用DS39xx CCFL控制器实现模拟调光

CCFL控制器模拟调光的中心议题：
    * 脉冲调光和模拟调光两种CCFL调光
    * 如何用DS39xx CCFL控制器实现模拟调光

摘要

DS3881、DS3882、DS3984、DS3988、DS3991、DS3992和DS3994是冷阴极荧光灯(CCFL)背光液晶显示器(LCD)控制器。为了取得满意的视觉效果或延长灯泡寿命，在大多数应用中需要进行亮度调节。本文首先介绍了两个普遍用来进行CCFL调光的办法。然后描述了如何用DS39xx CCFL控制器实现模拟调光。

CCFL调光方式

CCFL调光的常用方法有两种：一种是脉冲调光，也称PWM调光或数字调光；另一种方式是模拟调光。本文讨论了这两种方法的优缺点。

脉冲调光可在特定频率下导通和关断CCFL，该频率称为PWM调光频率。如果PWM调光频率大于60Hz，人眼感觉不到CCFL的导通和关断。在PWM 高电平期间，CCFL导通且工作在灯频率。在PWM低电平期间，CCFL关断且无电流通过。通过调整PWM脉冲的占空比，可以增大或减小CCFL的亮度。脉冲调光的主要优点是可以实现非常大的调光比。但是，在某些应用中，PWM调光频率可能与显示信号的垂直同步频率发生干扰，从而在显示器上会出现可见的干扰信号。脉冲调光还将引入变压器音频噪声。

模拟调光时CCFL始终导通，而不是以脉冲方式时开时断。通过改变灯电流幅值来调整灯的亮度。显然，电流幅值越大，CCFL越亮；幅值越低，CCFL越暗。模拟调光的调光范围很窄，这在某些应用中略显不足。但由于不存在PWM频率，因此模拟调光不会引起变压器音频噪声。此外，模拟调光不会与垂直同步频率发生干扰。

表1对模拟调光和脉冲调光进行了比较。更多描述见应用笔记3997： How to Achieve a 300:1 Dimming Ratio with the DS3881/DS3882 CCFL Controllers。

表1. 模拟调光和脉冲调光的比较


CCFL模拟调光的实现

DS3881和DS3882 CCFL控制器内置模拟调光控制功能。用户可以通过I²C接口设置BLC寄存器，从而调整灯电流。

DS3984、DS3988、DS3991、DS3992以及DS3994 CCFL控制器具有脉冲调光功能。然而，采用图1所示的简单外部电路，DS39xx控制器同样可支持模拟调光。


图1. 实现DS39xx CCFL控制器模拟调光所需的外部电路

图1中，R4为灯电流反馈电阻。R4两端电压的峰值为VR4。信号通过二极管后，峰值电压变为VA。LCM输入端的峰值电压VLCM是VA和模拟调光控制电压VDIM的线性组合。即：



其中



和



VLCM (峰值)额定值为2.35V。因此VDIM决定VA，这将直接关系到灯电流。注意，如果R1开路且无VDIM电压，电路实际上是DS3992/DS3994数据资料中给出的典型多灯电流监视器电路的一部分。

阻值计算

计算电阻值时，根据系统要求并结合等式1求得a和b。然后用等式2和3来计算R1、R2和R3的适当值。

例如，如果应用程序要求VDIM为0V时灯电流为7mARMS，VDIM为3.3V 时灯电流为3mARMS，则VDIM = 0V时VA等于19.1Vpk (√2 × 7mARMS × 2kΩ - 0.7V)，VDIM = 3.3V 时VA等于7.8Vpk (√2 × 3mARMS × 2kΩ - 0.7V)。利用这些条件和等式1，可以得出a = 0.422，b = 0.123。

a和b已知时，设置R3为任意值(不超过10kΩ)。然后解等式2、3得出R1和R2。如果选择R3为3.4kΩ，则R1 = 3.65kΩ，R2 = 12.4kΩ。由于灯电流中存在谐波，电流波形的波峰因数并非总是√2。因此需要对电阻值进行一些调整以达到理想效果。在本例中，R1和R2的最终值分别为4.42kΩ和11.5kΩ。

如上文所述，灯电流随着调光控制电压的增加而减小。该功能称为负斜坡调光。相反的，正斜坡调光意味着灯电流随着调光控制电压的增加而增加。如果希望采用正斜坡调光，可以在VDIM和R1之间增加反向电路。

测试波形

图2和3为在图1基础上测得的灯电流波形。图2为VDIM = 0V时的波形，图3则是VDIM = 3.3V时的波形。调光比例为2.33:1。


图2. VDIM = 0V时的灯电流波形


图3. VDIM = 3.3V时的灯电流波形