透徹詳盡的液晶顯示屏CCFL背光源驅動逆變電源中的鎮流電容設計


鎮流(ballast),顧名思義,就是鎮住電流(阻止其上升)的意思,而鎮流電容在具有負阻特性(在某些特定狀態下,一些電路或電子元件在電流增加時,其兩端電壓反而減少的特性)的氣體放電型光源的驅動電源中應用廣泛。

 

蝦米是氣體放電型光源呢?普通家庭使用的日光燈(長條狀白色玻璃外殼)就是呀,我們以液晶顯示屏的背光源驅動電源為例來闡述鎮流電容的工作原理。現如今,液晶顯示屏的主流背光源包含無機電致發光片(Electro Luminescence,EL)、冷陰極熒光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamps, CCFL)、發光二極管(Light-Emitting Diode, LED),CCFL就是本文的主角,其基本結構與日光燈非常相似,燈管的兩端是由鎳(Ni)、鉭(Ta)、鋯(Zr)等金屬制作而成的陰極(不需要加熱即可發射出電子),而玻璃內被封入氖氣(Ne)與氬氣(Ar)混合隋性氣體及微量水銀蒸氣(Hg),並且在玻璃內壁塗上了熒光粉,如下圖所示。

 

 

 

當兩個金屬電極之間施加高壓高頻電場時,水銀蒸氣被激發產生釋能發光效應而發出紫外線光,而內壁的熒光粉原子因紫外線激發提升了其能帶,當原子返回原來的低能帶時即可放射出可見光。

這里所說的高壓為啟動電壓(一般為1500~1800VAC,頻率為40~80kHz)。CCFL在剛開始啟動時,如果兩端的電壓小於啟動電壓,燈管呈現的阻抗非常大(數兆歐)。一旦達到啟動值,燈管內部發生電離放電而產生增加的電流,但燈管兩端電壓卻下降(負阻特性),此時只需要一個較小的電壓(比啟動電壓低很多的,一般為500~800VAC)就可以維持燈管繼續點亮,而且亮度不會發生變化,燈管內的阻抗則會下降至80千歐姆左右。因此,冷陰極熒光燈觸發點亮后,在電路中必須安裝限流單元,把燈管工作電流限制在額定值(約5~9mA),以避免電流過大燒毀燈管,電流過小將難以維持燈管處於點亮狀態。

CCFL背光源需要將直流轉換為交流的專用逆變電源,我們來看一款經典的基於羅耶(Royer)變換器(由美國人G.H.Royer在1955年首先發明和設計)的CCFL驅動電路,如下圖所示。

 

我們主要關注電路圖中的電容C2,它也被稱為鎮流電容。前面已經提過,CCFL啟動后的呈現的阻抗將會下降,必須限制流過燈管的電流。在CCFL還未啟動時,由於CCFL呈現的阻抗比較大,所以變壓器次級的大部分輸出電壓都施加在CCFL兩端,而在CCFL啟動后呈現的阻抗雖然下降了,看似回路電流將會上升,但是C2兩端壓降也上升了(容抗總是不變的,因為工作頻率並沒有變,它與CCFL串聯進行分壓),也就可以限制回路電流的上升。

 

 

 

 

 

  

有關羅耶變換器以及其它背光源與驅動電路的工作原理,可以參考《顯示器件應用分析精粹:從芯片架構到驅動程序設計》,某東某寶等網店目前均有銷售,機械工業出版社官方微信商城也有相應的購買渠道(手機用戶長按下圖即可進入相應的小程序鏈接),有興趣的粉絲可根據自己的習慣選擇購買方式。

 

 


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM