采用DS3984/DS3988的LCD電視背光驅動電路方案設計

　　CCFL已在筆記型電腦、數位相機、導航系統以及其他具有較小LCD螢幕的設備中使用多年。這些類型的設備通常只用一個CCFL，因此，傳統設計只用一個CCFL控制器。隨著大尺寸LCD面板的出現，帶來對多CCFL的需求，有必要采用新的方式來應對這種新的需求。可能的方式之一是采用一個單通道CCFL控制器來驅動多個燈（圖5）。這種方式中，CCFL控制器只透過其中的一個燈來監測燈電流，而以幾乎相同的交流波形同時驅動所有并聯的燈。然而，這種方式存在著幾個缺陷。

圖5：由於亮度不均勻以及其他的一些考慮，用一個單通道CCFL控制器控制多個燈不太理想

　　使顯示器不會出現明顯的亮區和暗區。用相同的波形驅動所有燈，由於燈阻抗的差異，會造成亮度不均勻。而且，CCFL的亮度隨溫度而變。由於熱氣上升，面板頂部的燈會比面板底部的燈熱，這也會造成亮度不均勻。

　　用一個單通道CCFL控制器驅動多個燈的第二個缺點是，單燈的失效（例如破損）會造成所有燈關閉。第三個缺點，由於是并聯驅動所有燈，同時打開和關閉這些燈，這就要求轉換器直流電源必須采用更大的電容器增強去耦效果，這會增加轉換器的成本和尺寸。

　　解決上述諸問題的一條途徑就是每個燈用一個單獨的CCFL控制器。然而，這種方式的主要缺點就是增加的CCFL控制器帶來了額外的成本。

　　為LCD面板提供背光的理想方案是多通道CCFL控制器，它的每個通道獨立驅動和監測每個燈。這種多通道CCFL控制器既解決了亮度不均勻和單燈失效問題，并降低了去耦要求，而且還具有高成本效益。

圖6：DS3984/DS3988單獨驅動和監視每個燈，為LCD電視和PC監視器提供均勻亮度

　　3 對燈和脈沖調光的嚴格控制

　　由於LCD電視需要顯示動態且連續行動的畫面，它有一些在靜態顯示應用（例如電腦監視器和筆記型電腦）中所沒有的特殊要求。CCFL的驅動頻率可能會干擾LCD螢幕上顯示的畫面。如果燈頻接近視訊刷新頻率的某個倍頻，就會在螢幕上出現緩慢行動的線或帶。通過嚴格控制燈頻在±5%以內，可以消除這種問題。

　　用於調節燈亮度的脈沖調光頻率也要求同樣的嚴格控制。這種調光方式通常是采用30Hz至200Hz頻率范圍的脈寬調變（PWM）訊號，在短時間內將燈關閉，達到調光目的。由於關閉時間很短，不足以使電離態消失。如果脈沖調光頻率接近垂直同步頻率的倍頻，也會產生滾動線。同樣，將脈沖調光頻率嚴格控制在±5%以內就可以消除這個問題。另外，在有些LCD電視中，為了改善LCD螢幕的影像響應，還要求緩慢的CCFL脈沖調光頻率與視訊垂直同步頻率同步起來。

圖7：DS3984/DS3988的每個通道也可驅動多個燈

　　4 解決LCD電視背光挑戰的方案

　　DS3984（四通道）和DS3988（八通道）CCFL控制器解決了本文所提到的所有這些設計挑戰。可將這些元件配置為每個通道驅動一個燈（圖6），或者每通道多個燈（圖7），用戶可靈活裁減設計，以滿足自己的性價比目標。多個DS3984/DS3988可輕松串聯，以支援任意數量的燈來為LCD電視螢幕提供背光。

　　DS3984/DS3988采用推挽驅動架構，可以使用更低成本、更高效率的n通道MOSFET。轉換器直流電源電壓也可采用更高的電壓。單獨的燈控制和監測可提供均勻的亮度，并減少轉換器的元件總數。采用單獨的燈控制時，如果某一個燈失效，僅會使這個失效的燈停止工作，其他燈繼續工作，并不會受影響。片上振蕩器產生的燈頻和脈沖調光頻率被嚴格限定在±5%水準，消除了對於顯示影像的影響，并且也可被同步至外部時脈源。

　　5 冷陰極螢光燈

　　冷陰極螢光燈（CCFL）是一種長而細的密封玻璃管，內充惰性氣體。當給燈管施加高電壓時，氣體被電離，產生紫外線（UV）。紫外線打到內壁涂敷的螢光材料上使其激發，發出可見光。

　　CCFL有許多優點，包括：它是優良的白光源；低成本；高效率（光輸出與輸入電功率之比）；長壽命（>25千時）；穩定、確定的工作狀態；容易調節亮度；重量輕。

　　CCFL有一些特殊性能，必須仔細考慮以最大化其效率、壽命和實用性。然而，這些特性帶來了一些特殊的設計挑戰。例如，為了最大化燈管的壽命，需要采用交流波形驅動CCFL。任何直流成分會使一部份氣體聚集在燈管的一端，造成不可逆轉的光梯度，使燈管的一端比另一端更亮。此外，為了最大化其效率（光輸出與輸入電功率之比），需要用接近正弦的波形驅動燈管。因此，CCFL通常需要一個直流-交流轉換器來將直流電源電壓變成40kHz至80kHz的交流波形，工作電壓通常在500VRMS至1000VRMS。

　　在LCD個電視中的燈等間隔地分布在整個LCD背板上，以提供最佳的光分布。重要的是，所有燈要工作在相同的亮度下。盡管在CCFL燈管和LCD面板之間安排有散光器，可協助均勻分布背光，不均勻的燈管亮度仍然很容易被察覺，并影響電視的影像品質。因LCD面板尺寸而異，用到的CCFL燈數量可能會多達30甚至40個。