具有双极性对比度的浮动CCFL

Tony Bonte

当前一代便携式计算机和仪器使用背光液晶显示器 （LCD）。冷阴极荧光灯 （CCFL） 为显示器背光提供最高的可用效率。该灯需要高压交流才能工作，因此需要高效的高压 DC/AC 转换器。LCD还需要一个偏置电源来进行对比度控制。电源的输出必须在很宽的范围内调节和调节。

制造商提供各种单色和彩色显示器。这些显示器的尺寸、灯驱动电流、对比度电压极性、工作电压范围和功耗各不相同。与配备LCD的设备相关的小尺寸和电池供电操作决定了低组件数量和高效率。尺寸限制对电路架构造成了限制，长电池寿命是当务之急。所有组件（包括 PC 板和硬件）必须安装在 LCD 外壳内，高度限制为 5 毫米至 10 毫米。

凌力尔特通过引入 LT1182 / LT1183 / LT1184F / LT1184 来满足这些要求。LT®1182 / LT1183 是双通道固定频率、电流模式开关稳压器，其为冷阴极荧光照明和液晶显示对比度提供了控制功能。LT1184F / LT1184 仅提供 CCFL 功能。

IC包括高电流、高效率开关、振荡器、基准、输出驱动逻辑、控制模块和保护电路。所有器件均支持使用独特灯电流控制电路的接地灯或浮灯配置。LT1182 / LT1183 支持负电压或正电压 LCD 对比操作，并采用一个新的双极性误差放大器。简而言之，这个新系列降低了系统功耗，需要更少的外部元件，降低了整体系统成本，并允许背光/LCD对比度解决方案的高水平系统集成。

图 1 是一个完整的浮动 CCFL 电路，具有基于 LT1182 的可变负 / 可变正对比度电压能力。灯电流可在 0mA 至 6mA 范围内设置，采用 0V 至 5V 1kHz PWM 信号，占空比为 0% 至 90%。LCD对比度输出电压极性由输出连接器接地的变压器次级（POSCON或NEGCON）的哪一侧决定。无论哪种情况，LCD对比度输出电压均可在10V至30V的绝对值范围内变化。输入电源电压范围为 8V 至 28V。CCFL转换器针对每瓦输入功率的光度输出进行了优化。CCFL的电气效率可能高达90%，并且需要严格关注细节。全功率时LCD对比度效率为82%。

图1.LT1182 浮动 CCFL 配置，具有可变正 / 可变负 LCD 对比度

实现背光设计的高效率需要仔细注意灯的物理布局、引线和显示器外壳的结构。从任何高压点到直流或交流接地的寄生电容为不需要的电流流动创建路径。这种寄生电流会降低电效率。损失项与1/2CV有关2f，其中C是寄生电容，V是灯上任意一点的电压，f是罗耶工作频率。在实践中观察到高达25%的损失。图2显示了浮灯配置的典型LCD外壳中的损耗路径。增加寄生电容的布局技术包括长高压灯引线、灯周围的反射金属箔和金属外壳中的显示器。

图2.浮动LCD安装中杂散电容引起的损耗路径。差动平衡灯驱动可降低损耗项并提高效率

有损显示器是使用浮灯配置的主要原因。与接地灯配置相比，为灯提供对称差分驱动可将总寄生损耗项减少一半。另一个好处是，浮动灯配置消除了沿灯管长度的磁场不平衡。图 3 说明了这种效果。消除场不平衡可将照明范围从接地灯配置的约 6：1 提高到浮灯配置的 30：1。图4是采用6mA灯的典型制造商显示器的归一化尼特/瓦特与灯电流的关系图。在浮灯配置和接地灯配置中比较显示器的性能。减少寄生损耗的好处是显而易见的。

图3.浮灯的场强与距离的关系。改善视场不平衡允许在低水平下扩展照明范围

图4.归一化尼特/瓦特与灯电流的关系

审核编辑：郭婷