如何使用DS300/DS1 CCFL控制器实现3881：3882的调光比

本应用笔记描述了如何对CCFL灯进行调光，以及用户如何使用DS3881和DS3882 CCFL控制器最大限度地提高CCFL逆变器的调光比。该说明为汽车、工业和航空电子应用中的实际实施提供了指南。

介绍

DS3881和DS3882是用于冷阴极荧光灯（CCFL）的控制器，用于为汽车、工业和航空电子应用中的液晶显示器（LCD）提供背光。这些设计系统通常需要较宽的调光比。例如，在汽车应用中，LCD面板必须在明亮的阳光和黑暗的隧道中易于读取。DS3881和DS3882允许用户创建调光比为300：1或更高的CCFL逆变器。

调光CCFL灯

CCFL可以使用幅度调制或脉宽调制（PWM）进行调光。在本应用笔记中，幅度调制称为模拟调光，脉宽调制称为数字调光。

模拟调光减少了流过灯的电流量。虽然有用，但这种技术的调光范围非常有限。如果CCFL灯中的电流降低超过其额定标称灯电流的三分之一，则灯开始表现出一些不良特性。具体来说，灯电流波形变得不平衡和不规则。如果CCFL灯的额定电流为6mA有效值，例如，将灯电流降低到约2mA以下有效值可能导致灯泡性能不佳。因此，这种基本的灯特性阻止了模拟调光技术实现大于约3：1的调光比。

数字突发PWM调光以人眼所能检测到的速度打开和关闭灯。如果灯打开的时间很短（即突发），则可以达到100：1或更高的调光比。CCFL灯频率、数字突发PWM调光频率和最小灯导通突发周期数共同决定了可能的最大数字调光比。CCFL灯的响应时间相对较慢，约为50μs至75μs，这限制了最小突发导通时间。如果突发导通时间减少到小于灯响应时间，则灯的主动控制会受到影响。

仅靠模拟和数字调光技术都无法实现 300：1 的调光比。

使用DS3881和DS3882调光CCFL灯

DS3881和DS3882 CCFL控制器采用模拟和数字调光技术，获得300：1或更高的调光比。为了实现这种大调光比，用户必须使用I²C接口在软件控制模式下操作器件，因为模拟调光功能只能通过I²C总线访问。

在DS3881和DS3882中，数字调光可以通过内部BPWM寄存器或施加在PSYNC输入端的外部PWM来控制。模拟调光由内部 BLC 寄存器控制。请参考DS3881和DS3882数据资料，详细了解如何选择和控制每种模式。

DS3881和DS3882具有两个独特的特性，允许用户在突发调光周期内减少最小灯周期数。首先，可以在每个突发调光周期开始时设置软启动灯周期的次数，从 0 到 16 个灯周期，以 2 个灯周期为增量。此功能由内部 SSP1 至 SSP4 寄存器控制。为了最大限度地减少每个突发调光周期中的灯周期数，用户可以通过将SSP1至SSP4中的MDC代码设置为0h来完全消除软启动周期。此操作会将软启动配置文件设置为 0 个灯周期。或者，软启动灯周期数可根据需要设置为 2、4、6、8、10、12、14 或 16。

用户还可以选择器件对灯电流进行采样的速率。这是使用控制寄存器 0 （CR1） 中的 LSR2 和 LSR2 控制位实现的。灯采样率可设置为 4、8、16 或 32 个灯频率周期。为了最大限度地减少每个突发调光周期中的灯周期数，用户可以将灯采样率设置为 4 个灯频率周期。

下面的公式可用于估计仅使用PWM数字突发调光时可能的最大调光比。

（灯频率/调光频率）/（# 软启动灯周期 + 灯周期采样率）（公式 1）

灯泡频率通常由系统标准决定，包括LCD视频干扰问题、EMI问题或效率问题。因此，改变灯频率以优化系统调光比并不容易。为了最大化调光比，应将调光频率降至最低。但有一个警告：将调光频率降低到大约 100Hz 以下会导致闪烁，因为人眼开始检测到灯的打开和关闭。

例如，考虑一个灯频率为60kHz、突发调光频率为100Hz的系统。 图1至图3详细介绍了最小突发调光时的灯电流。在本例中，软启动设置为2个灯周期（SSP1 = 00h，SSP2 = 00h，SSP3 = 00h，SSP4 = 70h），灯样品循环速率设置为4个灯周期（LSR0 = 0 / LSR1 = 0）。如果软启动减少到 0 个灯周期，则产生的最小突发将仅为 4 个灯周期。在60kHz的灯频率下，这只能为灯提供67μs的响应时间，这对于本例中使用的灯来说是不够的。因此，最小爆破时间增加到 6 个灯周期。

数字调光比 = （60kHz/100Hz）/（2 + 4） = 100：1（等式 2）

在图3中，该器件的模拟调光功能用于将调光比扩展到约300：1，因为每个器件可将灯电流降低多达三分之一。

图1.最小 PWM 突发时的灯电流。

图2.最小 PWM 突发和标称灯电流下的灯电流。

图3.最小 PWM 突发和最小灯电流下的灯电流。

低调光水平下的动态光亮度变化

人眼可以检测到超过约20%的光的相对阶跃变化。在使用数字突发调光的应用中，最小突发可能只有 4 个灯周期。从 4 个灯周期上升到 5 个灯周期会导致灯亮度的阶跃变化相对较大，用户可能会看到这种变化。

如果将模拟调光与数字调光结合使用，则可以消除这种不良的亮度效应。例如，与其在相同的模拟电流水平下从4个灯周期增加到5个灯周期，不如创建一个中间步骤，在该步骤中，模拟灯电流在移动到5个灯周期之前增加。这种中间调整将减少灯亮度的相对变化。

审核编辑：郭婷