lcd电视背光驱动电路设计挑战分析和方案设计

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1、LCD电视背光驱动电路设计挑战分析和方案设计

2、第1图1：Royer驱动器简单，但不太精确。液晶显示器(LCD)正在成为电视的主流显示技术。LCD面板实际上是电子控制的光阀，需要靠背光源产生可视的图像，LCD电视通常用冷阴极荧光灯提供光源。其他背光技术，例如发光二极管也受到一定的重视，但由于成本过高限制了它的应用。由于LCD电视是消费品，压倒一切的设计考虑是成本—当然必须满足最低限度的性能要求。驱动背光灯的CCFL逆变器不能明显缩短灯的寿命。此外，由于要用高压驱动，安全性也是一个必须考虑的因素。LCD电视应用中，驱动多个CCFL时所要面对的三个关键的设计挑战是：挑选最佳的驱动架构；多

3、灯驱动；灯频和脉冲调光频率的严格控制。500)this.style.ouseg(this)">图2：全桥驱动器很适合于大范围的直流电源。挑选最佳的驱动架构可以用多种架构产生驱动CCFL所需的交流波形，包括Royer(自振荡，self-oscillating)、半桥、全桥和推挽。表1详细归纳了这四种架构各自的优缺点。1.Royer架构Royer架构(图1)的最佳应用是在不需要严格控制灯频和亮度的设计中。由于Royer架构是自振荡设计，受元件参数偏差的影响，很难严格控制灯频和灯电流，而这两者都会直接影响灯的亮度。因此，Royer架构很少用于LCD电视，尽管它是本文所述四种架构中最廉价的

4、。2．全桥架构全桥架构最适合于直流电源电压非常宽的应用(图2)，这就是几乎所有笔记本PC都采用全桥方式的原因。在笔记本中，逆变器的直流电源直接来自系统的主直流电源，其变化范围通常在7V(低电池电压)至21V(交流适配器)。有些全桥方案要求采用p沟道MOSFET，比n沟道MOSFET更贵。另外，由于固有的高导通电阻，p沟道MOSFET的效率更低。500)this.style.ouseg(this)">图3：半桥驱动器比全桥驱动器少用两个MOSFET。3.半桥架构相比全桥，半桥架构最大的好处是每个通道少用了两只MOSFET(图3)。但是，它需要更高匝比的变压器，这会增加变压器的成本。还

5、有，如同全桥架构一样，半桥架构也可能会用到p沟道MOSFET。500)this.style.ouseg(this)">图4：推挽驱动器非常简单，还可精确控制。4．推挽架构推挽驱动器有很多好处：这种架构只用到n沟道MOSFET(图4)，这有利于降低成本和增加逆变器效率；它很容易适应较高的逆变器直流电源电压；采用更高的逆变器直流电源电压时，只需选择具有合适的漏-源击穿电压的MOSFET即可。不管逆变器的直流电源电压如何，都可采用同样的CCFL控制器。但采用n沟道MOSFET的全桥和半桥架构就无法做到这一点。推挽架构最大的缺点是要求逆变器直流电源电压的范围小于2:1。否则，当直流电源电压

6、处于高端时，由于交流波形的高振幅因数，系统的效率会降低。这使推挽架构不适用于笔记本PC，但对于LCD电视非常理想，因为逆变器直流电源电压通常会稳定在±20%以内。500)this.style.ouseg(this)">图5：由于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。多灯驱动CCFL已在笔记本PC、数码相机、导航系统以及其他具有较小LCD屏的设备中使用多年。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

7、道CCFL控制器来驱动多个灯(图5)。这种方式中，CCFL控制器只通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。第一个问题是如何保持所有灯的亮度一致，以便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，由于灯阻抗的差异，会造成亮度不均匀。而且，CCFL的亮度随温度而变。由于热气上升，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。500)this.style.ouseg(this)">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。用一个单通道CCFL控制器驱动多个

8、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，由于是并联驱动所有灯，同时打开和关闭这些灯，这就要求逆变器直流电源必须采用更大的电容增强去耦效果，这会增加逆变器的成本和尺寸。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