电子变压器电路图精讲_CCFL电子变压器电路分析

冷阴极荧光灯(CCFL)仍然主导着大尺寸液晶背光照明。虽然CCFL将受到高亮度LED的挑战，但近年来出现了灯管外有电极的CCFL，称为外电极荧光灯(EEFL)。中国的一些公司已经生产了这种EEFL。EEFL不仅寿命比CCFL长，达到20万小时以上，而且可以并联，一个驱动电路可以驱动多个灯，大大降低了成本。因此，LED要完全占领CCFL市场并不是那么简单。CCFL电子变压器也叫CCFL电子镇流器。大多数CCFL电子变压器由低压(3 ~ 30V) DC供电。因此，DC/AV逆变器将DC电压转换成高频(20 kHz ~ 100 kHz)电压，再由升压变压器产生250 ~ 650 V的高压和2 ~ 8 Ma的电流供CCFL工作。CCFL的触发电压范围大多在6001500V之间，也是由电子变压器提供的。CCFL电子驱动器多采用全桥或推挽电路结构，其中全桥驱动电路需要四个开关(MOSFET)，但输出功率是只有两个开关的半桥的两倍。使用控制器MAX8722A的全桥电子变压器电路如图1所示。电路的DC输入电压VIN为8 ~ 24V，CCFL的灯电压为650V，灯电流为6mA，触发电压为1600V(有效值)，专门用于大屏幕TFT-LCD平板显示器的背光照明。电路的数字PWM(DPWM)频率由IC引脚的外部电阻R1决定(其值为FDPWM=209 Hz+169 k/R1=209 Hz)，灯的工作频率在45kHz到65kHz之间。IC的引脚(23)输出5.3V的稳压电压，通过IC的引脚(VDD)、双二极管的引脚(16)和引脚(15)为IC中的低/高端MOSFET栅极驱动器供电。

如果用高频方波信号源表示全桥功率电平，变压器二次绕组的漏电感为L，由于C9C10(C10的影响可以忽略)，逆变器的简化电路如图2所示。如果T1的副边绕组与原边绕组之间的匝数比(即升压比)为n，副边绕组上反射的电容为c8’(c8’=c8/N2)，CCFL的理想化等效电阻为RL，去掉变压器T1后的等效电路如图3所示。图4示出了不同负载下的谐振回路电压增益频率响应曲线。频率曲线具有由L和C8’确定的串联共振峰fs和由L、C8’和C9确定的并联共振峰FP=1/2lc8’，FS=1/2。

CCFL触发启动前，CCFL不导通，阻抗无穷大，电路工作点接近fP，呈现并联谐振特性。像电压源一样，它会产生1600V的高压，使灯管内的气体(氖-氩和汞)电离，打开灯。一旦灯点亮，灯电阻急剧下降，工作点移至fS，电路工作在串联谐振模式，如同电流源。连接到MAX8722A引脚的电阻分压器(R2/R3)用于调整和设置变压器T1的初级过电流保护水平。该电路还提供T1次级电流限制、次级过压和灯脱落保护。R4是T1次级绕组的电流感应电阻，C9/C10电容分压器用于检测次级过电压，R5用于感应灯电流。

所有用于LCD背光照明的CCFL电子变压器必须配备调光功能。当在MAX8722A的引脚上施加0 ~ 2v的模拟调光控制电压时，灯的亮度从10%变化到100%，如图5所示。CCFL灯的亮度也可以通过100 ~ 350 Hz的数字脉宽调制(DPWM)低频信号来控制。灯的亮度与DPWM的占空比成正比，可通过使用IC引脚CNTL在9.375%至100%的范围内进行调节。设置DPWM的频率有三种方法：(1)在FREQ引脚和地之间连接一个电阻(如图1中RI所示)，该电阻的阻值范围为353k~ 101k。当选择R1=169 k时，fDPWM=209Hz。在这种方法中，同步引脚SYNC应接地，DPWM信号从引脚DPWM输出。(2)将FREQ管脚连接到VCC，可以将13 kHz ~ 45 kHz的高频信号fEXT加到SYNC管脚，将100 ~ 350 Hz的低频信号输出到DPWM管脚。fDPWM与fEXT的关系如下：fDPWM=fext/128 (3)在FREQ引脚处接一个100k的电阻接地，将SYNC引脚接VCC，在DPWM引脚上加一个100 ~ 350 Hz的低频信号。这种情况下，fDPWM和占空比等于外部信号。MAX8722A采用BiCMOS技术设计，包含2985个晶体管，可以为CCFL提供所有必要的功能。在图1所示的电路中，一个或多个变压器可以并联在T1初级，这样就可以驱动两个或多个CCFL灯。变压器T1的升压比(n)为93，二次绕组的漏电感L=260 MH。