给爸爸的信作文100字:液晶显示器CCFL背光电路概述

常用LCD背光源的种类?
　　目前主要有ＥＬ、 ＣＣＦＬ、ＬＥＤ及EEFL四种背光源类型。
就应用范围而言，ＥＬ、ＬＥＤ主要用于小尺寸、单色光（绿色、红色）。最近也陆续有白光（全色）ＥＬ和ＬＣＤ背光源出来。但由于亮度较暗其基本上用于４英寸以下小尺寸液晶显示。如：手机、ＰＤＡ、游戏机等。
CCFL，即cold cathode fluorescent lamp的简写，中文意思即冷阴极荧光灯管，全色（白光）、大 尺寸亮度背光源，现在主流仍然是用ＣＣＦＬ做光源，而且经过多年的开发技术工艺比较成熟，信赖性高，性能稳定。现在大中型尺寸（１９-３英寸）ＴＦＴ液晶显示屏普遍用ＣＣＦＬ。其具体民用产品有：液晶电视（２０″-３０″）；液晶电脑显示器（１４-１０″）；手提电脑显示器（８-１４″）；便携式ＤＶＤ（５-９″）；汽车、火车、飞机载电视、ＧＰＳ显示（３″-５″）；博彩游戏机（３″-５″）；便携电视（３-５″）；儿童学习机、掌上电脑、游戏机（３-５″）；ＯＡ工业仪器显示（５-１０″）；可视电话（５-１０″）。

　　外置电极荧光灯(EEFL: External Electrode Fluorescent Lamp)用逆变器（Inverter），EEFL不同于电极在灯管内部的CCFL，电极设在外部而有利于并列启动，而且亮度为400 unit以上，比CCFL高出60%以上，适用于使用高亮度、大面积的显示器中，如20Inch以上TFT-LCD 、NB TFT-LCTV以及Flimsy Panel用BLU。EEFL系统是基于电磁感应的原理，使等离子体与电路磁力线耦合，利用套在灯管外面的一对金属电极在灯管内形成感应电流，而不像普通荧光灯一样，利用电极将外部的电能转化为灯内部工作所需要的能量。

　　TFT-LCD产品为什么优先选用CCFL背光源?
　　由于冷阴极灯管具有高辉度、高效率、寿命长、高演色性等特性(图1)，且经过多年的技术开发，工艺比较成熟，信赖性高，性能稳定，结构小，成本低。加上圆柱状外形因此很容易与光反射组件组合成薄板状照明器，广被应用于大平面LCD显示器（7”以上）。

　　CCFL的特性及工作特点?
　　阴极冷光灯的特性:对背光驱动板而言（DC/AC INVERTER，CCFL INVERTER），CCFL代表的是一个高非线性负载，如图一所示。一开始当冷光灯是冷却的时候（在一段没有运转的时间内），激活冷光灯的电压是一般的三倍。冷光灯在图一中的特征是，激活电压为1600伏特，一般运作的平均电压是500-800伏特。请注意，冷光灯在一开始时是正电阻，然后转换为负电阻在1mA之上。这些特性表示它具有高输出阻抗(电流源)，能抑制负的负载电阻效应，且在激活冷光灯时可以限制电流。因为ROYER转换器有一个低输出阻抗，所以必须加入一个额外的「无损失（loseless）」串联阻抗，例如：一个耦合电容。

　　图一：阴极冷光灯的电流是电压函数。（纵坐标: 2mA/div. 横坐标: 200V/div）
　　在图二中，对CCFL的等效电路做分析。VFL是冷光灯在一般操作下的平均电压。冷光灯的阻抗（RFL）是一个复函数，但在固定电压时，可被视为一个固定的负电阻。杂散电容和互连电容结合在一起成为CFL。

　　CCFL背光电源的主要性能指标是哪些?
　　CCFL背光电源：又叫CCFL INVERTER ，即CCFL 逆变器，是为了符合CCFL灯管的工作特性而将直流低电压变成高频高压交流电的电子装值，其中有的客户也将其称为高压板或逆变器。要满足CCFL的工作特性其应该具备以下功能：

　　启动电压:  由CCFL的特性及工作特点可知，当冷光灯是冷却的时候（在一段没有运转的时间内），启动冷光灯的电压是一般的三倍。所以启动电压不能少于相应屏的启动电压和启动时间，否则将不能点亮CCFL，我司所生产的CCFL背光电源在设计过程中，启动电压是最重要的一项指标。

　　工作电压：  工作电压分为输入工作电压及CCFL工作电压，输入工作电压主要是根据客户要求设计，但必须保证在工作电压的±10%范围内，满足CCFL背光电源的主要性能指标。CCFL工作电压通常是由CCFL灯管本身决定，通常不作考虑。

　　工作电流：包括输入及输出电流，由于CCF灯管的亮度主要跟其工作电流有关，但为保证使用寿命，其两端的电流要大于配屏规定的最小值，要小于配屏规定的最大值。当低于其最小值时，灯管工作极易出现起辉不正常现象，甚至是不能点亮灯管；当高于其规定的最大值时，就算电流再大，亮度也不会提高多少。且电流越大，使用寿命越短。

　　工作频率：CCFL背光电源是将DC转换为AC，就存在转换频率，转换频率就是CCFL背光电源的工作频率。CCFL背光电源的工作频率必须和所配TFT-LCD屏 。

　　工作波形：工作波形要尽可能的是正弦波，如波形太差，会造成光效差，灯管发热严重，灯管寿命下隆等。

　　保护电路：例如灯管开路时，输出电压就会升高，电压升高就容易出现打火等现象，从而出现烧板现象。

　　电流平衡：灯管电流如不平衡，出现一些电流很大，而一些电流很小，就会影响灯管寿命。

　　工作效率：工作效率是体现电能的利用率，它是和工作损耗相反衡量电器重要性能的指标，在CCFL背光电源中体现在元器件的温升及EMI，各种干扰等，因为工作效率高，相应的元器件工作损耗，各种干扰杂波等就很小，CCFL背光电源的可靠性就能大大提高。

　　可靠性因素：即产品寿命方面的保证，产品必须要满足灯管寿命方面的要求，要大于灯管寿命要求。
常见CCFL背光电源的电路形式及特点。

　　CCFL背光电源的电路形式有哪几种?
　　BUCK+ROYER电路：BUCK，即斩波电路，常用于DC/DC转换电路，工作原理如下图。ROYER电路：George H. Royer 发明，Transistors as On-Off Switches in Saturable - Core Circuits，全称自激式推挽多谐振荡器（又称集电极共振型频率变换电路）。我司用的芯片主要有BIT3101A，BIT3102A，TL1451，SP9741等都是控制ROYER电路的工作电流及各种保护。这种电路结构有几个明显的缺点：效率低，温升高，元件较多，不方便作PWM方式的亮度控制。它的优点是波形可以做得较好，频率稳定等。UCK具体电路结构如下：

　　工作过程：
　　 推挽电路中两个开关S1和S2交替导通，在绕组N1和N’1两端分别形成相位相反的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。
　　导通时，二极管VD1处于通态，电感L的电流逐渐上升。
　　S2导通时，二极管VD2处于通态，电感L的电流也逐渐上升。
　　当两个开关都关断时，VD1和VD2都处于通态，各分担一半的电流。S1和S2断态时承受的峰值电压均为2倍Ui。
　　S1和S2同时导通，相当于变压器一次侧绕组短路，因此应避免两个开关同时导通。

　　半桥电路：半桥式电路是由两只数值相等及容量较大的高压电容器组成一个分压电路。

　　工作过程：S1与S2交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui/2的交流电压。改变开关的占空比，就可以改变二次侧整流电压ud的平均值，也就改变了输出电压Uo。S1导通时，二极管VD1处于通态，S2导通时，二极管VD2处于通态，当两个开关都关断时，变压器绕组N1中的电流为零，VD1和VD2都处于通态，各分担一半的电流。S1或S2导通时电感L的电流逐渐上升，两个开关都关断时，电感L的电流逐渐下降。S1和S2断态时承受的峰值电压均为Ui。

　　 由于电容的隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分       量有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁和直流磁饱和.

　　全桥ZVS电路：（Zero-voltage-switching）零电压开关方式，在这种方式中，超前桥臂和滞后桥臂均实现零电压导通及关断。全桥移相零电压全桥变换器近年来得到广泛应用。它利用变压器的漏感及及开关管的结电容来实现零电压开关，然而，这种控制方法有几个明显的缺点： 1）由于存在环流，开关管的导通损耗大，轻载下效率较低,特别是在占空比较小时，损耗更严重；2）为了实现滞后桥臂的ZVS，必须在电路中串联电感，这就减小了有效占空比，增大了原边电流定额。如果不在电路中串联电感，哪么在占空比减小到一定值时，波形会有较大的失真。用的芯片主要有BIT3106，BIT3105，BIT3107等。

　　工作过程：
　　全桥逆变电路中，互为对角的两个开关同时导通，同一侧半桥上下两开关交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。

　　当S1与S4开通后，二极管VD1和VD4处于通态，电感L的电流逐渐上升；
　　 S2与S3开通后，二极管VD2和VD3处于通态，电感L的电流也上升。
　　当4个开关都关断时，4个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，电感L的电流逐渐下降.S1S2断态时承受的峰值电压均为Ui。
　　 如果S1、S4与S2、S3的导通时间不对称，则交流电压uT中将含有直流分量，会在变压器一次侧产生很大的直流 分量，造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量的产生，也可以在一次侧回路串联一个电容，以阻断直流电流。

工作全过程:
　　全桥逆变电路中，互为对角的两个开关同时导通，同一侧半桥上下两开关交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。
　　 当S1与S4开通后，二极管VD1和VD4处于通态，电感L的电流逐渐上升；
　　S2与S3开通后，二极管VD2和VD3处于通态，电感L的电流也上升。
　　当4个开关都关断时，4个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，电感L的电流逐渐下降.S1和S2断态时承受的峰值电压均为Ui。
　　如果S1、S4与S2、S3的导通时间不对称，则交流电压uT中将含有直流分量，会在变压器一次侧产生很大的直流 分量，造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量的产生，也可以在一次侧回路串联一个电容，以阻断直流电流。

　　推挽电路  ：DEPP（double ended push pull）。在CCFL背光电源中运用推挽电路唯一的缺点是元件耐压要求高。优点是线路简单，成本低，变换效率较高。目前正得到广泛应用。主要电路有OZ9RR，TL494，KA7500B，LX1691等。

　　工作过程：
　　推挽电路中两个开关S1和S2交替导通，在绕组N1和N’1两端分别形成相位相反的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。
　　S1导通时，二极管VD1处于通态，电感L的电流逐渐上升。
　　 S2导通时，二极管VD2处于通态，电感L的电流也逐渐上升。
　　当两个开关都关断时，VD1和VD2都处于通态，各分担一半的电流。S1和S2断态时承受的峰值电压均为2倍Ui。
　　S1和S2同时导通，相当于变压器一次侧绕组短路，因此应避免两个开关同时导通。

　　按调光方式分:
　　直流/直流调光：在CCFL背光电源亮度调节中采取调节直流电压控制输出电流，从而控制配相应屏的亮度。在调节过程中，输出电压和输出频率都会有一定的变化，达到控制输出电流的作用。直流调光方式还分正极性调光和负极性调光两种方式。

　　直流/PWM调光：pulse width modulation，即脉冲宽度调制，外部输入一个直流调光电压，然后通过内部的PWM调光信号产生电路产生一个PWM信号去控制亮度。

　　PWM/PWM调光：直接外部加入一脉冲信号（一般用方波信号），调整脉冲宽度去调节CCFL背光电源的输出电流，从而控制配相应屏的亮度。PWM的频率一般取在200HZ-800HZ范围内，在调节过程中，输出电流均按PWM的宽度变化，按PWM的脉冲宽度变化去控制输出电流的关与开的时间比

　　在外部输入PWM信号调节亮度的过程中，有一个参数需要理解，输出频率：由于输出电压及输出电流跟随输入PWM信号跳周期，（即外部输入PWM信号已经调制输出信号）所以输出频率就存在两个频率，即输出电压及电流主频率与调制PWM频率（与外输入PWM频率一样），输出电压及电流主频率已经被输入PWM信号所调制，所以输出电流的频率只能以输入PWM信号占空比100%时或用示波器测量周期，计算出输出频率。

　　PWM调光的优点: A.整个调节过程中亮度非常均匀的变化,不会存在突变。B.光效高。C.输出电压峰-峰值不会随调亮而变化：由于输出电流及输出电压在外输入PWM调光过程中，只以跳周期去改变，所以输出电压的．