击频率提高到66kHz,则产生的最大打击电压约为1600V(RMS)。必须注意不要将打击频率增加得太高,否则工作点将超过谐振频率,由此产生的打击电压将开始下降。


图1所示。在50kHz时,产生的冲击电压约为1100V(RMS)。


图2。在66kHz时,产生的冲击电压约为1600V(RMS)。

执行打击频率提升

DS3881和DS3882 CCFL控制器采用少量外部元件,可以提高灯击时的工作频率,从而提高灯击电压水平。这些控制器可以使用微控制器(软件控制)或不使用微控制器(硬件控制)。图3和4勾勒出实现打击频率提升所需的额外组件。

在DS3881和DS3882上,灯的驱动频率由连接在LOSC引脚和地之间的外部电阻(图3和图4中的R1)的值决定。灯的频率由下式设定:

灯频(灯运行)= 1.6E6/R1

图3和图4概述了在灯击时增加灯频所需的外部电路。通过在灯击时增加一个并联电阻R2,灯频按下式增加:

灯频(灯行)= 1.6E6/[(R1×R2)/(R1+R2)]

在图3中,外部微控制器将在打击过程中开启n沟道MOSFET。在这种情况下,微控制器可以使用DS3881/DS3882的内部状态寄存器来确定灯何时被击中,然后禁用MOSFET以使系统以较低的频率运行。

在图4中,假设在DS3881和DS3882加5V时,在上电期间发生灯击。外部电路使用5V电源给RC定时器充电,这将在灯不工作期间的短时间内增加工作频率。

在这两种控制方案中,打击过程的确切时间并不重要。DS3881和DS3882 CCFL控制器被指定在40kHz到100kHz范围内工作。因此,增加打击电压总是安全的,因为控制器将最大输出电压限制在安全工作点。只要打击频率小于100kHz,系统就可以在返回标称灯运行频率之前无任何顾虑地运行数秒。


图3。在软件控制下使用DS3881/DS3882控制器实现打击频率提升的系统配置。


图4。硬件控制下使用DS3881/DS3882控制器实现打击频率提升的系统配置。

应用实例

图1和图2所示的具有灯击电压的系统将被用作一个应用示例。标称灯运行频率为50kHz,较高的打击频率为66kHz。

首先需要计算R1和R2的值,公式如下:

R1 = 1.6E6/50kHz = 32k欧姆
(R1xR2)/(R1+R2) = 1.6E6/66kHz;代入R1得到R2 = 100k欧姆

DS3881和DS3882上的LSYNC引脚可用于确定CCFL控制器的工作频率。图5显示了启用R2时频率的上升。控制器达到高打击频率的时间不超过200µs。在本应用示例中,执行时间设置为约600ms。从图6中可以看出,600ms后控制器仍然以较高的66kHz频率工作,但在610ms后返回到标称的50kHz灯运行频率。


图5。DS3881/DS3882不工作期间的频率斜坡。


图6。DS3881/DS3882控制器返回标称灯运行频率。



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