应用笔记 4147

如何调整DS3994的软启动方式

By: Shoumin Liu

摘要 : 本应用笔记介绍4通道的冷阴极荧光灯(CCFL)控制器DS3994采用的软启动方式(SSP),它可以在每个灯点亮的开始逐渐增加MOSFET的占空比。本文解释了如何修改器件的SSP默认值,从而满足应用中需要的斜坡时间。

概述

DS3994是一款4通道的冷阴极荧光灯(CCFL)控制器,可用于液晶显示器(LCD)的背光。当使用突发调光来调节灯管亮度时,DS3994采用软启动减少每次灯管点亮时的音频变压器噪声。DS3994的软启动特性(SSP)受控于四个软启动特性寄存器(SSP1/2/3/4)。SSP寄存器在工厂时已经编程,默认值适用于大部分的应用。但是,用户可以通过I²C接口修改SSP寄存器的值,得到定制的SSP值。本应用笔记介绍如何进行调整。

DPWM软启动

DS3994通过数字脉冲宽度调节(DPWM)信号(22.5Hz至440Hz)来实现高效精确的灯管亮度调节。在PWM的高电平期间,CCFL打开并且工作在灯频率。这段期间称为"突发"周期。在PWM的低电平期间,CCFL关闭并且没有电流流过。通过调节PWM脉冲的占空比,可以提高或降低CCFL的亮度。

在每个灯点亮的开始,DS3394会提供一个软启动,缓慢增加(即斜坡上升) MOSFET栅极驱动的占空比。这个斜坡降低了由于变压器原边电流浪涌所可能产生的音频变压器噪声。软启动斜坡特性受控于4个SSP寄存器(SSP1/2/3/4)。SSP寄存器可编程实现八个不同的MOSFET栅极占空比,每次编程周期重复两次,共有16个灯周期。虽然软启动长度固定为16个灯周期,但是软启动方式是可编程的,而且可以针对应用进行调整。

SSP寄存器的默认值

当设置DS3994的软启动斜坡特性时,一共有8种驱动器占空比可供选择。四个SSP寄存器(SSP1/2/3/4)的每一个都带有两个4位的编码,可在每个DPWM突发的开始确定两个灯周期的MOSFET占空比(MDC)。表1给出了对应编码的占空比。软启动栅极周期基于最近的灯占空比。

表1. 可提供的MOSFET占空比(MDC)
MDC Code MOSFET Duty Cycle—Percentage of the Most Recent Control Value (%)
0h 0
1h 25
2h 37.5
3h 50
4h 62.5
5h 75
6h 87.5
7h 100
8h-Fh Reserved

表2给出了SSP寄存器的地址和默认值。

表2. SSP寄存器地址和默认值
SSP# Address Default MSB   LSB
7 6 5 4 3 2 1 0
SSP1 F0h 21h Lamp Cycles 3 and 4 Lamp Cycles 1 and 2
SSP2 F1h 43h Lamp Cycles 7 and 8 Lamp Cycles 5 and 6
SSP3 F2h 65h Lamp Cycles 11 and 12 Lamp Cycles 9 and 10
SSP4 F3h 77h Lamp Cycles 15 and 16 Lamp Cycles 13 and 14

修改软启动特性

在软启动期间,SSP寄存器确定16个MOSFET的占空比(MDC),保证这些MDC从0逐渐升至它们最近的值(或者标称值)。MDC上升的时间被称为斜坡时间。斜坡时间可以设定为0至16个灯周期,以两个灯周期为步长。斜坡时间越短,电流包络的斜率就越陡。

表3对不同的斜坡时间给出了SSP寄存器的推荐值。用户可以选择适当的SSP寄存器值来完成所需的斜坡时间。DS3994的SSP默认值共有12个斜坡周期。

表3. 不同斜坡时间SSP寄存器的推荐值
Number of Ramping Cycles SSP Register Values
SSP1 (F0h) SSP2 (F1h) SSP3 (F2h) SSP4 (F3h)
0 77h 77h 77h 77h
2 73h 77h 77h 77h
4 42h 77h 77h 77h
6 31h 75h 77h 77h
8 21h 54h 77h 77h
10 21h 43h 76h 77h
12 21h 43h 65h 77h
14 11h 32h 54h 76h
16 11h 32h 43h 65h

DS3994的软件可以用来对SSP寄存器进行编程。软件可从下载。软件接口如图1所示,用户可以使用Byte Read/Write部分调整SSP寄存器值。

图1. 用户编程SSP寄存器的DS3994软件接口
图1. 用户编程SSP寄存器的DS3994软件接口

图2图3图4所示为利用表3推荐的寄存器值,在软启动期间不同斜坡周期数下测得的CCFL电流波形。图3所示SSP具有12个斜坡周期,DS3994取默认设置。图2和图4分别对应SSP具有8个和16个斜坡周期的情况。

图2. 灯电流波形,8个SSP斜坡周期
图2. 灯电流波形,8个SSP斜坡周期

图3. 灯电流波形,12个SSP斜坡周期
图3. 灯电流波形,12个SSP斜坡周期

图4. 灯电流波形,16个SSP斜坡周期
图4. 灯电流波形,16个SSP斜坡周期