应用笔记 4135

用DS39xx CCFL控制器实现模拟调光

By: Shoumin Liu

摘要 : DS3881、DS3882、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
Analog Dimming Burst Dimming
1. Narrow dimming range, no more than 3:1
2. No audible transformer noise
3. No interference with the vertical synchronous frequency
1. Large dimming ratio up to 100:1
2. Audible transformer noise can be present.
3. The PWM dimming frequency can interfere with the vertical synchronous frequency.

CCFL模拟调光的实现

DS3881DS3882 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。

DS3988DS3991DS3992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. 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VLCMVA和模拟调光控制电压VDIM的线性组合。即:

等式1

其中

等式2



等式3

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ab。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7mARMSVDIM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。

ab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23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2. VDIM = 0V时的灯电流波形

图3. VDIM = 3.3V时的灯电流波形
图3. VDIM = 3.3V时的灯电流波形