HT46R14在冷陰極螢光燈變換器中的應用
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液晶顯示(LCD)面板有其廣泛的應用領域，從小型的可攜式電子器材，到大型的固定設備，應用包括數碼相機、筆記本電腦、個人數據助理機、臺式電腦以及工業儀器產品。LCD面板自身不能發光。因此，一般需要背光照明系統在背後提供光源。通常，最為普遍的發光設備是一種叫做CCFL的螢光管。
CCFL（Cold Cathode Fluorescence Lamp）即冷陰極螢光燈，是由一個直流轉交流的變換器驅動的，它通常提供一個較大范圍的直流電壓輸入，并將其轉換為一個高頻的交流高壓輸出，以驅動燈管。許多應用同樣需要有效的燈光亮度控制能力以達到發出的燈光與周圍環境的光線條件相協調，從而增加燈管和電池的使用壽命。
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圖1 CCFL通常由一個直流轉交流的變換器驅動
在本應用范例中，HT46R14的MCU將被作為控制CCFL背光照明的主要元件。該MCU的特性將通過基本的運作方式和電路控制方法進行。
CCFL特性
CCFLs有一些特徵必須要注意∶
圖2 CCFLs的特徵
其中，啟動或放電電壓（Discharge Voltage）是啟動或者點亮燈管（CCFT）所需要的最低電壓；燈管電壓（Tube Voltage）或工作電壓（Operating Voltage）是燈管被點亮以後的電壓；燈管電流（Tube Current）是燈管被點亮以後的電流；CCFL的亮度直接與燈管的電流成比例；驅動器頻率Driver Frequency）常用的交流驅動頻率為30kHz到70kHz。
CCFL基本運作方式
為了點亮或者開啟CCFL燈管，電路必須提供一個瞬間的沖擊或啟動電壓，其大小通常為運作電壓的1.5或2倍。經達到正常的運作狀態後，CCFL燈管的電壓一般在400V到800Vrms的電壓范圍內，具體依照CCFL的類型。
bsp; 圖3 CCFL運作方式
如圖3，放電過程起始於燈管兩端出現一個大約為1000Vrms的高壓。這個電壓叫做放電電壓或啟動電壓。
當電流流過燈管，燈管的阻抗減小，同時燈管的電壓迅速下降。當電流達到一個特定的值時，燈管電壓停止下降，并且CCFL達到一個穩定的電壓，此時這個電壓叫做燈管電壓、工作電壓。
啟動後，必須要保持住電流。燈管的電流直接與CCFL的亮度成比例，增大CCFL的電流就能提高亮度，然而，使用過大的電流有可能損壞電極并導致燈管使用壽命縮短。一般CCFL的操作電流介於2-7mA之間。CCFLs通常是由交流電來驅動的，典型的交流頻率為30-70kHz。
PWM亮度控制
燈管亮度的控制方法通常為控制PWM的工作周期。這個方法間歇地輸入開啟與關閉信號至變換器，通過調節PWM的工作周期來控制燈管的亮度。此方法可以實現較大的亮度控制范圍。我們可以使用工 作周期控制方法及使用A/D輸入偵測CCFL燈管的電流，達到寬范圍的調整控制。
通過調節PPG脈寬，可控制CCFL的運作電壓。通過控制PFD的開啟/關閉功能產生一個固定的PWM頻率，并通過利用可變的PWM工作周期，使用者可得到較大的亮度控制范圍。其頻率一般在100Hz-200Hz。
圖4 PWM亮度控制
應用電路舉例說明
圖5 應用於CCFL的MCU控制電路
圖5是一個直接驅動的推挽式結構，這是最簡單的CCFL驅動應用電路之一。它由1個微控制器，2個N-MOS場效應晶體管，1個與燈管串聯的壓載電容和1個高頻變壓器組成。該電路的輸入端電源可由乾電池或線路上的電壓提供，它輸出一個交變電流源用於驅動燈管。其控制方法說明如下∶
HT46R14微控制器是這個實例電路中的主要元件，能夠產生一個可變的頻率脈寬調制，即PWM輸出。控制電路直接連接至一個高壓轉換器，它主要是通過利用一對N-MOS場效應晶體管進行非諧振調制方法來驅動CCFLs。
HT46R14微控制器包括2個比較器、2個PPG(可編程脈沖產生器)輸出、2個帶有PFD功能的定時、計數器和8通道、9位解析度的ADC功能。使用者可以利用這些特性產生可變的頻率PWM輸出，啟動CCFL并且控制燈管的電流和燈管的亮度。
圖5是一個應用於CCFL的MCU控制電路。PFD輸出同時連接至比較器1的輸入端（-）和INT1B引腳。使用者能夠通過軟件指令啟動PFD輸出，產生一個工作周期為50%的信號，它的頻率可以通過定時/計數器0或定時/計數器1溢出周期來控制。PFD的時鐘來源於這兩個定時/計數器。頻率的設定可通過籍由定時/計數器暫存器中載入需要的值來實現。這樣PFD能夠輸出一個與CCFL燈管頻率相匹配的頻率，一般為30-70kHz。使用者可以通過控制這一頻率以及PPG脈寬周期驅動CCFL。
PPG0和PPG1輸出都連接至N-MOS場效應晶體管Q1和Q2，它們在變壓器的初級端組成了一個推挽結構。PPG0和PPG1用於交替地打開Q1和Q2。比較器1用作PPG0開始輸出的控制信號。當比較器1啟動時，它將輸出一個下降緣信號使PPG0開始輸出，直至PPG0定時/計數器溢出，使PPG0停止輸出。INT1B用作PPG1起始的控制信號，由下降緣信號觸發。PPG1的控制方法與PPG0相同。
n bsp;圖6 PPG輸出的方波
當PFD輸出一個由低到高變化的信號，并且電位高於Vref(推薦值為1/2VDD)，比較器1輸出一個下降緣信號使PPG0開始計數。同樣，當PFD輸出一個由高到低變化的信號，PPG1輸出開始計數。使用者能夠在PFD輸出時通過軟件調節PPG定時/計數器的值來控制PPG輸出周期或（脈沖寬度）。PPG輸出的脈沖寬度應該小於PFD的每一個高準位或低準位的寬度。通過調節周期，使用者能夠獲得較大控制范圍的燈管電壓。PPG輸出的方波如圖6所示。
為了能夠控制燈管的亮度，電阻R1與CCFL串聯，其在MCU的AN0腳偵測CCFL電流的部分，被用作反饋分壓元件。
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